• Tidak ada hasil yang ditemukan

METABOLISME ASAM AMINO KIMIA BIOLOGIS 2011

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "METABOLISME ASAM AMINO KIMIA BIOLOGIS 2011"

Copied!
65
0
0

Teks penuh

(1)

METABOLISME ASAM AMINO

(2)

2

Inadequate dietary protein is still a

major world problem

KWASHIORKOR - protein deficiency but adequate calories. Described in 1930s as “sickness of older child when new baby is born”, in language of Ga tribe of gold coast (now Ghana). Characteristic edema.

Two-year old child with kwashiorkor, before and two weeks after start of treatment with good protein.

(3)

3

FAMINE EDEMA

Cause: inadequate synthesis of plasma proteins, especially albumin, so that osmotic pressure is not maintained and fluid escapes into tissues. Body water in extracellular space is increased relative to body weight. Extracellular water:

Normal ~23.5% Kwashiokor ~30%

(4)

4

Protein-Energy Malnutrition

,

Aka Marasmus, Protein-Calorie Deficiency,

starvation. Other nutrients (vitamins and

minerals) are also likely to be deficient. Starvation is usually the result of war, civil strife, drought, locusts. It especially affects infants and children; growth is slowed,

infections and other diseases are common.

Protein malnutrition,

continued

NY Times, 4/17/00 Ethiopian child

(5)

5

Such extreme forms of malnutrition are rare in US, but protein deficiency can occur among:

• Pregnant and lactating women, unless they increase their protein intake. • Individuals with eating disorders (bulimia, anorexia).

• Elderly and chronically ill individuals who have lost interest in eating. • Chronic alcoholics and substance abusers.

• Hospital patients with major protein needs and limited capacity for intake

(e.g, post-surgery, severe burn victims).

• Patients with genetic disorders in amino acid absorption or metabolism.

(6)

6

Dietary protein is the source of

essential amino acids

Dietary proteins provide the amino acids that humans cannot

synthesize - the “essential” amino acids. The “non-essential” amino acids can be synthesized endogenously from intermediates of

glycolysis or the TCA cycle.

Essential

Arginine (for children only) Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Valine Non-essential Alanine Asparagine Aspartate Cysteine Glutamate Glutamine Glycine Proline Serine Tyrosine

(7)

7

How much protein do we need?

• In contrast to fat and glucose, there is no significant storage pool for

amino acids; we must consume protein daily.

• Requirement for protein depends on age, sex, activity.

• Proteins differ in content of essential amino acids as well as

digestibility. Diets that rely on a single source of protein may be out of balance with our nutritional needs.

ALLOWANCE FOR PROTEIN

AGE g/kg g/day Infants (0-1) ~2.2 6.5-20 Children (1-10) 1.8 - 1.25 20- 38 Teens (11-18) 1.0 - 0.8 45-55 Adults (male) 0.8 56 (female) 0.8 44 Pregnant or lactating - 20 - 30% more Athletes 1.2 -1.7

REQUIREMENT OF PROTEIN FROM DIFFERENT SOURCES

(g/day for 70 kg human) Meat/fish/eggs/milk ~ 20-25 Non-vegetarian ~ 25-30

mixed diet

Mixed vegetables ~ 30-35 Single vegetable* up to 75

(8)

8

PROTEIN AND AMINO ACID METABOLISM

Nitrogen excretion dietary protein amino acids endogenous proteins a-ketoacids, NH3 glucose, lipids energy other N compounds urea

Nitrogen balance

In N balance excretion = intake (healthy adult) Positive N balance excretion < intake (growth, pregnancy, tissue repair) Negative N balance excretion > intake (malnutrition, starvation illness, surgery, burns) digestion

(9)

9

PROTEIN AND AMINO ACID METABOLISM

Dietary protein is first hydrolyzed to amino acids, then rebuilt into endogenous protein by translation. Nitrogen excretion dietary protein amino acids endogenous proteins a-ketoacids, NH3 glucose, lipids energy other N compounds urea DIGESTION TRANSLATION

(10)

10 • Mouth: chewing, degradation of starch by amylase make proteins more accessible.

• Stomach: acid pH denatures proteins; activates pepsinogen to cleave itself to pepsin, which initiates proteolysis.

• Duodenum: peptides from pepsin action stimulate release of cholecystekinin (pancreozymin). Cholecystekinin stimulates release of pancreatic

pro-enzymes and of enteropeptidase, a protease secreted by cells of the duodenum.

