Metabolisme Protein

dr. Sugiyanta

Approximate body compositioncomputing

Presentation copyright © 2002 David A Bender and some images copyright © 2002 Taylor & Francis Ltd

Approximate body composition

water64%

essential fat3%

storage fat12%

protein15%

minerals6%

water54%

essential fat9%

storage fat19%

protein13%

minerals5%

Daniel Lambertcomputing

Presentation copyright © 2002 David A Bender and some images copyright © 2002 Taylor & Francis Ltd

Daniel Lambert, 1770-1809

weight 330 kg (52st 11lb)

Struktur Protein

Primer Struktur ini terdiri dari asam-asam amino yang

dihubungkan satu sama lain secara kovalen melalui ikatan peptida

Sekunder protein sudah mengalami interaksi intermolekul,

melalui rantai samping asam amino. dua jenis struktur sekunder, yaitu: -heliks dan -

sheet

TersierStruktur-struktur sekunder ini, kemudian

dikemas sedemikian rupa sehingga membentuk struktur tiga dimensi yang paling pavorable secara termodinamika.

Kuartener Intraksi intermolekul antar sub unit protein ini

membentuk struktur keempat/kwaterner

Protein

: polimer dari asam amino Antara asam amino terikat dengan ikatan

peptida Ada 20 asam amino dasar Peran: biokatalisator (enzim), komponen

struktur jaringan/organ/sel, alan transport, sistem penyangga, antibody, hormon dll

CH3 – (CH2)N – CH – C = O

NH3+

O-

R AMINO

KARBOKSIL

Punya 2 gugus: Hidrofil : - Karboksil asam

- Amino basaHidrofob : Alkil ( R )

Protein Rumus Asam Amino

Pembagian Asam Amino

ESENSIEL NON-ESENSIEL

ARGININ*HISTIDIN*ISOLEUSINLEUSINLYSINMETIONINPENILALANINTREONINTRIPTOPANVALIN

ALANINASPARAGINASPARTATSISTEINGLUTAMATGLUTAMINGLISINHIDROKSIPROLIN**HIDROKSILISIN**PROLINSERINTIROSIN

* SEMI ESENSIEL ** TIDAK DIGUNAKAN DALAM SINTESIS PROTEIN

Pembagian asam amino

METABOLISME ASAM AMINO

PROTEINMAKANAN

ASAMAMINO

POOLASAM AMINO

PROTEINTUBUH

PRODUK KHUSUS

HbSitokrom

NeurotransmiterPurin

KreatinGlutation

dsbGLUKOSA

Asetil-KoA

SAS

A.K NH3

Transaminasi

SiklusUrea

NPNUREA

~E + CO2

PENCERNAAN DAN PENYERAPAN

Pepsin

ElastaseTripsinKemotripsin

Karboksi peptidaseAmino peptidase

LAMBUNGPROTEOSAPEPTON

DUODENUMASAM- AMINO

BIOSINTESIS ASAM AMINO NON-ESENSIEL

Bahan:1. Senyawa amfibolik

2. Asam amino non-esensial lain

3. Asam amino esensial

Biosintesis Asam Amino Non-esensial Dari Senyawa Amfibolik

SINTESIS GLUTAMAT ( Glu )

Bahan: ketoglutarat Enzim : Glutamat dehidrogenase KoEnzim: NADPH Sumber amino Transaminasi

Sintesis Glutamin (Gln)

Dibentuk dari glutamat Enzim : glutamin sintetase

OKSALOASETAT

GLUTAMIN Glu

-NH2

ASPARTAT (Asp)

ASPARTAT (Asp) ASPARAGIN (Asn)-NH2

Mg-ATP Mg-AMP+PPi

TRANSAMINASI

TRANSAMINASI

SINTESIS: ASPARTAT, & ASPARAGIN

SINTESIS GLISIN

CCH

=

=

O

O

-O

GLIOKSILAT

CCH

=

O

-O

NH3+

Glu/Ala

a- KG/PIR

GLISIN(Gly)

