GLIKOLISIS

Artikel presentasi ini dibuat untuk memenuhi tugas Biokimia 

di StiKes Dharma Husada Bandung

Ditulis oleh: Andy Nuriyanto

BRAKIDAKTILY

METABOLISME ASAM AMINO

ANDY NURIYANTO

4002120058

Tugas Biokimia: Metabolisme Asam Amino

 

 

1.      Pencernaan Protein

Protein merupakan unsur penting dalam tubuh karena sebagai komponen utama pembentukan enzim yang berfungsi sebagai bikatalis. Protein juga merupakan komponen penyusun tubuh, seperti kuku dan rambut.

1.1.   Fungsi Protein

a.      Untuk pertumbuhan, perbaikan, dan pemeliharaan sel-sel tubuh.

b.      Merupakan sumber energi, setiap 1 gram protein menghasilkan energi sebesar 4,1 kalori.

c.       Penyusun hormon, zat antibodi, dan organela lainnya.

d.      Menjaga keseimbangan asam basa dalam tubuh.

e.      Penyusun protoplasma

1.2.   Unsur Penyusun Protein

Pada dasarnya, protein tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan kadang-kadang mengandung belerang (S) atau phospor (P).

1.3.   Proses Pencernaan Protein dalam Tubuh

Di dalam tubuh, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain pepsin, tripsin, kemotripsin, karboksipeptidase, dan aminopeptidase.

Protein yang telah dipecah menjadi asam amino kemudian diabsorpsi oleh dinding usus halus dan sampai ke pembuluh darah. Setelah diabsorpsi dan masuk dalam pembuluh darah, asam amino tersebut sebagian besar langsung digunakan oleh jaringan dan sebagian lain mengalami proses pelepasan gugus amin (gugus yang mengandung N) di hati. Proses pelepasan gugus amin ini dikenal dengandeaminasi protein.

1.4.   Skema Pencernaan Protein

Berikut ini adalah gambaran umum skema pencernaan protein yang terjadi di dalam keseharian manusia, dimulai dari bahan makanan yang mengandung protein hingga diakhiri pada siklus asa sitrat dan pembentukan urea dalam tubuh.

1.      Absorbsi dan Transformasi Asam Amino

1.1.   Absorbsi Asam Amino

Absorbsi merupakan suatu proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan yang akan diserap disebabkan oleh adanya gaya-gaya fisik dan juga dikarenakan adanya ikatan-ikatan kimiawi.

Asam amino merupakan hasil perombakan dari protein, dimana sebagian kecil dari hasil perombakan protein tersebut juga menghasilkan sisa berupa peptida. Asam amino dapat larut dan siap diserap oleh villi dinding usus kecil. Asam amino tersebut kemudian masuk ke dalam darah dan kemudian akan dibawa ke seluruh bagian tubuh.

Bila asam amino yang telah diserap tersebut sampai ke dalam hati, sebagian besar asam amino tersebut akan digunakan hati untuk sintesis protein jaringan hati atau protein darah. Sebagian besar dari asam amino tersebut mengalir melalui hati dalam bentuk asam amino bebas.

Absorbsi asam amino ini terjadi secara selektif. Dimana L-Asam Amino lebih cepat di absorbsi daripada D-Asam Amino. Reaksi absorbsi dari asam amino memerlukan energi, atau disebut juga sebagai transport aktif.

Metabolisme Asam Amino ini dapat terjadi dalam beberapa proses, diantaranya adalah:

a.      Katabolisme

-          Katabolisme nirogen asam amino menjadi urea

-          Katabolisme kerangka karbon asam amino menjadi senyawa amfibolik

b.      Anabolisme

-          Terjadi dalam proses sintesis protein

-          Terdapat 20 macam jenis asam amino dasar, 10 macam diantaranya adalah asam amino esensial.

c.       Pembentukan Product Khusus

1.2.   Transformasi Asam Amino

Asparagina (bahasa Inggris: asparagine, Asn, Asx, N, B) adalah analog dari asam aspartat dengan penggantian gugus karboksil oleh guguskarboksamid. Asparagina bersifat netral (tidak bermuatan) dalam pelarut air.

Asparagina merupakan asam amino pertama yang berhasil diisolasi. Namanya diambil karena pertama kali diperoleh dari jus asparagus.

