KELAINAN METABOLISME ASAM AMINO : PENYAKIT URINE SIRUP

MAPLE

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Biokimia

Dosen Pengampu: dr. Ngakan Putu D S

Disusun Oleh:

Nama : Alivia Salma Lihayati

NIM : 6411414164

Rombel : 06

JURUSAN ILMU KESEHATAN MASYARAKAT

FAKULTAS ILMU KEOLAHRAGAAN

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha

Esa yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga dalam

penulisan makalah ini saya tidak mengalami kendala apapun hingga

terselesaikannya makalah yang saya beri judul “Kelainan Metabolisme

Asam Amino: Penyakit Urine Sirup Maple”.

Pada kesempatan ini, saya ingin mengungkapkan rasa terima

kasih saya kepada:

1. Kedua orang tua saya yang selalu memberikan dukungan kepada

saya.

2. Bapak dr. Ngakan Putu D S selaku Dosen Mata Kuliah Biokimia yang

telah memberikan arahan dan masukan dalam pembuatan makalah

ini.

3. Teman-teman seperjuangan yang selalu memberikan motivasi dalam

rangka pembuatan makalah ini.

4. Pihak-pihak terkait lainnya yang juga turut serta membantu saya

dalam pembuatan makalah ini.

Saya sangat menyadari tidak ada manusia yang sempurna begitu

juga dalam penulisan makalah ini. Apabila nantinya terdapat kekurangan

maupun kesalahan dalam makalah ini, saya selaku penulis sangat

berharap kepada seluruh pihak agar dapat memberikan kritik dan juga

saran.

Akhir kata, semoga makalah ini dapat memberikan manfaat dan

bahan pembelajaran kepada kita semua.

Semarang, 29 April 2015

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul..................................................................................

Kata Pengantar ................................................................................

Daftar Isi ..........................................................................................

..........................................................................................................

BAB I : Pendahuluan

A. Latar Belakang .......................................................................

B. Rumusan Masalah ..................................................................

C. Tujuan Penulisan ....................................................................

BAB II : Pembahasan

A. Definisi Protein........................................................................

B. Definisi Asam Amino ..............................................................

C. Klasifikasi Asam Amino ..........................................................

D. Definisi Metabolisme ..............................................................

E. Reaksi Metabolisme Asam Amino ..........................................

F. Definisi Penyakit Urine Sirup Maple .......................................

BAB III : Penutup

A. Kesimpulan .............................................................................

B. Saran ......................................................................................

Daftar Pustaka .................................................................................

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dewasa ini, kalangan medis dipermasalahkan oleh beberapa

penyakit yang masih tabu didengar oleh kalangan masyarakat.

Beberapa faktor dapat menjadi penyebab utama penyakit tersebut,

diantaranya akibat mengkonsumsi makanan yang tidak teratur dan

tidak seimbang.

Penyakit urine sirup maple merupakan salah satu penyakit yang

belum begitu diketahui oleh kalangan masyarakat. Penyakit ini

mempunya nama lain Maple Syrup Urine Disease (MSUD). Penyakit

ini merupakan gangguan yang diturunkan dari metabolisme asam

amino rantai bercabang dimana terdapat peningkatan kuantitas

leusin, isoleusin, valin, dan berhubungan dengan oxoacids di dalam

cairan tubuh.

Meskipun penyakit urine sirup maple ini masih tergolong

penyakit yang belum familiar, ada baiknya kita mengetahui sedikit

banyak tentang penyakit ini .

B. Rumusan Masalah

1. Apa definisi dari protein?

2. Apa definisi dari asam amino?

3. Apa saja klasifikasi asam amino?

4. Apa definisi dari metabolisme?

5. Bagaimana reaksi metabolisme asam amino?

6. Mengapa penyakit urine sirup maple dapat terjadi?

C. Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui definisi protein

2. Untuk mengetahui definisi asam amino

3. Untuk mengetahui klasifikasi asam amino

4. Untuk mengetahui definisi metabolisme

5. Untuk mengetahui reaksi metabolisme asam amino

6. Untuk mengetahui penyebab penyakit urine sirup maple

BAB II

PEMBAHASAN

A. Definisi Protein

Istilah protein berasal dari kata Yunani proteos, yang berarti

yang utama atau yang didahulukan. Kata ini diperkenalkan oleh

seorang ahli kimia Belanda, Gerardus Mulder (1802 – 1880), karena

ia berpendapat bahwa protein adalah zat yang paling penting dalam

setiap organisme.

