Biokimia

BAB I

PEDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Suatu bahan makanan dikatakan memiliki nilai gizi karbohidrat yang tinggi apabila dapat diserap dan dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi sel-sel tubuh.Namun, suatu bahan makanan yang memiliki nilai gizi karbohidrat yang rendah, yang dikarenakan tidak dapat diserap oleh tubuh, tidak selalu berarti memiliki nilai biologis yang rendah. Hal ini karena adanya manfaat biologis yang diperankan antara lain oleh serat makanan. Serat makanan merupakan karbohidrat yang tidak dapat diserap tubuh, namun memiliki manfaat biologis dalam hal menurunkan kadar kolesterol darah (hipokolesterolemik) atau menahan kecepatan peningkatan gula darah (hipoglikemik).

Nilai biologis bahan pangan berkorelasi dengan manfaatnya bagi tubuh. Nilai biologis bersifat relatif bagi setiap individu, tergantung pada kondisi fisiologisnya. Sebagai contoh, nasi yang memiliki indeks glikemik yang rendah memiliki nilai biologis yang tinggi bagi para penderita diabetes, namun bagi anak-anak atau olahragawan yang membutuhkan energi yang tinggi nasi tersebut memiliki nilai biologis yang rendah. Pada modul ini akan dipaparkan hal-hal yang terkait dengan nilai biologis karbohidrat dan lemak.Konsumsi zat gizi harus juga mempertimbangkan efek negatifnya jika dikonsumsi dalam jumlah yang berlebihan. Materi ini akan mengulas bagaimana efeknya jika kita mengkonsumsi zat gizi (karbohidrat, protein, lemak, vitamin, dan mineral) dalam jumlah yang berlebihan.

B.     Rumusan Masalah

·         Mengidentifikasi enzim yang terlibat dalam proses metabolisme lemak

·         Mengidentifikasi proses pengangkutan dan penyimpanan lipid

·         Mengidentifikasi proses sintesis pengangkutan dan ekskresi kolesterol

·         Mengidentifikasi pengertian komponen asam amino essensial dan non-essensial

·         Mengidentifikasi proses metabolisme protein, biosintesis asam amino, kata protein dan nitrogen

·         Mengidentifikasi konversi asam amino menjadi produk khusus

C.     Manfaat dan tujuan

ü  Mengetahui enzim yang terlibat dalam proses metabolisme lemak

ü  Mengetahui proses pengetahuan dan penyimpanan lipid

ü  Mengetahui proses sintesis pengangkutan dan ekskresi kolesterol

ü  Mengetahui pengertian komponen asam amino essensial dan non-essensial

ü  Mengetahui proses metabolisme protein, biosintesis asam amino, kata protein dan nitrogen

ü  Mengetahui konversi asam amino menjadi produk khusus

BAB II

ISI

A.    Landasan Teori

Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan system syaraf.

Kolesterol darah yang meningkat berpengaruh tidak baik untuk jantung dan pembuluh darah. Faktor makanan yang paling berpengaruh terhadap kadar kolesterol darah, dalam hal ini LDL (Low Density Lipoprotein), adalah lemak total, lemak jenuh dan energi total. Dengan mengurangi lemak total dalam makanan, jumlah energi total akan ikut berkurang. Jenis lemak yang dikurangi ini hendaknya lemak jenuh. Kolesterol makanan sebetulnya hanya sedikit meningkatkan kolesterol darah, tergantung jumlah kolesterol yang dimakan dan kemampuan tubuh untuk mengimbanginya dengan mensitesis kolesterol dengan jumlah lebih sedikit.