GlisinTransaminase

H3C-N+-CH3

CH3

CC

OHCHOLINE

H3C-N+-CH3

CH3

CC

OBETAIN-ALDEHID =

KOLINOKSIDASE

NAD+ NADH+H+

H3C-N+-CH3

CH3

CC

O

=

O-

BETAIN

H3C-N+-CH3

CC

O

=

O-

NH3+

CC

O

=

O-

H3C

2CH2O

DIMETILGLISIN

Gly

DEMETILASI

DEFORMILASI

P-O

OH

O-

OD-3- P-GLISERAT

NAD+ NADH+H+

P-O

O

O-

OP-HIDROKSIPIRUVAT

P-O

NH3+

O-

O

Gln

Glu

P-L-SERIN

HO

NH3+

O-

O

H2OPi

L-SERIN

SINTESIS SERIN, GLISIN & SISTEIN

3-P-Gliserat dehiddrogenase

P-Serin transaminase

3-P-Serin fosfatase

GLISIN

THFA

N5N10MTTHFA

Asetil-KoA

KoA-SH

Serin-Asetil transferase

O

NH3+

O-

OO=C-CH3

SH- ASETAT

HS

NH3+

O-

OO--Asetilserinsulfhiddrilase

SISTEIN

PIRUVAT

GLUTAMAT/ASPARTAT - KG/ OKSALOASETAT

-NH2

ALANIN (Ala)

TRANSAMINASI

SINTESIS: ALANIN

Biosintesis Asam Amino Non-esensial Dari Asam Amino Non-esensial Lain Prolin dari glutamat

Hidroksi prolin : hidroksilasi prolin Arginin dari glutamat

Biosintesis Asam Amino Non-esensial Dari Asam Amino esensial

Sistein dari metionin Tirosin dari fenil alanin Hidroksilisin : hidroksilasi dari lisin

KATABOLISME N ASAM AMINO

Langkah awal : melepaskan gugus amin (NH2), membentuk NH3 yang bersifat racun khususnya bagi sel syaraf sehingga harus didetoksikasi dan dikeluarkan dari tubuh

DETOKSIKASI NH3 : HEPAR (PALING UTAMA), OTAK dan GINJAL (KEMAMPUANNYA SANGAT KECIL)

ADA 3 TAHAP DALAM EKSKRESI LIMBAH METABOLISME N ASAM AMINO :1. TRANSAMINASI & TARNSPORT 2. DEAMINASI OKSIDATIF 3. SIKLUS UREA

BERDASAR JENIS SENYAWA YG DIEKSKRESI , MAKABEBERAPA SPECIES DIKELOMPOKKAN MENJADI :

AMMONO TELIC IKANURICO TELIC UNGGASUREO TELICMANUSIA

TRANSAMINASI DAN TRANSPORTASI

*Perlu asam -keto sbg penerima –NH3

- Otot : *glikolisis Piruvat Ala- Otak : *SAS-ketoglutaratGlu

*NH4Cl- Usus : *SAS-ketoglutaratGlu

*Ornitin *Ammonia ( NH3 )- Jar lain : *SAS-ketoglutaratGlu

*Perlu enzim transaminase/aminotransferase dan Piridoksal-P sebagai Koenzim

DEAMINASI OKSIDATIF

*Setelah pengemban NH3 sampai di hepar NH3 dilepas dengan cara OKSIDASI*Ada dua cara :

a.Perlu Enzim glutamat dehidrogenase dan KoEnzim NAD+/NADP+

b.Perlu Enzim Amino Acid Oksidase dan Flavin sebagai akseptor elektron

SIKLUS UREA

= Siklus Krebs-Hensenleit Terjadi terutama didalam hepar Terdapat 5 rangkaian reaksi :

Reaksi 1&2 dalam mitokondriaReaksi 3,4&5 dalam sitoplasma

Reaksi 1 : Pembentukan Karbamoil-P-Perlu CO2 dari bikarbonat (H2CO3-) -Endergonik2 mol ATP/mol NH3-Enzim karbamoil-fosfat sintetase 1 ( CPS 1 )

Reaksi 2 : Pembentukan Sitrulin-Konjugasi Ornitin + Karbamoil-P-Enzim Ornitin Transkarbamoilase

Reaksi 3 : Pembentukan Arginosuksinat-Konjugasi Sitrulin + Asp-Enzim Arginosuksinat Sintetase-Endergonik ATPAMP-Asp donor NH3

*Reaksi 4 : Pembentukan Arginin-Arginosuksinat dihidrolisa menjadi Argininsiklus Urea

FumaratSAS-Enzim Arginosuksinase

*Reaksi 5 : Pembentukan Ornitin & Urea-Arginin dihidrolisa menjadi

Ornitinmasuk reaksi 2Urea

-Enzim Arginase-Ekskresi Urea Urine ( 95% )

Keringat ( kecil )

