Download - Katabolism Prot n a Amino 2013
![Page 1: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/1.jpg)
Katabolisme Protein danAsam Amino
Katabolisme Protein danAsam Amino
Dr. Heni Yohandini, MSi
![Page 2: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/2.jpg)
Degradasi protein diet
Lambung Pepsinogen →pepsin Menyerang ik peptida residu aaaromatik, leusin, dan metionin
Getahpankreas(usus halus)
kimotripsinogen→kimotripsin
tripsinogen →tripsin
ProkarboksipeptidaseA&B →karboksipeptidaseA&B
Ik peptida residu aa aromatikyang mengandung karboksil
Ik peptida dari gugus karboksilresidu arginin dan lisisn
A: semua ik peptida terminal CB: residu arginin atau lisin terminalC
2
Getahpankreas(usus halus)
kimotripsinogen→kimotripsin
tripsinogen →tripsin
ProkarboksipeptidaseA&B →karboksipeptidaseA&B
Ik peptida residu aa aromatikyang mengandung karboksil
Ik peptida dari gugus karboksilresidu arginin dan lisisn
A: semua ik peptida terminal CB: residu arginin atau lisin terminalC
Mukosausus
Peptidase Degradasi sempurna
![Page 3: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/4.jpg)
Asam Amino
![Page 5: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/5.jpg)
Aspek Penting• Menggambarkan cara nitrogen dari asam
amino diubah menjadi urea• Pada orang dewasa normal, asupan
nitrogen seimbang dengan nitrogen yangdiekskresikan.
• Keseimbangan nitrogen positif: nitrogenyang diasup melebihi nitrogen yangdiekskresikan, terjadi pada masapertumbuhan dan kehamilan.
• keseimbangan nitrogen negatif: nitrogenyang dikeluarkan melebihi yang diasup,dapat terjadi setelah pembedahan, kankertahap lanjut, kwashiorkor atau marasmus.
• Menggambarkan cara nitrogen dari asamamino diubah menjadi urea
• Pada orang dewasa normal, asupannitrogen seimbang dengan nitrogen yangdiekskresikan.
• Keseimbangan nitrogen positif: nitrogenyang diasup melebihi nitrogen yangdiekskresikan, terjadi pada masapertumbuhan dan kehamilan.
• keseimbangan nitrogen negatif: nitrogenyang dikeluarkan melebihi yang diasup,dapat terjadi setelah pembedahan, kankertahap lanjut, kwashiorkor atau marasmus.
![Page 6: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/6.jpg)
Aspek Penting• Amonia, yang terutama berasal dari
nitrogen α-amino asam amino, sangattoksik, jaringan mengubah amonia menjadinitrogen amida glutamin yang non toksik.
• Deaminasi glutamin selanjutnya (di liver)membebaskan amonia, yang kemudiandiubah menjadi urea yang non toksik.
• Jika fungsi liver terganggu, seperti padasirosis atau hepatitis, peningkatan kadaramonia darah menimbulkan tanda dangejala klinis.
• Amonia, yang terutama berasal darinitrogen α-amino asam amino, sangattoksik, jaringan mengubah amonia menjadinitrogen amida glutamin yang non toksik.
• Deaminasi glutamin selanjutnya (di liver)membebaskan amonia, yang kemudiandiubah menjadi urea yang non toksik.
• Jika fungsi liver terganggu, seperti padasirosis atau hepatitis, peningkatan kadaramonia darah menimbulkan tanda dangejala klinis.
![Page 7: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/7.jpg)
Pergantian Protein
• Setiap hari, manusia mengganti 1–2%total protein tubuhnya, terutamaprotein otot.
• Laju degradasi protein yang tinggiterjadi di jaringan yang mengalamitata-ulang struktur, seperti jaringanuterus selama kehamilan, jaringanekor kecebong selama metamorfosis,atau otot rangka saat kelaparan.
• Setiap hari, manusia mengganti 1–2%total protein tubuhnya, terutamaprotein otot.
• Laju degradasi protein yang tinggiterjadi di jaringan yang mengalamitata-ulang struktur, seperti jaringanuterus selama kehamilan, jaringanekor kecebong selama metamorfosis,atau otot rangka saat kelaparan.
![Page 8: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/8.jpg)
• Sekitar 75% asam amino yangdibebaskan tsb digunakan kembali.Kelebihan nitrogen membentuk urea.
