PROTEIN

 

 

PENCERNAAN PROTEIN

Pencernaan protein dimulai di lambung.

1. Di lambung, Hydrochloric acid (HCL) menguraikan rangkaian protein (denaturasi protein) dan mengaktifkan enzim pepsinogen menjadi pepsin. Pepsin lalu menguraikan protein menjadi polipeptida kecil dan beberapa asam amino bebas.
2. Di usus kecil, polipeptida diuraikan menjadi asam amino dengan menggunakan enzim pankreas dan intestinal protease:

a.       Trypsin -> menguraikan ikatan peptida menjadi asam amino lysine dan arginine.

b.      Chymotrypsin -> menguraikan ikatan peptoda menjadi asam amino phenylalanine, tyrosine, tryptophan, methionine, asparagine, dan histidine.

c.       Carboxypeptidase -> menguraikan asam amino  dari ujung karboksil polipeptida.

d.      Elastase dan collagenase -> menguraikan polipeptida menjadi polipeptida ynag kebih kecil dan tripeptida.

Dan enzim yang ada di permukaan sel dinding usus halus:

a.       Intestinal tripeptidase -> menguraikan tripeptida menjadi dipeptida dan asam amino.

b.      Intestinal dipeptidase -> menguraikan tripeptida menjadi asam amino.

c.       Intestinal aminopeptidase -> menguraikan asam amino dari ujung amino polipeptida kecil.

1. Setelah itu, asam amino diserap oleh dinding usus, lalu diangkut ke sel, dimana asam amino tersebut dilepaskan ke dalam darah.
2. Kelebihan protein tidak disimpan dalam tubuh, melainkan akan dirombak dalam hati menjadi senyawa yang mengandung unsur N, seperti NH₃ (amonia) dan NH₄OH (amonium hidroksida) serta senyawa yang tidak mengandung unsur N. Senyawa yang mengandung unsur N akan disintesis menjadi urea  di hati, karena hati mempunyai enzim arginase. Urea diangkut bersama zat-zat sisa lainnya ke ginjal untuk dikeluarkan melalui urin. Senyawa yang tidak mengandung unsur N akan disintesis kembali.

 

METABOLISME PROTEIN:

Protein turn-over dan amino acid pool:

Protein dalam tubuh bersifat dinamis, selalu ada sintesis dan degradasi. Di dalam setiap sel, protein secara kontinu dibuat dan diuraikan, proses ini disebut protein turn-over. Saat protein diuraikan, asam amino dibebaskan. Asam amino-asam amino ini bercampur dengan asam amino dari dietary protein membentuk amino acid pool di dalam sel dan peradaran darah.

Nitrogen Balance:

Negatif kalau N out > N in

Positif kalau N out < N in

Zero kalu N in= N out

 

ANABOLISME

1. SINTESIS PROTEIN

TRANSKRIPSI

Sintesis mRNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau sense. RNA dihasilkan dari aktivitas enzim RNA polimerase. Enzim ini membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkainkan nukleotida RNA dari arah 5’ ke 3’.

Inisiasi

Daerah DNA dimana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut promoter.

Elongasi

Pilinan heliks ganda DNA terbuka secara berurutan. Setelah sintesis RNA berlangsung, DNA heliks ganda terbentuk kembali dan molekul RNA baru akan lepas dari cetakan DNA-nya.

Terminasi

RNA polimerase mencapai titik akhir.

 

TRANSLASI

Proses mRNA mengarahkan serangkaian asam amino dan sintesis protein.

Inisiasi

Terjadi dengan adanya mRNA, sebuah RNAt yang memuat asam amino pertama dari polipeptida dan 2 subunit RNAr. Pertama, subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada RNAd dan RNAt inisiator. Pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG (start codon), yang memberi sinyal dimulainya proses translasi. RNAt inisiator yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi AUG.

Elongasi

Asam amino-asam amino berikutnya ditambahkan satu persatu pada asam amino pertama (metionin). Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

Terminasi

Elongasi berlanjut terus hingga ribosom mencapai kodon stop (UAA, UAG, atau UGA). Kodon stop hanya bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Akhirnya, rantai protein terbentuk.

