(P Danar) Materi Biokimia - Metabolisme Protein-Katabolisme (D-III THP) [Compatibility Mode]

METABOLISME

PROTEIN

(KATABOLISME)

BIOKIMIAProgram D-III Teknologi Hasil Pertanian

Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta

Dosen:

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

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

2

• 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%

3

Protein

Biokimia - Dr. Danar Praseptiangga

H2NAminogroup

C

Side chain

R

H

C

O

OH

Carboxylgroup

Non-ionized form

STRUKTUR ASAM AMINO


4

H

H H H H H HO O O H H O H H O

N C C N NC C C C

H CH3CH2

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


5

PETA KONSEP


6

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


7

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

8

TRANSPORT ELEKTRON


9


Makanan (protein) Asam Amino

10

HATI

ASAM KETO

UREA

SIKLUS ASAM SITRATSEL TUBUH

ESENSIAL


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


11

SUMBER ASAM AMINO

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

- sintesis dalam tubuh

Protein makanan

• Protein yang berasal dari makanan mengandung 20 macam/jenis asam amino yang penting secara biologis

Dalam lambung:

Enzim Pepsin dan Renin dalam suasana asam (pH ± 1); terjadi denaturasi protein


12

• Dalam sel-sel mukosa usus halus :

- Tripsin dan kimotripsin

- Aminopeptidase dan karboksipeptidase

• Asam amino-asam amino yang terbentuk, secara aktifditransport ke dalam darah porta dan kemudian ke sel-sel tubuh untuk homeostasis

• Asam amino yang terus menerus beredar dalam darah2-6 mmol/L

• Pengeluaran asam amino terutama melalui hati, sedikitmelalui ginjal dan otot


13

Sintesis dalam tubuh :• Asam amino hasil pencernaan makanan tidak terdapat

dalam perbandingan seperti yang diperlukan oleh tubuh, oleh karena itu perlu disintesis dalam tubuh, terutamaasam amino non-esensial

• Asam amino esensial adalah asam amino yang tidakdapat disintesis dalam jumlah yang cukup yaitu : fenilalanin, valin, triptofan, treonin, isoleusin, metionin, histidin, arginin, leusin, dan lisin (Pvt Tim Hall)


14

Asam amino dalam darah

• Jumlah asam amino dalam darah tergantung jumlah yang diterima dan jumlah yang digunakan

• Proses absorbsi asam amino dalam dinding usus adalah proses transport aktif

• Kondisi puasa. Konsentrasi asam amino dalam darah 3.5-5 mg/ 100 ml darah. Setelah ada asupan makanan menjasi 5-10 mg/ 100 ml darah. Turun kembali setelah 6 jam

15


16

TRANSPORT DAN METABOLISME KARBOHIDRAT DAN PROTEIN (GLUKOSA DAN ASAM AMINO)


17

Transport Glukosa + AA

* KH dan protein (glukosa + AA) larut dalam air/plasma,

sehingga dari usus halus langsung ke vena porta hati

* Dalam hati

Oksidasi menjadi CO2 + H2O

Glukosa AA

Glikogen


18

Oksidasi menjadi CO2 + H2O + E

Deaminasi NH3 Urea

Urea Ginjal Urine

Glukosa (glukoneogenesis)

Protein : Biosintesis protein

Plasma protein

AA :


19

* Dalam darah Eritrosit Laktat

Glukosa Darah Otot Laktat

Glikogen

Jaringan-jaringan lain :

Oksidasi CO2 + H2O + E

AA Darah Otot : - Transaminasi

AA lain

hati darah

- Biosintesis protein otot

Glukosa(hati)


KATABOLISME PROTEIN

• Katabolisme atau penguraian protein merupakan satudalam pertukaran protein tubuh yang terjadi secarakontinu dalam semua bentuk kehidupan

Dewasa normal : 1-2 % protein tubuh diganti/hari

Protein diuraikan menjadi asam amino

As.Amino :- 75-80 % → sintesis protein baru

- 20-25 % → amina membentuk ureum

karbon jadi KH dan Lemak


20

• Amino acids used for synthesizing proteins are obtained by degrading other proteins

