METABOLISME METABOLISME PROTEINPROTEIN

PrasetyastutiDepart. Of BiochemistryGADJAH MADA UNIVERSITY

- BIOSYNTHESIS NON-ESSENTIAL AMINO ACID

- CATABOLISM N - AMINO ACID

- CATABOLISM C – AMINO ACID

- CONVERTION AMINO ACID TO SPECIALIZED PRODUCTS

INTRODUCTION

- Naturally amino acids : 300- Amino acids in protein : 20

essential non-essentialArg* AlaHis* Asp, AsnIle Glu, GlnLeu Cys(*)Lys GlyMet HypPhe HyL(**)Thr ProTrp SerVal Tyr(**) (**) from essential AA

Grains : poor essential amino acidAnimal : >> essential amino acid Egg = 1 (complete essential amino acids)

Kwashiorkor : protein deficientMarasmus : protein & caloric deficients Essential amino acid : number enzyme to synthesize large

relative than non-essential amino acids(manufacture “easy” amino acids)

BIOSINTESIS ASAM AMINO BIOSINTESIS ASAM AMINO

NON ESSENSIALNON ESSENSIAL

1. Glutamat1. Glutamat

2. Glutamin2. Glutamin

3. Alanin3. Alanin

4. Aspartat & Asparagin4. Aspartat & Asparagin

5. Serin 5. Serin

6. Glisin 6. Glisin a. dari kolina. dari kolin

b. dari serin b. dari serin

7. Prolin7. Prolin

8. Sistein 8. Sistein

9. Tyrosin 9. Tyrosin

10. Hidroksi Prolin & Hidroksi 10. Hidroksi Prolin & Hidroksi Lisin Lisin

KATABOLISME PROTEIN & KATABOLISME PROTEIN & NITROGEN ASAM AMINONITROGEN ASAM AMINO

Kepentimgan Biomedis - dewasa normal :Intake Nitrogen sesuai dg N yg diekskresikan Balance N (-) : cancer, kwasiorkor,marasmusBalance N (+) : masa pertumbuhan, pregnansiAmonia berasal dr N α NH2 asam amino : toxicDlm jar : nitrogen amide glutamin : non toxic

Di hepar: glutamin , deaminasi amonia - urea (non toxic)

Fs hepar terganggu(sirosis/hepatitis)-[amonia ]darah meningkat Turn over protein 1-2% /hari dari protein

tubuh total

Dari 75 -80% digunakan untuk sintesis protein

baru 20-25% membentuk urea

Degradasi protein dinyatakan dengan t1/2 : waktu yang diperlukan untuk mereduksi

kadarnya menjadi 50% dari nilai awalnya.

T1/2 protein hepar < 30 menit- > 150 jamProtein dg t1/2 pendek : prolin, glutamin, serin,

treoninT ½ 100 jam : aldolase, laktat Dh, sitokrom

Kelebihan asam amino tidak disimpan tp di degradasi

Kebutuhan protein orang dewasa : 30-60 g/hari

Ikatan peptid --- melepas peptid---- as. am. Bebas

protease peptidase

Ik. Internal ----- peptida yang lebih pendek

endopeptidase

Amino peptidase : mengeluarkan as. am. yg berasal dari amino

terminalKarboksi peptidase : mengeluarkan as. am. yg berasal dari

karbok sil terminal

Nitrogen diekskresi sebagai amonia, asam urat, urea

Ikan (hidup di air) : amonotelik mengekskresi amonia

Burung : urikotelik : mengekskresi asam urat

Hewan darat, manusia: ureotelik mengekskresi urea

[urea] darah , pada penderita peny. Ginjal, suatu akibat bukan penyebab gangguan fs ginjal

Biosintesis UreaBiosintesis Urea

1. transaminasi2. deaminasi oksidatif glutamat3. transport amonia4. siklus urea

Transaminasi Transaminasi

Alanin amino transferase I: & glutamat amino transferase II: mengkatalisis

gugus amino ke piruvat membentuk alanin/α-

ketoglutarat

piruvat α as.amino α- KG α as. Amino

I II alanin α as.keto glutamat α

as.keto

Oxidative deamination catalyzed byL-amino acid oxidase (L-α-amino acid:O2 oxidoreductase). The α-imino acid

The glutamine synthase reactionstrongly favors glutamine synthesis

The glutaminase reaction proceeds essentiallyirreversibly in the direction of glutamate andNH4+ formation. Note that the amide nitrogen, not the α-amino

nitrogen, is removed.

Reaksi dan intermediet biosintesis urea

KATABOLISME CARBON SKELETON ASAM AMINO

Amphibolic intermediates formed from the carbon skeletons of amino acids.

Catabolism of L-asparagine (top) and of L-glutamine(bottom) to amphibolic intermediates

KATABOLISME PROLIN

Katabolisme Histidin & alfa ketoglutarat

Interconversion of serine and glycinecatalyzed by serine hydroxymethyltransferase. (H4 folate,tetrahydrofolate.)

Reversible cleavage of glycine by themitochondrial glycine synthase complex. (PLP, pyridoxalphosphate.)

Reaksi sistin reduktase

Catabolism of L-cysteine via the cysteinesulfinate pathway (top) and by the 3-mercaptopyruvatepathway (bottom).