• Karena kelebihan asam amino tidakdisimpan, asam-asam amino yangtidak segera digunakan membentukprotein baru akan segera diuraikanmenjadi intermediet amfibolik.
Pergantian Protein
• Sekitar 75% asam amino yangdibebaskan tsb digunakan kembali.Kelebihan nitrogen membentuk urea.
• Karena kelebihan asam amino tidakdisimpan, asam-asam amino yangtidak segera digunakan membentukprotein baru akan segera diuraikanmenjadi intermediet amfibolik.
![Page 9: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/9.jpg)
PROTEASE & PEPTIDASE MENDEGRADASIPROTEIN MENJADI AMINO ACIDS
• Kerentanan protein terhadapdegradasi dinyatakan sebagai waktuparuhnya (t1/2).
• Waktu paruh protein liver berkisarantara di bawah 30 menit sampailebih dari 150 jam.
• Enzim “penjaga" memiliki nilai t1/2 lebihdari 100 jam, sedangkan enzimregulatorik kunci 0,5–2 jam.
• Kerentanan protein terhadapdegradasi dinyatakan sebagai waktuparuhnya (t1/2).
• Waktu paruh protein liver berkisarantara di bawah 30 menit sampailebih dari 150 jam.
• Enzim “penjaga" memiliki nilai t1/2 lebihdari 100 jam, sedangkan enzimregulatorik kunci 0,5–2 jam.
![Page 10: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/10.jpg)
Waktu paruh beberapa protein lain:• Protein yang disekresikan (seperti
antibodi, protease, hormon, dll) halflife-nya rendah (orde dalam jam)
• Hemoglobin dan eritrosit lebih lama(orde dalam bulan)
• Protein struktural (seperti histon) tahanlama
• Protein pada lensa mata (kristalin)stabil
Waktu paruh beberapa protein lain:• Protein yang disekresikan (seperti
antibodi, protease, hormon, dll) halflife-nya rendah (orde dalam jam)
• Hemoglobin dan eritrosit lebih lama(orde dalam bulan)
• Protein struktural (seperti histon) tahanlama
• Protein pada lensa mata (kristalin)stabil
![Page 11: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/11.jpg)
• Urutan PEST, daerah kaya akan prolin (P),glutamat (E), serin (S), dan treonin (T), menjaditarget banyak protein untuk didegradasicepat.
• Peptida yang dihasilkan kemudiandidegradasi menjadi asam amino olehendopeptidase yang memotong ikataninternal
• Aminopeptidase dan karboksipeptidasemelepaskan asam amino secara berurutmasing-masing dari ujung amino dan karboksil.
• Urutan PEST, daerah kaya akan prolin (P),glutamat (E), serin (S), dan treonin (T), menjaditarget banyak protein untuk didegradasicepat.
• Peptida yang dihasilkan kemudiandidegradasi menjadi asam amino olehendopeptidase yang memotong ikataninternal
• Aminopeptidase dan karboksipeptidasemelepaskan asam amino secara berurutmasing-masing dari ujung amino dan karboksil.
![Page 12: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/12.jpg)
• Protein-protein ekstrasel, protein yangterikat membran, dan protein intraselyang berumur panjang didegradasi dilisosom melalui proses yang tidakmemerlukan ATP.
• Sebaliknya, degradasi protein berumurpendek dan abnormal terjadi di sitosoldan memerlukan ATP dan ubiquitin.
• Protein-protein ekstrasel, protein yangterikat membran, dan protein intraselyang berumur panjang didegradasi dilisosom melalui proses yang tidakmemerlukan ATP.
• Sebaliknya, degradasi protein berumurpendek dan abnormal terjadi di sitosoldan memerlukan ATP dan ubiquitin.
![Page 13: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/13.jpg)
UBIQUITIN• Ubiquitin adalah protein kecil (8.5 kDa) yang
menarget banyak protein intrasel untukdidegradasi.
• Struktur primer ubiquitin sangat conserved.Hanya 3 dari 76 residu yang berbeda antaraubiquitin ragi dan manusia.
• Beberapa molekul ubiquitin diikatkanmelalui ikatan non--peptida yangterbentuk antara ujung karboksil ubiquitindan gugus ε-amino residu lisin pada proteintarget.
