Biosintesis Asam Amino Biokomia4.docx

Biosintesis Asam-asam Amino Non Esensial

Biosintesis Asam-asam Amino Non Esensial Author : Edhita Putri Daryanti (Pendidikan Biologi) Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS Asam amino merupakan unit dasar penyusun struktur protein yang dibutuhkan oleh tubuh yang memiliki fungsi penting sebagai kerangka dasar sejumlah senyawa dalam metabolisme seperti enzim, hormon, asam nukleat dan vitamin. Asam amino juga bagian dari protein dapat dijumpai didalam tubuh setiap makhluk hidup, dimana asam amino diperoleh dari pembongkaran protein dalam tubuh yang akan diambil nitrogen kemudian pemecahan asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai hasil sampingnya. Proses akhir dari pembongkaran protein dilakukan sintesis protein dari berbagai macam asam amino. Semua jaringan dalam makhluk hidup mampu melakukan sintesis baik asam amino esensial maupun non esensial. Asam amino dibutuhkan dalam jumlah yang relatif kecil. Aliran biosintetis pada protein tidak akan sebesar seperti aliran biosintetik yang menghasilkan karbohidrat atau lemak (Lehninger, 1982). Asam amino adalah senyawa organik yang memilki gugus fungsional ( -COOH) dan amina ( biasanya –NH2) . Struktus asam amino sebagai berikut : H H O

N

H

R

C C

OH

Asam amino dikelompokkan dalam 2 kategori : Asam amino esensial, merupakan asam amino yang tidak dapat disintesis oleh jaringan tubuh makhluk hidup dan diperoleh dari makanan yang dikonsumsi organisme heterotrof (tidak mampu memproduksi makanan sendiri) disebabkan untuk mensintesisnya diperluhan senyawa nitrat anorganik. Contoh : Histidin, Isoleusin, Fenilalanin, Leusin, Treonin, Lisin, Triptofan, Metionin, Valin. b. Asam amino non esensial, merupakan asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh dengan bahan baku asam amino lain (Dedi Rambadani. 2010) serta memiliki prioritas yang rendah untuk dikonsumsi. Contoh : Alanin, Asparagin, Aspartat, Sistein, Glutamat, Glisin, Prolin, Serin dan Tirosin. Dari 20 jenis macam asam amino, ± 75% digunakan untuk sintesis protein. Asam amino tersebut dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau hasil degradasi protein didalam tubuh. Terdapat 3 jalur untuk sintesis asam amino diantaranya : a.

a.

Asam amino glukogenik : asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitar seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat.Misal : Asparagin, aspartat, Alanin, Glutamat, Tirosin dan lainnya. b. Asam amino ketogenik : asam-asam amino yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil CoA atau asetoasetil KoA. Misal : Lisin dan Leusin. c. Asam amini ketogenik serta glukogenik : misal Isoleusin, Fenilalanin, Threonin, Triptofan dan Tirosin. Asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam setelah mengalami pelepasan gugus amin.

Sintesis Asam Amino Nonesensial Asam amino Glutamat dan Aspartat, ditransaminasi untuk menghasilkan oksaloasetat dan αketoglutarat dimana keduanya dapat digunakan dalam proses metabolisme siklus Krebs. Enzim yang bereaksi sebagai katalisator adala enzim glutamat dehidrogenase dan aspartat aminotransferase, AST.

Reaksi biosintesis glutamat

Reaksi ini awalnya terjadi adanya donor gugus asam amino dalam transformasi selalu glutamat. Glutamat harus tersedia agar sintesis asam amino dalam menggunakan reaksi transaminasi dapat berlangsung (Rex M, R. Dryer dkk. 1993). Dehidrogenase glutamat mengkatalis α-ketoglutarat dengan ion amonium membentuk glutamat dengan bantuan tenaga

pereduksi yaitu NADPH. Transaminase merupakan enzim spesifik yang mengkatalis reaksi sehingga tidak dapat dibalik. Jadi asam amino masuk masuk siklus Krebs dan asam keto meninggalkan siklus dengan reaksi yang sama. Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran glutamat sebagai donor amino intraseluler untuk reaksi transaminasi dan memilki fungsi sebagai bahan bakar utama sel-sel otak bersama glukosa dan mengurangi ketergantungan alkohol serta menstabilkan kesehatan mental dibutuhkan ± 8,94 %. Glutamat juga merupakan precursor dari sintesis klorofil pada perkembangan daun (Forde, Brian G. dan Peter J. dan Lea, 2007).

