BAB II

A. ASAM AMINO

Proses metabolisme dalam tubuh makhluk hidup terjadi dalam dua proses,

yaitu anabolisme (biosintesis) dan katabolisme (degradasi). Degradasi adalah

pembongkaran molekul-molekul yang lebih besar menjadi molekul-molekul yang

lebih kecil. Contohnya adalah degradasi asam amino. Asam-asam amino yang

melebihi kebutuhan sintesis protein tidak dapat disimpan dan tidak dapat

diekskresikan. Kelebihan asam amino ini cenderung digunakan bahan bakar. Gugus

amino dibebaskan selanjutnya sebagian besar menjadi urea, sedangkan rangka karbon

diubah menjadi zat antara metabolisme misalnya asetil KoA, asetoasetil KoA, piruvat

dll.

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam

amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di

dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam

tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover,

tercantum pada tabel berikut.

B. Contoh protein turnover.

Protein Turnover rate (waktu paruh)

Enzim

Di dalam hati

Di dalam plasma

Hemoglobin

Otot

Kolagen

7-10 menit

10 hari

10 hari

120 hari

180 hari

1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:

1.    Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

2.    Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom,

enzim dll.

3.    Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

4.    Hormon dan fosfolipid

5. Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan

sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

8

Asam Amino merupakan senyawa organik yang memiliki gugus fungsional

Karboksil (-COOH) yang bersifat Asam dan Amina (biasanya –NH2) yang bersifat

Basa. Secara umum mempunyai struktur satu atom C yang mengikat empat gugus,

seperti pada gambar berikut.

(struktur asam amino)

Proses metabolisme dalam tubuh makhluk hidup terjadi dalam dua proses,

yaitu anabolisme (biosintesis) dan katabolisme (degradasi). Degradasi adalah

pembongkaran molekul-molekul yang lebih besar menjadi molekul-molekul yang

lebih kecil. Contohnya adalah degradasi asam amino. Asam-asam amino yang

melebihi kebutuhan sintesis protein tidak dapat disimpan dan tidak dapat

diekskresikan. Kelebihan asam amino ini cenderung digunakan bahan bakar. Gugus

amino dibebaskan selanjutnya sebagian besar menjadi urea, sedangkan rangka karbon

diubah menjadi zat antara metabolisme misalnya asetil KoA, asetoasetil KoA, piruvat

dll.

Amina merupakan senyawa organik dan gugus fungsional yang isinya terdiri

dari senyawa nitrogen atom dengan pasangan sendiri. Amino merupakan derivatif

amoniak. Biasanya dipanggil amida dan memiliki berbagai kimia yang berbeda. Yang

termasuk amino ialah asam amino, amino biogenik, trimetilamina, dan anilina.

Sel otot akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi saat olah raga

panjang dan saat berpuasa, hal semacam ini menyebabkan degradasi asam amino lebih

sering terjadi di jaringan daripada di dalam hati. Di dalam hati, senyawa nitrogen yang

lepas dari asam amino akan memasuki siklus urea, namun sel otot tidak memiliki

siklus urea sehingga diperlukan suatu lintasan yang dapat menghantarkan senyawa

nitrogen dari sel otot menuju ke dalam hati.

Reaksi redoks yang terjadi di otot berupa reaksi reduksi dari asam piruvat

menjadi asam α-ketoglutarat untuk direduksi lebih lanjut menjadi asam laktat, dan

reaksi oksidasi asam glutamat yang menghantarkan gugus amina ke molekul alanina,

sehingga disebut reaksi transaminasi. Alanina kemudian disekresi sel otot menuju

sirkulasi darah dan mencapai hati untuk dikonversi kembali menjadi asam piruvat dan

9

melepaskan senyawa nitrogen tersebut ke dalam siklus urea untuk dikonversi menjadi

urea.

Sebagian besar energi metabolik yang dihasilkan didalam jaringan berasal dari

oksidasi karbohidrat dan triasilgliserol, yang bersama-sama memberikan energi

sampai 90% kebutuhan energi laki-laki dewasa. Sisanya sebanyak 10%-15%

tergantung pada makanan yang diberikan oleh oksidasi asam amino.

Walaupun asam amino terutama sebagai unit pembangun bagi biosintesis

protein, molekul ini dapat mengalami degradasi oksidatif didalam tiga keadaan

metabolik yang berbeda.

(1) Selama putaran dinamik normal protein tubuh, asam amino yang

dibebaskan, jika tidak diperlukan untuk sintesis protein tubuh yang baru maka

protein ini dapat mengalami degradasi oksidatif.