• Ubiquitin adalah protein kecil (8.5 kDa) yangmenarget banyak protein intrasel untukdidegradasi.
• Struktur primer ubiquitin sangat conserved.Hanya 3 dari 76 residu yang berbeda antaraubiquitin ragi dan manusia.
• Beberapa molekul ubiquitin diikatkanmelalui ikatan non--peptida yangterbentuk antara ujung karboksil ubiquitindan gugus ε-amino residu lisin pada proteintarget.
![Page 14: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/14.jpg)
Degradasi protein sitosololeh sistem penandaan
ubiquitin
Tahap 1: pembentukan ikatantioester yang bergantung-ATPantara ujung-C ubiquitindengan tiol sistein pada E1Tahap 2: transfer ubiquitin dariE1 ke E2Tahap 3: transfer ubiquitin keresidu lisin pada protein targetTahap 4: proteolisis protein-bertanda ubiquitin yangbergantung-ATP
14
Tahap 1: pembentukan ikatantioester yang bergantung-ATPantara ujung-C ubiquitindengan tiol sistein pada E1Tahap 2: transfer ubiquitin dariE1 ke E2Tahap 3: transfer ubiquitin keresidu lisin pada protein targetTahap 4: proteolisis protein-bertanda ubiquitin yangbergantung-ATP
![Page 15: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/15.jpg)
UBIQUITIN• Residu yang terdapat di ujung amino
memengaruhi apakah suatu proteindi-ubiquitinasi.
• Ujung amino Met atau Sermemperlambat sedangkan Asp atauArg mempercepat ubiquitinasi.
• Degradasi terjadi di kompleksmultikatalitik protease yang dikenalsebagai proteasome.
• Residu yang terdapat di ujung aminomemengaruhi apakah suatu proteindi-ubiquitinasi.
• Ujung amino Met atau Sermemperlambat sedangkan Asp atauArg mempercepat ubiquitinasi.
• Degradasi terjadi di kompleksmultikatalitik protease yang dikenalsebagai proteasome.
![Page 16: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/16.jpg)
Produk akhir konversi nitrogenα –amino pada hewan
• Hewan mengeluarkan kelebihannitrogen dalam bentuk amonia, asamurat, atau urea.
• Ikan langsung mengeluarkan amonia(amonotelik) yang sangat toksik kelingkungannya (air).
• Burung, yang harus menghemat air,bersifat urikotelik dan mengeluarkanasam urat semisolid.
• Hewan mengeluarkan kelebihannitrogen dalam bentuk amonia, asamurat, atau urea.
• Ikan langsung mengeluarkan amonia(amonotelik) yang sangat toksik kelingkungannya (air).
• Burung, yang harus menghemat air,bersifat urikotelik dan mengeluarkanasam urat semisolid.
![Page 17: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/17.jpg)
• Banyak hewan daratan, termasukmanusia, bersifat ureotelik danmengeluarkan urea yang nontoksikdan larut-air.
• Kadar urea yang tinggi dalam darahpada penderita penyakit ginjalmerupakan akibat, bukan sebab,gangguan fungsi ginjal.
• Banyak hewan daratan, termasukmanusia, bersifat ureotelik danmengeluarkan urea yang nontoksikdan larut-air.
• Kadar urea yang tinggi dalam darahpada penderita penyakit ginjalmerupakan akibat, bukan sebab,gangguan fungsi ginjal.
![Page 18: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/18.jpg)
Overviewdegradasi proteindan asam amino
![Page 19: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/19.jpg)
Biosintesis urea terjadi dalam 4 tahap:(1) Transaminasi(2) Deaminasi oksidatif glutamat(3) Transport amonia(4) Reaksi siklus urea
![Page 20: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/20.jpg)
Transaminasi MemindahkanNitrogena-Amino kea-Keto
• Transaminasi saling mengkonversipasangan asam -amino dan asam -keto.
• Semua asam amino protein kecualilisin, treonin, prolin, dan hidroksiprolinikut serta dalam transaminasi.
• Reaksi ini bersifat reversibel, danaminotransferase juga berfungsi didalam biosintesis asam amino.
• Transaminasi saling mengkonversipasangan asam -amino dan asam -keto.
• Semua asam amino protein kecualilisin, treonin, prolin, dan hidroksiprolinikut serta dalam transaminasi.