Jalur sintesis aspartat

Sedangkan pembentukan asam amino asparagin berasal langsung dari prekursornya yaitu aspartat yang dikatalisis oleh asparagin sintetase. Asparagin merupakan asam amino yang pertama kali diisolasi pada tumbuhan (Vauquelin & Robiquet, 1806). Asparagin menjadi senyawa utama dalam transportasi pada xylem (45–50%) akar ke daun dan pada floem (20–30%) dari daun ke biji yang sedang berkembang pada tumbuhan (Lea, 2006). Peran aspartat sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea. Fungsinya membantu perubahan karbohidrat menjadi energi sel, melindungi hati dengan membantu mengeluarkan amonia berlebih dari tubuh, membantu fungsi sel dan pembentukan RNA/DNA dibutuhkan ± 6,34 %. Alanin, berasal dari piruvat dan oksaloasetat oleh transaminasi dari glutamat (Lehninger, 1982). Seperti halnya glutamat, glutamin dan prolin, alanin juga berasal dari metabolik sentral yang didapatkan melalui kerja enzim alanin transaminase. Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. 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. Sel seludang pembuluh ditemukan memiliki kapasitas untuk memproduksi alanin dari piruvat dan glutamat dengan angka 0,5 gmol/min-mg BS Chl (Valle dan Heldt, 1991). Fungsi Alanin untuk memperkuat membran sel dan membantu metabolisme glukosa menjadi energi tubuh, dibutuhkan ± 5,82 %.

Jalur sintesis Alanin

Sistein, sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM). SAM merupakan prekursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil mengakibatkan adanya perubahan SAM menjadi Sadenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin oleh metionin sintase. Peran Sadenosilmetionin dalam transmetilasi 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. Fungsinya untuk membantu kesehatan pankreas, 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 dan meningkatkan aktifitas sel darah putih melawan penyakit. Dibutuhkan oleh tubuh ± 0,67 %.

Jalur sintesis Sistein

Tirosin, diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. 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). Tirosin bermanfaat untuk memperlambat penuaan sel, menekan pusat lapar di hipotalamus, membantu produksi melanin. Penting untuk fungsi kelenjar adrenal, tiroid dan pituitary, 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. Dibutuhkan sebesar ± 4, 60 %.

Jalur sintesis Tirosin

Prolin disintesis dari glutamat atau ornitin. Mula-mula glutamat direduksi menjadi αsemialdehida dengan bantuan glutamat kinase dehidrogenase. Kemudian metabolik ini mengalami penutupan menjadi pirolin 5-karboksilat dan reduksi lebih lanjut menjadi prolin dengan bantuan enzim pirolin karboksilat reduktase. Prolin adalah penghambat alosterik pada reaksi awal biosintesisnya. Prolin dimanfaatkan sebagai bahan dasar glutamic acid. Prolin bersama lycine dan vitamin C akan membentuk jaringan kolagen yang penting untuk menjaga kecantikan kuli, Memperkuat persendian, tendon, tulang rawan dan otot jantung. Dibutuhkan ± 2,97 %. Langkah utama dari biosintesis prolin pada tumbuhan yaitu katalisis glutamat menggunakan dua enzim, Δ1-pyrroline-5-karboksilat sintetase (P5CS) yang menghasilkan γ-glutamil kinase (γ –GK) dan asam glutamat semialdehid (GSA) dehidrogenase (γ-glutamil fosfat reduktase). GSA yang dihasilkan akan dikonversi menjadi prolin-5-karboksilat (P5C) yang nantinya akan direduksi dengan P5C reduktase (P5CR) menjadi prolin. Selain dari glutamat, prolin juga dibentuk dari ornitin melalui ornitin δ-aminotransferase (OAT) (Raggio dan Raggio, 2007)