• Proteins destined for degradation are labeled with ubiquitin

• Polyubiquinated proteins are degraded by proteosomes

• Amino acids are also a source of nitrogen for other biomolecules


21

Excess amino acids cannot be stored

Surplus amino acids are used for fuel

• Carbon skeleton is converted to

Acetyl–CoA

Acetoacetyl–CoA

Pyruvate

Citric acid cycle intermediate

• The amino group nitrogen is converted to urea and excreted

Glucose, fatty acids and ketone bodies can be formed from amino acids


22

Reaksi Metabolisme Asam Amino

• Meliputi reaksi pelepasan gugus asam amino

• Perubahan kerangka karbon

1. Transaminasi

• Proses katabolisme asam amino yang berupapemindahan/interkonversi dari gugus amino suatu asamamino ke senyawa lain (keto. asam piruvat, ketoglutarat, atau oksaloasetat) atau di antara sepasang asam amino dan sepasang asam keto

• Sebagian besar asam amino (kecuali : lisin,treonin,prolin dan hidroksiprolin)

• Perlu enzim transaminase

• Koenzim piridoksamin fosfat via basa Schiff


23

Enzim-enzim utama reaksi transaminasi• Alanin transaminase • Glutamat transaminase• Aspartate transaminase

2. Deaminasi oksidatifAsam glutamat dapat mengalami deaminasi oksidatifmengunakan glutamat dehidrogenase menghasilkan ion NH4

+

• NADP NAD sebagai akseptor elektron

24


Katabolisme asam amino • Pemecahan asam amino baik berasal dari diet atau dari

biosintesis dimulai dengan melepaskan gugus alfa-amino dari molekulnya melalui 2 reaksi utama :

1. Transaminasi → asam keto

2. Deaminasi Oksidatif → ion amonium


25

Note:

• Semua jaringan tubuh menghasilkan ion amonium

• Ion amonium sangat beracun bagi sistem saraf pusat (SSP) danharus dihilangkan

• Otak mengubah amonium menjadi glutamin

• Glutamin mempunyai peranan membawa amonium ke hati dandiubah menjadi urea

(urea/ureum sedikit beracun pada SSP)

�Bila fungsi hati gagal→ Keracunan amoniak

- penglihatan kabur

- tremor

- bicara tidak jelas

- akhirnya koma (koma hepatikum)

- meninggal


26

The first step in catabolism of most amino acids is transamination

αααα-ketoglutarate glutamate

αααα-keto

acid

amino acid

The main function of transamination is to funnel amino groups

into a small number of amino acids, particularly Glu & Asp.

Some amino transferases (“transaminases”) are specific for

αααα-ketoglutarate and Glu; others use oxaloacetate and Asp.

CO2-

CO2-

C=O

CH2

CH2

CO2-

CO2-

+H3N C H

CH2

CH2

CO2-

+H3N-C-H

R

CO2-

R

C=O


27

• Generally these enzyme funnel amino groups to α–ketoglutarate.

• Aspartate transaminase

• Alanine transaminase

Transamination


28

• There are multiple transaminase enzymes which vary insubstrate specificity.

• Some show preference for particular amino acids or classes of amino acids as amino group donors, and/or for particular a-keto acid acceptors.

H

R1 C COO- + R2 C COO

-

NH3+ O

Transaminase

H

R1 C COO- + R2 C COO

-

O NH3+

• Transaminases(aminotransferases) catalyze the reversible reaction at right


29

Example of a Transaminase reaction:

�Aspartate donates its amino group, becoming the α-keto acid oxaloacetate.

� α-Ketoglutarate accepts the amino group, becoming the amino acid glutamate.

aspartate α-ketoglutarate oxaloacetate glutamate

Aminotransferase (Transaminase)

COO−

CH2

CH2

C

COO−

O

COO−

CH2

HC

COO−

NH3+

COO−

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

COO−

CH2

C

COO−

O + +


30

• In another example, alanine becomes pyruvate as the amino group is transferred to α-ketoglutarate

alanine α-ketoglutarate pyruvate glutamate


COO−

CH2

CH2

C

COO−

O

CH3

HC

COO−

NH3+

COO−

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

CH3

C

COO−

O + +


31

• Transaminases equilibrate amino groups among available α-keto acids

• This permits synthesis of non-essential amino acids, using amino groups from other amino acids & carbon skeletons synthesized in a cell

• Thus a balance of different amino acids is maintained, as proteins of varied amino acid contents are synthesized.