• Reaksi ini bersifat reversibel, danaminotransferase juga berfungsi didalam biosintesis asam amino.
![Page 21: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/21.jpg)
TRANSAMINASI
![Page 22: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/22.jpg)
PIRIDOKSAL FOSFAT• Koenzim piridoksal fosfat (PLP) terdapat
di sisi katalitik aminotransferase danenzim-enzim lain yang bekerja denganasam amino.
• Selama transaminasi, PLP berfungsisebagai pembawa gugus amino.
• Setelah nitrogen α-amino dipindahkanmelalui transaminasi, “kerangka"karbon yang tersisa didegradasi.
• Koenzim piridoksal fosfat (PLP) terdapatdi sisi katalitik aminotransferase danenzim-enzim lain yang bekerja denganasam amino.
• Selama transaminasi, PLP berfungsisebagai pembawa gugus amino.
• Setelah nitrogen α-amino dipindahkanmelalui transaminasi, “kerangka"karbon yang tersisa didegradasi.
![Page 23: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/23.jpg)
Keterlibatanpiridoksal fosfatdalam reaksitransaminasi
23
![Page 24: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/24.jpg)
Alanin-pIruvat aminotransferase (alaninaminotransferase) dan glutamat-α -
ketoglutarat aminotransferase (glutamataminotransferase)
• Ada 2 enzim yang mengatalisis transfer gugusamino, yaitu transfer ke piruvat (membentuk alanin)atau ke α-ketoglutarat (membentuk glutamat)
![Page 25: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/25.jpg)
• Masing-masing aminotransferase spesifikuntuk satu pasang substrat tapi tidak spesifikuntuk pasangan lain.
• Karena alanin juga substrat untuk glutamataminotransferase, semua nitrogen amino dariasam amino yang mengalami transaminasidapat terkonsentrasi di glutamat.
• Hal ini penting karena L-glutamat adalahsatu-satunya asam amino yang menjalanideaminasi oksidatif dengan laju cukup tinggidi jaringan mamalia.
• Jadi, pembentukan amonia dari gugus α-amino terutama terjadi melalui nitrogen α -amino L-glutamat
• Masing-masing aminotransferase spesifikuntuk satu pasang substrat tapi tidak spesifikuntuk pasangan lain.
• Karena alanin juga substrat untuk glutamataminotransferase, semua nitrogen amino dariasam amino yang mengalami transaminasidapat terkonsentrasi di glutamat.
• Hal ini penting karena L-glutamat adalahsatu-satunya asam amino yang menjalanideaminasi oksidatif dengan laju cukup tinggidi jaringan mamalia.
• Jadi, pembentukan amonia dari gugus α-amino terutama terjadi melalui nitrogen α -amino L-glutamat
![Page 26: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/26.jpg)
L-GLUTAMAT DEHIDROGENASE• Pemindahan nitrogen amino ke α-
ketoglutarat membentuk L-glutamat.• Pelepasan nitogen ini sebagai amonia
dikatalisis kemudian oleh L-glutamatedehidrogenase (GDH) hati, yang dapatmenggunakan NAD+ ataupun NADP+
• Pemindahan nitrogen amino ke α-ketoglutarat membentuk L-glutamat.
• Pelepasan nitogen ini sebagai amoniadikatalisis kemudian oleh L-glutamatedehidrogenase (GDH) hati, yang dapatmenggunakan NAD+ ataupun NADP+
![Page 27: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/27.jpg)
• Perubahan nitogen α-amino menjadiamonia oleh kerja terpadu glutamataminotransferase dan GDH seringdisebut "transdeaminasi“.
• Aktivitas GDH liver diinhibisi secaraalosterik oleh ATP, GTP, dan NADH dandiaktivasi oleh ADP.
• Reaksi yang dikatalisis oleh GDH bersifatreversibel sepenuhnya dan berfungsijuga dalam biosintesis asam amino
• Perubahan nitogen α-amino menjadiamonia oleh kerja terpadu glutamataminotransferase dan GDH seringdisebut "transdeaminasi“.
• Aktivitas GDH liver diinhibisi secaraalosterik oleh ATP, GTP, dan NADH dandiaktivasi oleh ADP.
