metabolisme protein biokimia.docx

7/22/2019 metabolisme protein biokimia.docx

1/5

1

BIOSINTESIS UREA

Biosintesis urea berlangsung dalam empat tahap: (1) transaminasi, (2) deaminasi oksidatif

glutamat, (3) transpor amonia, dan (4) reaksi siklus urea (Gambar 28-2).

Transaminasi Memindahkan Nitrogen -Amino ke -Ketoglutarat yang Membentuk

Glutamat

Transaminasi saling mengonversi pasangan-pasangan asam -amino dan asam -keto

(Gambar 28-3). Semuaasam amino protein kecuali lisin, treonin, prolin, dan hidroksiprolinikut serta dalam transaminasi. Transaminasi berlangsung reversibel, dan aminotransferase juga

berfungsi dalam biosintesis asam amino. Koenzim piridoksal fosfat (PLP) terdapat di

bagian katalitik amino transferase dan banyak enzim lain yang bekerja pada asam amino.

PLP, suatu turunan vitamin B6, membentuk suatu zat-antara basa Schiff terikat-enzim

yang dapat mengalami tata-ulang dengan berbagai cara. Sewaktu transaminasi, PLP yang

terikat berfungsi sebagai pembawa gugus amino. Tata-ulang tersebut membentuk suatu

asam -keto dan piridoksamin fosfat terikat-enzim yang membentuk basa Schiff dengan

asam keto kedua. Setelah pengeluaran nitrogen -amino melalui transaminasi, maka

kemudian rangka karbon yang tersisa diuraikan.

Alanin-piruvat aminotransferase (alanin aminotransferase) dan glutamat--

ketoglutarat aminotransferase (glutamat aminotransferase) mengatalisis pemindahan gugus

amino ke piruvat (membentuk alanin) atau ke -ketoglutarat (membentuk glutamat) (Gambar

28-4). Masing-masing amino transferase bersifat spesifik untuk satu pasangan substrat, tetapi

tidak spesifik untuk pasangan lain. Karena alanin juga merupakan suatu substrat untuk

glutamat aminotransferase, semua nitrogen amino dari asam amino yang mengalami


2/5

2

transaminasi dapat terkonsentrasi dalam glutamat. Hal ini penting karena L-glutamat adalah

satu-satunya asam amino yang menjalani deaminasi oksidatif dengan laju yang cukup tinggi

di jaringan mamalia. Jadi, pembentukan ammonia dari gugus -amino terjadi terutama

melalui nitrogen -amino L-glutamat.

Transaminasi tidak terbatas pada gugus -amino. Gugus -amino pada ornitin, tetapi

bukan gugus -amino pada lisinmudah mengalami transaminasi. Kadar aminotransferase

serum meningkat pada beberapa keadaan penyakit.

L-GLUTAMAT DEHIDROGENASE MENEMPATI POSISI SENTRAL DALAM

METABOLISME NITROGEN

Pemindahan nitrogen amino ke -ketoglutarat membentuk L-glutarat. Pembebasan nitrogen

ini sebagai ammonia kemudian dikatalisis oleh L-glutamat dehidrogenase(GDH) hati, yang

dapat mengunakkan NAD+atau NADP+(Gambar 28.5). Perubahan nitrogen -amino menjadi

amonia oleh kerja terpadu glutamat aminotransferase dan GDH sering disebut

transdeaminasi. Aktivitas GDH hati secara alosteris dihambat oleh ATP, GTP, dan NADH

serta diaktifkan oleh ADP. Reaksi yang dikatalisis oleh GDH bersifat reversibel sepenuhnya

dan juga berfungsi dalam biosintesis asam amino (lihat Gambar 27-1).

Asam Amino Oksidase Juga Mengeluarkan Nitrogen Sebagai Amonia

Meskipun peran fisiologisnya belum jelas, namun asam L-amino oksidase di hati dan ginjal

mengubah asam amino menjadi suatu asam -amino yang mengalami dekomposisi menjadi

asam -keto disertai pembebasan ion amonium (Gambar 28-8). Flavin tereduksi mengalami

reoksidasi oleh oksigen molekular, dan membentuk hidrogen peroksida (H2O2), yang

kemudian terurai menjadi O2dan H2O oleh katalase.

