View
325
Download
47
Category
Preview:
Citation preview
Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, menyusun bermacam-macam
persenyawaan penting, baik organik maupun anorganik. Nitrogen menempati porsi 1 – 2 %
dari berat kering tanaman. Ketersediaan nitrogen dialam berada dalam beberapa bentuk
persenyawaan, yaitu berupa : N2 (72 % volume udara), N2O, NO, NO2, NO3 dan NH4+. Di
dalam atanah, lebih dari 90% nitrogen adalah dalam bentuk N-organik. Di alam terjadi siklus
N sebagai bagian proses aliran materi. Persenyawaan nitrogen diluar tubuh organisme lebih
banyak sebagai N-anorganik. Sebagian berupa anion dan kation yang larut dalam air, berada
dalam sistem tanah. Sebagian lain persenyawaan nitrogen beradadalam fase gas di udara.
Terjadi perubahan siklis antara fase N-anorganik dan N-organik, yang melibatkan hewan,
tumbuhan, jamur dan mikro organisme lain dan faktor lingkungan abiotiknya (Hardjasasmita,
1993).
Nitrogen merupakan penyusun asam amino dan asam nukleat. Senyawa nitrogen makhluk
hidup berasal
1. NO3- dari tanah digunakan oleh tanaman
2. N2 dari udara diikat oleh bakteri Rhizobium, manusia, hewan, tumbuhan ≠ N2 dari udara.
N2 memasuki kehidupan lewat bakteri yg hidup pada akar leguminosa.
Ekskresi Nitrogen
Ketika protein dan senyawa N dipecah oleh sel hewan :
1.C dieksresikan sbg CO2 (oleh paru-paru)
2. H dieksresikan sbg H2O ( paru-paru, keringat, urin)
3. N dieksresikan sbg apa ? NH3 atau urea atau asam urat
NH3 beracun bagi jaringan bila konsentrasinya agak tinggi
Hewan laut mengeksresikan NH3 krn dpt diencerkan oleh air laut
Hewan darat mengubah NH3 menjadi senyawa yg lebih aman yaitu urea dan asam urat.
Metabolisme asam amino
Klasifikasi asam amino dapat dilihat dari beberapa aspek , seperti :
1. Aspek struktur kimia
- Asam amino yang bersifat netral
- Asam amino yang bersifat asam
- Asam amino yang bersifat basa
2. Aspek kepentingannya dalam tubuh
- Asam amino esensial
- Asam amino nonesensial
3. Aspek jalur metabolisme yang ditempuh
- Asam amino ketogenik
- Asam amino glikoketogenik
- Asam amino glikogenik
Beberapa reaksi dasar yang terjadi dalam metabolisme asam amino adalah
1. Reaksi transaminasi
Reaksi pemindahan gugus amino (-NH2) asam amino sebagai senyawa donor gugus
-NH2 ke asam alfa ketoglutarat sebagai reseptor sehingga dihasilkan asam amino baru
(Murray, 2003) .
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan gugus amin dan menghasilkan ion amonium (Murray, 2003)
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 (Murray, 2003). Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan
terdiri atas beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2
menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin
menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat
menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat
dan L-arginin
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-
ornitin dan urea.
Biosintesis asam amino
Biosintesis glutamat dan aspartat
Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi transaminasi sederhana.
Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat
aminotransferase, AST (AIBS, 1985) .
Reaksi biosintesis glutamat
Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat
adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat
adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.
Biosintesis alanin
Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal
sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT) (AIBS, 1985) .
Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin
Biosintesis sistein
Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin
dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM)
(AIBS, 1985) .
Biosintesis tirosin
Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin dengan enzim fenilalanin
hidroksilase (AIBS, 1985)
Biosintesis Prolin
Prolin disintesis dari glutamat (AIBS, 1985)
Biosintesis serin
Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked
dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat,
sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase dengan glutamat sebagai
donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase (AIBS,
1985).
Biosintesis glisin
Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin
hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk
kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF (AIBS, 1985).
Biosintesis asparagin
Pembentukannya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim asparagin sintetase dengan ATP
menghasilkan asparagin+AMP+Ppi (AIBS, 1985)
Biosintesis glutamat
Dihasilkan melalui reaksi dehidrogenasi yang dikatalisis oleh enzim glutamat dehidrogenase
Chlorophyll (Klorofil) adalah pigmen warna hijau atau zat hijau pada daun
(tumbuhan) yang menyimpan energi dari matahari saat terjadinya proses fotosintesis.
Chlorophyll mempunyai kemampuan merubah energi yang didapat dari sinar matahari
menjadi berbagai fungsi penunjang hidup. Dari mineral dan zat yang ada pada tanah,
Chlorophyll membuat tumbuhan dapat memanfaatkan sinar matahari dengan merubahnya
menjadi vitamin, lemak, protein dan karbohidrat kompleks. Zat yang sama yang juga
dibutuhkan oleh tubuh manusia.
