1. • Pengantar
• Transaminase & Deaminase,
• Degradasi asam amino• Degradasi asam amino
• Biosintesis Asam amino
2. PENGANTAR
B d k j l hBerdasarkan jumlahnya
Protein biomolekul yang sangat penting
Berat orang= 70 kg proteinnya 10 kgBerat orang= 70 kg proteinnya ~ 10 kg
(sebagian besar di otot)
tetapi jumlah senyawa Nitrogen sedikittetapi jumlah senyawa Nitrogen sedikit
Metabolisme protein menetukan Nitrogen-balance
N-balance = keseimbangan antara senyawa NN-balance = keseimbangan antara senyawa N
yang masuk dan yang keluar
N-balance seimbang yang masuk = yang keluarg y g y g
N-balance positif yang masuk > yang keluar
N-balance negatif yang masuk < yang dibutuhkan
Kebutuhan protein diukur dari Nitrogen-balance
3. PENGANTAR
Masa hidup Protein dalam sel singkat (+ 2-8 hari)
Di dalam tubuh protein dipecah menjadi komponenp p j p
penyusunnya (asam amino/peptida), tetapi dalam waktu
bersamaan protein baru juga disintesis untuk mengganti
yang lama Turnover proteinyang lama Turnover protein
Proteolisis = penguraian protein asam Amino
Enzim proteolitik dibedakan:Enzim proteolitik dibedakan:
Endopeptidase menghidrolisis ikatan peptida di dalam rantai
peptida
Contoh: Serin proteinase, cystein preteinase
Exopeptidase menghidrolisis ikatan peptida di bagian ujungnya
A i tid t ik t tid d j NAminopeptidase : memutus ikatan peptida pada ujung N
KArboksipeptidase : memutus ikatan peptida pada ujung
4. TRANSAMINASI & DEAMINASI
Selama degradasi protein, nitrogen amino
terakumulasi, dan tidak dapat digunakan untuk
produksi energi oksidatif.
Gugus amino yang tidak dapat digunakan lagi
untuk biosintesis digabungkan dengan urea dan
di k k idiekskresi
Reaksi transfer gugus –NH2 yang penting
d l hadalah:
Transaminasi
Deaminasi
5. Transaminasi
Dikatalisis transaminase
Terlibat dalam katabolik dan anabolik asam amino
Proses kombinasi aminasi dan deaminasi,
Asam amino 1+ α-ketoglutarat ⇋ asam mino2 + L-glutamat .
Contoh reaksi transmaninasi yang penting:
L-aspartat + α-ketoglutarat ⇋ oksaloasetat + L-glutamat
L l i k l i L lL-alanin + α-ketoglutarat ⇋ piruvat + L- glutamat
L-leusin + α-ketoglutarat ⇋ α-ketoisokaproat + L- glutamat
L tirosin + α ketoglutarat ⇋ p hidroksifenilpiruvat + L glutamatL-tirosin + α-ketoglutarat ⇋ p-hidroksifenilpiruvat + L- glutamat
+ ++ +
1 12 2
2 21 1
6. Enzim transaminaseEnzim transaminase
mempunyai 2 sub
unit, dengan
kofaktor Pisidoksal
fosfat (PLP). PLP
diikat pada enzim
melalui interaksi
k l dnonkovalen dan
ikatan basa Schiff
pada residu Lysine
pada sisi aktifnyapada sisi aktifnya
8. Deaminasi oksidatif
Deaminasi = reaksi pelepasan gugus amino sebagai amonia
Deaminasi hidrolitik pelepasan NH3 dari gugus amidaDeaminasi hidrolitik pelepasan NH3 dari gugus amida
Contoh: reaksi glutaminase
Deaminasi eliminasi gugus NH3 dieliminasiDeaminasi eliminasi gugus NH3 dieliminasi
Deaminasi oksidatif gugus amino dioksidasi menjadi
gugus imino oleh (NAD+ atau NADP+) kemudian gugusgugus imino oleh (NAD+ atau NADP+), kemudian gugus
imino didilepaskan dengan hidrolisis
Contoh: reaksi glutamat dehidrogenase
9. DEGRADASI ASAM AMINODEGRADASI ASAM AMINO
Aam amino walaupun berfungsi utama sebagai unit
pembangun bagi biosintesis protein asam amino dapatpembangun bagi biosintesis protein, asam amino dapat
mengalami degradasi oksidatif dalam 3 keadaan
metabolik:
S l ikl di ik l t i t b h jikSelama siklus dinamik normal protein tubuh, jika
asam amino yang dibebaskan tidak diperlukan untuk
sintesis protein tubuh yang baru.
