Materi Biokimia-Metabolisme Protein (Katabolisme)(2)

METABOLISME

PROTEIN

(KATABOLISME)

BIOKIMIAProgram studi Ilmu dan Teknologi Pangan

Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta

Dosen:

Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D.

Senyawa makromolekul yang sangat vital bagi organisme dantersusun atas asam amino-asam amino yang dihubungkan melaluiikatan peptida, sehingga senyawa ini disebut juga polipeptida

Struktur dan fungsi ditentukan oleh kombinasi, jumlah danurutan asam amino

Sifat fisik dan kimiawi dipengaruhi oleh asam aminopenyusunnya

Sumber asam-asam amino yang mengandung unsur-unsur C, H,O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat

Bahan pembentuk jaringan-jaringan baru yang selalu terjadidalam tubuh dan mempertahankan jaringan yang telah ada

Kekurangan protein dalam waktu lama dapat menggangguberbagai proses dalam tubuh dan menurunkan imunitas

12/12/2012 Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

2

Protein

Protein dalam bahan makanan yang diserap oleh usus dalam bentuk asam amino

Protein jika dihidrolisis dengan asam, alkali atau enzim akan dihasilkan campuran asam-asam amino

Sebuah asam amino terdiri dari gugus amino, sebuah gugus hidroksil, sebuah atom hidrogen, dan gugus R yang terikat pada sebuah atom C

Penggantian separuh dari jumlah kelompok protein tertentu dengan protein baru disebut half-time atau waktu paruh jangka hidup protein

3

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

Protein

Asam amino : sumber utama glukosa melalui jalur glukoneogenesis

Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk memback-up sumber glukosa pada saat puasa

Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru dari prekursor non karbohidrat)

Proporsi protein sebagai sumber energi dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar ~15%

4

Protein

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

H2NAminogroup C

Side chain

R

H

C

O

OH

Carboxylgroup

Non-ionized form

STRUKTUR ASAM AMINO

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

5

HH H H H H HO O O H H O H H O

N C C N NC C C C

H CH3 CH2

OH

N-terminus

N C C

CH2

C

O

OH

CH2

N C C

CH

CH3H3C

CH2

OH

H H O

N C C

H H O

N C C

H H O

N C C

CH2

SH

OH

C-terminus

POLYPEPTIDE CHAIN

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

6

Amino Acids

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

7

Klasifikasi Protein Atas dasar komposisi kimia penyusun :

Protein sederhana (simple protein) protein yang tersusun hanya atas asam amino saja tanpamengikat senyawa lainnya.

Protein terkonjugasi (conjugated protein) protein yang asam amino penyusunnya mengikatsenyawa lain baik organik maupun anorganik

Protein turunan/derivate (derived protein) protein yang telah dimodifikasi baik secaraenzimatis, fisikawi maupun kimiawi

Atas dasar kelarutannya :

Albumin larut dalam air, mengendap dengan (NH4)2SO4 Globulin larut dalam garam netral (NaCl)

Histone larut dalam air

Prolamine larut dalam 50-90% etanol

Protamine membentuk kompleks dengan asam nukleat

Skleroprotein tidak larut dalam air

Atas dasar bentuk :

Fibrous protein protein yang berbentuk benang atau serabut (kolagen, elastin, keratin)

Globular protein protein yang berbentuk globula; mempunyai sifat larut dalam air, asam, basa, dan etanol (albumin, laktalbumin)

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

8

Klasifikasi Asam Amino 1. Asam amino non-polar atau hidrofobik

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

9

Klasifikasi Asam Amino 2. Asam amino polar, hidrofilik, tidak bermuatan

polar, netral

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

10

Klasifikasi Asam Amino 3. Asam amino polar bermuatan positif dan bermuatan negatif

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

11

Struktur Protein atas Konformasinya1. Struktur Primer

adalah struktur protein ditinjau dari urutan asam aminonya

contoh: H3N+ - Gly-Ala-Lys-Val-Met-Ala- COO-

* The amino acid sequence of a protein

is a unique characteristic of the protein

is encoded by the nucleotide sequence of DNA, is thus a form ofgenetic information

is read from the amino terminus to the carboxyl terminus

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

12

Struktur Protein atas Konformasinya

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

13

Struktur Protein atas Konformasinya2. Struktur Sekunder

adalah struktur protein ditinjau tidak hanya atas urutan asamaminonya saja tetapi juga struktur bangunnya (berbentuk -heliks(stabil) atau -pleated sheet (lembaran berlipat), termasuk ikatanhidrogen yang menghubungkan antar ikatan peptida dalam satumolekul protein maupun antar molekul protein (inter-chain hydrogenbond)

