METABOLISME ASAM AMINO DAN
PROTEIN
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
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. Protein yang terdapat dalam makanan di cerna dalam lambung dan usus menjadi asam-asam amino yang diabsorpsi dan di bawa oleh darah ke hati. Protein dalam tubuh dibentuk dari asam amino. Bila ada kelebihan asam amino akan di ubah menjadi asam ketogkutarat yang dapat masuk kedalam siklus asam sitrat.
Hati adalah organ tubuh dimana terjadi reaksi Anabolisme dan
Katabolisme. Proses Metabolik dan katabolik juga terjadi dalam jaringan di luar hati. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber yaitu absorpsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.
Rumusan Masalah
Bagaimana hubungan metabolisme asam amino dengan metabolisme protein ?
Apa saja jenis-jenis asam amino penyusun protein ? Bagaimana katabolisme dan sintesis asam amino ? Bagaimana asam amino esensial dan non-esensial ?
Tujuan
Untuk mengetahui hubungan metabolisme asam amino dengan metabolisme protein.
Untuk mengetahui jenis-jenis asam amino penyusun protein. Untuk mengetahui katabolisme dan sintesis asam amino. Untuk mengetahui asam amino esensial dan non-esensial.
BAB II
PEMBAHASAN
Asam amino adalah sembarang senyawa organic yang memiliki gugus fingsional karboksil (-COOH) dan anima (biasanya -NH2). Dalam biokimia
seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asamdan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik : cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme,yaitu sebagai
penyusun protein.
Metabolisme Asam Amino
Metabolisme asam amino adalah salah satu senyawa yang ada didalam tubuh makhluk hidup yang diantaranya hewan dan manusia yang
berguna untuk sebagai sumber bahan utama pembentukan protein dalam tubuh.
Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.
Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.Atom C pusat tersebut dinamai atom Cα ("C-alfa") sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom Cα ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino.
Pada umumnya, asam amino alami yang dihasilkan eukariota merupakan tipe l meskipun beberapa siput laut menghasilkan tipe d. Dinding sel bakteri banyak mengandung asam amino tiped.
Protein merupakan polimer yang tersusun dari asam amino sebagai monomernya. Monomer-monomer ini tersambung dengan ikatan peptida, yang mengikat gugus karboksil milik satu monomer dengan gugus amina milik monomer di sebelahnya. Reaksi penyambungan ini (disebut
translasi) secara alami terjadi di sitoplasma dengan bantuan ribosom dan tRNA.Pada polimerisasi asam amino, gugus -OH yang merupakan bagian gugus karboksil satu asam amino dan gugus -H yang merupakan bagian gugus amina asam amino lainnya akan terlepas dan membentuk air. Oleh sebab itu, reaksi ini termasuk dalam reaksi dehidrasi. Molekul asam amino yang telah melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam bentuk residu asam amino.
Karena asam amino memiliki gugus aktif amina dan karboksil sekaligus, zat ini dapat dianggap sebagai sekaligus asam dan basa (walaupun pH alaminya biasanya dipengaruhi oleh gugus-R yang dimiliki). Pada pH tertentu yang disebut titik isolistrik, gugus amina pada asam amino menjadi bermuatan positif (terprotonasi, –NH3+), sedangkan gugus karboksilnya menjadi bermuatan negatif (terdeprotonasi, –COO-). Titik isolistrik ini spesifik bergantung pada jenis asam aminonya. Dalam
keadaan demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion. Zwitter-ion dapat diekstrak dari larutan asam amino sebagai struktur kristal putih yang bertitik lebur tinggi karena sifat dipolarnya.
Kebanyakan asam amino bebas berada dalam bentuk zwitter-ion pada pH netral maupun pH fisiologis yang dekat netral.
Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat gugus: gugus amino (NH2), gugus karboksil (COOH), atom
hydrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.Atom C pusat tersebut dinamai atom Cα ("C-alfa")
sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom Cα ini, senyawa tersebut merupakan asam
α-amino.
Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jika nonpolar.
Jenis –jenis asam amino penyusun protein
Asam amino dasar (standar)
Berikut adalah ke-20 asam amino penyusun protein (singkatan dalam kurung menunjukkan singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam kajian protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya:
Asam amino alifatik sederhana Glisina (Gly, G)
Alanina (Ala, A) Valina (Val, V) Leusina (Leu, L) Isoleusina (Ile, I)
Asam amino hidroksi-alifatik Serina (Ser, S)
Treonina (Thr, T)
Asam amino dikarboksilat (asam) Asam aspartat (Asp, D)
Asam glutamat (Glu, E) Amida
Asparagina (Asn, N) Glutamina (Gln, Q) Asam amino basa Lisina (Lys, K) Arginina (Arg, R)
Histidina (His, H) (memiliki gugus siklik) Asam amino dengan sulfur
Sisteina (Cys, C) Metionina (Met, M) Prolin
Prolina (Pro, P) (memiliki gugus siklik)
Asam amino aromatik Fenilalanina (Phe, F) Tirosina (Tyr, Y) Triptofan (Trp, W)
Kelompok ini memiliki cincin benzena dan menjadi bahan baku metabolit sekunder aromatik.
Fungsi biologi asam amino
Penyusun protein, termasuk enzim.
