MAKALAH METABOLISME PROTEIN

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Sebagian besar struktur yang membentuk hewan, tumbuhan dan mikroba yang dibuat dari tiga kelas dasar molekul, yaitu: asam amino, karbohidrat dan lipid (sering disebut lemak). Sebagai molekul ini penting bagi kehidupan, reaksi metabolik fokus pada pembuatan molekul-molekul selama pembangunan sel dan jaringan dan menggunakannya sebagai sumber energi dalam pencernaan dan penggunaan makanan.

Protein terbuat dari asam amino yang diatur dalam rantai linear dan bergabung bersama-sama oleh ikatan peptida. Banyak protein adalah enzim yang mengkatalisis reaksi kimia dalam metabolisme. Protein lain memiliki fungsi struktural atau mekanis, seperti protein yang membentuk sitoskeleton, sistem perancah yang mempertahankan bentuk sel. Protein juga penting dalam isyarat sel, tanggapan imun, sel, transpor aktif di seluruh membran, dan siklus sel.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan metabolisme protein?

2.      Bagaimana penguraian protein dalam tubuh?

3.      Bagaimana mekanisme kerja asam amino dalam darah?

4.      Bagaimana reaksi metabolisme asam amino?

5.      Bagaimana pembentukan asetil koenzim A?

6.      Apa yang dimaksud dengan siklus urea?

7.      Apa yang dimaksud dengan biosintesis protein?

8.      Apa penyakit yang ditimbulkan akibat gangguan metabolism protein?

C.    Tujuan

1.      Mengetahui pengertian metabolism protein

2.      Mengetahui penguraian protein dalam tubuh

3.      Mengetahui mekanisme kerja asam amino dalam darah

4.      Mengetahui metabolisme asam amino

5.      Mengetahui pembentukan asetil koenzim A

6.      Mengetahui pengertian dari siklus urea

7.      Mengetahui pengetian dari biosintesis protein

8.      Mengidentifikasi penyakit yang disebabkan oleh gangguan metabolism protein

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Metabolisme Protein

1.      Pengertian Metabolisme

Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular.

Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik, katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.

Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. Pada senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promoter dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis.

Pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada suatu cabang ilmu biologi yang disebut metabolomika.

2.      Pengertian Protein

Protein adalah bagian dari semua sel hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat-zat gizi dan darah adalah protein.

Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.

Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur sertafosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentukhormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun1838.

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsimenjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom.

Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

3.      Metabolisme Protein

Protein yang terdapat dalam makanan kita dicernakan dalam lambung dan usus menjadi asam-asam amino, yang diabsorpsi dan dibawa oleh darah ke hati. Sebagian asam amino diambil oleh hati, sebgaian lagi diedarkan ke dalam jaringan-jaringan luar hati. Protein dalam sel-sel tubuh dibentuk dari asam amino. Bila ada kelebihan asam amino dari jumlah yang digunakan untuk biosintesis protei, kelebihan asam amino akan diubah menjadi asam keto yang dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat atau diubah menjadi urea. Hati merupakan organ tubuh di mana terjadi reaksi katabolisme maupun anabolisme.

Asam amino yang dibuat dalam hati, maupun yang dihasilkan dari proses katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah ke dalam jaringan untuk digunakan. Proses anabolic maupun katabolic juga terjadi dalam jaringan di luar hati. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu absorpsimelalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Banyaknya asam amino dalam darah tergantung dari keseimbangan antara pembentukan asam amino dan penggunaannnya. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.

B.       Penguraian Protein dalam Tubuh

Asam amino yang dibuat dalam hati, maupun yang dihasilkan dari proses katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk digunakan.proses anabolik maupun katabolik juga terjadi dalam jaringan diluar hati.asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu absorbsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Banyaknya asam amino dalam darah tergantung keseimbangan antara pembentukan asam amino dan penggunaannya. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.

Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan – perubahan tertentu dengan kecepatan yang berbeda untuk tiap protein. Protein dalam dara, hati dan organ tubuh lain mempunyai waktu paruh antara 2,5 sampai 10 hari. Protein yang terdapat pada jaringan otot mempunyai waktu paruh 120 hari. Rata-rata tiap hari 1,2 gram protein per  kilogram berat badan diubah menjadi senyawa lain. Ada tiga kemungkinan mekanisme perubahan protein, yaitu :

1)   Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau katabolisme dan dibentuk sel – sel baru.

2)   Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel yang mati.

3)   Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru.

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti protein dalam jaringan yang mengalami proses penguraian dan untuk mengganti nitrogen yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Ada beberapa asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tidak dapat diproduksi oleh tubuh dalam jumlah yang memadai. Oleh karena itu asam amino tersebut,yang dinamakan asam essensial yang dibutuhkan oleh manusia.

Kebutuhan akan asam amino esensial tersebut bagi anak-anak relatiflebih besar daripada orang dewasa. Kebutuhan protein yang disarankan ialah 1 sampai 1,5 gram per kilogram berat badan per hari.

C.      Asam Amino dalam Darah

Jumlah asam amino dalam darah tergantung dari jumlah yang diterima dan jumlah yang digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim – enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain ialah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase, tripeptidase dan dipeptidase.

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsi melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai kedalam pembuluh darah. Proses absorpsi ini ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi. Asam-asam amino dikarboksilat atau asam diamino diabsorbsi lebih lambat daripada asam amino netral.

Dalam keadaan berpuasa, konsentrasi asam amino dalam darah biasanya sekitar 3,5 sampai 5 mg per 100 ml darah. Segera setelah makan makanan sumber protein, konsentrasi asam amino dalam darah akan meningkat sekitar 5 mg sampai 10 mg per 100 mg darah. Perpindahan asam amino dari dalam darah  kedalam sel-sel jaringan juga proses tranpor aktif yang membutuhkan energi.

D.      Reaksi Metabolisme Asam Amino                                 

Tahap awal pembentukan metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan gugus amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus amino yaitu, transaminasi dan deaminasi.

Transaminasi

Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain. Dalam reaksi transaminasi ini gugus amino dari suatu asam amino dipindahkan kepada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat, a ketoglutarat atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino, sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Ada dua enzim penting dalam reaksi transaminasi yaitu alanin transaminase dan glutamat transaminase yang bekerja sebagai katalis dalamreaksi berikut :

                                                                          

Pada reaksi ini tidak ada gugus amino yang hilang, karena gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino diterima oleh asam keto. Alanin transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap asam piruvat-alanin. Glutamat transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap glutamat-ketoglutarat sebagai satu pasang substrak .

Reaksi transaminasi terjadi didalam mitokondria maupun dalam cairan sitoplasma. Semua enzim transaminase tersebut dibantu oleh piridoksalfosfat sebagai koenzim. Telah diterangkan bahwa piridoksalfosfat tidak hanya merupakan koenzim pada reaksi transaminasi, tetapi juga pada reaksi-reaksi metabolisme yang lain.

Deaminasi Oksidatif

Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Dalam beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis.

As. Glutamat + NAD         As. Α ketoglutarat + NH4 + NADH + H

Dalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+. Selain NAD+ glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP+ sebagai aseptor elektron. Oleh karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses transaminasi, maka glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam metabolisme asam amino oksidase dan D-asam oksidase.

E.       Pembentukan Asetil Koenzim A

Asetil koenzim A merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam amino dengan siklus asam sitrat. ada dua jalur metabolic yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A, yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam asetoasetat.

Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolic melalui asam piruvat ialah alanin, sistein, serin dan treonin. alanin menghasilkan asam piruvat dengan langsung pada reaksi transaminasi dengan asam a ketoglutarat. Treonin diubah menjadi gllisin dan asetaldehida oleh enzim treonin aldolase. glisin kemudian diubah menjadi asetil koenzim A melalui pembentukan serin dengan jalan penambahan satu atom karbon, seperti metal, hidroksi metal dan formil. koenzim yang bekerja disini ialah tetrahidrofolat.