2.      Dasar Reaksi Pada Metabolisme Asam Amino

2.1.   Deaminasi Oksidatif

Deaminasi adalah suatu reaksi kimia pada metabolisme yang melepaskan gugus amina dari molekul senyawa asam amino. Gugus amina yang terlepas akan terkonversi menjadi amonia. Pada manusia, deaminasi terjadi terutama pada hati, walaupun asam glutamat juga mengalami deaminasi pada ginjal. Proses deaminasi dalam lingkungan aerobik akan menghasilkan asam okso, disebut dengan demainasi oksidatif dan terjadi terutama di dalam hati.

2.2.   Dekarboksilasi

Dekarboksilasi adalah reaksi kimia yang melibatkan penghapusan kelompok karboksil (-COOH) dari senyawa semula menjadi karbon dioksida (CO₂)

2.3.   Transaminasi

Transaminasi adalah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari asam amino yang satu ke asam amino yang lainnya. Pada proses ini tidak ada gugus amino yang hilang, karena setiap gugus amino yang lepas diikat oleh senyawa keton. Gugus amino tersebut dipindahkan pada salah satu dari tiga senyawa keton yaitu asam piruvat, oksaloasetat atau α ketoglutarat. Proses transaminasi terjadi pada mitokondria dan ada pula yang terjadi pada sitoplasma. Proses transaminasi ini dibantu oleh dua enzim yaitu alanin transaminasi dan glutamat transaminasi yang berfungsi sebagai katalisator. Alanin transaminasi mempunyai suatu kelebihan tersendiri pada asam piruvat-alanin sebagai satu pasang substrat tetapi tidak kepada asam asam amino yang lain. alanin transaminasi terdapat dalam jumlah banyak, oleh karena itu alanin transaminasi yang di hasilkan dari proses transaminasi diubah menjadi glutamat transaminasi. glutamat transaminasi mempunyai kelebihan tersendiri terhadap glutamate-ketoglutarat sebagai satu pasang substrat dan seperti alanin transaminasi yang tidak memiliki kelebihan terhadap pasangan asam amino yang lain. Kerja dari enzim enzim transaminasi tersebut dibantu oleh piridoksalfosfat sebagai koenzim.

3.      Pembentukan Urea

Jika sel tubuh kelebihan asam amino, asam amino tersebut akan mengalami deaminasi. Deaminasi merupakan pemindahan gugus amina (-NH) dari asam amino. Deaminasi mengakibatkan terkumpulnya amonia yang bersifat racun. Hati dengan bantuan enzim arginase akan mengubah arginin (salah satu asam amino esensial) menjadi ornitin dan urea. Urea akan dibuang melalui ginjal, sedangkan ornitin akan mengikat amonia yang bersifat racun dan akan dikeluarkan ke dalam empedu dan urine.

3.1.   Kondensasi dan aktivasi NH₄⁺  dan HCO₃^- membentuk carbamoyl fosfat. Reaksi ini terjadi di mitokondria dan dikatalisis oleh cerbamoyl phospat.

3.2.   Transfer gugus carbamoyl dari karbamoyl fosfat ke ornithin membentuk citrulin. Reaksi ini terjadi di mitokondria dan dikatalisis oleh ornithin transkabamoiylase.

3.3.   Penggabungan gugus amino dari aspartat ke citrulin membentuk argininosuksinat. Enzim yang mengkatalisnya adalah arginino suksinat synthetase.

3.4.   Pemecahan argininosuksinat menjadi arginin dan rangka karbon aspartat menjadi fumarat oleh enzim argininosuksinase. Arginin merupakan prekusor dari urea. Fumarat selanjutnya diubah kembali menjadi aspartat melalui siklus krebs. Fumarat kemudian diubah menjadi oxaloasetat yang selanjutnya mengalami transaminasi membentuk aspartat.

3.5.   Pembebasan urea dari arginin dan membentuk ornithin kembali. Reaksi ini dikatalis enzim arginase. Orithin selanjutnya dikembalikan ke mitokondria.

4.      Biosintesis Glikogen dan Trigliserida dari Asam Amino

4.1.   Biosintesis Glikogen dari Asam Amino

Glikogen disebut juga sebagai gula otot. Glikogen adalah molekul polisakarida yang tersimpan dalam sel-sel hewan bersama dengan air dan digunakan  sebagai sumber energi. Ketika pecah di dalam tubuh, glikogen diubah menjadi glukosa, sumber energi energi yang paling penting. Banyak penelitian telah dilakukan pada glikogen dan peranannya dalam tubuh, sejak itu glikogen diakui sebagai bagian penting dari sistem penyimpanan energi tubuh.