CO2 + NH3+

KARBAMOIL-P

SITRULIN

AS. ASPARTAT

ARGINOSUKSINAT

ARGININ

UREA

ORNITIN

AS.FUMARAT

H2O

ATPAMP + PPi

Pi

ATP

ADP + Pi

CPS 1

ARGINASE

ARGININOSUKSINASE

ARGININOSUKSINATSINTETASE

ORNITINTRANSKARBAMOILASE

1

2

3

4

5

SIKLUSUREA

Figure 6. The CPS reaction () and the urea cycle (enzymes to ). Color-coded sources of the two nitrogens and the carbon in urea. Overall sum of the 5 reactions is:3ATP + HCO3

- + NH4+ + aspartate 2ADP + AMP + 2Pi + PPi + fumarate + urea

CYTOPLASM MITOCHONDRIA

Ornithine

Citrulline

argininosuccinate synthetase argininosuccinase arginase

AMP+PPi

-Aspartate

Argininosuccinate

ATP

Arginine

Fumarate(returns to TCA cycle)

Pi

Ornithine

Citrulline

Ornithine transcarbamoylase

Carbamoyl phosphate

2ATP + HCO3- + NH4

+

2ADP + Pi

Carbamoyl phosphate synthetase

UREAO

H2N-C- NH2

Ornithine

-OOC-CH-NH3+

CH2COO-

Figure 6. The CPS reaction () and the urea cycle (enzymes to ). Color-coded sources of the two nitrogens and the carbon in urea. Overall sum of the 5 reactions is:3ATP + HCO3

- + NH4+ + aspartate 2ADP + AMP + 2Pi + PPi + fumarate + urea

CYTOPLASM MITOCHONDRIA

Ornithine

Citrulline

argininosuccinate synthetase argininosuccinase arginase

AMP+PPi

-Aspartate

Argininosuccinate

ATP

Arginine

Fumarate(returns to TCA cycle)

Pi

Ornithine

Citrulline

Ornithine transcarbamoylase

Carbamoyl phosphate

2ATP + HCO3- + NH4

+

2ADP + Pi

Carbamoyl phosphate synthetase

UREAO

H2N-C- NH2

Ornithine

-OOC-CH-NH3+

CH2COO-

KELAINAN KLINIS SIKLUS UREA

1. Hiperammonia tipe I2. Hiperammonia tipe II3. Sitrulinemia4. Arginosuksinat aciduria5. Hiperargininemia6. Koma hepatikum / koma ammonikum7. Koma uremikum

CO2 + NH3+

KARBAMOIL-P

SITRULIN

AS. ASPARTAT

ARGINOSUKSINAT

ARGININ

UREA

ORNITIN

AS.FUMARAT

H2O

ATPAMP + PPi

Pi

ATP

ADP + Pi

CPS 1

ARGINASE

ARGININOSUKSINASE

ARGININOSUKSINATSINTETASE

ORNITINTRANSKARBAMOILASE

SIKLUSUREA

Hiperammonia tipe I

Hiperammonia tipeII

Sitrulinemia

Argininosuksinat aciduria

Hiperargininemia

PADA PRINSIPNYA SAMA DENGAN JALUR SINTESISASAM AMINO, JADI KEMBALI KE SENYAWA AMFIBOLIK SELANJUTNYA DIOKSIDASI MENURUT JALUR METABOLISME KARBOHIDRAT (SEBAGIAN BESAR) ATAU OKSIDASI ASAM LEMAK (BAGI ASAM AMINO YANG BERSIFAT KETOGENIK).

HANYA DALAM KEADAAN TERTENTU SENYAWA

AMFIBOLIK DIRUBAH MENJADI GLUKOSA UNTUK

MEMPERTAHANKAN KADAR GLUKOSA DARAH.

KATABOLISME KERANGKA C ASAM AMINO

KATABOLISME KERANGKA C ASAM AMINO

PIRUVAT

Oksaloasetat

Malat

FumaratSuksinil-KoA

-KG

Asetil-KoA

AlaninSerin

SisteinSistinTreonn Glisin Triptopan

TreoninLisin

Isoleusin

PenilalaninTirosin

Aseto-asetat

HMG-KoA

Asetoasetil-KoA

AspartatAsparagin

AspartatTirosin

Penilalanin

GlutaminArgininProlin

Histidin

Glutamat

ValinTreonin

IsoleusinMetionin

Propionil-KoA

Metilmalonil-KoA

Leu

GLUKONEOGENESIS

GLUKOSA

DARAH

~ECO2