Intoksikasi Amonia dapat Mengancam Nyawa

Amonia yang dihasilkan oleh bakteri usus dan diserap ke dalam darah vena porta dan amonia

yang dihasilkan oleh jaringan cepat disingkirkan dari sirkulasi oleh hati dan diubah menjadi

urea. Karena itu, hanya sedikit (10-12 g/dL) yang normalnya terdapat di daerah perifer. Hal

ini sangat penting karena amonia bersifat toksik bagi susunan saraf pusat. Seandainya darah

porta memintas (mem-bypass) hati, kadar amonia darah sistemik dapat meningkat ke kadar

toksik. Hal ini terjadi pada gangguan fungsi hati yang parah atau terjadinya hubungan

kolateral antara vena porta dan vena sistemik pada sirosis. Gejala intoksikasi amonia


3/5

3

mencakup tremor, berbicara pelo, penglihatan kabur, koma, dan akhirnya kematian. Amonia

dapat bersifat toksik bagi otak, sebagian karena zat ini bereaksi dengan -ketoglutarat untuk

membentuk glutamat. Kadar -ketoglutarat yang menurun ini kemudian mengganggu fungsi

siklus asam trikarboksilat (TCA) di neuron.

Glutamin Sintase Mengikat Amonia Menjadi Glutamin

Pembentukan glutamin dikatalisis oleh glutamin sintasemitokondria (Gambar 28-7). Karena

pembentukan ikatan amida digabungkan dengan hidrolisis ATP menjadi ADP dengan Pi,

reaksi ini cenderung mengarah pada pembentukan glutamine. Salah satu fungsi glutamine

adalah mengubah ammonia menjadi suatu bentuk yang nontoksik.

Glutaminase & Asparaginase Mendeaminasi Glutamin & Asparagin

Pembebasan hidrolitik nitrogen amida pada glutamine sebagai amonia, yang dikatalisis oleh

glutaminase (Gambar 28-8), sangat condong pada pembentukan glutamat. Oleh sebab itu,

kerja terpadu glutamine sintase dan glutaminase mengatalisis interkonversi ion amonium

bebas dan glutamin. Reaksi analog dikatalisis oleh L-asparaginase.

Pembentukan & Sekresi Amonia Mempertahankan Keseimbangan Asam-Basa

Ekskresi amonia yang diproduksi oleh sel-sel tubulus ginjal ke dalam urine merupakan cara

untuk menghemat kation dan mengatur keseimbangan asam basa. Produksi amonia dari asam

amino intrasel ginjal, terutama glutamin, meningkat pada asidosis metabolik dan menurun

pada alkalosis metabolik.

UREA ADALAH PRODUK AKHIR UTAMA KATABOLISME NITROGEN PADA

MANUSIA

Sintesis 1 mol urea memerlukan 3 mol ATP plus 1 mol ion amonium dan 1 mol nitrogen -

amino aspartat. Lima enzim mengatalisis reaksi-reaksi yang tampak di Gambar 28-9 di tandai

dengan nomor. Dari enam asam amino yang ikut serta, N-asetilglutamat hanya berfungsi

sebagai aktivator enzim. Asam amino lain berfungsi sebagai pembawa atom yang akhirnya

menjadi urea. Peran metaboli utama ornitin, sitrulin, dan argininosuksinatpada mamalia

adalah sintesis urea. Sintesis urea adalah suatu proses siklik. Karena ornitin yang dikonsumsi

dalam reaksi 2 dibentuk kembali di reaksi 5, tidak terdapat pengurangan atau penambahan

netto ornitin, sitrulin, argininosuksinat, atau arginin. Namun, ion amonium, CO2, ATP, dan


4/5

4

aspartat dikonsumsi. Beberapa reaksi pada sintesis urea berlangsung di matriks mitokondria

dan reaksi lain berlangsung di sitosol (Gambar 28-9).

Karbamoil Fosfat Sintase I Memulai Biosintesis Urea

Kondensasi CO2, amonia, dan ATP untuk membentuk karbomoil fosfat dikatalisis oleh

karbamoil fosfat sintase Imitokondria (reaksi 1, Gambar 28-9). Bentuk sitosolik enzim ini,

yaitu karbamoil fosfat sintase II, menggunakan glutamin dan bukan amonia sebagai donor

nitrogen dan berfungsi dalam biosintesis pirimidin. Karbamoil fosfat sintase I, enzim

pembatas kecepatan pada siklus urea, hanya aktif jika terdapat aktivator alosteriknya, yaitu

N-asetilglutamatyang meningkatkan afinitas sintase terhadap ATP. Pembentukan karbamoil

fosfat memerlukan 2 mol ATP, yang salah satunya berfungsi sebagai donor fosforil.