Protein secara berlebihan tidak menguntungkan tubuh. Makanan yang tinggi protein biasanya tinggi lemak sehingga menyebabkan obesitas. Diet protein tinggi yang sering dianjurkan untuk menurunkan berat badan kurang beralasan. Kelebihan protein dapat menimbulkan masalah lain, terutama pada bayi. Kelebihan asam amino memberatkan ginjal dan hati yang harus memetabolisme dan mengeluarkan kelebihan nitrogen. Kelebihan protein akan menimbulkan asidosis, dehidrasi, diare, kenaikan ammonia darah, kenaikan ureum darah, dan demam. Ini dilihat pada bayi yang diberi susu skim atau formula dengan konsentrasi tinggi, sehingga konsumsi protein mencapai 6 g/kg berat badan. Batas yang dianjurkan untuk konsumsi protein adalah 2 kali AKG untuk protein.

B.     Pokok Bahasan

1.      Enzim yang terlibat dalam prose metabolisme lemak

Asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu sebelum dikatabolisasi, asam lemak pertama-tama harus dikonversi dalam reaksi dengan ATP menjadi intermediat aktif. Dengan adanya ATP dan koenzim A, enzim Asetil Ko-A sintetase (tiokinase) mengatalis proses konversi asam lemak (asam lemak bebas) menjadi asam lemak aktif atau Asetil Ko-A, yang disertai dengan pemakaian satu ikatan fosfat energi tinggi. Adanya enzim pirofosfatase anorganik menjamin bahwa aktifasi akan berjalan sampai selesai dengan memfasilitasi hilangnya fosfat energi tinggi tambahan yang terkait dengan pirofosfat. Jadi, sebagai akibatnya, dua fosfat energi tinggi akan terpakai selama aktifasi setiap molekul asam lemak. Enzim asetil ko-A sintetase ditemukan di retikulum endoplasma, peroksisom, dan di sebelah dalam serta pada membran eksterna mitokondria. Beberapa enzim asetil ko-A bersifat khusus untuk asam lemak dengan panjang rantai yang berbeda-beda.

2.      Pengangkutan dan penyimpanan lipid

Lipid diangkut di dalam plasma sebagai lipoprotein. Lipoprotein merupakan partikel mikroskopik berbentuk bulat yang beredar dalam sirkulasi darah dengan struktur dasar berupa ” bola” yang terdiri dari bagian inti dan kulit. Inti lipoprotein terletak dibagian dalam dan tersusun dari lipid –lipid tak amfipatik seperti misalnya TriasilGliserol dan kolestrol ester. Dipihak lain, kulit terbentuk dari lipid-lipid amfipatik, yakni phosfolipid dan kolestrol, serta protein amfipatik yang dikenal sebagai apoprotein. Ada beberapa jenis lipoprotein yang beredar dalam sirkulasi darah yaitu kilomikron, VLDL, IDL, LDL, HDL_2, HDL₃. masing-masing memiliki struktur dasar yang sama tetpai berbeda dalam komposisi, kerapatan (densitas) ukuran dan fungsinya. Perbedaan komposisi menyebabkan perbedaan kerapatan dan pada gilirannya mempengaruhi kecepatan apungnya. Oleh karena itu, berdasar perbedaan kecepatan apung pada ultrasentrifugasi, lippoprotein-lippoprotein plasma dapat dipisahkan menjadi kilomikron,VDL(very low density lipoprotein), IDL (intermediate density lipoprotein), LDL (low density lipoprotein), dab HDL(high density lipoprotein). Sesuai dengan urutan tersebut, ukuran kilomikron adalah yang terbesar dan VLDL sedikit berada di bawahnya. IDL dan LDL lebih kecil lagi dan HDL adalah lipoprotein yang terkecil diameternya.