Dalam proses glikolisis yang berakhir dengan hasil 2 piruvat, glukosa menghasilkan zat antara pada proses glikolisis tersebut dan siklus asam trikarboksilat yang digunakan untuk sintesis asam amino dan gugus gliserol serta asam lemak pada triasilgliserol.

4.2.   Biosintesis Trigliserida dari Asam Amino

Trigliserida merupakan lipida yang memiliki struktur ester, yang tersusun oleh tiga molekul asam lemak bebas dan satu molekul gliserol. Untuk menjadi asam amino, trigliserida harus memalui proses perubahan menjadi molekul glukosa atau gliserol. Reaksi hidrolisis pada trigliserida akan menghasilkan gliserol dan asam lemak. Reaksi ini dapat berlangsung dalam suasana asam atau basa atau dapat pula dengan bantuan enzim.

Proses biosintesis asam amino ini bermacam-macam dan biasanya bervariasi antara satu organisme dengan organisme yang lainnya. Akan tetapi semuanya memiliki ciri khusus yaitu merupakan turunan dari suatu daur metabolisme seperti siklus asam sitrat, glikolisis atau pentosa phospat.

5.      Biosintesis Asam Amino Non Esensial dari Asam Amino Esensial

5.1.   Biosintesis Asam Amino Non Esensial

Semua asan amino non esensial kecuali tyrosin disintesis melalui jalur sederhana dari jalur metabolisme umum seperti piruvat, oksaloasetat, alfa ketoglutarat dan 3 phospogliserat. Tyrisin dibentuk dari asam amino esensial phenilalanin melalui 1 langkah hidroksilasi. Jadi kebutuhan diet akan phenilalanin menggambarkan juga kebutuhan akan tyrosin. Oleh karena itu adanya tyrosin alam diet akan mengurangi kebutuhan terhadap phenilalanin.

a.      Alanine (5,82%)

Memperkuat membran sel. Membantu metabolisme glukosa menjadi energi tubuh.

b.      Arginine (5,98%)

Penting untuk kesehatan reproduksi pria karena 80% cairan semen terdiri dari arginine. Membantu detoxifikasi hati pada sirosis hati dan fatty liver. Membantu meningkatkan sistem imun. Menghambat pertumbuhan sel tumor dan kanker. Membantu pelepasan hormon pertumbuhan.

c.       Aspatic Acid (6,34%)

Membantu perubahan karbohidrat menjadi energi sel. Melindungi hati dengan membantu mengeluarkan amonia berlebih dari tubuh. Membantu fungsi sel dan pembentukan RNA/DNA.

d.      Cystine (0,67%)

Membantu kesehatan pankreas. Menstabilkan gula darah dan metabolisme karbohidrat. Mengurangi gejala alergi makanan dan intoleransi. Penting untuk pembentukan kulit, terutama penyembuhan luka bakar dan luka operasi. Membantu penyembuhan kelainan pernafasan seperti bronchitis. Meningkatkan aktifitas sel darah putih melawan penyakit.

e.      Lutamic Acid (8,94%)

Merupakan bahan bakar utama sel-sel otak bersama glukosa. Mengurangi ketergantungan alkohol dan menstabilkan kesehatan mental.

f.        Glycine (3,50%)

Meningkatkan energi dan penggunaan oksigen di dalam sel. Penting untuk kesehatan sistem syaraf pusat. Penting untuk menjaga kesehatan kelenjar prostat. Mencegah serangan epilepsi dan pernah dipakai untuk mengobati depresi. Diperlukan sistem imun untuk mensintesa asam amino non esensial.

g.      Histidine (1,08%)

Memperkuat hubungan antar syaraf khususnya syaraf organ pendengaran. Telah dipakai untuk memulihkan beberapa kasus ketulian. Perlu untuk perbaikan jaringan. Perlu dalam pengobatan alergi, rheumatoid arthritis, anemia. Perlu untuk pembentukan sel darah merah dan sel darah putih.

h.      Proline (2,97%)

Sebagai bahan dasar glutamic acid. Bersama lycine dan vitamin C akan membentuk jaringan kolagen yang penting untuk menjaga kecantikan kulit. Memperkuat persendian, tendon, tulang rawan dan otot jantung.

i.        Serine (4,00%)