Kerangka dasar sejumlah senyawa penting dalam metabolisme (terutama vitamin, hormon dan asam nukleat).
Pengikat ion logam penting yang diperlukan dalam dalam reaksi enzimatik (kofaktor).
Katabolisme asam amino
Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain
(karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino
amino kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat. Pelepasan amino dari glutamat menghasilkan ion ammonium.
Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin
aminotransferase.Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya, menghasilkan asam amino baru.
Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea. Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.
Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:
Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP.
Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP.
Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin.
Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.
Sintesis asam amino
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial, melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik
potensial dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon umumnya diubah menjadi
karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, Asam amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu:
Asam amino glukogenik
ketogenik serta glukogenik, dan ketogenik.
leusin adalah asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil KoA.
Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3 kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka karbon
digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.
Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.
Asam Amino Esensial
Asam amino diperlukan oleh makhluk hidup sebagai
penyusun protein atau sebagai kerangka molekul-molekul penting. Ia disebut esensial bagi suatu spesies organisme apabila spesies tersebut memerlukannya tetapi tidak mampu memproduksi sendiri atau selalu kekurangan asam amino yang bersangkutan. Untuk memenuhi
kebutuhan ini, spesies itu harus memasoknya dari luar (lewat makanan). Istilah "asam amino esensial" berlaku hanya bagi organismeheterotrof. Bagi manusia, ada delapan (ada yang menyebut sembilan) asam amino esensial yang harus dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu isoleusina, leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina. Histidina dan arginina disebut sebagai "setengah esensial" karena tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam
amino karnitina juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan pengobatan.
1. ISOLEUCINE ( 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).
2. 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). 3.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.
4. METHIONINE ( 2,17 % )
Penting untuk metabolisme lemak. Menjaga kesehatan 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.
PHENYLALANINE ( 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.
THEREONINE ( 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. 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.
VALINE ( 6,00 % )
Memacu kemampuan mental. Memacu koordinasi otot. Membantu perbaikan jaringan yang rusak. Menjaga keseimbangan nitrogen.
Jenis-jenis asam amino non-essensial :
Aspartic acid
Membantu mengubah karbohidrat menjadi energy
Membangun daya tahan tubuh melalui immunoglobulin dan antibody Meredakan tingkat ammonia dalam darah setelah latihan
Glyicine
Membantu tubuh membentuk asam amino lain
Merupakan bagian dari sel darah merah dan cytochrome (enzim yang terlibat dalam produksi energi)
Memproduksi glucagon yang mengaktifkan glikogen Berpotensi menghambat keinginan akan gula
Alanine
Membantu tubuh mengembangkan daya tahan
Merupakan salah satu kunci dari siklus glukosa alanine yang
memungkinkan otot dan jaringan lain untuk mendapatkan energi dari asam amino
4. Serine
Diperlukan untuk memproduksi energi pada tingkat sel Membantuk dalam fungsi otak (daya ingat) dan syaraf Jenis – jenis asam amino bersyarat :
1. Arginine (asam amino essensial untuk anak2) Diyakini merangsang produksi hormon pertumbuhan
Bersama glycine dan methionine membentuk creatine
2. Histidine (asam amino essensial pada beberapa individu) Salah satu zat yang menyerah ultraviolet dalam tubuh
Diperlukan untuk pembentukan sel darah merah dan sel darah putih Banyak digunakan untuk terapi rematik dan alergi
3. Cystine
Mengurangi efek kerusakan dari alkohol dan asap rokok
Merangsang aktivitas sel darah putih dalam peranannya meningkatkan daya tahan tubuh
Bersama L-Aspartic Acid dan L-Citruline menetralkan radikal bebas Salah satu komponen yang membentuk otot jantung dan jaringan penyambung (persendian, ligamen, dan lain-lain)
Siap diubah menjadi energy
Salah satu elemen besar dari kolagen 4. Glutamic Acid (Asam Glutamic)
Pemicu dasar untuk glutamine, proline, ornithine, arginine, glutathine, dan GABA
Diperlukan untuk kinerja otak dan metabolisme asam amino lain. 5.Tyrosine
Pemicu hormon dopamine, epinephrine, norepinephrine, melanin (pigmen kulit), hormon thyroid
Meningkatkan mood dan fokus mental 5.Glutamine
Asam amino yang paling banyak ditemukan dalam otot manusia Dosis 2 gram cukup untuk memicu produksi hormon pertumbuhan Membantu dalam membentuk daya tahan tubuh
Sumber energi penting pada organ tubuh pada saat kekurangan kalori Salah satu nutrisi untuk otak dan kesehatan pencernaan
Mengingkatkan volume sel otot 7. Taurine
Membantu dalam penyerapan dan pelepasan lemak Membantu dalam meningkatkan volume sel otot 8. Ornithine
Dalam dosis besar bisa membantu produksi hormon pertumbuhan Membantu dalam penyembuhan dari penyakit
Membantu daya tahan tubuh dan fungsi organ hati
BAB III PENUTUP
Kesimpulan
Pada atom karbon α dari posisi gugus –COOH. Ada 20 macam asam amino, yang masing-masing ditentukan oleh jenis gugus R atau rantai samping dari asam amino.
Jalur metabolisme utama dari asam-asam amino terdiri atas :
Produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati.
Katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam
amino.