F.       Siklus Urea

Hans Krebs dan Kurt Heneseleit pada tahun 1932 mengemukakan serangkaian reaksi kimia tentang pembentukan urea. Mereka berpendapat bahwa urea terbentuk dari ammonia dan karbondioksida melalui serangkaian reaksi kimia yang berupa siklus, yang mereka namakan siklus urea. Pembentukan urea ini terutama berlangsung didalam hati. Urea adalah suatu senyawa yang mudah larut dalam air, bersifat netral, terdapat dalam urine yang dikeluarkan dari dalam tubuh.

Dalam reaksi pembentukan karbamil fosfat ini, satu mol ammonia bereaksi  dengan satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamilfosfat sintetase. Reaksi ini membutuhkan energi, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi ADP. Disamping itu sebagai kofaktor dibutuhkan mg++ dan N-asetil-glutamat.

Karbamil fosfat yang terbentuk bereaksi dengan ornitin membentuk sitrulin. Dalam reaksi ini bagian karbomil bergabung dengan ornitin dan memisahkan gugus fosfat. Sebagai katalis pada pembentukan sitrulin adalah ornitin transkarbamilase yang terdapat pada bagian mitokondria sel hati.

Selanjutnya sitrulin bereaksi dengan asam aspartat membentuk asam argininosuksinat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinat sintetase. Dalam reaksi tersebut ATP merupakan sumber energi dengan jalan melepaskan gugus fosfat dan berubah menjadi AMP.

Dalam reaksi ini asam argininosuksinat diuraikan menjadi arginin dan asam fumarat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinase, suatu enzim yang terdapat dalam hati dan ginjal. Reaksi terakhir ini melengkapi tahap reaksi pada siklus urea. Dalam reaksi ini arginin diuraikan menjadi urea dan ornitin. Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi penguraian ini ialah arginase yang terdapat dalam hati. Ornitin yang terbentuk dalam reaksi hidrolisis ini bereaksi dengan karbamilfosfat untuk membentuk sitrulin.

G.      Biosintesis Protein

Biosintesis protein  yang terjadi dalam sel merupakan reaksi kimia yang kompleks dan melibatkan beberapa senyawa penting, terutama DNA dan RNA.molekuk DNA merupakan rantai polinukleutida yang mempunyai beberapa jenis basapurin dan piramidin, dan berbentuk heliks ganda.

Dengan demikian akan terjadi heliks gandayang baru dan proses terbentunya molekul DNA baru ini disebut replikasi, urutan basa purin dan piramidin pada molekul DNA menentukan urutan asam amino dalam pembentukan  protein. Peran dari DNA itu sendri sebagai pembawa informasi genetic atau sifat-sifat keturunan pada seseorang . dua tahap pembentukan protein:

1. Tahap pertama disebut transkripsi, yaitu pembentukan molekul RNA sesuai pesan yang diberikan oleh DNA.

2. Tahap kedua disebut translasi, yaitu molekul RNA menerjemahkan informasi genetika kedalam proses pembentukan protein.

Biosintesis protein terjadi dalam ribososm, yaitu suatu partikel yang terdapat dalam sitoplasma r RNA bersama dengan protein merupakan komponen yang membentuk ribosom dalam sel, perananya dalam dalam sintesis protein yang berlangsung dalam ribosom belum diketahui. m RNA diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA yang paling sedikit jumlahnya. kode genetika yang berupa urutan basa pada rantai nukleutida dalam molekul DNA. tiap tiga buah basa yang berurutan disebut kodon, sebagai contoh AUG adalah kodon yang terbentuk dalam dari kombinasi adenin-urasil-guanin, GUG adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi guanin-urasil-guanin. kodon yang menunjuk asam amino  yang sama disebut sinonim, misalnya CAU dan CAC adalah sinonim untuk histidin. perbedaan antara sinonim tersebut pada umumnya adalah basa pada kedudukanketiga misalnya GUU,GUA,GUC,GUG.

