BAB I

PENDAHULUAN

Asam amino adalah salah satu senyawa yang ada di dalam tubuh makhluk

hidup yang diantaranya hewan dan manusia yang berguna untuk sebagai sumber

bahan utama pembentukan protein dalam tubuh.

Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus

fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia

seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C)

yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat

asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino

bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa

pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi

zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak

dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu

sebagai penyusun protein.

Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat

empat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H),

dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping

yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.

Atom C pusat tersebut dinamai atom Cα ("C-alfa") sesuai dengan

penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung

dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom Cα ini,

senyawa tersebut merupakan asam α-amino.

Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai

samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam

amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar,dan hidrofobik

jikanonpolar

BAB II

PEMBAHASAN

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi

asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis

asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan

ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta

siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino.

Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Reaksi Metabolisme Asam AminoTahap awal metabolism asam amino, melibatkan pelepasan gugus amino,

kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi

Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan

pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain.

Dalam reaksi transaminasi ini gugus dari suatu asam amino dipindahkan

kepada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat, α ketoglutarat

atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino,

2

sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Ada dua enzim

penting dalam transaminasi yaitu alanin transaminase dan glutamate

transaminase yang bekerja sebagai katalis dalamreaksi berikut : Alanin

transaminase

Asam amino + asam piruvat asam α keto + alanin glutamat

transaminase

asam amino + asam α ketoglutarat asam α keto + asam

glutamat

Reaksi transaminasi bersifat reversible. Pada reaksi ini tidak ada gugus

amino yang hilang, karena gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino

diterima oleh asam keto.

Alanin transaminase merupakan enzimyang mempunyai

kekhasaterhadap asam-asam amino yang lain. Dengan demikian, alanin

transaminase dapat mengubah berbagai jenis asam amino menjadi alanin,

selama teersedia asam piruvat. Glutamate transaminase merupakan enzim

yang mempunyai kekhasan terhadap glutamate-ketoglutarat sebagai satu

pasang substrat, karena itu enzim ini dapat mengubah asam-asam amino

menjadi asam glutamate. Apabila alanin transaminaseterdapat dalam jumlah

banyak, maka alanin yang dihasilkan dari reaksitransaminasi akan diubah

menjadi asam glutamate.

Alanin + asam α ketoglutarat asam piruvat + asam glutamat

Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi tersebut ialah alanin-

glutamat transaminase.

Dari reaksi-reaksi di atas dapat dilihat bahwa walaupun ada beberapa

jalur reaksi transaminasi, namun asam ketoglutarat merupakan akseptor gugus

amino yang terakhir. Dengan demikian hasil reaksi transaminasi keseluruhan

ialah asam glutamate.

Reaksi transaminasi ini terjadi dalam mitokondria maupun dalam cairan

sitoplasma. Semua enzim transaminase tersebut dibantu oleh piridoksalfosfat

sebagai koenzim. Telah diterangkan bahwa piridoksalfosfat tidak hanya

3

merupakan koenzim pada reaksi transaminasi, tetapi juga pada reaksi-reaksi

metabolism yang lain.

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi

glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya,

menghasilkan asam amino baru.

2. Deaminasi Oksidatif

Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam

glutamate. Dalam beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamate dapat

mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan glutamate

dehidrogenase sebagai katalis.

Asam glutamate + NAD+ asam α ketoglutarat + NH4+ +

NADH + H+

4

Dalam proses ini asam glutamate melepaskan gugus amino dalam

bentuk NH4+. Salain NAD+ glutaat dehidrogenase dapat pula menggunakan

NADP+ sebagai akseptor electron. Oleh karena asam glutamate merupakan

hasil akhir proses transaminasi, maka glutamate dehidrogenase merupakan

enzim yang penting dalam metabolism asam amino.

Sua jenis dehidrogenase lain yang penting ialah L-asam amino oksidase

dan D-asam amino oksidase. L-asam amino oksidase adalah enzim

flavoprotein yang mempunyai gugus prostetik flavinmononukleotida (FMN).

Enzim ini terdapat dalam sel hati pada endoplasmic reticulum dan bukan

merupakan enzim penting. D-asam amino oksidase adalah juga enzim

flavoprotein . enzim ini mempunyai FAD sebagai gugus prostetik dan

terdapat dalam sel hati. Oleh karena D-asam amino oksidase jarang terdapat

dalam tubuh manusia, maka fungsinya belum diketahui dengan jelasContoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi

menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat

memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

5

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi

energi

Pada gambar terlihat bahwa asetil Koenzim A merupakan senyawa

penghubung antara metabolism asam amino dengan siklus asam sitrat. Ada dua

jalur metabolic yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A, yaitu jalur

asam piruvat dan melalui asam asetoasetat.

Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolic melalui asam pirufat

ialah alanin, sistein, glisin, serin, dan treonin. Alanin menghasilkan asam piruvat

dengan langsung pada reaksi transaminasi dengan α ketoglutarat. Serin mengalami

reaksi dehidrasi dan deaminasi oleh enzim serin α dehidratase. Treonin diubah

menjadi glisin dan asetaldehida oleh enzim treonin aldolase. Glisin kemudian

diubah menjadi asetil KoA melalui pembentukan serin dengan jalan penambahan

satu atom karbon, seperti metil, hidroksi metil, dan formil. Koenzim yang bekerja

disini adalah tetrahidrofosfat.

SIKLUS UREA

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang

selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea

yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam

siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

6

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan

CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari

ATP

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi

dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-

aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi

dari ATP

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah

menjadi fumarat dan L-arginin

5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan

menghasilkan L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea

Metabolisme Beberapa Asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non

esensial, melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non

asam amino menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen.

7

Tetapi, hati merupakan tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi

surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam amino dikeluarkan melalui

transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon umumnya diubah

menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak

melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino

dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta

glukogenik dan ketogenik.

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke

jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat

atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa

melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin

mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang semata-

mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau

asetoasetil KoA

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin,

triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita

kenal bahwa ada 3 kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan

kelaparan pengurangan rangka karbon digunakan untuk menghasilkan energi,

dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita

sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini

dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat

disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-

esensial.

Asam

amino non-

esensial

Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate,

Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine

Asam Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine,

8

amino

esensial

Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

Glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi

sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan

selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.

biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran

penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi

transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus

urea.

Alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya

oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma,

kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan

produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi

glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin.

Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer

mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan

mayoritas nitrogen dieliminir.

9

Siklus glukosa-alanin

Sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan

metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-

adenosilmetionin (SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya

konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah

perubahan SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein

selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim

10

adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin

oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus

ini peran S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi

homosistein (secara esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam

produksi SAM, semua fosfat dari ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi.

Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin

menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan

bantuan enzim sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-

ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Tirosin

11

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah

dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin,

hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen

digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang

dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan

dalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase

(DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat.

NADH-linked dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto

yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas

aminotransferase dengan glutamat sebagai donor menghasilkan 3-fosfoserin,

yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

Glisin12

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin

hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari

serin untuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-

metilen-THF.

Aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis

oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat

juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino

diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor

umum nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat

transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat,

oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk

dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin

dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat

dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen

lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferase.

13

BAB III

PENUTUP

Reaksi yang Umum Terjadi pada Metabolisme Asam Amino

Transaminasi

Katalis: enzim aminotransferase.

Mentransfer gugus amino ke α-ketoglutarate hasilnya: asam keto +

glutarate.

1. Alanin transaminase

Piruvat + asam α-amino jadinya: L-alanin + Asam α-keto.

2. Glutamate transaminase

α-ketoglutarat + asam α-amino jadinya: L-glutamat + asam α-keto.

Lysine, threonine, proline, dan hidroksiproline tidak mengalami

transaminasi.

Deaminasi

Pemindahan gugus amino dan ion H.

Hasilnya ammonia (NH3).

Rangka karbonnya mengalami:

o Dioksidasi pada siklus krebs.

o Digunakan untuk glukoneogenesis.

o Diubah menjadi asam lemak.

Enzimnya glutamate dehidrogenase:

14

o Reversibel.

o Sebagai enzim pengendali.

o Inhibitor alosterik: ATP, GTP, NADH.

o Aktivator alosterik: ADP, GDP.

o Didapat di berbagai jaringan dalam sitoplasma dan mitokondria.

Enzimnya glutamate dehidrogenase:

Siklus Urea

Ammonia yang toxic (NH3) diubah menjadi ammonium ion (NH4+).

NH4+ diubah di liver jadi urea.

Urea terdiri dari 2 NH2:

o 1 dari NH4+.

o 1 dari aspartate.

Urea diekskresikan ke urin.

Jika asam amino berlebihan:

Untuk sintesis protein.

Untuk sintesis produk khusus.

Kalau masih sisa, dikatabolisme:

o N untuk urea.

o Kerangka karbon untuk senyawa amfibolik (bisa dipecah jadi

energi atau sintesis glukosa).

o Senyawa amfibolik yang terbentuk dapat digunakan untuk sintesis

lemak dan glikogen.15

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Metabolisme Asam Amino. http://mastegar.blogspot.com/2009/11/ metabolisme-asam-amino.html diakses pada 25 Mei 2010.

Poedjadi, Anna dan Titin Supriyanti. 2007. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta : UI-Press.

16