Protein adalah bagian dari semua sel hidup dan merupakan

bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh adalah

protein, separuhnya ada di dalam otot, seperlima di dalam tulang dan

tulang rawan, sepersepuluh di dalam kulit, dan selebihnya di dalam

jaringan lain dan cairan tubuh. Semua enzim, berbagai hormon,

pengangkut zat-zat gizi dan darah, matriks intraseluler dan

sebagainya adalah protein. Di samping itu asam amino yang

membentuk protein bertindak sebagai precursor sebagian besar

koenzim, hormon, asam nukleat, dan molekul-molekul yang esensial

untuk kehidupan.

Protein mempunyai fungsi khas yang tidak dapat digantikan

oleh zat gizi lain, yaitu membangun serta memelihara sel-sel dan

jaringan tubuh. (Sunita Almatsier, 2010)

Komposisi rata-rata unsure kimia yang terdapat dalam protein

ialah karbon 50%, hidrogen 7%, oksigen 23%, nitrogen 16%, belerang

0-3%, dan fosfor 0-3 %. Dengan berpedoman pada kadar nitrogen

sebesar 16%, dapat dilakukan penentuan kandungan protein dalam

suatu bahan makanan. Unsur nitrogen ditentukan secara kuantitatif,

misalnya dengan cara Kjeldahl, yaitu dengan cara destruksi dengan

asam pekat. Berat protein yang ditentukan ialah 6,25 kali berat unsur

nitrogen.

Protein mempunyai molekul besar dengan bobot molekul

bervariasi antara 5000 sampai jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh

asam atau oleh enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino.

Ada 20 jenis asam amino yang terdapat dalam molekul protein.

Asam-asam amino ini terikat satu dengan lain oleh ikatan peptida.

Protein mudah dipengaruhi oleh suhu tinggi, pH dan pelarut organik.

(Anna Poedjiadi, 2005)

B. Definisi Asam Amino

Asam amino terdiri atas karbon yang terikat pada satu gugus

karboksil (- COOH), satu gugus amino (-NH2), satu atom hidrogen (-H)

dan satu gugus radikal (-R) atau rantai cabang.

Pada umumnya asam amino yang diisolasi dari protein

hidroksilat merupakan alfa-asam amino, yaitu gugus karboksil dan

amino terikat pada atom karbon yang sama. Yang membedakan

asam amino satu sama lain adalah rantai cabang atau gugus R-nya.

R berkisar dari satu atom hidrogen (H) sebagaimana terdapat pada

asam amino paling sederhana glisin ke rantau karbon lebih panjang,

yaitu hingga tujuh atom karbon. (Sunita Almatsier, 2010)

Selain itu, asam amino merupakan monomer penyusun protein

yang dihubungkan melalui ikatan peptide pada setiap ujungnya.

Semua asam amino pada protein mempunyai ciri yang sama. Gugus

karboksil (-COOH) dan gugus amina (-NH2) diikat pada atom karbon

yang sama. (Anis Dyah Rufaida dkk, 2013)

Asam amino dapat diartikan juga sebagai asam karboksilat

yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat sebagai

komponen protein mempunyai gugus –NH2 pada atom karbon α dari

posisi gugus –COOH. Rumus umum untuk asam amino ialah

R – CH – COOH

NH2

Dalam rumus umum tersebut dapat dilihat bahwa atom karbon α

ialah atom karbon asimetrik, kecuali bila R ialah atom H. oleh karena

itu asam amino juga mempunyai sifat memutar bidang cahaya

terpolarisasi atau aktivitas optik. Rumus molekul dapat digambarkan

dengan model bola dan batang atau dengan rumus proyeksi Fischer.

Oleh karena atom karbon itu asimetrik, maka molekul asam amino

mempunyai dua konfigurasi D dan L.

Jumlah asam amino dalam darah tergantung dari jumlah yang

diterima dan jumlah yang digunakan. Pada proses pencernaan

makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi

hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan.