Secara kimia Klorofil memiliki struktur yang serupa dengan sel darah merah manusia
(hemoglobin), hanya berbeda pada pusat atomnya yang berupa magnesium (Mg), sedangkan
pada darah manusia adalah zat besi (Fe). Kesamaan struktur inilah yang membuat klorofil
bisa bekerja secara efektif di dalam darah manusia & tidak dianggap "benda asing".
Chlorophyll memiliki bagian Kepala & Ekor dengan fungsinya masing-masing. Bagian
Kepala: bersifat Hydrophilic (sangat suka air), akan menarik bagian Ekor yang telah
mengikat senyawa Hidrokarbon & membawanya keluar bersama-sama dengan kotoran
(feses).
Bagian Ekor: Bersifat Lipophilic (sangat suka lemak) & Hydrophobic (tidak suka air).
Mampu masuk kedalam sel/jaringan & mengangkat senyawa Hidrokarbon (pewarna &
pengawet makanan, pestisida, timbunan obat-obatan, nikotin), logam berat, bakteri dan virus.
Klorofil telah digunakan untuk penyembuhan berbagai macam penyakit sejak zaman Yunani
kuno dan sekarang dengan kemajuan teknologi yang telah ada ditambah lagi dengan
menurunnya kualitas hidup manusia modern, klorofil kembali lagi dengan berbagai
keunggulannya yang telah ditingkatkan untuk menunjang dan memulihkan manusia modern
dari gaya hidupnya sekarang.
Klorofil menyerap cahaya berupa radiasi elektromagnetik pada spektrum kasat mata
(visible). Misalnya, cahaya matahari mengandung semua warna spektrum kasat mata dari
merah sampai violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak diserap dengan baik
secara merata oleh klorofil. Klorofil dapat menampung energi cahaya yang diserap oleh
pigmen cahaya atau pigmen lainnya melalui fotosintesis, sehingga klorofil disebut sebagai
pigmen pusat reaksi fotosintesis. Dalam proses fotosintesis tumbuhan hanya dapat
memanfaatkan sinar dengan panjang gelombang antara 400-700 nm.
Pada tanaman tingkat tinggi ada 2 macam klorofil yaitu klorofil-a (C55H72O5N4Mg)
yang berwarna hijau tua dan klorofil-b (C55H70O6N4Mg) yang berwarna hijau muda.
Klorofil-a dan b paling kuat menyerap cahaya di bagian merah (600-700 nm), sedangkan
yang paling sedikit cahaya hijau (500-600 nm). Sedangkan cahaya berwarna biru dari
spektrum tersebut diserap oleh karotenoid. Karotenoid ternyata berperan membantu
mengabsorpsi cahaya sehingga spektrum matahari dapat dimanfaatkan dengan lebih baik.
Energi yang diserap karotenoid diteruskan kepada klorofil-a untuk diserap digunakan dalam
proses fotosintesis, demikian pula dengan klorofil-b.
Struktur molekul klorofil memiliki kesamaan dengan struktur hemoglobin (heme), pigmen
merah dalam darah manusia, perbedaannya hanya pada atom pusat dari molekul. Atom pusat klorofil
adalah magnesium (Mg) dan atom pusat hemoglobin adalah besi Fe (Ferrum), sehingga klorofil dapat
membantu menaikkan kadar oksigen dalam darah dan sebagai pembentuk sel darah merah yang paling
cepat dalam tubuh manusia.
Makanan yang terdiri atas daging merah dan hasil peternakan (dairy products) atau semacam
ini akan membentuk zat asam, dan terlalu banyak asam dapat berdampak merusak pada kebanyakan
sistem tubule. Klorofil dapat melindungi tubuh dari senyawa-senyawa karsinogen dengan bertindak
menguatkan sel-sel tubuh, melepaskan zat racun dari heme dan aliran darah serta secara kimiawi
menetralisir polutan-polutan dan membantu menyeimbangkan PH (tingkat keasaman) dalam tubuh.
Fungsi Utama KLOROFIL
1. Cleansing,
Detoksifikasi / membuang racun seperti sisa-sisa metabolisme, bahan pengawet, penyedap,
pestisida, formalin, asam urat, kolesterol, logam berat, nikotin, dll dari dalam tubuh.
2. Balancing,
Menyeimbangkan kadar asam dan basa di dalam tubuh, sistem hormonal, tekanan darah dan
kadar gula darah.
3. Activating,
Membantu mempercepat regenerasi sel darah merah, menambah energi, memberi nutrisi,
meningkatkan kadar oksigen dalam darah dan menghambat proses oksidasi (sebagai antioksidan).
Heme
Adalah kompleks senyawa protoporfirin IX dengan logam besi yang merupakan
gugus prostetik berbagai protein seperti hemoglobin, mioglobin, katalase, peroksidase,
sitokrom c, dan triptophan pirolase.