Digestion

• Pancreas (exocrine): secretion of trypsinogen, chymotrypsinogen, proelastase, procarboxypeptidase (inactive proenzymes)

(11)

11 • Duodenum: enteropeptidase activates trypsinogen to trypsin. Trypsin

activates the other proteases, each of which has different specificity. Dietary proteins converted to peptides and free amino acids.

Digestion

• Small intestine: larger peptides are degraded on the surface of intestinal epithelial cells, which absorb amino acids and small (di- and tri-) peptides. Cytoplasmic peptidases complete conversion of peptides to amino acids, which can enter the circulation.

(12)

12

Protein and amino acid metabolism

Nitrogen excretion dietary protein amino acids endogenous proteins a-ketoacids, NH3 glucose, lipids energy other N compounds urea PROTEIN TURNOVER

(13)
(14)

Katabolisme Protein

Sumber

: diet, degradasi protein dalam tubuh

Protein

dicerna terlebih dahulu

sebelum

absorbsi

Proses cerna

: mulut, lambung, pankreas, dan

usus halus

Pencerna

: asam lambung dan berbagai

enzim protease

Hasil akhir

:

asam amino bebas

Transport

: berbagai cara; memerlukan energi

(15)
(16)

Pool Asam Amino

Siklus Urea Protein Diet Protein Tubuh

Asam Keto Sintesis Protein: Asam amino nonesensial Protein baru (struktural, enzim, hormon) Senyawa nitrogen lain: Heme, Purin, Pirimidin, dan Kreatin CO2 + H2O + ATP NH3 Urea Siklus Krebs

(17)

Metabolisme Asam Amino

Lokasi:

intraselular

Tahapan:

Pelepasan gugus α-amino (

transaminasi &

deaminasi oksidatif

)

Gugus amino

digunakan untuk

biosintesis asam

amino, nukleotida

, dll; atau disekresikan dalam

bentuk urea (

siklus urea

)

Asam

α-keto

(rangka karbon) dipecah menjadi

senyawa lain:

glukosa, CO2, asetil Ko-A,

atau

(18)

Katabolisme Asam Amino

Siklus

Urea

Glukosa

Keton

Asetil-KoA

CO2

UREA

Amino

Rangka karbon

(19)

Transaminasi:

transfer gugus

amino

ke asam

α-ketoglutarat

menghasilkan asam

glutamat

(20)

Deaminasi Oksidatif:

Pemecahan

Glutamat

menjadi

amonia

dan regenerasi

α-ketoglutarat

Membutuhkan enzim glutamat

dehidrogenase

α-ketoglutarat digunakan kembali

dalam

reaksi transaminasi

(21)
(22)

Amonia hasil dari pemecahan glutamat

digunakan untuk

sintesis asam amino baru,

sintesis nukleotida, atau senyawa amino lain

(porfirin, dll)

Amonia berlebih

diekskresikan dalam bentuk

urea

(pada primata) melalui

siklus urea

(23)

Reaksi siklus urea

1

:

Karbamoil fosfat sintase 1

kondensasi CO2 dengan amonia → karbamoil fosfat

2

:

Ornitin transkarbamoilase

kondensasi ornitin dengan karbamoil fosfat → sitrulin

3

:

Argininosuksinat sintetase

Kondensasi sitrulin dengan aspartat → argininosuksinat

4

:

Argininosuksinase

Pemecahan argininosuksinat → fumarat dan arginin

5

: Arginase

Pemecahan arginin (dengan bantuan H

2

O)→

urea

dan

ornitin

(24)

1

2

3

(25)
(26)

Katabolisme rangka karbon asam amino

 Rangka karbon 20 asam amino mengalami metabolisme

lanjut yang berbeda

 Terdiri dari 2 kelompok besar

 Ketogenik

: didegradasi menjadi

senyawa antara

metabolisme asam lemak

; asetil-KoA atau

asetoasetat

 Glukogenik

: didegradasi menjadi

senyawa antara

glikolisis atau SAS

; piruvat, α-ketoglutarat,

Suksinil-CoA, Fumarat, dan oxaloasetat

(27)

Alanin, Sistein, Glisin, Treonin, Triptofan, Serin Arginin, Glutamat, Glutamin, Histidin, Prolin Isoleusin, Metionin, Valin

