“Metabolisme Protein”

MAKALAH

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Metabolisme

Dosen : Dr. Prima Endang Susiliwati, M.Si

Oleh :

ANINGSI SRIWATI ( G2L1 15 013)

PROGRAM STUDI PASCASARJANA KIMIA

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

Pendahuluan

Kata protein berasal dari bahasa Yunani, yaitu protos, berarti yang pertama

atau terpenting. Protein merupakan polimer alam yang tersusun dari berbagai asam

amino melalui ikatan peptida. Asam amino yang satu dengan yang lainnya

dihubungkan dengan suatu ikatan peptida. Ikatan peptida ini akan terwujud apabila

gugusan karboksil dari asam amino yang satu bergabung dengan gugusan amino dari

asam amino yang lain. Di dalam penggabungan molekul asam amino itu, akan

terlepas satu molekul air. Hal tersebut dapat dilihat dalam reaksi berikut.

Rangkaian tersebut dapat diperpanjang ke kiri atau ke kanan. Jika

diperpanjang ke kanan harus menyambungkan gugusan NH2, sedangkan jika ke kiri

harus menyambungkan gugusan COOH. Dengan demikian, akan diperoleh molekul

protein yang berat molekulnya.

Pembongkaran protein menjadi asam amino memerlukan bantuan dari enzim-

enzim protease dan air untuk mengadakan proses hidrolisis pada ikatan-ikatan

peptida. Hidrolisis juga dapat terjadi, jika protein dipanasi, diberi basa, atau diberi

asam. Dengan cara demikian, kita dapat mengenal macam-macam asam amino yang

tersusun di dalam suatu protein. Asam amino dapat dikelompokkan menjadi asam

amino esensial dan asam amino nonesensial.

Asam amino esensial: treonin, triptofan, lisin, leusin, valin → histidin,

arginin, metionin, isoleusin, fenilalanin

Asam amino non esensial: serin, alanin, glisin, asparadin → sistein, asam

aspartat, tirosin, glutamin, asam glutamate

1. Penguraian Protein Dalam Tubuh

Asam amino yang dibuat dalam hati, maupun yang dihasilkan dari proses

katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk

digunakan.proses anabolik maupun katabolik juga terjadi dalam jaringan diluar hati.

Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu absorbsi

melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan hasil sintesis asam

amino dalam sel. Banyaknya asam amino dalam darah tergantung keseimbangan

antara pembentukan asam amino dan penggunaannya. Hati berfungsi sebagai

pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.

Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan – perubahan tertentu dengan

kecepatan yang berbeda untuk tiap protein. Protein dalam darah, hati dan organ tubuh

lain mempunyai waktu paruh antara 2,5 sampai 10 hari. Protein yang terdapat pada

jaringan otot mempunyai waktu paruh 120 hari. Rata-rata tiap hari 1,2 gram protein

per kilogram berat badan diubah menjadi senyawa lain. Ada tiga kemungkinan

mekanisme perubahan protein, yaitu :

1) Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau

katabolisme dan dibentuk sel – sel baru.

2) Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis

protein baru, tanpa ada sel yang mati.

3) Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru.

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan

digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti protein

dalam jaringan yang mengalami proses penguraian dan untuk mengganti nitrogen

yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Ada beberapa asam amino yang

dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tidak dapat diproduksi oleh tubuh dalam jumlah yang

memadai. Oleh karena itu asam amino tersebut,yang dinamakan asam essensial yang

dibutuhkan oleh manusia.

Kebutuhan akan asam amino esensial tersebut bagi anak-anak relative lebih besar

daripada orang dewasa. Kebutuhan protein yang disarankan ialah 1 sampai 1,5 gram

per kilogram berat badan per hari.

2. Asam Amino Dalam Darah

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. Enzim-

enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain ialah pepsin, tripsin,

kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase, tripeptidase dan dipeptidase.

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsi

melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai kedalam pembuluh darah. Proses

absorpsi ini ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi. Asam-asam amino

dikarboksilat atau asam diamino diabsorbsi lebih lambat daripada asam amino netral.

Dalam keadaan berpuasa, konsentrasi asam amino dalam darah biasanya sekitar

3,5 sampai 5 mg per 100 ml darah. Segera setelah makan makanan sumber protein,

konsentrasi asam amino dalam darah akan meningkat sekitar 5 mg sampai 10 mg per

100 mg darah. Perpindahan asam amino dari dalam darah kedalam sel-sel jaringan

juga proses tranpor aktif yang membutuhkan energi.

3. Reaksi Metabolisme Asam Amino

Tahap awal pembentukan 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.

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, a 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 :

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. Glutamat

transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap glutamat-

ketoglutarat sebagai satu pasang substrat .

Reaksi transaminasi terjadi didalam 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 metabolisme yang lain.

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 + a ketoglutarat + NH4+ + NADH + H

+

Dalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+.

Selain NAD+ glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP

+ sebagai

aseptor elektron. Oleh karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses

transaminasi, maka glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam

metabolisme asam amino oksidase dan D-asam oksidase.

3. Pembentukan Asetil Koenzim A

Asetil koenzim A merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam

amino dengan siklus asam sitrat. ada dua jalur metabolic yang menuju kepada

pembentukan asetil koenzim A, yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam

asetoasetat

Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolic melalui asam piruvat ialah

alanin, sistein, serin dan treonin. alanin menghasilkan asam piruvat dengan langsung

pada reaksi transaminasi dengan asam a ketoglutarat. Treonin diubah menjadi gllisin

dan asetaldehida oleh enzim treonin aldolase. glisin kemudian diubah menjadi asetil

koenzim A melalui pembentukan serin dengan jalan penambahan satu atom karbon,

seperti metal, hidroksi metal dan formil. koenzim yang bekerja disini ialah

tetrahidrofolat.