(2) Jika asam amino termakan dalam jumlah yang melebihi kebutuhan tubuh

terhadap sintesis protein, kelebihan ini dapat dikatabolisis, karena asam amino

tidak dapat disimpan.

(3) Selama berpuasa atau pada penderita diabetes mellitus, apabila karbohidrat

tidak tersedia, atau tidak dimanfaatkan sebagaimana mestinya maka protein

tubuh dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Pada keadaan yang berlainan, asam

amino membebaskan gugus aminonya, dan asam α-keto yang terbentuk dapat

teroksidasi menjadi karbondioksida dan air, sebagian melalui siklus asam

sitrat.

semua asam amino berisi minimal satu atom nitrogen, yang membentuk α-

amino kelompok mereka. Beberapa asam amino mengandung atom nitrogen tambahan

dalam rantai samping mereka. Nitrogen tidak digunakan dalam metabolisme energi

dan harus dihilangkan. Ada dua proses penting dalam eliminasi nitrogen metabolik:

1. Transaminasi menghilangkan kelompok α-amino dari satu asam amino dan

transfer ke α-ketoglutarat. Hal ini menyebabkan akumulasi glutamat.

2. Pelepasan nitrogen dari glutamat dan konversi kepada urea. Hal ini dilakukan

dengan siklus urea di hati.

Penghapusan nitrogen biasanya merupakan langkah awal dalam degradasi

asam amino dan meninggalkan rangka karbon. Struktur yang terakhir ini berbeda

10

untuk setiap asam amino, dan oleh setiap asam amino memiliki jalur spesifik dari

degradasi. Namun, mereka dapat dikelompokkan menjadi dua kelas yang luas.

Asam amino yang paling dapat dikonversi ke intermediet dari siklus asam

sitrat atau piruvat. Ini disebut asam amino glucogenic, karena mereka dapat

berkontribusi untuk sintesis glukosa (glukoneogenesis). Mereka asetoasetat hasil yang

disebut ketogenic, karena asetoasetat adalah salah satu 'badan keton' dua (seperti

dibahas dalam bab tentang metabolisme lemak).

Apa yang terjadi pada asam amino glucogenic saat tersedia lebih atas

permintaan glukosa? Ini mungkin terjadi jika kita melakukan diet kaya protein sangat.

Salah satu pilihan adalah dengan pertama mengkonversi semua substrat untuk

oksaloasetat pada siklus asam sitrat dan kemudian arus pendek glukoneogenesis dan

glikolisis di tingkat phosphoenolpyruvate:

Oksaloasetat + GTP → PEP + PDB + CO 2

PEP + ADP → piruvat + ATP

Meskipun ini tampaknya cukup mudah, jalur ini tampaknya tidak kuantitatif

penting. Sebaliknya, substrat yang dikeringkan dari siklus TCA pada tingkat malat

oleh enzim malat :

Malate + NADP + → piruvat + NADPH + H + + CO 2

Sebuah keuntungan dari jalur ini adalah bahwa hal itu memberi kita NADPH

bukan NADH itu, dalam kasus pertama, akan timbul dalam pembentukan oksaloasetat

dari dengan malat dehidrogenase. NADPH dapat digunakan untuk sintesis asam

lemak, yang merupakan penggunaan paling mungkin dari piruvat berlebih setelah

converson untuk asetil-KoA oleh piruvat dehidrogenase.

Transaminasi adalah reaksi pelepasan gugus amina (--NH 2 ) dengan cara

memindahkannya ke senyawa lain. Misalkan perubahan asam amino Aspartat menjadi

Oksalasetat . Dalam reaksi ini gugus amina dari Aspartat dipindahkan ke Asam α

ketoglutarat. Aspartat Oksalasetat α ketoglutarat + NH 2 Glutamat Dalam reaksi ini

Aspartat berubah menjadi Oksalasetat dengan melepaskan gugus amina, gugus amina

11

tersebut ditangkap oleh α ketoglutarat membentuk Glutamat. Enzim yang mengkatalis

reaksi ini adalah Aspartat Transaminase.