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka

dengan proses absorpsi melalui dinding usus, asam amino tersebut

sampai ke dalam pembuluh darah. Proses absorpsi ini ialah proses

transport aktif yang memerlukan energi. (Anna Poedjiadi, 2005)

Dalam aliran darah, asam amino ditranspor bersama albumin,

tetapi ikatannya sangat longgar sehingga dianggap sebagai asam

amino bebas. 1

C. Klasifikasi Asam Amino

Berdasarkan pembentukannya, asam amino dalam tubuh dibagi

menjadi dua, yaitu asam amino esensial dan asam amino

nonesensial. (Anis Dyah Rufaida dkk, 2013)

a. Asam amino esensial yaitu asam amino yang dibutuhkan tubuh,

tetapi tidak dapat disintesis dalam tubuh. Beberapa asam amino

esensial adalah sebagai berikut:

1 Jurnal Kesehatan Masyarakat, September 2009 – Maret 2010, Vol. 4, No. 1

Arginin (arg)

Histidin (his)

Isoleusin (ile)

Leusin (leu)

Lisin (lys)

Metionin (met)

Fenilalanin (phe)

Treonin (thr)

Triptofan (trp)

Valin (val)

b. Asam amino nonesensial yaitu asam amino yang dapat disintesis

dalam tubuh. Berbagai asam amino nonesensial adalah sebagai

berikut:

Alanin (ala)

Asparagin (asn)

Asam aspartat (asp)

Sistein (cys)

Asam glutamat (glu)

Glutamin (gln)

Glisin (gly)

Prolin (pro)

Serin (ser)

Tirosin (tyr)

Berdasarkan struktur gugus R (rantai samping), asam amino

digolongkan menjadi tiga sebagai berikut. (Anis Dyah Rufaida, 2013)

a. Asam amino dengan rantai samping netral. Asam amino ini

dibedakan menjadi dua, yaitu asam amino polar dan asam amino

nonpolar.

1) Asam amino polar, yaitu asparagin, glisin, sistein, glutamine,

serin, treonin, dan tirosin. Glisin merupakan asam amino yang

pertama kali diisolasi dari protein. Treonin merupakan asam

amino terakhir yang diisolasi.

2) Asam amino nonpolar, yaitu alanin, isoleusin, leusin, metionin,

fenilalanin, prolin, triptofan, dan valin.

b. Asam amino dengan rantai samping asam, yaitu asam aspartat

dan asam glutamat.

c. Asam amino dengan rantai samping basa, yaitu arginin, lisin, dan

histidin.

D. Definisi Metabolisme

Metabolisme adalah proses pemecahan zat-zat gizi di dalam

tubuh untuk menghasilkan energi atau untuk pembentukan struktur

tubuh. Suatu rentetan reaksi kimia dari awal hingga akhir yang terjadi

dalam metabolisme dinamakan jalur metabolisme. Jalur metabolisme

terdiri atas reaksi-reaksi anabolisme dan katabolisme. Reaksi

anabolisme adalah reaksi membangun dari ikatan sederhana ke

ikatan lebih besar dan kompleks misalnya glukosa diubah menjadi

glikogen; asam lemak dan gliserol menjadi trigliserida; serta asam

amino menjadi protein.

Reaksi katabolisme adalah reaksi yang memecah ikatan

kompleks menjadi ikatan lebih sederhana. Reaksi katabolisme

biasanya melepaskan energi. Contoh reaksi katabolisme adalah

pemecahan glikogen menjadi glukosa, trigliserida menjadi gliserol dan

asam lemak serta protein menjadi asam amino.

Metabolisme juga menyangkut semua proses fisik dan kimia

yang terjadi dalam tubuh yang diperlukan untuk mempertahankan

kehidupan. Reaksi kimia yang terjadi memungkinkan tubuh

mengeluarkan dan menggunakan energi yang berasal dari makanan,

mengubah suatu zat menjadi zat lain dan menyiapkan sisa-sisa untuk

diekskresi. Ada kurang lebih seribu macam reaksi kimia yang terjadi

dalam suatu sel tubuh. (Sunita Almatsier, 2010)

Sedangkan menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI),

metabolisme ialah pertukaran zat pada organisme yang meliputi

proses fisika dan kimia, pembentukan dan penguraian zat di dalam

badan yang memungkinkan berlangsungnya hidup.