 

1. SINTESIS ASAM AMINO NON ESSENSIAL

a.       Transamination of α-keto acids

Pyruvate                Alanine

Oxaloacatate         Aspartate

α-keto glutarat          Glutamate

b.      Amidation

Glutamate                         Glutamine by glutamine synthetase

Aspartate               Asparagine by  asparagine synthetase

c.       Synthesis from other amino acids

3-phospoglycerate         3-phospopyruvate           serine

Glutamate                         prolin  by cyclization and reduction reactions

Serine           glycine   by removal of hydroxymethil group and by hydroxymethyl transferase

Metionin           cysteine

Fenilalanin             tyrosine  by phenylalanine hydroxylase

 

KATABOLISME:

1.      Katabolisme nitrogen asam amino -> urea (removal of α-amino group)

a.       Transaminasi

Semua asam amino, kecuali lysine, threonine, proline, dan hydroxyproline, mengalami transaminasi. Dalam transaminasi, grup α-amino dihilangkan.

Enzim alanine aminotransferase:               Enzim glutamate aminotransferase:

Pyruvate                α-amino acid              α-ketoglutarat               α-amino acid  

 

L-alanine               α-keto acid                    L-glutamate               α-keto acid

 

b.      Deaminasi oksidatif

Menggunakan enzim L-glutamate dehydrogenase:

                  NAD⁺              NADH                   NH₃

NH₃

                                     Glutamate                               α-ketoglutarate

                                   dehydrogenase

Glutamate

                      NH₃             NADP⁺                       NADPH

 

c.       Transpor amonia

1)      Di kebanyakan jaringan

Glutamine synthetase mengubah kombinasi amonia dan glutamate menjadi glutamine (bentuk transpor amonia yang tidak beracun). Glutamine lalu ditranspor oleh darah ke hati, dimana glutamine diuraikan oleh glutaminase menjadi glutamate dan amonia bebas.

2)      Di otot

Hasil transaminasi piruvat (hasil akhir glikolisis), yaitu alanine. Alanine ditranspor oleh darah ke hati, dimana alanine diubah lagi menjadi piruvat dengan transaminasi. Di hati, proses glukoneogenesis dapat menggunakan piruvat untuk mensintesis glukosa, yang mana dapat memasuki darah dan digunakan oleh otot – proses tersebut bernama glucose-alanine cycle.

 

 

Di sebagian besar                     Di Hati                                                 Di Otot

      jaringan

 

            Glutamat            Glutamat                  Urea                                           Asam amino

NH₄⁺                                                             

ATP                                                               NH₄⁺                                      NH₄⁺

Glutamin                                               Glutaminase

sintetase                                               

H₂O                                           H₂O   Glutamate    α-Keto-                 α-Keto-      Glutamate    

ADP, Pi                                                                   glutarat                 glutarat

            Glutamine           Glutamine

 

                                                            Pyruvat    Alanine                    Alanine               Pyruvat

 

                                                            Glukosa                                                   Glukosa

 

d.      Siklus urea

1)      Di mitokondria

CO₂ +NH₃ + 2 ATP      Carbomyl phospate ; enzim:Carbomyl phospate synthetase I

L-Ornithine                             L-Citruline ; enzim:Ornithine transcarbamoylase

              Carbomyl phospate     Pi

 

2)      Di sitosol

*L-Citruline + L-Aspartate                    Argininosuccinate

                                                     ATP         AMP + Ppi

            *Argininosuccinate     Fumarate + L-Arginine ; enzim: Argininosuccinatelyase

>>Fumarat dihidrasi menjadi malat yang dapat ditranspor ke mitokondria dan memasuki kembali Kreb’s Cycle. Selain itu, sitosolik malate dapat dioksidasi menjadi oksaloasetat, yang mana dapat diubah menjadi aspartat atau glukosa.

*L-Arganine                L-Ornithine + Urea ; enzim: arginase

            OVERALL:

            Aspartate + NH₃ + CO₂ + 3 ATP        

Urea + Fumarate + 2 ADP + AMP + 2 Pi + PPi+ 3 H₂0       

*Urea berdifusi dari hati dan ditrasnpor dalam darah k eginjal, dimana urea disaring dan dikeluarkan dalam urine. Sebagian dari urea berdifusi ke ke usus halus dan diuraikan menjadi CO₂ dan NH₃ oleh bakteri urease. Amonia ini sebagian hilang di feces dan sebagian lagi diserap lagi oleh darah.