Mixed disulfide of cysteine and homocysteine

Perubahan treonin menjadi glisin & asetil KoA

Intermediates in L-hydroxyproline catabolism. (α-KA,α-keto acid; α-AA, α-amino acid.) Numerals identify sites of metabolic defects in 1 hyperhydroxyprolinemia and 2 type II hyperprolinemia.

Intermediet katabolisme tirosin

Alternative pathways of phenylalaninecatabolism in phenylketonuria. The reactions alsooccur in normal liver tissue but are of minor significance

Katabolisme lisin

Katabolisme triptofan

Pembentukan xanturenat pada defisiensi vitamin B6

Formation of S-adenosylmethionine. ~CH3 represents the highgroup transfer potential of “active methionine.”

Perubahan metionin menjadi propionil KoA

The analogous first three reactions in the catabolism of leucine, valine, and soleucine. Note also the analogy of reactions 2 and 3 to reactions of the catabolism of fatty acid

Catabolism of the β-methylcrotonyl-CoA formed from L-leucine. Asterisks indicate carbonatoms derived from CO2.

Subsequent catabolism of the tiglyl-CoA formed from L-isoleucine.

Subsequent catabolism of themethacrylyl-CoA formed from L-valine (see Figure30–19). (α-KA, α-keto acid; α-AA, α-amino acid.)

PERUBAHAN ASAM AMINO PERUBAHAN ASAM AMINO MENJADI PRODUK KHUSUSMENJADI PRODUK KHUSUS

Glisin- metabolit & produk farmasi diekskresi

sbg konjugat glisin larut air asam glikokolat asam hipurat : dibentuk dr bensoat (bhn mkn aditive) Obat2an, metabolit obat, seny lain dg

gugus karboksil - diekskresi dlm urin sbg konjugat glisin

Biosintesis hipuratBiosintesis hipurat

ΒΒ-Alanin -Alanin - metabolit sistein , terdapat dlm KoA Sebagai - alanil (carnosin)Jar mamalia : membentuk - alanin drv

sitosin, karnosin & anserintransaminasi - alanin - malonat semialdGangguan metab hiperbeta-alaninemia --

[ - alanin, taurin, - NH2 isobutirat ] dlm

jaringan & C tubuh meningkat

- alanil dipeptid- alanil dipeptidCarnosin, & anserin mengaktivasi miosin

ATPase, mengkelat Cu & meningkatkan ambilan Cu

Biosintesis carnosin dikatalisis oleh carnosin sintetase melalui 2 tahap

- pembentukan asil –adenilat - alanin terikat enzim

- transfer alanil ke histidin

-alanil –AMP-alanil –AMP

ATP + - alanin - -alanil –AMP + PPi

-alanil –AMP + histidin karnosin + AMP

Hidrolisis carnosin ke -alanin & histidin dikatalisis oleh carnosinase

Carnosinuria : def carnosin & turunannya

HomocarnosinKadarnya dlm otak manusia > [carnosin]Disintesis dlm jar otak oleh carnosin sintetaseDlm serum, tdk menghidrolisis homocarnosin

Homocarnosinosis- kelainan genetik- dihub kan dg perkembangan paraplegia spastic & retardasi mental

- fosforilasi & defosforilasi residu seril, treonil & tirosil mengatur aktivitas enzim tertentu metab KH & L

* * Metionin: S-adenosil metioninMetionin: S-adenosil metionin

* Sistein - prekursor bag thioetanolamin CoA &

taurin yg berkonjugasi dg asam empedu (as taurokolat)

Histidindekarboksilasi histidin ----- histamin Dikatalisis oleh dekarboksilase

(antihipertensi-aktivitasnya dihambat oleh α CH3 asam

amino-mengkatalisis de-CO2 DOPA,5OH

trp,phe,tyr,trp

Dlm tubuh sbg:- ergothionein- carnosin-anserin

Ornithin & argininOrnithin & arginin

- donor formimidin utk sintesis creatin Melalui ornitin putresin, spermin &

spermidin Arginin-prekursor NO yg bekerja sbg neurotransmiter relaxan otot polos vasodilatorSintesis NO dikatalisis oleh NO sintase , tgt

NADPH dr arginin + O2 menghasilkan citrulin +NO

Metabolisme arginin, ornitin & prolinMetabolisme arginin, ornitin & prolin

PoliaminPoliamin-spermidin & spermin berfungsi dlm:- proliferasi & pertumbuhan- faktor pertumbuhan sel mamalia yg

dikultur- menstabilkan sel utuh, organela sub

seluler& membran

Dosis farmakologis poliamin adalah hipotermik & hipotensif

Triptophan Triptophan Hidroksilasi trp 5-OH trp, dekarboksilasi --- serotonin (vasokonstriktor, stimulator kontraksi otot

polos

Katab serotonin - 5-OH indolasetatMrpk rks deaminasi oxidative oleh

monoaminOksidaseSel tumor produksi serotonin >>>

Di ginjal, hepar, Trp --- triptamin -- indolasetat

Katabolit utama trp dlm urin normal :- indol 3-asetat- 5-OH indolasetat

CATABOLISM CARBON AMINO ACID

Glycogenic Ketogenic Glycogenic & KetogenicAla Gly His Arg Hyp MetAsp Pro Ser Cys Thr Val Glu

Leu IleLysPheTrpTyr