1.    Pengangkutan Lipid Eksogen

Triasilgliserol, koleterol ester, fosfolipid dan kolesterol yang diserap khusus dari saluran cerna maupun yang disintesis usus sendiri sebagian besar akan dirakit bersama dengan apoprotein A (apo A) dari apo B-48 membentuk kilomikron nasen dan dikeluarkan ke sisitem limpatik usus untuk selanjutnya memasuki sistem peredaran darah. (1) Berkat interaksi dengan HDL, terjadi perpindahan sebagian apo C dan apo E dari kulit HDL kekulit kilomikron nasen dan terbentuklan kilomikron yang matang. (2) kilomikron terus bersedar didalam sirkulasi dan sesampainya di pembuluh kapiler lipoprotein ini bertemu dengan enzim lipoprotein lipase (LPL) yang melekat pada endoten kapiler. Enzim ini bersama dengan apo C-2 sebagai ko factornya menghidrolisis triasilgliserol yang diangkut dalam inti kilomokron, menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak segera berdifusi masuk kedalam jaringan yang dilayani kapiler yang bersangkutan. Gliserol, dan juga sebagian asam lemak yang tak sempat berdifusi, beredar terus bersama darah. Akibat hidrolisis yang terus menerus muatan triasilgliserol berkurang dan inti kilomikron menyusut. Penyusun inti menyebabkan kulit menjadi kendor dan sebagian diantaranya terlepas untuk ditampung oleh HDL atau membentuk HDL nasen. Menyusutnya inti dan berkurangnya kulit menyisahkan partikel lipoprotein yang lebih kecil dengan kandungan triasilgliserol dan dikenal sebagai sisa kilomikron (cylomikron remnant). (3) sisa kilomikron terlepas dari kapiler dan beredar kembali. Apo E di permukaan partikel sisa kilomikron yang terpapar sewaktu kilomikron dihidrolisis oleh LPL kini siap untuk berikatan dengan reseptornya. Apo E ini berfungsi sebagai ligand yang dapat berikatan dengan reseptor apo E (reseptor renant) dan reseptor apo B-100, E(reseptor LDL) hati. Denga terikatnya pada reseptornya partikel sisa kilomikron menempel dan diambil secara in tato oleh hati. (4) didalam organ ini, kolesterol ester dan sisa triasilgleserol yang dibawa masuk bersama partikel sisa kilomikron kemudian dihidrolisis masing-masing menjadi asam lemak dan gliserol.

2.    Pengangkutan Lipid Endogen

Hati adalah organ utama pembentuk lipid endogen. Sejumlah besar triasilgliserol, kolesterol ester, fosfolipid, kolesterol, apo B 100, apo C dan apo E yang terdapat di dalam hati dirakit membentuk VLDLnasen dan dikeluarkan ke sistem peredaran darah. Interaksi dengan HDL mengakibatkan perpindahan sebagian apo C dan apo E penyusun kulit HDL ke kulit VLDLnasen, menambah apo C dan apo E menjadi VLDL yang matang. Setibanya di kapiler jaringan, triasilgliserol di dalam inti VLDL di hidrolisis oleh lipoprotein lipase dengan bantuan kofaktor apo C-2, menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak berdifusi memasuki jaringan, sendangkan gliserol dan sebagian kecil asam lemak terus beredar bersama darah.seperti pada pengangkutan lipid eksogen, hidrolisis mengakibatkan inti VLDL menyusutndan sebagian kulitnya, lengkap dengan apo C nya, terlepas untung di tampung oleh HDL. Dengan peristiwa-peristiwa tersebut VLDL berubah menjadi ”sisa VLDL” yang dikenal sebagai intermediate density lipoprotein (IDL). Sebagian besar IDL mengalami hidrolisis lebih lanjut sehingga triasigliserolnya semakin berkurang dan intinya semakin menyusut, dan berubahlah lipoprotein ini menjadi LDL. Melalui apo B-100 sebagian ligan, LDL berikatan dengan reseptor apo B100, E ( reseptor LDL ) di hati (70 % ) dan di jaringan ekstrahepatik (30 %) untuk diambil oleh jaringan-jaringan tersebut. sebagian IDL lepas dan beredar tanpa berubah menjadi LDL, dan di ambil hati melalui pengikatan oleh reseptor apo B-100, E.