Membantu pembentukan lemak pelindung serabut syaraf (myelinsheaths). Penting dalam metabolisme lemak dan asam lemak, pertumbuhan otot dan kesehatan sistem imun. Membantu produksi antibodi dan immunoglobulin.

j.        Tyrosine (4,60%)

Memperlambat penuaan sel. Menekan pusat lapar di hipotalamus. Membantu produksi melanin. Penting untuk fungsi kelenjar adrenal, tiroid dan pituitary. Penting untuk pengobatan depresi, alergi dan sakit kepala. Kekurangan menyebabkan hypothyroidism dengan gejala lemah, lelah, kulit kasar, pembengkakan pada tangan, kaki, dan muka, tidak tahan dingin, suara kasar, daya ingat dan pendengaran menurun serta kejang otot.

k.       Gamma – Aminobutyric Acid (GABA) (**)

Menghambat sel dari ketegangan. Mencegah ansietas dan depresi bersama niacin dan inositol.

l.        Ornithine (**)
Membantu pelepasan hormon pertumbuhan yang memetabolisir lemak tubuh yang berlebihan jika digabung dengan arginine dan carnitine. Penting untuk fungsi sistem imun dan fungsi hati yang sehat. Penting untuk detoxifikasi amonia dan membantu proses penyembuhan.

m.    Taurine (**)
Menjaga kesehatan otot jantung, sel darah putih, otot rangka dan sistem syaraf pusat. Komponen penting dari cairan empedu yang penting untuk pencernaan lemak, absorbsi vitamin larut dalam lemak (A, D, E, K). Menjaga kadar kolesterol darah. Kekurangan menyebabkan ansietas, epilepsi, hiperaktif dan fungsi otak yang buruk. Disintesa dari asam amino cysteine.

n.      Cysteine (**)
Dibentuk dari asam amino methionine dengan bantuan vitamin B6. Merupakan bahan dasar glutathione yaitu salah satu antioksidan terbaik yang bekerja optimum bila bersama vitamin E dan selenium. Melindungi sel dari zat-zat berbahaya, efek radiasi. Melindungi hati dan otak dari alkohol dan rokok. Penting dalam pengobatan bronchitis, emphysema, TBC, dan rheumatoid arthritis. Mudah berubah menjadi cystine.

o.      Citrullyne (**)
Menghasilkan energi. Meningkatkan sistem imunitas. Dimetabolisir menjadi arginine. Penting dalam detoxifikasi amonia yang merusak sel-sel sehat.

5.2.   Biosintesis Asam Amino Esensial

Asam amino esensial tidak seperti asam amino non esensial, disintesis dari prekusor metabolit yang umum. Jalur sintesisnya hanya terdapat pada tanaman ataupun mikroorganisme dan biasanya melibatkan lebih banyak tahapan dibandingkan dengan asam amino non esensial. Lysin, methionin, dan threonin misalnya, semuanya disntesis dari aspartat dalam jalur yang diawali oleh enzim aspartokinase, enzim hanya terdapat dalam tanaman dan mikroorganisme. Valin dan leusin di sintesis dari piruvat dan alfa ketoglutarat, sedangkan triptopan, phenilalanin, dan tyrosin disintesis dari PEP (phospoenolphiruvat) dan erythrosa – 4 phosphat.

a.      Isoleucin (4,13%)

Diperlukan untuk pertumbuhan yang optimal. Perkembangan kecerdasan. Mempertahankan keseimbangan nitrogen tubuh. Diperlukan untuk pembentukan asam amino non esensial lainnya. Penting untuk pembentukan haemoglobin dan menstabilkan kadar gula darah (kekurangan dapat memicu gejala hypoglycemia).

b.      Leucine (5,80%)

Pemacu fungsi otak. Menambah tingkat energi otot. Membantu menurunkan kadar gula darah yang berlebihan. Membantu penyembuhan tulang, jaringan otot dan kulit (terutama untuk mempercepat penyembuhan luka post - operative).

c.       Lycine (4,00%)

Bahan dasar antibodi darah. Memperkuat sistem sirkulasi. Mempertahankan pertumbuhan sel-sel normal. Bersama proline dan Vitamin C akan membentuk jaringan kolagen. Menurunkan kadar triglyserida darah yang berlebih. Kekurangan menyebabkan mudah lelah, sulit konsentrasi, rambut rontok, anemia, pertumbuhan terhambat dan kelainan reproduksi.

d.      Methionine (2,17%)