• Reaksi yang dikatalisis oleh GDH bersifatreversibel sepenuhnya dan berfungsijuga dalam biosintesis asam amino
![Page 28: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/28.jpg)
Intoksikasi Amonia
• Amonia yang dihasilkan bakteri usus danterabsopsi ke dalam darah vena porta danamonia yang dihasilkan jaringan segeradihilangkan dari sirkulasi oleh liver dandiubah menjadi urea.
• Jadi, hanya sedikit (10–20 g/dL) yangnormalnya terdapat dalam darah perifer.
• Hal ini sangat penting karena amoniabersifat toksik bagi susunan saraf pusat.
• Amonia yang dihasilkan bakteri usus danterabsopsi ke dalam darah vena porta danamonia yang dihasilkan jaringan segeradihilangkan dari sirkulasi oleh liver dandiubah menjadi urea.
• Jadi, hanya sedikit (10–20 g/dL) yangnormalnya terdapat dalam darah perifer.
• Hal ini sangat penting karena amoniabersifat toksik bagi susunan saraf pusat.
![Page 29: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/29.jpg)
• Pada gangguan hati yang parah, kadaramonia darah dapat meningkat ke kadartoksik.
• Gejala intoksikasi amonia mencakuptremor, berbicara pelo, penglihatan kabur,koma, dan kematian.
• Amonia dapat bersifat toksik bagi otak,sebagian karena bereaksi dengan α-ketoglutarat membentuk glutamat.
• Kadar α-ketoglutarat yang menurunkemudian mengganggu fungsi daur TCA dineuron.
• Pada gangguan hati yang parah, kadaramonia darah dapat meningkat ke kadartoksik.
• Gejala intoksikasi amonia mencakuptremor, berbicara pelo, penglihatan kabur,koma, dan kematian.
• Amonia dapat bersifat toksik bagi otak,sebagian karena bereaksi dengan α-ketoglutarat membentuk glutamat.
• Kadar α-ketoglutarat yang menurunkemudian mengganggu fungsi daur TCA dineuron.
![Page 30: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/30.jpg)
Transpor amonia ke Liver• Setiap organ pada hewan
mendegradasi asam amino danmenghasilkan amonia
• Ada 2 mekanisme transpor amonia darijaringan ke liver untuk diubah menjadiurea, yaitu melalui pembentukanglutamin dan siklus glukosa-alanin
• Setiap organ pada hewanmendegradasi asam amino danmenghasilkan amonia
• Ada 2 mekanisme transpor amonia darijaringan ke liver untuk diubah menjadiurea, yaitu melalui pembentukanglutamin dan siklus glukosa-alanin
![Page 31: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/31.jpg)
• Kebanyakan jaringan menggunakanglutamin sintase untuk mengubahamonia menjadi glutamin, yangnontoksik dan tidak bermuatan
• Glutamin ditranspor dalam darah keliver dan dipecah secara hidrolitikmenjadi amonia oleh glutaminase
• Kebanyakan jaringan menggunakanglutamin sintase untuk mengubahamonia menjadi glutamin, yangnontoksik dan tidak bermuatan
• Glutamin ditranspor dalam darah keliver dan dipecah secara hidrolitikmenjadi amonia oleh glutaminase
![Page 32: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/32.jpg)
Glutamin Sintase mengikat Amoniamenjadi Glutamin
• pembentukan glutamin dikatalisis oleh glutaminsintase mitokondria
• Karena sintesis ikatan amida digabung denganhidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi, reaksi cenderungmengarah pada sintesis glutamin.
![Page 33: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/33.jpg)
Glutaminase Mendeaminasi Glutamin• Pembebasan hidrolitik nitrogen amida glutamin
menjadi amonia, yang dikatalisis glutaminase,sangat condong pada pembentukan glutamat.
• Kerja terpadu glutamin sintase dan glutaminasekarenanya mengkatalisis interkonversi ion amoniumbebas dan glutamin.
![Page 34: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/34.jpg)
Transpor amonia dari ototmelalui Siklus glukosa-alanin
• Otot, yang banyak mendapatkanenerginya dari reaksi glikolisis,menggunakan jalur yang berbedadalam transpor amonia ke liverdibandingkan dengan jaringan lain,yaitu melalui siklus glukosa-alanin
• Amonia diikatkan ke α-ketoglutaratmembentuk glutamat melalui kerjaenzim glutamat dehidrogenase.