Asparagin, Aspartat Leusin, Lisin,

Fenilalanin, Triptofan, Tirosin Asetoasetat Isoleusin, Leusin, Lisin, Treonin Aspartat, fenilalanin, Tirosin Glukosa

(28)

AA esensial

Degradasi menjadi

Keto Gluko

Arginin

α-ketoglutarat

Fenilalanin

Fumarat, asetoasetil-KoA

Histidin

α-ketoglutarat

Isoleusin

Suksinil-KoA, asetil-KoA

Leusin

Asetil-KoA, asetoasetil-KoA

Lisin

Asetoasetil-KoA

Metionin

Suksinil-KoA

Treonin

Suksinil-KoA, piruvat

Triptofan

Piruvat, asetil-KoA,

asetoasetil-KoA

(29)

AA

non-esensial

Degradasi menjadi

Keto Gluko

Alanin

Piruvat

Asparagin

Oksaloasetat

Aspartat

Oksaloasetat, fumarat

Glisin

Piruvat

Glutamat

α-ketoglutarat

Glutamin

α-ketoglutarat

Prolin

α-ketoglutarat

Serin

Piruvat

Sistein

Piruvat

(30)

Biosintesis Asam Amino

Semua asam amino disintesis dari

senyawa antara, kecuali

tirosin

disintesis dari asam amino

esensial fenilalanin

Asam amino esensial

: untuk

sintesis protein, tidak dapat

dibuat sendiri oleh tubuh,

terdapat pada makanan

Asam amino non esensial

:

dapat dibuat oleh tubuh

O2 H2O Fenilalanin hidroksilase Fenilalanin Tirosin

PKU (PhenylKetonUria) : Lack of Phenylalanine hidroxylase

(31)
(32)
(33)
(34)

Asam amino yang

berasal dari

3-Fosfogliserat:

Serin

Sistein

Glisin

(35)

Asam amino yang

berasal dari

aspartat:

Lisin

Metionin

Treonin

(36)

Asam amino

yang berasal

dari piruvat:

Leusin

Isoleusin

Valin

(37)

Asam amino

aromatis:

Tirosin

Fenilalanin

Triptofan

(38)

Chorismate: Prekursor Asam Amino Aromatis

- There is a single precursor for all ‘standard’ aromatic amino acids

- Made from PEP!

- From the Pentose

Phosphate Pathway

(an alternative to

glycolysis)

(39)
(40)

Biosintesis Heme

- In addition to proteins, some amino acids are used to make

co-factors and signaling molecules:

- Porphyrins, for example, are

made from Succinyl CoA and

(41)

Biosintesis Porfirin

- The fundamental unit of

porphyrins is

-aminolevulinate

(ALA)

- Made by the pyroxidal phosphate

(PLP) dependent enzyme

-aminolevulinate synthase

(42)

- We then combine 2 ALA into

Porphobilinogen

Ring close via Schiff Base

(43)

- Porphyrins are

composed of 4 PBG

subunits

- The difference

between

Uroporphyrinogen I

and III

Biosintesis Porfirin dari

PBG

(44)
(45)

Metabolisme Nukleotida

(nukleosida trifosfat)

Nukleotida

: Senyawa ester fosfat dari suatu gula

pentosa dengan basa nitrogen yang terikat pada

atom C1 dari pentosa

Basa

: Purin (Adenin, Guanin) ; Pirimidin (Urasil, Timin,

Sitosin)

Gula

: Ribosa (RNA), Deoksi ribosa (DNA)

Unit

monomer

yang berfungsi sebagai prekursor

asam nukleat

dan fungsi biokimia lainnya

contoh : AMP, GMP, UMP, TMP, CMP

(46)

Katabolisme Nukleotida

Asam nukleat

(DNA dan RNA) dari diet didegradasi

menjadi

nukleotida

oleh

nuklease pankreas dan

fosfodiesterase usus halus

Nukleotida

didegradasi menjadi

nukleosida

oleh

nukleotidase dan nukleosida fosfatase

Nukleosida

diserap langsung

Degradasi lanjutan

Nukleosida

+ H

2

O 

basa

+ ribosa (nukleosidase)

Nukleosida

+ P

i

basa

+ r-1-fosfate (n. fosforilase)

(47)
(48)

Katabolisme Purin (Adenin dan Guanin):

90%

digunakan kembali

(salvage)

(pada

mamalia)

10%

didegradasi menjadi

asam urat

Basa

adenin

inosin

hipoksantin

; adenosin

deaminase, nukleosidase

(49)
(50)

Asam urat pada beberapa jenis hewan

didegradasi lebih lanjut

Berbeda antar beberapa golongan hewan

Asam urat →

primata, burung, reptil, serangga

Alantoin →

mamalia lain

Asam alantoat →

ikan

Urea →

ikan bertulang rawan dan amfibi

(51)

Katabolisme Pirimidin (Sitosin, Timin, Urasil):

Reaksi

: defosforilasilasi, deaminasi, dan

pemutusan ikatan glikosida.