Penting untuk metabolisme lemak. Menjaga kesehatan hati, menenangkan syaraf yang tegang. Mencegah penumpukan lemak di hati dan pembuluh darah arteri terutama yang mensuplai darah ke otak, jantung dan ginjal. Penting untuk mencegah alergi, osteoporosis, demam rematik dan toxemia pada kehamilan serta detoxifikasi zat-zat berbahaya pada saluran cerna.

e.      Phenilalanine (3,95%)

Diperlukan oleh kelenjar tiroid untuk menghasilkan tiroksin yang akan mencegah penyakit gondok. Dipakai untuk mengatasi depresi juga untuk mengurangi rasa sakit akibat migrain, menstruasi dan arthritis. Menghasilkan norepinephrine otak yang membantu daya ingat dan daya hafal. Mengurangi obesitas.

f.        Threonine (4,17%)

Meningkatkan kemampuan usus dan proses pencernaan. Mempertahankan keseimbangan protein. Penting dalam pembentukan kolagen dan elastin. Membantu hati, jantung, sistem syaraf pusat, otot-otot rangka dengan fungsi lipotropic. Mencegah serangan epilepsi.

g.      Tryptophane (1,13%)

Meningkatkan penggunaan dari vitamin B kompleks. Meningkatkan kesehatan syaraf. Menstabilkan emosi. Meningkatkan rasa ketenangan dan mencegah insomnia (membantu anak yang hiperaktif). Meningkatkan pelepasan hormon pertumbuhan yang penting dalam membakar lemak untuk mencegah obesitas dan baik untuk jantung.

h.      Valine (6,00%)

Memacu kemampuan mental. Memacu koordinasi otot. Membantu perbaikan jaringan yang rusak. Menjaga keseimbangan nitrogen.

6.      Kesalahan Genetika Dalam Metabolisme Asam Amino

6.1.   Albinisme

Albinisme (dari Bahasa Latin albus, "putih"; atau dalam Bahasa Indonesia: Bulai), merupakan salah satu bentuk kelainan bawaanhipopigmentasi yang dikarakterisasikan oleh kurangnya ataupun tidak adanya pigmen melanin pada mata, kulit, dan rambut. Albinisme diakibatkan oleh pewarisan alel gen resesif. Kelainan ini dapat ditemukan pada semua hewan vertebrata, termasuk pula manusia. Pada beberapa kasus, manusia yg mengalami albinisme juga memiliki keterbatasan fisik sebagai berikut:

a.      Sensitif terhadap sumber cahaya yang kuat, seperti lampu sorot, sinar matahari.

b.      Memiliki keterbatasan pada jarak penglihatan.

c.       Kulit sangat sensitif terhadap sinar matahari, dan dapat menimbulkan luka mirip dengan luka bakar atau tersiramair panas.

6.2.   Alkaptonuria

Alkaptonuria adalah kondisi yang langka dimana urine yang dikeluarkan seseorang berwarna gelap ketika bersentuhan dengan udara. Penyakit ini bersifat menurun. Penyebabnya kerusakan pada gen HGD. Gen HGD berfungsi sebagai pengendali untuk membuat enzim yang disebut homogentisate oksedase. Enzim ini membantu memecah asam amini fenilalanin dan tirosin yang merupakan pembentuk protein yang penting. Penderita alkaptonuria biasanya juga mengalami radang sendi, terutama di tulang belakang.

6.3.   Fenilketonuria

Fenilketonuria adalah suatu penyakit metabolisme dari salah satu jenis asam amino pembentuk protein yaitu, fenilalanin yang menyebabkan gangguan pertumbuhan dan retardasi mental.Fenilketonuria merupakan penyakit dimana penderita tidak dapat memetabolisme fenilalanin secara baik karena tubuh tidak mempunyai enzim yang mengoksidasi fenilalanin menjadi tirosin dan bisa terjadi kerusakan pada otak anak. Oleh karena itu orang tersebut perlu mengontrol asupan fenilalanin ke dalam tubuhnya. Penyakit ini tidak pernah ditemukan di Indonesia, tetapi pada orang kulit putih, itupun hanya terjadi satu banding 15,000 ribu orang.

Fenilalanin adalah salah satu dari 9 asam amino essensial yang terdapat pada semua protein makanan seperti daging , telur, ikan, susu, keju dan dalam jumlah yang sedikit pada.sereal,sayuran.dan,buah-buahan.