• Although the amino N of one amino acid can be used to synthesize another amino acid, N must be obtained in the diet as amino acids (proteins)


32

• Glutamate dehydrogenase

Deamination


33

• It is one of the few enzymes that can use NAD+ or NADP+ as electron acceptor

• Oxidation at the a-carbon is followed by hydrolysis, releasing NH4+

−OOC

H2

CH2

C C COO−

O

+ NH4+

NAD(P)+

NAD(P)H

−OOC

H2

CH2

C C COO−

NH3+

Hglutamate

α-ketoglutarate

Glutamate Dehydrogenase

H2O

• Glutamate Dehydrogenasecatalyzes a major reaction that effects net removal of N from the amino acid pool.


34

Summarized above:

• The role of transaminases in funneling amino N to glutamate, which is deaminated via Glutamate Dehydrogenase, producing NH4

+.

Amino acid αααα-ketoglutarate NADH + NH4+

αααα-keto acid glutamate NAD+ + H2O

Transaminase Glutamate Dehydrogenase


35

• In most terrestrial vertebrates the ammonium ion is converted to urea

Deamination


36

• Pyridoxal phosphate forms a Schiff-base intermediates in aminotransferase reactions

Pyridoxal Phosphate


37

• Pyridoxyl phosphate can under go acid/base tautomerization

Pyridoxyl Phosphate


38

• The aldehyde forms a Schiff–base with an ε–amino group on the enzyme• This Schiff-bases can be exchanged for one with the α–amino

group of an amino acid

Pyridoxyl Phosphate


39

• Transamination mechanism:

• The second half of the reaction reverses these steps with a

different α–keto acid.

Pyridoxyl Phosphate


40

• Pyridoxyl phosphate is a very versatile cofactor• used to make bonds to Cα susceptible to cleavage

Pyridoxyl Phosphate


41

• The β–hydroxy amino acids, serine and threonine, can be directly deaminated

Serine and Threonine


42

Some other pathways for deamination of amino acids:

1. Serine Dehydratase catalyzes: serine �� pyruvate + NH4

+

2. Peroxisomal L- and D-amino acid oxidases catalyze:amino acid + FAD + H2O ��

a-keto acid + NH4+ + FADH2

FADH2 + O2 �� FAD + H2O2

Catalase catalyzes: 2 H2O2 �� 2 H2O + O2

HO CH2

HC COO−

NH3+

C COO−

OH2O NH4+

C COO−

NH3+

H2C H3C

H2O

serine aminoacrylate pyruvate

Serine Dehydratase


43

Urea is produced in the Liver

The alanine cycle (reminiscent of the Cori cycle/ Lactic acid cycle) is used to transport nitrogen to the liver

Transporting Nitrogen to Liver


44

The amino groups of glutamic acid and glutamine

can be released as ammonia in liver mitochondria

H2ONAD+ or

NADP+

Glu

αααα-keto

acids

cellular

protein

ingested

protein

NADH or

NADPH + H+

αααα-keto-glutarate

CO2-

+H3N C H

R

CO2-

CO2-

C=O

CH2

CH2

CO2-

CO2-

+H3N C H

CH2

CH2

CO2-

C=O

Ramino

acids

Gln from

muscle &

other tissue

NH4+But ammonia is toxic,

particularly to neural tissue.

Organisms must get rid of it.

CONH2

CO2-

+H3N C H

CH2

CH2

transaminases

glutamate

dehydrogenase

NH4+


45

Pembentukan Asetil Koenzim A

• Merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam amino dengan siklus asam sitrat(merubah menjadi energi)

1. Jalur asam piruvat

2. Jalur asam asetoasetat

46


AMINO ACID DEGRADATION INTERMEDIATES

CO2

CO2

Pyruvate

Acetyl-CoA Acetoacetate

Citrate

Isocitrate

αααα-ketoglutarateSuccinyl-CoA

Fumarate

Oxaloacetate

Citric

Acid

Cycle

CO2

Glucose

Ala Ser

Cys Thr*

Gly Trp*

Ile*

Leu•

Lys•

Thr*

Leu• Trp*

Lys• Tyr*

Phe*

Asn

Asp

Asp

Phe*

Tyr*

Ile*

Met

Val

Arg His

Glu Pro

Gln

Glucogenic

Ketogenic

* Both Glucogenic and Ketogenic

• Purely Ketogenic


47

48

METABOLISME PROTEIN / ASAM AMINO

9

5

6

78

2

1

4

3


JALUR BIOKIMIA PRODUKSI ENERGI

49


Most mammals convert amino-

acid nitrogen to urea for excretion

NH4+

ammonium ion

uric acid

H2N-C-NH2

urea

O

NH4+

O

O

HN

NH

NH

NH

O

most terrestrial

vertebratesbirds & reptilesfish & other aquatic

vertebrates

Some animals

excrete NH4+ or

uric acid.