E. Reaksi Metabolisme Asam Amino

Metabolisme protein dimulai setelah protein dipecah menjadi

asam amino. Asam amino akan memasuki siklus TCA bila dibutuhkan

sebagai sumber energy atau bila berada dalam jumlah berlebih dari

yang dibutuhkan untuk sintesis protein. (Sunita Almatsier, 2010)

Tahap awal reaksi metabolisme asam amino melibatkan

pelepasan gugus amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon

pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus

amino, yaitu transaminasi dan deaminasi oksidatif. (Anna Poedjiadi,

2005)

a. 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

amino 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, sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto.

Ada dua enzim penting dalam reaksi transaminasi yaitu alanin

transaminase dan glutamat transaminase yang bekerja sebagai

katalis dalam reaksi berikut:

asam amino + asam piruvat alanin transaminase↔ asam α keto +

alanin

asam amino + asam α ketoglutarat glutamat transaminase↔ 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 enzim yang mempunyai

kekhasan terhadap asam piruvat-alanin sebagai satu pasang

substrat, tetapi tidak terhadap asam-asam amino yang lain.

Dengan demikian alanin transaminase dapat mengubah berbagai

jenis asam amino menjadi alanin, selamatersedia asam piruvat.

Glutamat transaminase merupakan enzim yang mempunyai

kekhasan terhadap glutamat-ketoglutarat sebagai satu pasang

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

menjadi asam glutamat. Apabila alanin transaminase terdapat

dalam jumlah banyak, maka alanin yang dihasilkan dari reaksi

transaminasi akan diubah menjadi asam glutamat.

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 merupakan koenzim pada

reaksi transaminasi, tetapi juga pada reaksi-reaksi metabolism

yang lain.

b. Deaminasi Oksidatif

Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah

menjadi asam glutamat. Dalam beberapa sel misalnya dalam

bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi

oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai

katalis.

asam glutamat + NAD+ asam α ketoglutarat + NH4+ +

NADH + H+

Dalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino

dalam bentuk NH4+. Selain NAD+ glutamat dehidrogenase dapat

pula menggunakan NADP+ sebagai akseptor elektron. Oleh karena

asam glutamat merupakan hasil akhir proses transaminasi, maka

glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam

metabolisme asam amino.

Dua jenis dehidrogenase lain yang penting ialah L-asam

amino oksidase dan D-asam amino oksidase.

L – R – CH – COOH + E – FMN

NH2

R – C – COOH + NH3 + E – FMNH2

O

L-asam amino oksidase adalah enzim flavoprotein yang

mempunyai gugus prostetik flavinmononukleotida (FMN). Enzim ini

terdapat dalam sel hati pada endoplasmik retikulum dan bukan

merupakan enzim yang penting. D-asam amino oksidase adalah

juga enzim flavoprotein dan merupakan katalis pada reaksi:

D – R – CH – COOH + E – FAD

NH2

R – C – COOH + NH3 + E – FADH2

O

Enzim ini mempunyai FAD sebagai gugus prostetik dan

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

terdapat pada tubuh manusia, maka fungsi D-asam amino

oksidase belum diketahui dengan jelas.

Disamping melalui metabolise gugus amino, asam amino

dapat mengalami reaksi-reaksi yang mengakibatkan berubahnya

rantai karbon.

F. Penyakit Urine Sirup Maple

Penyakit urine sirup maple mempunya nama lain Maple Syrup

Urine Disease (MSUD). Penyakit ini merupakan gangguan yang

diturunkan dari metabolisme asam amino rantai bercabang dimana

terdapat peningkatan kuantitas leusin, isoleusin, valin, dan

berhubungan dengan oxoacids di dalam cairan tubuh.

Leusin adalah salah satu asam amino esensial yang disintesis

oleh organisme mikro atau tumbuhan dari asam piruvat. Leusin dapat

diubah menjadi asam keto melalui transaminasi oksidatif. Kemudian

asam keto ini melalui beberapa tahap reaksi diubah menjadi asetil

KoA.

Salah satu senyawa yang terbentuk dalam tahap reaksi tersebut

ialah β hidroksi dan β metal glutamil KoA, yang juga merupakan salah

satu zat antara biosintesis kolesterol.