Urasil dan timin

direduksi

di hati

Produk akhir

:

ß-alanina

(dari sitosin dan urasil)

ß-aminoisobutirat

(dari timin)

(52)

Biosintesis Nukleotida

Biosintesis purin

(Adenin dan Guanin)

o

Jalur

de novo

→ dari prekursor sederhana

o

Jalur

salvage

→ dari hasil degradasinya

(53)

Biosintesis Purin jalur de novo

Diawali dengan sintesis

IMP

(Inosin

MonoPhosphate)

Terbuat dari

6 prekursor

sederhana (

CO2

;

Glisin

;

2

Format

;

Glutamin

; dan

Aspartat

)

(54)

11 tahapan Reaksi Sintesis IMP

1.

Aktivasi ribosa-5-fosfat

2.

Penambahan

glutamin

→ atom N9

3.

Penambahan

glisin

→ C4, C5, dan N7

4.

Penambahan

format

→ C8

5.

Penambahan

glutamin

→ N3

6.

Pembentukan cincin imidazola

7.

Penambahan

bikarbonat

→ C6

8.

Penambahan

aspartat

→ N1

9.

Eliminasi fumarat

10.

Penambahan

format

→ C2

(55)
(56)

Sintesis AMP dan GMP

1.

Adenilosuksinat sintase

2.

Adenilosuksinase

3.

IMP dehidrogenase

4.

Transamidinase

AMPs

XMP

IMP

AMP

GMP

1

3

4

2

(57)
(58)

Regulasi

sintesis

Purin

(59)

Biosintesis Purin jalur salvage

Penggunaan ulang

hasil degradasi nukleotida

menjadi nukleotida

Memerlukan energi yang lebih rendah

daripada

sintesis de novo

Memerlukan

2 enzim penting

HGPRT

(hipoksantin-guanin fosforibosil

transferase)

(60)
(61)

Jalur salvage

Guanin

(62)

Biosintesis Pirimidin

 Diawali dengan sintesis

UMP

(Uridin MonoPhosphate)

 Terbuat dari

3 prekursor

sederhana (

HCO3-

;

Aspartat

; dan

glutamat

)

(63)
(64)

Sintesis UTP

(65)

E. coli

Manusia

dan hewan

Referensi

Dokumen terkait

Data yang diperlukan untuk kajian ini terdiri atas data primer dan data sekunder. Data primer diperoleh melalui pengamatan dan wawancara langsung dengan responden untuk

PHBS siswa Sekolah Dasar Negeri Gumpang 01 Kartasura Sukoharjo sebagian besar dengan kategori baik yang meliputi perilaku mencuci tangan, menggunakan jamban

Penyusunan gagasan proyek perubahan oleh peserta diklat selama masa taking ownership dilaksanakan mulai dengan melakukan diagnosa situasi problematik dan tantangan yang

Peringat kinerja diperlukan untuk penyesuaian waktu yang diperoleh dari pengamatan terhadap satu orang pekerja menjadi waktu normal yang berlaku bagi seluruh

Berdasarkan persoalan yang terjadi di PT Mizan Grafika Sarana, maka akan dilakukan penelitian yang berjudul “ PERANCANGAN USULAN PERBAIKAN PADA PROSES PRODUKSI BUKU SOFT COVER

Ulama Indonesi (MUI). Sekolah Al-Azhar sampai akhir 1980 menjadi model bagi sekolah-sekolah serupa yang berdiri pada tahun 1980-an. Kini sekolah islam Al-Azhar memiliki cabang

In this chapter, you learned how to create rounded corners on boxes (panels) using Alessandro Fulciniti’s simple JavaScript solution. This technique was then applied to the borders

Selanjutnya menurut Rahmi, dkk (2010) tentang hubungan karakteristik ibu hamil trimester III dengan tingkat kecemasan dalam menghadapi persalinan menunjukkan bahwa