• Otot, yang banyak mendapatkanenerginya dari reaksi glikolisis,menggunakan jalur yang berbedadalam transpor amonia ke liverdibandingkan dengan jaringan lain,yaitu melalui siklus glukosa-alanin
• Amonia diikatkan ke α-ketoglutaratmembentuk glutamat melalui kerjaenzim glutamat dehidrogenase.
![Page 35: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/35.jpg)
• Glikolisis menghasilkan piruvat yangmengalami transaminasi denganglutamat menjadi alanin dan α-ketoglutarat
• Alanin yang terbentuk kemudiandibawa ke liver dan mengalamikehilangan nitrogennya melaluikebalikan proses sebelumnya.
• Reaksi kebalikannya ini menghasilkanpiruvat dan amonia untuk sintesis urea
• Glikolisis menghasilkan piruvat yangmengalami transaminasi denganglutamat menjadi alanin dan α-ketoglutarat
• Alanin yang terbentuk kemudiandibawa ke liver dan mengalamikehilangan nitrogennya melaluikebalikan proses sebelumnya.
• Reaksi kebalikannya ini menghasilkanpiruvat dan amonia untuk sintesis urea
![Page 36: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/36.jpg)
• Piruvat memasuki jalur glukoneogenesismenghasilkan glukosa yang kemudiandilepas ke dalam darah untukditranspor balik ke otot atau untuk keotak.
• Piruvat memasuki jalur glukoneogenesismenghasilkan glukosa yang kemudiandilepas ke dalam darah untukditranspor balik ke otot atau untuk keotak.
![Page 37: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/37.jpg)
Transpor amonia menuju liver untuk sintesis urea
37Pembawa amonia adalah glutamin untuk sebagian besar jaringan tetapi alaninuntuk otot
![Page 38: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/38.jpg)
SIKLUS UREA
• Urea merupakan produk akhir utamakatabolisme nitrogen pada manusia
• Sintesis 1 mol urea memerlukan 3 molATP plus 1 mol ion amonium dan 1 molnitrogen α-amino aspartat
• Melibatkan beberapa asam aminoyang berfungsi sebagai pembawaatom-atom yang akhirnya menjadiurea
• Urea merupakan produk akhir utamakatabolisme nitrogen pada manusia
• Sintesis 1 mol urea memerlukan 3 molATP plus 1 mol ion amonium dan 1 molnitrogen α-amino aspartat
• Melibatkan beberapa asam aminoyang berfungsi sebagai pembawaatom-atom yang akhirnya menjadiurea
![Page 39: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/39.jpg)
Terdapat di matriks mitokondria liver:1. Karbamoil fosfat sintetase I mengkondensasi ion
amonium bebas dan bikarbonat membentukkarbamoil fosfat. Walaupun bukan bagian dari siklusurea tapi penting dalam sintesis urea.
2. Ornitin transkarbamoilase mengkatalisispembentukan sitrulin
Terdapat di sitosol liver:3. Arginosuksinat sintetase mengkatalisis sintesis
arginosuksinat.4. Argnosuksinat liase memecah arginosuksinat
menghasilkan fumarat dan arginin5. Arginase memecah arginin menjadi ornitin dan urea
Enzim-enzim yang diperlukan dalamsintesis urea
Terdapat di matriks mitokondria liver:1. Karbamoil fosfat sintetase I mengkondensasi ion
amonium bebas dan bikarbonat membentukkarbamoil fosfat. Walaupun bukan bagian dari siklusurea tapi penting dalam sintesis urea.
2. Ornitin transkarbamoilase mengkatalisispembentukan sitrulin
Terdapat di sitosol liver:3. Arginosuksinat sintetase mengkatalisis sintesis
arginosuksinat.4. Argnosuksinat liase memecah arginosuksinat
menghasilkan fumarat dan arginin5. Arginase memecah arginin menjadi ornitin dan urea
![Page 40: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/40.jpg)
Siklus urea Krebs-Henseleit1
25
40
34
![Page 41: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/41.jpg)
Karbamoil Fosfat Sintase I• Kondensasi CO2, amonia, dan ATP
membentuk karbamoil fosfat dikatalisis olehkarbamoil fosfat sintase I mitokondria
• Enzim ini menjadi pembatas-laju pada siklusurea dan hanya aktif jika terdapat aktivatoralosteriknya, N-asetilglutamat, yangmeningkatkan afinitas sintase untuk ATP.