3. Struktur Tersier

adalah struktur protein yang digambarkan kembali atas bentuk primerdan sekundernya sehingga diketahui bentuk lipatan intramolekulernya.Ikatan yang digambarkan tidak hanya ikatan antar peptida tetapi jugaikatan antar gugus R dari rantai peptida yang satu dengan yang laindan ditentukan oleh kombinasi dari berbagi interaksi : interaksihidrofobik (memberikan kekuatan utama untuk menstabilkan strukturtersier semua protein), ikatan disulfide (S-S), ikatan hidrogen yangterbentuk antar cabang yang polar (jarang dijumpai), dan ikatan ion(jarang dijumpai)

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

14

Struktur Protein atas Konformasinya

4. Struktur Kuartener

adalah struktur protein yang teridri atas dua atau lebih strukturtersiernya yang bergabung secara kovalen. Dengan kata lain strukturini merupakan penggambaran struktur protein yang terdiri darisubunitnya yang saling berikatan secara kovalen

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

15

Sifat-sifat fisikokimia protein

Sifat fisikokimia setiap protein tidak sama, tergantungpada jumlah dan jenis asam aminonya

BM protein sangat besar

Ada protein yang larut dalam air dan ada yang tidaklarut dalam air tetapi seluruh protein tidak larut dalampelarut lemak

Daya larut protein akan berkurang karena garamProtein akan terpisah sebagai endapan (salting out)

Jika protein dipanaskan atau ditambahkan alkohol makaprotein akan menggumpal

Protein dapat bereaksi dengan asam dan basa

16

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

Kebutuhan protein

Kebutuhan manusia akan protein dapat dihitung denganmengetahui jumlah nitrogen yang hilang

Jika seseorang mengkonsumsi ransum tanpa protein, makanitrogen yang hilang tersebut pasti berasal dari protein tubuhyang dipecah untuk memenuhi kebutuhan metabolisme

Kebutuhan protein untuk tubuh manusia rata-rata sebesar 1 gprotein/kg berat badan per hari

17

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

Fungsi Protein dalam sel hidup Pembangun/pertumbuhan dan pemberi tenaga Pengatur proses dalam tubuh Memperbaiki sel yang rusak Komunikasi antar sel (cell signaling) Pembawa/transpor (misal: oksigen dibawa olehhemoglobin dalam darah)

Media kontraksi jaringan (otot) Zat cadangan (pada susu dan biji-bijian) Zat pelindung (antibodi) Biokatalisator (enzim) Hormon Toksin (defense)

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

18

PETA KONSEP

Biokimia- Dr. Danar Praseptiangga

19

Proses Metabolisme:

Anabolisme

Katabolisme

Karbohidrat, Lemak, Protein

Proses sintesis sel dan enzim,

memelihara steady state sel,

penyerapan unsur hara, ekskresi

senyawa, pergerakan sel

Reaksi enzimatik,

Reaksi Reduksi- OksidasiEnergi

LINTASAN METABOLISME PROTEIN

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

20

DIET PROTEIN

ASAM AMINO

TRANSAMINASI

KARBOHIDRAT/

GLUKOSA

NITROGEN AMINO

DALAM GLUTAMAT

DEAMINASI

NH3

UREA/UREUM

ASETIL-KOA

SIKLUS ASAM

SITRAT

BENDA KETON

DERIVAT NITROGEN

(non protein

Protein jaringan

JALUR BERSAMA METABOLISME

21

TRANSPORT ELEKTRON

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

22

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

Metabolic Pool of Amino Acids

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

23

Summary of Protein Metabolism

a) keto acids are funneled into the Krebs cycle (glucogenic/ketogenic)

b) NH4+ is cleared via urea, NH4

+, with uric acid however major product is urea (80%)

c) Creatine/creatinine important for energy consideration

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

24

Makanan (protein) Asam Amino

25

HATI

ASAM KETO

UREA

SIKLUS ASAM SITRATSEL TUBUH

ESENSIAL

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

Protein dalam

makanan

Asam Amino

A. A dalam darah

A.A. dl HATI

(ektrasel)

A.A. Dalam darah A. A. dl Hati

(intra sel)

PROTEIN

Senyawa N lain A. A. ektra sel

A. A. intra sel

PROTEI

N A. Keto Asam lemak

S

urea

Sik. A. Sitrat A. Keto NH3

pencernaan

absorbsi

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

26

SUMBER ASAM AMINO

Asam amino yang beredar dalam darah dapat berasaldari : - katabolisme protein makanan

- sintesis dalam tubuh

Protein makanan

Protein yang berasal dari