Bagian molekut t RNA yang penting dalam biosintesis protein ialah lengan asam amino yang mempunyai fungsi mengikat molekul asam amino tertentu dalam lipatan anti kodon. lipatan anti kodon mempunyai fungsi menemukan kodon yang menjadi pasangannya dalam m RNA yang tedapat dalam ribosom. pada prosese biosintesis protein, tiap molekuln t RNA membawa satu molekul asam amino masuk kedalam ribosom. pembentukkan ikatan asam amino dengan t Rna ini berlangsung dengan bantuan enzim amino asli t RNA sintetase dan ATP melalui dua tahap reaksi:

1.      Asam aminon dengan enzim dan AMP membentuk kompleks aminosil-AMP-enzim.

2.      Reaksi antara kompleks aminoasil-AMP-enzim dengan t RNA

Proses biosintesis akan berhenti apabila pada m RNA terdapat kodon UAA,UAG,UGA. karena dalam sel normal tidak terdapat t RNA yang mempunyai antikodon komplementer.

H.      Penyakit akibat Gangguan Metabolisme Protein

Salah satu gangguan metabolisme protein dijelaskan dengan ditemukannya penyakit yang terjadi karena kekurangan protein. Kekurangan protein hampir selalu disertai dengan kekurangan energi. Penyakit yang terjadi karena kekurangan energi dan protein biasa dikenal dengan KEP. Ketika seorang anak mengalami penyakit KEP maka akan muncul gejala-gejala marasmus dan kwashiorkor.

Pada penderita marasmus, pertumbuhan terganggu, tubuh sangat kurus, adanya pembesaran hati, kulit tampak keriput, mudah terkena diare, infeksi saluran pernafasan dan batuk rejan.

Pada penderita kwashiorkor, ciri-ciri yang terjadi adalah adanya gangguan pertumbuhan pada berat badan, lemah, kurus, apatis (tidak peduli terhadap lingkungan), kulit tampak kering, moonface, anoreksia, pembesaran hati serta anemia.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Pencernaan protein menghasilkan asam amino.sebagian besar asam amino digunakan untuk pembangunan protein tubuh. Bila ada kelebihan atau bila tidak tersedia cukup karbohidrat dan lemak untuk kebutuhan energi, sebagian asam amino dipecah melalui jalur yang sama dengan glukosa untuk menghasilkan energi. Asam amino lain langsung memasuki siklus TCA untuk menghasilkan energi.

B.     Saran 

Protein dalam jumlah yang berlebihan dapat diubah menjadi lemak tubuh dan menyebabkan kegemukkan. Oleh karena itu kita harus pandai-pandai dalam mengatur asupan zat gizi agar seimbang.

Untuk mengeluarkan ureum memerlukan air agar dapat berada dalam keadaan larut dalam air. Oleh karena itu, seorang yang banyak makan protein harus minum lebih banyak.

DAFTAR PUSTAKA

Poedjiadi, Anna. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Cet. I; Jakarta: UI Press

Yazid, Estien dan Lisda Nursanti. 2006. Penuntun Praktikum Biokimia untuk Mahasiswa Analis. Yogyakarja: Andi Offset

Rochem. 2012. Metabolism Protein dan Asam Amino. www.rochem.wordpress.com. 31 Januari 2012

        http://rochem.wordpress.com/2012/01/20/metabolisme-protein-dan-asam-amino-2/. (1 November 2012)

Isharmanto, Bojonegoro. 2010. Metabolism Protein. www.biologigonz.blogspot.com . 25 Juli 2010.

                        http://biologigonz.blogspot.com/2010/07/metabolisme-protein-2.html.   

                        (1  November 2012)