3.      Sintesis, pengangkutan dan ekskresi kolesterol

Kolesterol berasal dari makanan dan biosintesis deangan jumlah yang kurang lebih sama. Pada hakikatnya, semua jaringan yang mengandung sel-sel berinti mampu menyintesis kolesterol. Asetil Ko-A merupakan sumber semua atom karbon pada kolesterol, biosintesis kolesterol dibagi menjadi lima tahap ; (1) mevalonat, yang merupakan senyawa enam karbon, disintesis dari asetil ko-A. (2) unit isoprenoid, dibentuk dari mevalonat dengan menghilangkan CO₂. (3) enam unit isoprenoid, mengadakan kondensasi untuk membentuk intermediat, skualen. (4) skuealen mengalami siklisasi untuk menghasilkan senyawa streroid induk, yaitu ianosterol. (5) kolesterol dibentuk dari ianosterol setelah melewati beberapa tahap lebih lanjut, termasuk menghilangnya tiga gugus metil.

Sintesis kolesterol dikendalikan oleh regulasi HMG Ko-A reduktase, terdapat mekanisme umpan-balik yaitu, HMG Ko-A reduktase di hati dihambat oleh mevalonat yang merupakan intermediat dan oleh kolesterol yang merupakan produk utama lintasan tersebut. Inhibisi langsung enzim tersebut oleh kolesterol tidak dapat diperagakan tetapi kolesterol atau metabolitnya misal sterol, teroksigenasi. Sintesis kolesterol juga dihambat oleh LDL-kolesterol yang diambil lewat reseptor LDL.

Kolesterol diangkut antar jaringan pada lipoprotein plasma dan proporsi terbesar kolesterol terdapat dalam LDL. Kolesterol makanan membutuhkan waktu untuk beberapa hari untuk mengimbangi kolesterol dalam jaringan. Senyawa ini bercampur dengan kolesterol yang disintesis di usus dan kemudian disatukan kedalam kilomikron.

Kolesterol memasuki hati dan diekskresikan kedalam empedu sebagai kolesterol atau asam (garam empedu). Sejumlah besar kolesterol yang di sekresikan ke dalam empedu akan di reabsorpsi dan di yakini bahwa sekurang-kurangnya sebagian kolesterol yang merupakan senyawa sterol veses dari mukosa intestinal. Sejumlah besar ekskresi garam empedu akan di reabsorpsi kembali ke dalam sirkulasi porta, di ambil oleh hati dan di ekskresikan kembali ke dalam empedu. Peristiwa ini dikenal sebagai sirkulasi entero hepatik.

4.      Pengertian, komponen asam amino essensial dan nonessensial

Asam amino essensial adalah asam amino yang didatangkan/diperoleh dari tubuh manusia karena sel-sel tubuh tidak dapat mensintesisnya. Asam amino non essensial adalah asam amino yang dapat disintesis di dalam tubuh manusia dengan bahan baku asam amino lainnya.

Asam Amino Esensial

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, menenangkan syaraf yang tegang. Mencegah penumpukan lemak di 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.
5. 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.
6. THREONINE (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.
7. 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.
8. VALINE (6,00%)
   Memacu kemampuan mental. Memacu koordinasi otot. Membantu perbaikan jaringan yang rusak. Menjaga keseimbangan nitrogen.