Gambaran dari struktur heme adalah Heme terdiri atas bagian organik dan suatu atom
besi. Bagian organik protoporfirin tersusun dari empat cincin pirol. Keempat nya terikat satu
sama lain melalui jembatan metenil, membentuk cincin tetrapirol. Empat rantai samping
metil, dua rantai samping vinil dan dua rantai samping propionil terikat kecincin tetrapirol
tersebut . Atom besi didalam heme mengikat keempat atom nitrogen dipusat cincin
protoporfirin. Atom besi dapat berbentuk fero (Fe2+) atau feri (Fe3+) sehingga untuk
hemoglobin yang bersangkutan disebut juga sebagai ferohemoglobin dan ferihemoglobin atau
methemoglobin. Hanya bila besi dalam bentuk fero, senyawa tersebut dapat mengikat
oksigen .
Langkah-langkah sintesis heme
Biosintesa porfirin dan heme
Langkah awal biosintesa porfirin pada mamalia ialah
- kondensasi suksinil ko-A yang berasal dari siklus asam sitrat dalam mitokondria
dengan asam amino glisin membentuk asam amino ketoadipat, dikatalisis oleh
amino levulenat sintase dan memerlukan piridoksal phosfat untuk mengaktifkan
glisin. Asam diatas segera mengalami dekarboksilasi membentuk amino levulenat
atau sering disingkat ALA. Enzym ALA sintase merupakan enzym pengendali
kecepatan reaksi. Koenzim dari enzim ini adalah piridoxal phosphat (PLP) (Streyer,
1996).
- Didalam sitosol 2 molekul ALA berkondensasi dan mengalami reaksi dehidrasi
membentuk porfobilinogen/PBG yang dikatalisis oleh ALA dehidratase. 4 molekul
PBG berkondensasi membentuk hidroksi metil bilana, suatu tetrapirol linier oleh
enzym uroporfirinogen I sintase atau disebut juga PBG deaminase kemudian terjadi
reaksi siklisasi spontan membentuk uroporfirinogen, suatu tetrapirol siklik. Pada
keadaan normal uroporfirinogen I sintase adalah kompleks enzym dengan
uroporfirinogen III kosintase sehingga kerja kedua kompleks enzym tersebut akan
membentuk uroporfirinogen III, yang mempunyai susunan rantai samping asimetris
(Streyer, 1996).
- Rangka porfirin sekarang telah terbentuk, uroporfirinogen I atau III mengalami
dekarboksilasi membentuk koproporfirinogen I atau III dengan melepas 4 molekul
CO hingga rantai samping asetat pada uroporfinogen menjadi metil,reaksi ini
dikatalisis oleh uroporfirinogen dekarboksilase. Hanya koproporfirinogen III yang
dapat kembali masuk kemitokondria, mengalami dekarboksilasi dan
oksidasimembentuk protoporfirinogen III oleh enzym koproporfirinogen oksidase,
dimanadua rantai samping propionat koproporfirinogen menjadi vinil (Streyer, 1996).
- Protoporfirinogen III dioksidasi menjadi protoporfirin III oleh protoporfirinogen
oksidase yang memerlukan oksigen. Protoporfirin III diidentifikasi sebagai isomer
porfirin seri IX dan disebut juga dengan protoporfirin IX. Porfirin tipe I dan III
dibedakan berdasar simetris tidaknya gugus substituen seperti asetat, propionat dan
metil pada cincin pirol ke IV. Penggabungan besi (Fe 2+) ke protoporfirin IX yang
dikatalisa oleh Heme sintase atau Ferro katalase dalam mitokondria akan membentuk
heme (Streyer, 1996).
Pemecahan Heme
Bila sel darah merah sudah tua, maka sel darah merah akan pecah . Pemecahan sel darah
merah ini diikuti juga dengan pemecahan gugus heme . Langkah awal pemecahan gugus
heme ialah pemutusan jembatan metena membentuk biliverdin, suatu tetrapirol linier. Besi
mengalami beberapa kali reaksi reduksi dan oksidasi, reaksi reaksi ini memerlukan oksigen
dan NADPH. Pada akhir reaksi dihasilkan Biliverdin, suatu pigmen berwarna hijau akan
direduksi oleh biliverdin reduktase yang menggunakan NADPH sehingga rantai metenil
menjadi rantai metilen antara cincin pirol III – IV dan membentuk pigmen berwarna kuning
yaitu bilirubin. Perubahan warna pada memar merupakan petunjuk reaksi degradasi ini.
Bilirubin bersifat lebih sukar larut dalam air dibandingkan dengan biliverdin (Streyer, 1996).
Daftar Pustaka
AIBS. 1985. Biological Science A Molecular Approach. Toronto,D.C. Heat and Company.
Hardjasasmita, P. 1988. Ikhtisar Biokimia Jilid II-unpublished.
Hardjasasmita, P. 1993. Ikhtisar Biokimia B. Jakarta: Balai Penerbit Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia.
Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC
Streyer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI), Jakarta: EGC
Sediaoetama, A.D. 1987. Ilmu Giziuntuk profesi dan mahasiswa Jilid 1. Penerbit P.T Dian Rakyat.
Metabolisme Nitrogen, Biosintesis Asam Amino, Siklus Urea, serta Perbedaan Heme dan Klorofil
Tugas Biokimia
Oleh Setyo Budi Prakoso NIM 412010013Jefri NIM 412010016
Recommended