Asam amino tidak dapat disimpan, Jika yang masuk
dari diet jumlahnya melebihi kebutuhan untuk sintesis
protein. Kelebihannya didegradasi
Selama puasa atau penderita DM, jika karbohidrat
tidak tersedia atau tidak dapat dimanfaatkan, maka
asam amino dari protein didegradasi untukasam amino dari protein didegradasi untuk
menghasilkan energi melalui siklus TCA.
11. Katabolisme gugus amino pada hati vertebrata
Kelebihan gugus amonium (NH4+) diekresi dalam bentuk ammonia, urea, dan asam urat
12. Degradasi asam amino di hati melepaskan amonia (NH3) baik
langsung atau tak langsung
Amonia adalah basa kuat, racun bagi sel. Pada konsentrasi tinggi
dapat merusak saraf sel. Karenanya NH3 harus segera diinaktifkan
atau disekresi.
Berdasarkan bentuk ekskresi amonia hewan dibedakan menjadi:Berdasarkan bentuk ekskresi amonia, hewan dibedakan menjadi:
Ammonotelik amonia diekskresi secara langsung
Ureotelik amonia diekskresi dalam bentuk urea
U i t lik i di k k i d l b t k tUricotelik amonia diekskresi dalam bentuk asam urat
13. Siklus Glukosa-Alanin Alanin mentransport gugus amino
ke hati dalam bentuk non toksikke hati dalam bentuk non toksik
melalui jalur siklus glukosa-alanin.
Glutamat diubah menjadi glutaminG u a a d uba e jad g u a
untuk ditransport ke hati
Atau glutamat mentransfer gugus
α-aminonya ke piruvat hasil
glikolisis otot dikatalisis alanin
aminotransferaseaminotransferase
Alanin yang terbentuk dibawa ke
hati melewati darah.
D hati, gugus amino dari alanin
ditransfer ke α–ketoglutarat
membentuk piruvat dan asam
glutamat kembali.
16. Katabolisme Kerangka Karbong
Kerangka karbon dari 20 jenis asam amino proteinogenik
hanya menghasilkan 7 hasil degradasi yang berbeda, yang
semuanya dapat masuk ke siklus TCA untuk dioksidasi
sempurna menghasilkan CO2 dan H2O yatu:
Acetoacetyl CoAAcetoacetyl-CoA
Acetyl-CoA
P tPyruvate
Oxaloacetate
Fumarate
Succinyl-CoA
α-Ketoglutarate
18. BIOSINTESISOS S S
ASAM AMINO
Semua kerangka karbon
asam amino diturunkan
dari intermediet yangdari intermediet yang
berasal dari 3 sumber:
glikolisis (warna pink),
TCA (warna hijau), atau
jalur pentosa fosfat
(warna biru ungu)(warna biru ungu)
21. 5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA
SINTESIS PROTEIN• 20 asam amino
• 20 aminoastl I-
Aktivasi asam amino
1
RNA sintetase
• 20 atau leblh
RNA i d h
Inisiasi rantai polipeptida
P j
RNA pemindah
• ATP
• Mg2+Pemanjangan
Terminasi
• Mg2+
Pdipatan dan pengolahan
22. 5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA
SINTESIS PROTEIN • RNA pembawa pesan
Aktivasi asam amino
• N-
Formilmetionil~tRNA
• KlYJon lnisiasi pada
mRNA (AUG)
Inisiasi rantai polipeptida
Pemanjangan
2
mRNA (AUG)
• Subunit 30 ri m
• Subunit.50 ribosom
• GTPPemanjangan
Terminasi
• Mg2+
• Faktor inisias, (IF-I,
1F-2, 1F-3).