• Pembentukan karbamoil fosfat memerlukan2 mol ATP
• Kondensasi CO2, amonia, dan ATPmembentuk karbamoil fosfat dikatalisis olehkarbamoil fosfat sintase I mitokondria
• Enzim ini menjadi pembatas-laju pada siklusurea dan hanya aktif jika terdapat aktivatoralosteriknya, N-asetilglutamat, yangmeningkatkan afinitas sintase untuk ATP.
• Pembentukan karbamoil fosfat memerlukan2 mol ATP
![Page 42: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/42.jpg)
L-Ornitin transkarbamoilase
• L-Ornitin transkarbamoilasemengkatalisis transfer gugus karbamoildari karbamoil fosfat ke ornitin,membentuk sitrulin dan ortofosfat
• Walaupun reaksi terjadi di matriksmitokondria, pembentukan ornitin danmetabolisme sitrulin lebih lanjut terjadidi sitosol.
• L-Ornitin transkarbamoilasemengkatalisis transfer gugus karbamoildari karbamoil fosfat ke ornitin,membentuk sitrulin dan ortofosfat
• Walaupun reaksi terjadi di matriksmitokondria, pembentukan ornitin danmetabolisme sitrulin lebih lanjut terjadidi sitosol.
![Page 43: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/43.jpg)
Ornitin Transporter• Sindrom hiperornitinemia, hiperamonemia,
dan homositrulinuria (sindrom HHH) terjadiakibat mutasi gen ORNT1 yang menyandipengangkut ornitin mitokondria.
• Kegagalan memasukan ornittin sitosol kedalam matriks mitokondria menyebabkansiklus urea tidak dapat berlangsungsehingga terjadi hiperamonemia, sementaraakumulasi ornitin sitosol menyebabkanhiperornitinemia.
• Tanpa adanya akseptor normalnya, yaituornitin, karbamoil fosfat mitokondriamengkarbamoilasikan lisin menjadihomositrulin sehingga terjadi homositrulinuria.
• Sindrom hiperornitinemia, hiperamonemia,dan homositrulinuria (sindrom HHH) terjadiakibat mutasi gen ORNT1 yang menyandipengangkut ornitin mitokondria.
• Kegagalan memasukan ornittin sitosol kedalam matriks mitokondria menyebabkansiklus urea tidak dapat berlangsungsehingga terjadi hiperamonemia, sementaraakumulasi ornitin sitosol menyebabkanhiperornitinemia.
• Tanpa adanya akseptor normalnya, yaituornitin, karbamoil fosfat mitokondriamengkarbamoilasikan lisin menjadihomositrulin sehingga terjadi homositrulinuria.
![Page 44: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/44.jpg)
Ornitine Transkarbamoilase
• Defisiensi terkait kromosom-X yang disebut"hiperamonemia tipe 2" mencerminkansuatu defek pada ornitin transkarbamoilase
• Ibu pasien juga mengalami hiperamonemiadan tidak menyukai makanan berproteintinggi
• Kadar glutamin meningkat di darah, cairanserebrospinal, dan urin, yang kemungkinanakibat peningkatan sintesis glutaminsebagai respon terhadap peningkatankadar amonia jaringan
• Defisiensi terkait kromosom-X yang disebut"hiperamonemia tipe 2" mencerminkansuatu defek pada ornitin transkarbamoilase
• Ibu pasien juga mengalami hiperamonemiadan tidak menyukai makanan berproteintinggi
• Kadar glutamin meningkat di darah, cairanserebrospinal, dan urin, yang kemungkinanakibat peningkatan sintesis glutaminsebagai respon terhadap peningkatankadar amonia jaringan
![Page 45: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/45.jpg)
Argininosuksinat sintase
• Argininosuksinat sintasemenghubungkan aspartat dan sitrulinmelalui gugus amino aspartat danmemberikan nitogen urea yang kedua.
• Reaksi ini memerlukan ATP danmelibatkan pembentukan intermediatesitrulil-AMP.
• Argininosuksinat sintasemenghubungkan aspartat dan sitrulinmelalui gugus amino aspartat danmemberikan nitogen urea yang kedua.