Perubahan ATP kedua menjadi AMP dan pirofosfat, yang digabungkan dengan hidrolisis

pirofosfat menjadi ortofosfat, merupakan kekuatan pendorong untuk sintesis ikatan amida

dan ikatan anhidria asam campuran pada karbamoil fosfat. Dengan demikian, kerja terpadu

GDH dan karbamoil fosfat sintase I memindahkan nitrogen ke dalam karbamoil fosfat, yakni

suatu senyawa yang memiliki kemampuan besar untuk memindahkan gugus. Reaksi tersebut

berlangsung secara bertahap. Reaksi bikarbonat dengan ATP membentuk karbonil fosfat dan

ADP. Amonia kemudian menggeser ADP yang membentuk karbamat dan ortofosfat.

Fosforilasi karbamat oleh ATP kedua kemudian membentuk karbamoil fosfat.

Karbamoil Fosfat Plus Ornitin Membentuk Sitrulin

L-Ornitin transkarbamoilase mengatalisis pemindahan gugus karbamoil pada karbamoil

fosfat ke ornitin, yang membentuk sitrulin dan ortofosfat (reaksi 2, Gambar 28-9). Sementara

reaksi tersebut terjadi di matriks mitokondria, baik pembentukan ornitin maupun

metabolisme sitrulin selanjutnya berlangsung di sitosol. Oleh karena itu, masuknya ornitin ke

dalam mitokondria dan keluarnya sitrulin dari mitokondria melibatkan sistem pengangkutan

di membran dalam mitokondria (Gambar 28-9).

Sitrulin Plus Aspartat Membentuk Argininosuksinat

Argininosuksinat sintasemenghubungkan aspartat dan sitrulin melalui gugus amino aspartat

(reaksi 3, Gambar 28-9) dan menghasilkan nitrogen kedua pada urea. Reaksi ini memerlukan

ATP dan melibatkan pembentukan zat-antara sitrulin-AMP. Penggantian selanjutnya AMP

oleh aspartat kemudian membentuk sitrulin.


5/5

5

Penguraian Argininosuksinat Menghasilkan Arginin dan Fumarat

Penguraian argininosuksinat yang dikatalisis oleh argininosuksinase berlangsung dengan

terjadinya retensi nitrogen di arginin dan pembebasan rangka aspartat sebagai fumarat (reaksi

4, Gambar 28-9). Penambahan air ke fumarat membentuk L-malat, dan oksidasi malat

selanjutnya (yang dependen-NAD+) membentuk oksaloasetat. Kedua reaksi ini analog dengan

reaksi siklus asam sitrat (lihat Gambar 17-3), tetapi dikatalisis oleh fumarase dan malat

dehidrogenase di sitosol. Transaminasi oksaloasetat oleh glutamate aminotransferase

kemudian membentuk kembali aspartat. Karena ini, rangka karbon aspartat-fumarat berfungsi

sebagai pembawa nitrogen glutamate menjadi precursor urea.

Penguraian Arginin Membebaskan Urea & Membentuk Kembali Ornitin

Penguraian hidrolitik gugus guanidino arginin yang dikatalisis oleh arginase hati,

membebaskan urea (reaksi 5, Gambar 28-9). Produk lain, ornitin, masuk kembali ke dalam

mitokondria hati untuk memulai sintesis urea. Ornitin dan lisin adalah inhibitor kuat arginase

yang bersaing dengan arginin. Arginin juga berfungsi sebagai prekursor pelemas otot poten

nitrogen oksida (NO) dalam suatu reaksi dependen-Ca2+yang dikatalisis oleh NO sintase.

Karbamoil Fosfat Sintase I Adalah Enzim Pemacu pada Siklus Urea

Aktivitas karbamoil fosfat sintase I ditentukan oleh N-asetilglutamat, dengan kadar steady-

state yang ditentukan oleh laju sintesisnya dari asetil KoA dengan glutamat serta laju

hidrolisisnya menjadi asetat dan glutamate. Reaksi-reaksi ini masing-masing dikatalisis oleh

N-asetilglutamat sintase dan N-asetilglutamat hidrolase. Perubahan besar dalam diet dapat

meningkatkan konsentrasi masing-masing enzim dalam siklus urea sebesar 10 sampai 20 kali

lipat. Kelaparan, contohnya meningkatkan kadar enzim yang mungkin untuk menghadapi

peningkatan produksi ammonia yang disebabkan oleh peningkatan penguraian protein.

Murray, Robert K. 2009.Biokimia Harper. Jakarta. EGC. Hlm 256-260

Documents

metabolisme protein biokimia.docx