 

2.      KATABOLISME RANTAI KARBON ASAM AMINO

a.       Asam amino glukogenik: asam amino yang katabolismenya menghasilkan piruvat atau salah satu intermediat dari siklus Krebs, yaitu:

·         Asparagin        aspartat        oxaloacetate

·         Glutamine                                                 ● Phenilalanin             fumarat

Prolin                 α-ketoglutarate                   Tyrosin

Arginine

Histidine                                                   ● Metionin

·         Alanine                                                          Valin                       succynil-coA

Serine                                                            Isoleusin

Glycine              pyruvat                                Threonn

Sistein

Threonine

b.      Asam amino ketogenik: asam amino yang katabolismenya menghasilkan acetoacetate atau salah satu bahan bakunya (acetyl coA atau acetoacetyl coA). Acetoacetate adalah salah satu dari ketone body., yaitu:

·         Leusin          hanya ketogenic

Lisin

·         Isoleusin                ketogenic dan glukogenic

Triptofan

 

HORMON YANG BERPENGARUH PADA METABOLISME PROTEIN

1. Hormon Tiroid

Efek utama T₃/T₄ adalah untuk menggalakkan sintesis protein secara umum dan menghasilka keseimbangan nitrogen yang positif. Konsentrasi T₃ yang sangat tinggi akan menghambat sintesis protein dan menyebabakan keseimbangan nitrogen yang negatif. Tiroksin meningkatkan kecepatan metabolisme seluruh sel, secara tidak langsung juga mempengaruhi metabolisme protein. Jika karbohidrat dan lemak tidak cukup tersedia untuk energi, tiroksin menyebabkan pemecahan protein yang cepat dan memakainya untuk energi.

 

2.      Insulin

Insulin penting untuk sintesis protein. Kekurangan insulin secara total, mengurangi sintesis protein sampao hampir nol. Meski tidak diketahui kenapa, tapi insulin memang mempercepat transpor asam amino ke sel. Insulin juga meningkatkan persediaan glukosa ke sel, sehingga kebutuhan asam amino untuk energi berkurang.

 

 

3.      Glukokortikoid

Glukokortikoid yang disekresikan adrenal kortex mengurangi kuantitas protein di sebagian besar jaringan, tapi meningkatkan konsentrasi asam amino di dalam plasma, juga meningkatkan protein hati dan protein plasma. Diduga bahwa glukokortikoid bekerja dengan meningkatkan kecepatan pemecahan protein ekstrahepatik, dengan demikian, meningkatkan jumlah asam amino yang tersedia dalam cairan tubuh. Hal ini sebaliknya memungkinkan hati meningkatkan jumlah sintesis protein ekstraseluler dan protein plasma

 

4.      Testosteron

Testosteron menyebabkan peningkatan deposit protein dalam jaringan di seluruh tubuh, terutama peningkatan protein kontraktil otot. Berbeda dengna hormon pertumbuhan yang menyebabakna jaringan terus menerus tumbuh hamoir tak terbatas, testosteron menyebabkan otot dan jaringan protein lain membesar hanya untuk beberapa bulan.

 

PEMBENTUKAN KETON BODIES:

            Setelah deaminasi,  dikeluarkan sebagai urea. Rangkaian karbon yang tersisa setelah transaminasi (1) dioksidas menjadi CO₂ lewat citric acid cycle (2) membentuk glukosa (glukoneogenesis) (3) membentuk keton bodies.Ketone body biasa digunakan setelah puasa untuk waktu yang lama (lebih dari 10 hari) sebagai sumber energi alternatif. Ketone bodies dalam jumlah yang kecil normal dalam darah, tapi bila konsentrasinya meningkat, pH dalam darah menurun. Ini disebut ketosis, sebuah tanda bahwa keadaan kimia tubuh mulai kacau. Saat dimana lebih banyak lagi keton bodies yang terakumulasi sehingga menyebabkan kadar pH darah turun sampai taraf asam yang membahayakan, keadaan ini disebut ketoacidosis.

 

PEMBENTUKAN ALBUMIN:

            Albumin disintesis dalam hati dengan pengaruh hormon insulin / T4 atau kortisol. Kadar albumin yang normal dalam darah untuk orang dewasa (> 3 tahun) adalah 3,5-5 g/dL. Untuk anak-anak yang berumur kurang dari 3 tahun, kadar yang normal adalah 2,5-5,5 g/dL.

 

BLOOD UREA NITROGEN (BUN) TEST

BUN adalah tes untuk mengatur seberapa baik ginjal bekerja. Tes ini mengukur kandungan nitrogen yang ada dalam darah, yaitu urea. Penyakit pada ginjal kadang membuat ginjal susah untuk menyaring urea sebanyak biasanya. Ini menyebabkan tingginya level urea dalam darah. Dalam tes ini, sampel darah akan diambil. Batas yang normal untuk BUN adalah 7-20 mg/dL.