• Reaksi ini memerlukan ATP danmelibatkan pembentukan intermediatesitrulil-AMP.
![Page 46: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/46.jpg)
Argininosuksinase• Pemecahan argininosuksinat, yang dikatalisis
oleh argininosuksinase, berlangsung denganpenyimpanan nitrogen pada arginin danpelepasan kerangka aspartat sebagaifumarat
• Penambahan air pada fumarat membentukL-malat, dan selanjutnya oksidasi malat yangbergantung NAD+ membentuk oksaloasetat.
• Dua reaksi ini analog dengan reaksi siklusasam sitrat tapi dikatalisis oleh fumarase danmalat dehidrogenase sitosol.
• Transaminasi oksaloasetat oleh glutamataminotransferase kemudian membentukkembali aspartat.
• Pemecahan argininosuksinat, yang dikatalisisoleh argininosuksinase, berlangsung denganpenyimpanan nitrogen pada arginin danpelepasan kerangka aspartat sebagaifumarat
• Penambahan air pada fumarat membentukL-malat, dan selanjutnya oksidasi malat yangbergantung NAD+ membentuk oksaloasetat.
• Dua reaksi ini analog dengan reaksi siklusasam sitrat tapi dikatalisis oleh fumarase danmalat dehidrogenase sitosol.
• Transaminasi oksaloasetat oleh glutamataminotransferase kemudian membentukkembali aspartat.
![Page 47: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/47.jpg)
Arginase
• Penguraian hidrolitik gugus guanidinoarginin, yang dikatalisis oleh arginase liver,melepaskan urea
• Produk lain, ornitin, masuk kembali kemitokondria liver untuk putaran sintesis ureaselanjutnya.
• Ornitin dan lisin adalah inhibitor potensialarginase, bersaing dengan arginin.
• Penguraian hidrolitik gugus guanidinoarginin, yang dikatalisis oleh arginase liver,melepaskan urea
• Produk lain, ornitin, masuk kembali kemitokondria liver untuk putaran sintesis ureaselanjutnya.
• Ornitin dan lisin adalah inhibitor potensialarginase, bersaing dengan arginin.
![Page 48: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/48.jpg)
Kelainan metabolik siklus urea
• Semua defek pada sintesis urea menyebabkanintoksikasi amonia
• Simptom klinik yang umum untuk semua kelainansiklus urea diantaranya muntah, penghindaranpada makanan berprotein tinggi, kehilanganperasaan kesetimbangan (ataxia), mudah marah,lesu, dan beberapa keterbelakangan mental.
• Perbaikan yang signifikan dan minimisasi kerusakanotak dapat dilakukan dengan mengkonsumsimakanan rendah-protein sebagai cemilan untukmencegah peningkatan tiba-tiba level amoniadarah.
• Semua defek pada sintesis urea menyebabkanintoksikasi amonia
• Simptom klinik yang umum untuk semua kelainansiklus urea diantaranya muntah, penghindaranpada makanan berprotein tinggi, kehilanganperasaan kesetimbangan (ataxia), mudah marah,lesu, dan beberapa keterbelakangan mental.
• Perbaikan yang signifikan dan minimisasi kerusakanotak dapat dilakukan dengan mengkonsumsimakanan rendah-protein sebagai cemilan untukmencegah peningkatan tiba-tiba level amoniadarah.
![Page 49: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/49.jpg)
Kerangka karbon asamamino
• Kerangka karbon yang dihasilkan daridegradasi asam amino dapat diproseslebih lanjut ke dalam siklus asam sitratatau digunakan untuk biosintesiskarbohidrat.
• Setiap kerangka karbon asam aminomemiliki jalurnya masing-masing.Secara umum dapat dilihat padagambar di slide berikutnya.
• Kerangka karbon yang dihasilkan daridegradasi asam amino dapat diproseslebih lanjut ke dalam siklus asam sitratatau digunakan untuk biosintesiskarbohidrat.
• Setiap kerangka karbon asam aminomemiliki jalurnya masing-masing.Secara umum dapat dilihat padagambar di slide berikutnya.
![Page 50: Katabolism Prot n a Amino 2013](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051316/55cf96d8550346d0338e259e/html5/thumbnails/50.jpg)
Jalur metabolismekerangka karbon
asam amino
50ketogenik
glukogenik