Asam Amino Non Esensial

1. ALANINE (5,82%)
   Memperkuat membran sel. Membantu metabolisme glukosa menjadi energi tubuh.
2. ARGININE (5,98%)
   Penting untuk kesehatan reproduksi pria karena 80% cairan semen terdiri dari arginine. Membantu detoxifikasi hati pada sirosis hati dan fatty liver. Membantu meningkatkan sistem imun. Menghambat pertumbuhan sel tumor dan kanker. Membantu pelepasan hormon pertumbuhan.
3. ASPARTIC ACID (6,34%)
   Membantu perubahan karbohidrat menjadi energi sel. Melindungi hati dengan membantu mengeluarkan amonia berlebih dari tubuh. Membantu fungsi sel dan pembentukan RNA/DNA.
4. CYSTINE (0,67%)
   Membantu kesehatan pankreas. Menstabilkan gula darah dan metabolisme karbohidrat. Mengurangi gejala alergi makanan dan intoleransi. Penting untuk pembentukan kulit, terutama penyembuhan luka bakar dan luka operasi. Membantu penyembuhan kelainan pernafasan seperti bronchitis. Meningkatkan aktifitas sel darah putih melawan penyakit.
5. GLUTAMIC ACID (8,94%)
   Merupakan bahan bakar utama sel-sel otak bersama glukosa. Mengurangi ketergantungan alkohol dan menstabilkan kesehatan mental.
6. GLYCINE (3,50%)
   Meningkatkan energi dan penggunaan oksigen di dalam sel. Penting untuk kesehatan sistem syaraf pusat. Penting untuk menjaga kesehatan kelenjar prostat. Mencegah serangan epilepsi dan pernah dipakai untuk mengobati depresi. Diperlukan sistem imun untuk mensintesa asam amino non esensial.
7. HISTIDINE (1,08%)
   Memperkuat hubungan antar syaraf khususnya syaraf organ pendengaran. Telah dipakai untuk memulihkan beberapa kasus ketulian. Perlu untuk perbaikan jaringan. Perlu dalam pengobatan alergi, rheumatoid arthritis, anemia. Perlu untuk pembentukan sel darah merah dan sel darah putih.
8. PROLINE (2,97%)
   Sebagai bahan dasar glutamic acid. Bersama lycine dan vitamin C akan membentuk jaringan kolagen yang penting untuk menjaga kecantikan kulit. Memperkuat persendian, tendon, tulang rawan dan otot jantung.
9. SERINE (4,00%)
   Membantu pembentukan lemak pelindung serabut syaraf (myelinsheaths). Penting dalam metabolisme lemak dan asam lemak, pertumbuhan otot dan kesehatan sistem imun. Membantu produksi antibodi dan immunoglobulin.
10. TYROSINE (4,60%)
    Memperlambat penuaan sel. Menekan pusat lapar di hipotalamus. Membantu produksi melanin. Penting untuk fungsi kelenjar adrenal, tiroid dan pituitary. Penting untuk pengobatan depresi, alergi dan sakit kepala. Kekurangan menyebabkan hypothyroidism dengan gejala lemah, lelah, kulit kasar, pembengkakan pada tangan, kaki, dan muka, tidak tahan dingin, suara kasar, daya ingat dan pendengaran menurun serta kejang otot.
11. GAMMA - AMINOBUTYRIC ACID (GABA) (**)
    Menghambat sel dari ketegangan. Mencegah ansietas dan depresi bersama niacin dan inositol.
12. ORNITHINE (**)
    Membantu pelepasan hormon pertumbuhan yang memetabolisir lemak tubuh yang berlebihan jika digabung dengan arginine dan carnitine. Penting untuk fungsi sistem imun dan fungsi hati yang sehat. Penting untuk detoxifikasi amonia dan membantu proses penyembuhan.
13. TAURINE (**)
    Menjaga kesehatan otot jantung, sel darah putih, otot rangka dan sistem syaraf pusat. Komponen penting dari cairan empedu yang penting untuk pencernaan lemak, absorbsi vitamin larut dalam lemak (A, D, E, K). Menjaga kadar kolesterol darah. Kekurangan menyebabkan ansietas, epilepsi, hiperaktif dan fungsi otak yang buruk. Disintesa dari asam amino cysteine.
14. CYSTEINE (**)
    Dibentuk dari asam amino methionine dengan bantuan vitamin B6. Merupakan bahan dasar glutathione yaitu salah satu antioksidan terbaik yang bekerja optimum bila bersama vitamin E dan selenium. Melindungi sel dari zat-zat berbahaya, efek radiasi. Melindungi hati dan otak dari alkohol dan rokok. Penting dalam pengobatan bronchitis, emphysema, TBC, dan rheumatoid arthritis. Mudah berubah menjadi cystine.
15. CITRULLINE (**)
    Menghasilkan energi. Meningkatkan sistem imunitas. Dimetabolisir menjadi arginine. Penting dalam detoxifikasi amonia yang merusak sel-sel sehat.