4. Siklus Urea

Hans Krebs dan Kurt Heneseleit pada tahun 1932 mengemukakan serangkaian

reaksi kimia tentang pembentukan urea. Mereka berpendapat bahwa urea terbentuk

dari ammonia dan karbondioksidamelalui serangkaian reaksi kimia yang berupa

siklus, yang mereka namakan siklus urea. Pembentukan urea ini terutama

berlangsung didalam hati. Urea adalah suatu senyawa yang mudah larut dalam air,

bersifat netral, terdapat dalam urine yang dikeluarkan dari dalam tubuh.

Dalam reaksi pembentukan karbamil fosfat ini, satu mol ammonia

bereaksi dengan satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamilfosfat

sintetase. Reaksi ini membutuhkan energi, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol

ATP yang diubah menjadi ADP. Disamping itu sebagai kofaktor dibutuhkan mg++

dan N-asetil-glutamat.

Karbamil fosfat yang terbentuk bereaksi dengan ornitin membentuk sitrulin.

Dalam reaksi ini bagian karbomil bergabung dengan ornitin dan memisahkan gugus

fosfat. Sebagai katalis pada pembentukan sitrulin adalah ornitin transkarbamilase

yang terdapat pada bagian mitokondria sel hati.

Selanjutnya sitrulin bereaksi dengan asam aspartat membentuk asam

argininosuksinat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinat

sintetase. Dalam reaksi tersebut ATP merupakan sumber energi dengan jalan

melepaskan gugus fosfat dan berubah menjadi AMP.

Dalam reaksi ini asam argininosuksinat diuraikan menjadi arginin dan asam

fumarat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinase, suatu

enzim yang terdapat dalam hati dan ginjal. Reaksi terakhir ini melengkapi tahap

reaksi pada siklus urea. Dalam reaksi ini arginin diuraikan menjadi urea dan ornitin.

Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi penguraian ini ialah arginase yang

terdapat dalam hati. Ornitin yang terbentuk dalam reaksi hidrolisis ini bereaksi

dengan karbamilfosfat untuk membentuk sitrulin.

5. Biosintesis Protein

Biosintesis protein yang terjadi dalam sel merupakan reaksi kimia yang

kompleks dan melibatkan beberapa senyawa penting, terutama DNA dan

RNA.molekuk DNA merupakan rantai polinukleutida yang mempunyai beberapa

jenis basapurin dan piramidin, dan berbentuk heliks ganda.

Dengan demikian akan terjadi heliks gandayang baru dan proses terbentunya

molekul DNA baru ini disebut replikasi, urutan basa purin dan piramidin pada

molekul DNA menentukan urutan asam amino dalam pembentukan protein. Peran

dari DNA itu sendri sebagai pembawa informasi genetic atau sifat-sifat keturunan

pada seseorang . dua tahap pembentukan protein:

1) Tahap pertama disebut transkripsi, yaitu pembentukan molekul RNA sesuai

pesan yang diberikan oleh DNA.

2) Tahap kedua disebut translasi, yaitu molekul RNA menerjemahkan informasi

genetika kedalam proses pembentukan protein.

Biosintesis protein terjadi dalam ribososm, yaitu suatu partikel yang terdapat

dalam sitoplasma rRNA bersama dengan protein merupakan komponen yang

membentuk ribosom dalam sel, perananya dalam dalam sintesis protein yang

berlangsung dalam ribosom belum diketahui.

m RNA diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA yang paling sedikit

jumlahnya. kode genetika yang berupa urutan basa pada rantai nukleutida dalam

molekul DNA. tiap tiga buah basa yang berurutan disebut kodon, sebagai contoh

AUG adalah kodon yang terbentuk dalam dari kombinasi adenin-urasil-guanin, GUG

adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi guanin-urasil-guanin. kodon yang

menunjuk asam amino yang sama disebut sinonim, misalnya CAU dan CAC adalah

sinonim untuk histidin. perbedaan antara sinonim tersebut pada umumnya adalah

basa pada kedudukanketiga misalnya GUU,GUA,GUC,GUG..

bagian molekut t RNA yang penting dalam biosintesis protein ialah lengan asam

amino yang mempunyai fungsi mengikat molekul asam amino tertentu dalam lipatan

anti kodon. lipatan anti kodon mempunyai fungsi menemukan kodon yang menjadi

pasangannya dalam m RNA yang tedapat dalam ribosom. pada prosese biosintesis

protein, tiap molekuln t RNA membawa satu molekul asam amino masuk kedalam

ribosom. pembentukkan ikatan asam amino dengan t Rna ini berlangsung dengan

bantuan enzim amino asli t RNA sintetase dan ATP melalui dua tahap reaksi:

1. Asam amino dengan enzim dan AMP membentuk kompleks aminosil-AMP-

enzim.

2. Reaksi antara kompleks aminoasil-AMP-enzim dengan tRNA

Proses biosintesis akan berhenti apabila pada mRNA terdapat kodon

UAA,UAG,UGA. karena dalam sel normal tidak terdapat tRNA yang mempunyai

antikodon komplementer.