Deaminasi Oksidatif Suatu reaksi pelepasan gugus amina melalui proses reaksi

oksidasi . Contoh: Perubahan Glutamat menjadi α Ketoglutarat oleh enzim Glutamat

dehidrogenasi dankoenzim NAD atau NADP. Glutamat α Aminoglutarat COOH-CH 2

-CH 2 OH-COOH COOH-CH 2 -CH 2 O-COOH NH 2 NAD NADH NH α

Aminoglutarat α Ketoglutarat COOH-CH 2 -CH 2 O-COOH COOH-CH 2 —C---

COOH O H 2 O NH 3

Deaminasi non oksidatif Dalam reaksi pelepasan gugus amina ini tidak ada proses

oksidasi (pelepasan ion H+), misalnya perubahan Asam amino Serin menjadi Asam

Piruvat oleh enzim Serin hidratase SERIN ASAM PIRUVAT + NH3 Oksal asetat,

Ketoglutarat, dan asam Piruvat merupakan rangka karbon dalam bentuk asam

trikarboksilat yang dapat masuk ke Siklus Krebs untuk dioksidasi. Ekuvalen pereduksi

yang dihasilkan kemudian direoksidasi di Rantai Transpor Elektron untuk

menghasilkan ATP. Catatan: Pada reaksi pelepasan gugus amina dari asam amino

melalui reaksi Deaminasi dikeluarkan senyawa bernitrogen (NH3). Senyawa ini

bersifat toxis (meracuni) bagi tubuh dan harus dikeluarkan.

Asam amino yang akan dioksidasi melalui siklus Krebs sebagai sumber energi

cadangan, harus terlebih dahulu dihilangkan gugus aminanya ---NH 2 atau NH 3

melalui reaksi Transaminasi atau Deaminasi Reaksi Transaminasi/Amino transferasi

memindahkan gugus amina suatu asam amino ke senyawa lainnya. Reaksi Deaminasi

melepaskan gugus amina suatu asam amino sebagai senyawa bebas yang mengandung

Nitrogen (NH 3 dan NH 4 ). Senyawa bebas yang mengandung Nitrogen bersifat

racun bagi tubuh dan harus dikeluarkan dari tubuh melalui urin dalam bentuk Urea

yang mudah larut dalam air. Perhitungan jumlah ATP yang dihasilkan terkandung dari

mana rantai karbon asam tersebut masuk ke Siklus Krebs.

Untuk menghitung jumlah ATP yang dihasilkan tergantung dari jenis Asam

aimino apa yang dioksidasi dan melalui jalan/pintu mana masuk ke Siklus Krebs.

Misalkan Arginin, Glisin, Histidin, Glutamat dan Prolin masuk ke Siklus Krebs

melalui pintu α Ketoglutarat. Dari α Ketoglutarat sampai ke Oksalasetat dihasilkan

ekuivalent pereduksi: 1GTP, 1 FADH2 dan 1 NADH. GTP + ADP GDP + ATP

NADH + O2 NAD + 3 ATP FADH2 + O2 FAD + 2 ATP Jumlah ATP yang

dihasilkan adalah: ATP + 3 ATP + 2 ATP = 6 ATP

Pada reaksi pelepasan gugus amina melalui reaksi Deaminasi oksidatif maupun

non oksidatif menghasilkan senyawa bernitrogen NH 3 atau NH 4 + yang bersifat

12

toksis bagi tubuh, dan harus dikeluarkan. Senyawa tersebut tidak mudah larut dalam

air, oleh karena itu harus diubah dulu menjadi senyawa yang dapat larut di air agar

dapat dikeluarkan bersama urin. Untuk dapat dikeluarkan, senyawa bernitrogen

tersebut diubah terlebih dahulu menjadi Urea melalui beberapa tahapan reaksi yang

disebut dengan Siklus Urea

NH 3 , NH4 + senyawa toksis limbah dari deaminasi asam amino dan

metabolisme protein lainnya, serta CO2 limbah dari katabolisme bahan bakar yang

terdapat di dalam mitikondria berkondensasi dengan bantuan ATP dan enzim

Karbamoilfosfat sintetase membentuk Karbamoilfosfat. 2. Ornitin yang bertindak

sebagai karier protein dari sitoplasma masuk ke mitokondria untuk mengikat

Karbamoilfosfat keluar dari mitokondria sebagai Sitrulin. 3. Di sitoplasma Sitrulin

bereaksi dengan Aspartat dengan bantuan ATP membentuk Arginosuksinat. 4.

Arginosuksinat kemudian terpotong dua menjadi Arginin dan Fumarat . 5. Arginin

kemudian terhidrolisis mejadi Ornitin dan Urea . Ornitin masuk kembali ke

mitokondria untuk mengulangi siklus dan Urea keluar dari sel dan dikeluarkan dari

tubuh bersama Urin.

Arginosuksinat Sitrulin Ornitin Arginin Karbamoilfosfat Melalui Siklus Urea,

senyawa bernitrogen dirubah menjadi Urea, dikeluarkan bersama urin Fumarat CO 2

+NH 3.

13