Metabolisme Protein

Metabolisme Protein Pendahuluan Protein sangat berbeda dari karbohidarat dan lemak. Protein adalah sumber utama dari nitrogen yang merupakan elemen yang sangat penting dari setiap mahluk hidup. Fungsi utamanya membentuk jaringan tubuh dengan kandungan asam aminonya. Protein membentuk kehidupan manusia, protein selalu dihubungkan dengan mahluk hidup dan upaya untuk mengetahui bagaimana kehidupan bermula dipusatkan pada bagimana protein mulanya terbentuk. Protein berperan sebagai struktural yang membangun tubuh kita. Enzim protein memecah makanan menjadi zat gizi yang dapat digunakan sel. Sebagai antibodi, mereka melindugi kita dari penyakit. Hormon peptida membawa pesan-pesan yang mengkoordinasi pelangsungan aktivitas tubuh dan protein melakukan lebih banyak lagi, mereka memandu perkembangn kita dimasa kanak-kanak dan memperhatikan tubuh kita selama masa dewasa. Mereka telah membuat kita menjadi individu unik sebagaimana kita sekarang. Seperti makromolekul biologi yang lain seperti polisakarida-polisakarida dan asam nukleat, protein-protein adalah bagian penting dari organisma-organisma dan mengambil bagian di dalam setiap proses di dalam sel-sel. Banyak protein adalah enzim-enzim bahwa mengkatalisasi reaksi-reaksi biokimia dan bersifat hal penting kepada metabolisme. Protein-protein juga mempunyai fungsi-fungsi mekanis atau struktural, seperti aktin dan miosin di dalam otot dan protein-protein di dalam cytoskeleton, wujud suatu sistim yang dari perancah bahwa memelihara bentuk sel. Protein-protein lain bersifat penting di dalam pemberian isyarat sel, tanggapan imun, sel, dan biakan sel. Protein-protein adalah juga perlu di dalam diet-diet binatang, karena binatang-binatang tidak bisa manyatukan semua asam amino yang mereka memerlukan dan harus memperoleh asam amino esensial dari makanan. Melalui proses pencernaan, binatang-binatang pecah;rinci protein yang dicernakan ke dalam asam amino yang cuma-cuma yang kemudian adalah yang digunakan di dalam metabolisme. Pengertian Kata protein datang dari bahasa Yunani, asal kata ("prota/ proteus"), yang berarti "arti penting yang utama." Protein-protein pertama digambarkan dan yang dinamai oleh ahli kimia. (Swedish J.J. Berzelius1838). Secara umum protein dapat didefinisikan sebagai suatu zat organik yang pada hidrolisa menghasilkan unit- unit pembentukan yakni asam- asam amino. Secara kimiawi protein adalah suatu zat yang terdiri dari substansi C, H, O dan N, unsure lain yakni S yaitu suatu grup molekul yang sangat kompleks dan bervariasi di dalam tubuh manusia. Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Metabolism total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup. Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika. Klasifikasi dan Struktur Protein a. Klasifikasi Protein terdapat dalamsemua sistem kehidupan. Merupakan suatu komponen selular utama dan menyusun sekitar 50% dari berat kering sel. Mikrobiomolekul dengan susunan kompleks ini, merupakan polimer alam dari asam-asam alfa amino, berat molekul berkisar antara lima ribu sampai berapa juta. Istilah komponen dikemukakan pertama kali oleh pakar kimia bangsa Belanda G. J. Nulder pada tahun 1939, yang diturunkan dari bangsa yunani “proteios”. Proteios sendiri mempunyai arti yang pertama atau yang paling utama. Protein mengandung peranan penting dalam organisme mahluk hidup, yaitu dalam struktur, fungsi dan reproduksi. Karena protein tersusun atas asam-asam alfa amino, maka susunan kimianya juga mengandung unsur-unsur seperti yang terdapat dalam asam-asam amino penyusunya, yaitu : karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen. Kadang-kadang dalam molekul protein terdapat unsur-unsur belerang, yaitu bila diantara monomernya terdapat asam amino sistein metoinin. Pada protein majemuk disamping unsur-unsur tersebut kemungkinan masih mengandung fosfor, besi atau magnesium. Susunan untuk bagian-baguan