Amino acidsThe carbon chains are

broken down to molecules

that feed into the TCA cycle.


50

Oksidasi Asam Amino

• Degradasi asam amino dimulai dengan pelepasan gugus amino �menghasilkan kerangka C � diubah menjadi senyawa antara metabolisme utama tubuh

• Metabolisme asam amino pada umumnya terjadi di hati

• Kelebihan di luar liver � dibawa ke hati � diekskresikan

• Ammonia � digunakan kembali untuk proses biosintesis �diekskresi secara langsung atau diubah dulu menjadi asam urat /

urea

• Vertebrata terestrial � urea � ureotelic

• Burung dan reptil � asam urat � uricotelic

• Binatang di air � ammonia� ammonotelic

51


Proses Pengeluaran

Berdasarkan zat yang dibuang

�Defekasi: pengeluaran zat sisa hasil pencernaan (feses)�Ekskresi: pengeluaran zat sisa hasil metabolisme (CO2,

keringat dan urine)�Sekresi: pengeluaran getah yang masih berguna bagi tubuh

(enzim dan hormon)

52


Sistem Ekskresi

Sistem pengeluaran zat-zat sisa metabolisme yang tidak berguna bagi tubuh dari dalam tubuh

• Menghembuskan gas CO2 ketika kita bernafas

• Berkeringat

• Buang air kecil (urine)

53


Alat-alat Ekskresi

Alat-alat ekskresi pada manusia meliputi:

- Ginjal

- Hati

- Kulit

- Paru-paru

54


Ginjal (ren)

• Manusia memiliki sepasang ginjal yang terletak di depan sebelah kiri dan kanan tulang belakang bagian pinggang

55


Struktur Ginjal

56

korteks

Medula/

Sumsum ginjal

glomerulus

Pembuluh kapiler

Arteri ginjal

Vena ginjal

ureter

Saluran pembawa

Hasil penyaringan


Fungsi Ginjal

• Menyaring darah dan menghasilkan urine• Membuang zat-zat yang membahayakan tubuh (urea, asam

urat)• Membuang zat-zat yang berlebihan dalam tubuh (kadar

gula)• Mempertahankan tekanan osmosis cairan ekstraseluler• Mempertahankan keseimbangan asam dan basa

57


Pembentukan Urine

• Filtrasi darah di dalam glomerulus menghasilkan filtrat glomerulus (urine primer)

• Urine primer di reabsorsi di dalam tubulus konturtus proksimal untuk menyerap zat-zat yang masih berguna. Dihasilkan filtrat tubulus (urine sekunder)

• Urine sekunder diaugmentasi didalam tubulus konturtus distal menghasilkan urine

• Urine mengandung air, urea,amonia, garam mineral, zat warna empedu, vitamin, obat-obatan dan hormon

58

glomerulus

Pembuluh kapiler

Arteri ginjal

Vena ginjal

ureter

Saluran pembawa

Hasil penyaringan

Konturtus


Hati (hepar)

• Kelenjar terbesar dalam tubuh manusia (~2 kg) yang terletak di rongga perut sabelah kanan di bawah diafragma

59


Struktur Hati60


Fungsi Hati

• Menghasilkan empedu (bilus) yang mengandung zat sisa dari perombakan eritosit di dalam limpa

• Menyimpan gula dalam bentuk glikogen• Mengatur kadar gula darah• Tempat pembentukan urea dari amonia• Menawarkan racun• Membentuk vitamin A dari provitamin A• Tempat pembentukan fibrinogen protrombin

61


Proses di dalam Hati

Sel darah merah yang sudah tua (histiosita) dipecah didalam hati

62

Hb Fe

Globin

Hemin

hati Sumsum tulang

Metabolisme

proteinPembentukan Hb baru

bilirubinurobilin

sterkobilin

urine

fesesUSUS


Kulit (integumen)

• Lapisan terluar tubuh manusia dan merupakan pelindung bagian dalam tubuh

63


Fungsi Kulit

• Mengeluarkan keringat

• Melindungi bagian dalam tubuh dari gesekan, kuman, penyinaran, panas dan zat kimia