Asam amino non-esensial	Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine
Asam amino esensial	Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

5.      Proses metabolisme protein, biosintesis asam amino, katabolisme protein dan nitrogen

Proses metabolisme protein

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. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover, tercantum pada tabel berikut.

Contoh protein turnover.

Protein	Turnover rate (waktu paruh)
Enzim Di dalam hati Di dalam plasma Hemoglobin Otot Kolagen	7-10 menit 10 hari 10 hari 120 hari 180 hari 1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:

-        Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

-        Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim dll.

-        Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

-        Hormon dan fosfolipid

Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

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 memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1.    Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2.    Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

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.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi

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:

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.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus 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.

 Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan 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 non-esensial	Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine
Asam amino esensial	Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.

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

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen dieliminir.

Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:

1.    Secara langsung melalui degradasi protein

2.    Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).

Glutamat + piruvat ßàα-ketoglutarat + alanin

Siklus glukosa-alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peran S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein (secara esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim  sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

 Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadi intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkan peran signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitin dari semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasi arginin meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid  didaur secara spontan menjadi Δ¹pyrroline-5-carboxylate yang kemudian direduksi menjadi prolin oleh NADPH-dependent reductase.

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.

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.

Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferase.

6.      Konversi asam amino menjadi produk khusus

Glisin ikut serta dalam biosintesis konjugat glisin, kreatin, heme dan purin. Uraiannya sebagai berikut :

a.       Konjugat glisin : banyak metabolit dan preparat farmasi di ekskresikan sebagai konjugat glisin yang larut air. Contohnya mencakup asam glikokolat asam empedu yang terkonjungasi dan asam hipurat yang terbentuk dari bahan aditif-makanan benzoat.

b.      Kreatin : komponen sarkosin (N-metilglisin) pada kreatin berasal dari glisin dan S-adenosilmetionin.

c.       Heme : nitrogen dan α-karbon pada glisin turut memberikan nitrogen serta α-karbon cincin pirol maupun karbon jembatan metilen pada heme.

d.      Purin : keseluruhan molekul glisin menjadi atom 4, 5 dan 7 dari senyawa purin.

α -alanin merupakan asam amino yang utama di dalam plasma. α –alanin bersama dengan glisin membentuk fraksi nitrogen amino yang penting di dalam plasma manusia. Mamalia mengatabolisasi β-alanin melalui melanot semialdehid. Sebagian besar β-alanin di jaringan tubuh mamalia terdapat sebagai koenzim-A dan dipeptida β-alanil, terutama karnosil. Karnosin dan anserin mengaktifkan aktifitas ATP ase miosin. Homokarnosin merupakan dipeptida sistem saraf pusat, yang terdapat di otak manusia dengan konsentrasi yang bervariasi antara berbagai daerah otak.

Residu fosfoseril, fosfotreonil, dan fosfotirosil terdapat pada protein sebagai O-fosfotreonin dan fosfotirosin. S-adenosilmetionin memberikan gugus metil untuk biosintesis di dalam tubuh. Senyawa sulfat urine berasal dari sistein. Dikarbolasi histidin membentuk histamin, ornitin dan arginin membentuk poliamin. Poliamin merupakan unsur penting dalam pertumbuhan sel dan jaringan tubuh. Triftopan membentuk serotinin, yang merupakan vosokontriktor juat dan stimulator kontraksi otot polos. Tumor karsinoid yang ganas meningkatkan produksi serotinin.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Konsumsi zat gizi harus juga mempertimbangkan efek negatifnya jika dikonsumsi dalam jumlah yang berlebihan. Materi ini telah  mengulas bagaimana efeknya jika kita mengkonsumsi zat gizi (karbohidrat, protein dan lemak) dalam jumlah yang berlebihan.

B.     Saran

Kekurangan dalam penyampaian materi harap dimaklumi, karena penyusun mengalami kekurang waktu dan keterbatasan referensi dan journal dalam pembuatan makalah.

DAFTAR PUSTAKA

·           K. Murray, robert dkk. 2003. Biokimia Harver. Jakarta: EGC