SutresmanSutresmanMahasiswa PPs UNIMED 2013Mahasiswa PPs UNIMED 2013

Metabolisme NitrogenNitrogen merupakan biolimiting elemen

Ekskresi tidak sebanyak C dan HDalam sistem hidup N:

Protein: asam aminoAsam nukleatDll

Asam amino: 2020 jalur biosintesis20 jalur degradasi

Siklus NitrogenN2 NH3

NO2-

NO3-

Asam aminoNukleotidaGlikoaminoKoenzimPorpirin

ProteinDNA, RNAPolisakaridaFosfolipid

Tanaman & bakteri

Tanaman & bakteriNitrosomonas

Nitrobacter

Bakteri nitrogen fixing

Bakteri denitrifying

Semua organisme

Semua organisme

Energi

Energi

Penggunaan amonia: biogenesis nitrogen organik (Aminasi)Sumber N berbeda tetapi selalu menjadi NH3 untuk dirubah menjadi

N organikNH3

CO2, ATP Aspartat α-Ketoglutarat Glutamat

Karbamoil fosfat Asparagin Glutamat Glutamin

ArgininPirimidin

Urea

Asam amino lain

Nukleotida PurinGula amino

TriptofanHistidin

transaminasi

1 234

1. Aminasi reduktif α-ketoglutarat

Glutamat dehidrogenaseGlutamat dehidrogenase

α-ketoglutarat dari siklus asam sitratBakteri menggunkan NADPH sel mamaliamenggunakan NADHα-ketoglutarat juga bisa digunakan untuk transaminasi

COO-

CH2

CH2

C O

COO-

COO-

CH2

CH2

HC NH3

COO-

+ NH3 + NAD(P)H + 2H+ + H2O + NAD(P)+

2. Pembentukan amida biologis

Glutamin sintetaseGlutamin sintetase

Sintetase: melibatkan energi dari ATP

C

CH2

CH2

HC NH3

COO-

+ NH3+ ATP

C

CH2

CH2

HC NH3

COO-

+ ADP+ P

O-

O

NH2

O

2. Pembentukan amida biologis

Asparagin sintetaseAsparagin sintetase

Mengkonsumsi lebih sedikit amoniak dibanding glutamin sintaseDapat menggunakan glutamin (transaminasi) selain amoniak

C

CH2

HC NH3

COO-

+ NH3 (Gln) + ATP

C

CH2

HC NH3

COO-

+ AMP+ PP (Glu)

O-

O

NH2

O

4. Pembentukan arginin dan pirimidin

Karbamoil fosfat sintetaseKarbamoil fosfat sintetase

NH3 + HCO3-+ 2ATP

P

O

C NH2

O

+ 2ADP+ P

O

O--O

+ 2ADP+ P + GluGln + HCO3

-+ 2ATP

Metabolisme NitrogenKarbohidrat dan lemak bisa disimpan untuk

digunakan kembaliProtein tidak dapat disimpan

Jumlah N sangat sedikitPerlu suplai terus menerus dari luar

Kapasitas biosintesis N berbeda-beda antar organisme---evolusievolusiAsam amino esensialLaktobasilus vs tanaman

TransaminasiBerperan sebagi distribusi N pada asam amino

dan degradasi asam aminoEnzim: Transminase atau aminotransferaseMebibatkan pasangan asam amino dengan asam

α-keto (glutama/α-ketoglutarat)GOT (glutama oksaloasetat transminase)--liverGPT (glutamat piruvat transaminase)--liver

Serum GOT dan GPT (SGOT dan SGPT) menjadi parameter fungsi liver

TransaminasiTransaminasi untuk transfer N

Transminasi degradasi

COO-

CH2

CH2

HC NH3

COO-

C

CH2

CH2

C O

COO-

O-

O

R

C O

COO-

R

HC NH3

COO-

++

Alanin + α-ketoglut arat piruvat + glut amat

Glutamat + NAD+ + H2O α-ketoglutarat + NADH + NH4+

Alanin + NAD+ + H2O piruvat + NADH + NH4+

Aminotransferase

Glu dehidrogenase

TransaminasiSGOT dan SGPTSGOT dan SGPT

Glutamat + oksaloasetat α-ketoglutarat + aspart at

Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

SGOT

SGPT

Degradasi asam amino dan metabolisme produk akhir nitrogen

Apabila terdapat kelebihan N dari kebutuhan, N dilepaskan sementara C digunakan sebagai sumber energi

Transaminasi (degradasi) menghasilkan α-keto yang masuk siklus asam sitrat

Amino oksidase

Degradasi asam amino dan metabolisme produk akhir nitrogenHasil degradasi berupa asam α-keto (kerangka

karbon) dan NH3 Asam α-keto bisa mengalami oksidasi (melalui siklus

asam sitrat) ataupun untuk biosintesis karbohidrat atau badan keton

NH3 bersifat toksik sehingga perlu diekskresikan (urea atau asam urat)

Jalur rantai karbon asam amino

Siklus asam sitrat

α-ketoglu

suksinat

fumarat

oksaloasetat

piruvat

Ala, Gly, CysSer, Thr

Asetil-CoA

Try, Leu, Iso

Asetoasetat

Leu, Lys, Phe, Tyr

Glu, Gln, HisPro, Arg

Val, MetThr, Iso

Asp, Tyr, Phe

Asn, Asp

Detoksifikasi amonia: EksresiUrea: diproduksi dalam siklus urea

Diproduksi di liver (mitokondria dan sitosol) kemudian ditransport ke ginjal untuk disaring

Level ureum (BUN) di serum menunjukkan fungsional ginjalAsam urat: diproduksi dalam biosintesis purin

Lebih sedikit air

C

NH2

O

H2N

urea

NH

ONH

NH

O

HN

O

uric acid

Siklus Krebs (siklus urea) CNH2

OH2N

NH2

NH2

OOH

NH2

NHHN

NH2

OOH

arginine

O

PO

HOOH

H2N

O

carbamoyl phosphate

NH2

NHO

NH2

OOH citrulline

NH2

NHN

NH2

OOH

arginiosuccinate

-OOC

-OOC

O-

O

O

-O

fumarate

MALAT OKSALOASETAT

ASPARTAT

ornitin

α-keto

Glu

NH4+ ,

NADH, H+

NAD+ , H2O

NH4+ + CO2

2 ATP

2 ADP + P

AMP + PP

ATP

NAD+ NADH, H+

TERIMAKASIH