• Mengatur suhu tubuh

• Menerima rangsangan dari luar

• Mengurangi kehilangan air

64


• Hasil samping metabolisme yang paling toksik : buangan yang mengandung nitrogen dari perombakan protein dan asam nukleat

• Nitrogen dikeluarkan ketika makromolekul tersebut dirombak dandiuraikan untuk mendapatkan energi, atau ketika makromolekul diubahmenjadi karbohidrat atau lemak

• Produk buangan bernitrogen : amonia

• Mengekskresikan amonia secara langsung merupakan cara efisien untukmembuang limbah itu karena sama sekali tidak ada energi yang dikeluarkan

• Hewan yang terlebih dahulu mengubah amonia menjadi senyawa sepertiurea atau asam urat, yang kurang toksik namun memerlukan energidalam bentuk ATP untuk menghasilkannya

65



Ammonia diubah menjadi Urea dengan SIKLUS UREA(UREA CYCLE)

66

H2N C OPO 32−

O

CH2

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

NH3+

CH2

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

NH

CO NH2

COO−

CH2

HC

COO−

NH2

CH2

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

NH

C NH2+

COO−

CH2

HC

COO−

HN

AMP + PP i

AT P

CH2

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

NH

C

NH2+

H2N

COO−

HC

CH

COO−

C NH2H2N

O H2O

P i

ornithine

urea

citrulline

aspartate

argininosuccinate

fumarate

arginine

carbamoyl phosphate

Urea Cycle

1

2

3

4

Urea CycleEnzymes in mitochondria:

1. Ornithine Trans-carbamylase

Enzymes in cytosol:

2. Arginino-SuccinateSynthase

3. Arginino-succinase

4. Arginase


67

• For each cycle, citrulline must leave the mitochondria, and ornithine must enter the mitochondrial matrix

• An ornithine/citrulline transporter in the inner mitochondrial membrane facilitates transmembrane fluxes of citrulline & ornithine

cytosol

mitochondrial matrix

carbamoyl phosphate

Pi

ornithine citrulline

ornithine citrulline urea aspartate

arginine argininosuccinate

fumarate


68

• A complete Krebs Cycle functions only within mitochondria• But cytosolic isozymes of some Krebs Cycle enzymes are involved in

regenerating aspartate from fumarate

cytosol

mitochondrial matrix

carbamoyl phosphate

Pi

ornithine citrulline

ornithine citrulline urea aspartate

arginine argininosuccinate

fumarate


69

• Fumarate is converted to oxaloacetate via Krebs Cycle enzymes Fumarase & Malate Dehydrogenase

• Oxaloacetate is converted to aspartate via transamination (e.g., from glutamate)

• Aspartate then reenters Urea Cycle, carrying an amino group derived from another amino acid

aspartate α-ketoglutarate oxaloacetate glutamate


COO−

CH2

CH2

C

COO−

O

COO−

CH2

HC

COO−

NH3+

COO−

CH2

CH2

HC

COO−

NH3+

COO−

CH2

C

COO−

O + +


70

71


THE UREA CYCLE

• PPi � langsung di hidrolisis shg urea cycle � 4 phosphat

• Fumarat � menghubungkan dengan TCA cycle• Fumarat � malate � OAA• OAA � mempunyai beberapa alternatif jalur• Transaminasi menjadi aspartate• Diubah menjadi glukosa dengan glukoneogenesis

pathway• Berkondensasi dgn acetyl coA � citrate• Diubah menjadi pyruvate


THE UREA CYCLE

72

73


THE UREA CYCLE

• Carbamoyl synthetase• Free NH4 reacts with HCO3 to form carbamoyl phosophate

• Reaction is driven by the hydrolysis of two molecules of ATP

Formation of Carbamoyl Phosphate


74

• Ornithine transcarbamoylase• Citrulline is formed from transfer of the carbamoyl group to

the γ-amino group of ornithine

Formation of Citrulline


75

• Condensation of citrulline with aspartate to form arginosuccinate• Two equivalent of ATP are required

Formation of Arginosuccinate


76

• Arginosuccinase• Cleaves arginosuccinate to form arginine and fumarate

Formation of Arginine and Fumarate


77

• Arginase• The arginine is hydrolyzed to produce the urea and to reform

the ornithine

• The ornithine reenters the mitochondrial matrix

Formation of Urea


78

• Sintesa urea � jalur utama untuk pelepasan Ammonia

• Kelima tahapan reaksi diatas terjadi dalam suatu siklus urea dan kemudian urea dikeluarkan dari tubuh melalui ginjal

• Kegagalan ginjal akan menimbulkan suatu keadaan yang disebut dengan ‘Uremia’

• mual, muntah, koma (koma uremik) dan dapat menimbulkan kematian

• terapi dengan alat ‘hemodialisa’

79


80


• The urea cycle is linked to the citric acid cycle:

Kreb’s Bi-cycle!!