Peipatan dan pengolahan
23. 5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA
SINTESIS PROTEIN
Aktivasi asam amino
• Ribosom 70s fungsional
(lkompleks inisiasii)
Inisiasi rantai polipeptida
Pemanjangan
3
(lkompleks inisiasii)
• t-RNA aminoasil,
dikhusus kan oleh kodon
• Mg2+
Pemanjangan
Terminasi
3
• Faktor pemanjangan (Tu,
Ts, dan G)
• GTP
• Peptidil transferase
Pdipatan dan pengolahan
• Peptidil transferase
24. 5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA
SINTESIS PROTEIN
Aktivasi asam amino
Inisiasi rantai polipeptida
Pemanjangan
• Kodon terminasi
pada mRNAPemanjangan
Terminasi
4
pada mRNA
• Faktor
pembeba>
Pdipatan dan pengolahan
p
polipeptida (R"
~, dan S)
25. 5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA
SINTESIS PROTEIN
Aktivasi asam amino • Enzim dan kofaktor
khusus untuk melepas
kan residu penginisiasi
Inisiasi rantai polipeptida
Pemanjangan
kan residu penginisiasi
dan pemuka yang m
emberi isyarat. untuk
rnelakukan modifikasiPemanjangan
Terminasi
residu ujung.
• pengikatan gugus
prostetik enzim, dan
modifikasi kovalen gugus
Peipatan & pengolahan
modifikasi kovalen gugus
R asam amino pesifik
melalul pengikatan gugus
fosfat, metil, karboksil,, , ,
atau gugus karbohidrat
26. T h I Akti i A A iTahap I: Aktivasi Asam Amino
terjadi di dalam sitosol, bukan pada ribosom,
masing-masing dari 20 asam amino ini diikatmasing masing dari 20 asam amino ini diikat
secara kovalen dengan suatu RNA
pemindab spesifik. dengan memanfaatkan
energi ATP.
dikatalisis oleh enzim pengaktif dg Mg2+
sebagai kofaktor,
Masingmasing spesilik bagi satu asam aminog g p g
dan bagi tRNA-nya
27. Tahap 2: Inisiasi Rantai PolipeptidaTahap 2: Inisiasi Rantai Polipeptida
RNA pembawa pesan yang membawa sandi bagi
polipeptida yang akan dibual diikat oleh
subunit ribosom yang berukuran lebih kecil, diikuti
oleh inisiasi asam amino yang diikat oleh tRNA-
nya. membentuk suatu kompleks inisiasi tRNA
asam amino penginisiasi berpasangan dg triplet
nukleotida spesifik / kodon pada mRNA yang
di l t i li tidmenyandi permulaan rantai polipeptida.
Proses diatas memerlukan GTP
dilangsungkan oleb tiga faktor inisiasi (protein sitosol)
28. T h 3 P jTahap 3: Pemanjangan
A i di k t j ib dAsam amino diangkut menuju ribosom dan
diletakkan ke tempatnya secara benar oleh
tRNA masing-masing yang berpasangan dengantRNA masing-masing, yang berpasangan dengan
kodonnya pada molekul RNA pembawa pesan.
Pemanjangan digiatkan oleh protein sitosolPemanjangan digiatkan oleh protein sitosol
(faktor pemanjangan).
Energi untuk mngikat setiap aminoasil t RNAEnergi untuk mngikat setiap aminoasil t-RNA
yang datang dan untuk pergerakan ribosom di
sepanjang mRNA satu kodon dari hidrolisis duasepanjang mRNA satu kodon dari hidrolisis dua
molekul GTP
29. Tahap 4: Terminasi dan PembebasanTahap 4: Terminasi dan Pembebasan
Penyempurnaan rantai polipeptida. yang
dicirikan oleh sualu kodon terminasi
(pengakhir) pada mRNA,
diikuti oleh pembebasannya dari ribosomdiikuti oleh pembebasannya dari ribosom,
yang dilangsungkan oleh faktor
pembebaspembebas
30. Tahap 5: Pelipatan dan PengolahanTahap 5: Pelipatan dan Pengolahan
Unluk memperoleh benluk aktifnya secara biologis
polipeptida baru mengalamipolipeptida baru mengalami
pelipatan menjadi konformasi 3D yang benar.
Sebelum atau setelah pelipatan, polipeptida baru
dapat mengalami pengolahan aleh kerja enzimatikg g j
untuk
melepaskan asam amino penginisiasi, danp p g ,
mengikat gugus fosfat, metil, karboksil atau gugus lain
pada residu asam amino tertentup
atau gugus oligosakarida atau gugas prostetik