Isoleusin juga merupakan asam amino esensial yang disintesis

dalam organisme mikro. Biosintesis isoleusin ini dimulai dari asam α

ketobutirat dari treonin. Melalui beberapa tahap reaksi asam

ketobutirat diubah menjadi isoleusin.

Dalam metabolismenya isoleusin juga mengalami reaksi

transaminasi oksidatif sehingga terbentuk asam keto, yaitu asam α

keto β metal valerat. Kemudian asam ini melalui beberapa tahap

reaksi diubah menjadi asetil KoA dan propionil KoA. Asetil KoA dapat

langsung masuk ke dalam siklus asam sitrat, sedangkan propionil

KoA diubah terlebih dahulu menjadi suksinil KoA baru kemudian

masuk ke dalam siklus asam sitrat.

Melalui beberapa tahap reaksi, valin dapat diubah menjadi

suksinil KoA yang kemudian masuk ke dalam siklus asam sitrat.

Dalam metabolisme ini, valin mula-mula diubah menjadi asam

ketoisovalerat dengan cara transaminasi. Selanjutnya asam

ketoisovalerat diubah berturut-turut menjadi isobutiril KoA dan suksinil

KoA. Biosintesis valin, suatu asam amino esensial, hanya terjadi

dalam tumbuhan dan organisme mikro. Biosintesis ini diawali dari

asam piruvat yang berturut-turut diubah menjadi aseto laktat, α, β

dihidroksi isovalerat, α ketoisovalerat dan kemudian valin. (Anna

Poedjiadi, 2005)

Penyakit urine sirup maple ini disebabkan oleh kekurangan

asam α keto dehidrogenase yang dapat menghasilkan akumulasi

asam amino dan asam α keto dan asam α hidroksi dalam darah, urine

dan cairan serebrospinal yang dapat. menyebabkan kerusakan saraf

dan keterbelakangan mental. 2

Penyakit ini juga merupakan penyakit bawaan bayi akibat

adanya kelainan metabolik bawaan seperti galaktosemia klasik dan

maple syrup urine disease (MSUD) yang merupakan kontra indikasi

mutlak bagi bayi untuk mendapatkan asi.3

BAB III2 Journal of High Resolution Chromatography, Vol. 20: 355 - 362

3 Laporan Hasil KTI Sarjana Kedokteran FK Universitas Diponegoro 2014

PENUTUP

A. Kesimpulan

Kesimpulan dari bahasan di atas bahwa asam amino

merupakan monomer penyusun protein yang dihubungkan melalui

ikatan peptide pada setiap ujungnya. Semua asam amino pada protein

mempunyai ciri yang sama. Gugus karboksil (-COOH) dan gugus

amina (-NH2) diikat pada atom karbon yang sama.

Tahap awal reaksi metabolisme asam amino melibatkan

pelepasan gugus amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon

pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus

amino, yaitu transaminasi dan deaminasi oksidatif.

Dan salah satu kelainan dari metabolisme asam amino ialah

penyakit urine sirup maple atau maple syrup urine disease (MSUD)

yang merupakan penyakit akibat peningkatan kuantitas leusin,

isoleusin, valin, dan berhubungan dengan oxoacids di dalam cairan

tubuh.

B. Saran

Asam amino merupakan salah satu unsur penting yang

dibutuhkan tubuh. Oleh karena itu, diperlukan metabolisme asam

amino agar tidak terjadi penyakit akibat asam amino. Untuk konsumsi

asam amino, dibutuhkan juga keseimbangan antara penyusun asam-

asam amino agar metabolisme asam amino tersebut tetap berjalan

dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Poedjiadi, Anna, dkk. 2005. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Penerbit

Universitas Indonesia (UI-Press)

Almatsier, Sunita. 2010. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta: Gramedia

Pustaka Utama

Rufaida, Anis Dyah, dkk. 2013. KIMIA untuk SMA/MA Kelas XII. Klaten:

Intan Pariwara

Jurnal Kesehatan Masyarakat, September 2009 – Maret 2010, Vol. 4,

No. 1

Journal of High Resolution Chromatography, Vol. 20: 355 - 362

Laporan Hasil KTI Sarjana Kedokteran FK Universitas Diponegoro 2014