Linked to Citric Acid Cycle


81

• The carbon atoms of degraded amino acids emerge as major metabolic intermediates

• Degradation of the 20 amino acids funnel into 7 metabolic intermediates

• Acetyl–CoA

• Acetoacetyl–CoA

• Pyruvate

• α-Ketoglutarate

• Succinyl–CoA

• Fumarate

• Oxaoloacetate

Carbon Atoms

KetogenicKetogenic

GlucogenicGlucogenic


82

Carbon Atoms

Ketogenicleucinelysine

Glucogenicserinethreonineaspartic acidglutamic acidasparagineglutamineglycinealaninevalineprolinehistidineargininemethioninecysteine

Bothisoleucinephenylalaninetryptophantyrosine


83

Carbon Atoms


84

Pyruvate Entry Point


85

• Aspartate• Transamination to oxaloacetate

• Asparagine• Hydrolysis to Aspartate + NH4

+

• Transmination to oxaloacetate

Oxaloacetate Entry Point


86

• Five carbon amino acids

α–Ketoglutarate Entry Point


87

• Histidine



88

• Proline and Arginine



89

• Methionine, Valine & Isoleucine

Succinyl–CoA Entry Point


90

• Methionine

• Forms S-Adenosylmethionine

Succinyl–CoA Entry Point


91

Branched-chained Amino Acids


92

• Phenylalanine

Aromatic Amino Acids


93

• Tetrahydrobiopterin - electron carrier



94

• Phenylalanine & Tyrosine



95

• Tryptophan



96

• Strategi degradasi asam amino � mengubah kerangka C nya menjadi senyawa intermediete dari metabolisme primer � diubah menjadi glukosa atau dioksidasi oleh

TCA• Asam amino berasal dari senyawa intermediet glikolisis, siklus asam sitrat, dan pentose phosphatepathway

• Nitrogen masuk ke dalam metabolisme melalui Glutamat dan Glutamin

• Kemampuan organisme untuk mensintesis asam amino berbeda-beda • Bakteri dan tumbuhan � pada umumnya mampu

mensintesis seluruh asam amino • Mammals � hanya separuh dari total asam amino

97


98

• Bakteri, ragi (yeast) dan kapang (molds) memerlukan senyawanitrogen dalam bentuk asam amino, serta asam nukleat purin danpirimidin

• Mikroba lainnya dapat menggunakan ammonia atau nitrat untukmensintesis senyawa nitrogen organik. Beberapa bakterimemfiksasi N2 menjadi ammonia

Asimilasi ammonia

• L-Glutamat + NH4+ + ATP → L-glutamine + ADP + Pi

• Selanjutnya glutamate synthase mentrasfer satu gugus amino dari glutamine ke molekul γ-ketoglutarat sehingga terbentuk dua molekul L-glutamat

• γ-ketoglutarat + L-glutamine + NADPH2 + H+→ L-Glutamat + NADP+


Notes

• Nitrogen adalah elemen yang esensial untuk biomolekul seperti AA, nukleotida

• Seluruh organisme mampu mengubah ammonia (NH3) menjadi substansi atau senyawa organik yang mengandung N

• Reduksi N2 � NH3 hanya dapat dilakukan oleh mikroorganisme baik bebas atau yang memerlukan simbiosis dengan tumbuhan

� proses ini disebut fiksasi nitrogen secara biologis• Reduksi NO3- � NH3 : banyak ditemukan pada mikroorganisme

dan tumbuhan• Di biosfer � harus selalu dipelihara keseimbangan antara N

inorganik dan N organik• Konversi nitrogen inorganik � nitrogen organik : fiksasi nitrogen

dan reduksi nitrogen • Nitrogen organik � nitrogen inorganik : katabolisme, dan

denitrifikasi• Nitrosomonas mengoksidasi ammonia � nitrit• Nitrobacter mengoksidasi nitrit menjadi nitrat

99

Siklus Nitrogen


100


Documents

(P Danar) Materi Biokimia - Metabolisme Protein-Katabolisme (D-III THP) [Compatibility Mode]