Jalur sintesis Prolin dan Ornitin

Serin, diawali dari intermediat glikolitik 3-fosfpgliserat. 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. Pada tumbuhan, biosintesis serin terdapat dua jalur, yaitu jalur fotorespirasi melalui glisin dan jalur plastidic melalui metabolisme phosphorelated dari 3-phosphoglycerate. Multienzim kompleks glycine decarboxylase (GDC) dan serine hydroxymethyltransferase (SHMT) bertanggung jawab pada konversi glisin ke serin pada mitokondria tumbuhan ketika fotorespirasi. Pada jalur phosphorylated, jalur lain dari biosintesis serin yaitu terdapat pada plastid. Pada jalur ini, serin disintesis dari 3-PGA melalui seri reaksi katalis oleh 3phosphoglycerate dehydrogenase (PGDH), 3- phosphoserine aminotransferase (PSAT), and 3phosphoserine phosphatase (PSP). Jalur ini penting untuk suplai serin ke jaringan nonfotosintetik dan jaringan yang berkembang dengan cepat serta pada waktu gelap ketika fotorespirasi rendah (Ho, 1999). Fungsinya untuk 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. Dibutuhkan dalm jumlah ± 4, 00 % oleh tubuh.

Jalur sintesis Serin

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. Memilki fungsi untuk meningkatkan energi dan penggunaan oksigen di dalam sel. Penting untuk kesehatan sistem syaraf pusat, menjaga kesehatan kelenjar prostat, mencegah serangan epilepsi dan pernah dipakai untuk mengobati depresi. Dibutuhkan sebesar ± 3, 50 %.

Jalur sintesis Glisin

Kesimpulan

1. Asam amino non-esensial senyawa organik yang memilki gugus fungsional ( -COOH) dan amina ( biasanya –NH2), dimana asam amino tersebut telah tersedia dalam tubuh makhluk hidup. 2. Asam Glutamat , Asam asparatat dan Serin merupakan prekusor dalam biosintesis asam amino dan termasuk ke dalam jenis asam amino non esensial. 3. Berdasarkan Prekusor metaboliknya dibagai menjadi 6 yaitu prekusor dari α ketoglutarat 3fosfogliserat, oksaloasetat, piruvat, fosfoenolpiruvat dan erythrose 4 fosfat, dan ribosa 5 fosfat. 4. Berdasarkan jalur sintesisnya asam amino dibagi menjadi 3 yaitu glukogenik, glukogenik serta ketogenik dan ketogenik. 5. Jenis asam amino non esensial diantaranya : Alanin, Asparagin, Aspartat, Sistein, Glutamat, Glisin, Prolin, Serin dan Tirosin. Referensi Anonim. 2012. Amino Acid Biosynthesis. themedicalbiochemistry.org Diakses pada tanggal 26 Mei 2013 Rambdani, Dedi. 2010. Asam Amino Esensial dan Nonesensial.dedirambdani.blogpsot.com. Diakses tanggal 23 mei 2013 Forde, Brian G. dan Peter J. Lea. 2007. Glutamate in plants: metabolism, regulation, and signalling. Journal of Experimental Botany Vol. 58 pp. 2339–2358. Ho, Chai-Ling, Massaki Noji, dan Kazuki Saito. 1999. Plastidic Pathway of Serine Biosynthesis. The Journal of Biological Chemistry 274 (16), pp. 11007–11012. Lea, P.J, dkk. 2006. Asparagine in plants. Ann Appl Biol 150: 1–26. Lehninger, Albert L. 1982. Dasar-dasar Biokimia Jilid 2. Jakarta: Penerbit Erlangga Matthews, dkk. 1988. Amino Acid Biosynthesis in Plants: Approaching an Understanding at the Molecular Level. Plant Molecular Biology Reporter Volume 6 (3) pp. 137-154. Raggio, Miguel dan Nora Moro de Raggio. 2007. Biosynthesis of proline in fruits of green bean plants: deficiency versus toxicity of nitrogen. International Journal of Experimental Botany, 76: 143152. Rex M., Robert L., Thomas W. dan Arthur A. 1993. Biokimia Suatu Pendekatan Berorientasi- Kasus. Yogyakarta : UGM Press Valle, Estela M. dan Hans W. Heldt. 1991. Alanine Synthesis by Bundle Sheath Cells of Maize. Plant Physiol. 95 pp. 839-845. Diposting oleh Edhita Putri di 07.11 http://edhitatokae.blogspot.co.id/2014/03/biosintesis-asam-asam-amino-non-esensial.html