protein untuk berbagai macam tidak jauh berbeda, yaitu sekitar : 52,40% karbon; 6,90-7,30% hidrogen; 15,30-18% nitrogen; 21-23,50% oksigen dan 0,80-2,00% belerang. Berbagai jenis protein yang telah dikenak mempunyai fungsi yang spesifik, misalnya sebagai pengatur metabolik ( hormon ), sebagai biokatalisator ( enzim ), sebagai pertahanan tubuh (antibodi ), sebagai pembangun struktur, sebagai pengatur PH, sebagai pembawa sifat keturunan, sebagai sumber energi dan sebagai pengangkut lipida, oksigen atau ion tembaga dalam tubuh. Protein dapat diklasifikasikan sebagai berikut yang berdasarkan pada strukturnya, protein dibagi menjadi 2, yaitu : 1. Protein fibrosa : berbentuk pamjang, amorf dan berat molekulnya sulit diteentukan dengan pasti, tidak larut dalam larutan garam, asam, basa, atau alkohol. Contoh : kolagen, miosin, keratin 2. Protein globular : bentuk bulat atau hampir bulat, mempunyai bentuk kristal dan berat molekulnya umumnya mudah ditentukan, larut dalam larutan basa, asam. Garamdan alkohol. Contoh : albumin, globulin, protein enzim, protein hormon. b. Struktur Protein Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Sementara itu, struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen Fungsi Protein dalam Tubuh Protein dalam makanan akan terlibat dalam pembentukan jaringan protein dan berbagai fungsi metabolisme yang spesifik. 1) Pertumbuhan (untuk anak) dan pemeliharaan (untuk orang dewasa). Protein iubah menjadi asam amino yang diperlukan untuk membangun dan mempertahankan jaringan tubuh. 2) Pembentukan ikatan-ikatan essensial tubuh 3) Mengatur keseimbangan air 4) Memelihara netralitas tubuh 5) Pembentukan antibody. Protein ikut serta dalam fungsi Sistem kekebalan tubuh. 6) Mengangkut zat-zat gizi Hormon adalah pengantar zat kimia yang disatukan dan dikeluarkan oleh jaringan (kelenjar) endokrin dan mengangkut darah ke jaringan atau organ-organ pengikat ke sel yang peka terhadap rangsangan protein. Enzim adalah molekul protein ( yang ditunjukan akhiran ase ) berlaku sebagai katalisator untuk perubahan timngkat reaksi yang terjadi di dalam tubuh. Enzim di golongkan menurut jenis reaksi mengkatalisasinya contoh o Hidrolases membelah campuran. o Isomerases memindahkan atom dalam suatu molekul. o Ligases ( synthases ) bergabung dnegan campuran. o Oxidereductases memindahkan electron. o Transverases pindahkan golongan fungsional 7) Sumber energy Sebagai sumber energi, protein sama dengan karbohidrat dalam memberikan 4 kkal/g. Namun demikian, protein Sangat mahal baik dalam hal penyediaan maupun dalam jumlah energi yang diperlukan untuk metabolismenya. Mekanisme Pencernaan Protein Pencernaan Pencernaan protein dimulai dari lambung dan juga pada usus halus dengan kegiatan sebagai berikut: lambung, oleh enzim pepsin, dan gastric protease, dari lambung protein dicerna sampai berbentuk sederhana seperti polypeptide. Bagian ini kemudian masuk ke usus halus, selanjutnya di usus halus adakalanya protein dicerna dibagian usus oleh khimotripsin dan tripsin (dari pancreas). Enzim ini memotong polipeptida menjadi bentuk peptidayang lebih sederhana. Karboksipeptidase, aminopeptidase, dipeptidase menyerang asam, dan bagian akhir dari peptide kemudian menjadikan asam amino bebas yang selanjutnya diserap oleh dinding halus Absorpsi dan Transportasi Setelah proses pencernaan aktif dalam usus halus dalam bentuk asam amino protein akan diserap melalui sel-sel epitel dinding halus. Semua asam amino larut dalam air hingga dapat dengan mudah berdifusi secara pasif melalui membrana sel. Absorpsi asam amino melibatkan beberapa aspek: 1) Transpor aktif. Disini asam amino akan diserap secara alami dengan aktifitas difusi. 2) Kovaktor vitamin B6. Vitamin B6 dibutuhkan untuk transportasi asam amino kedalam jaringan. 3) Kompetensi/persaingan. Dalam penyerapan bila campuran asam amino yang memiliki jumlah dominan akan menghambat asam amino lain. 4) Penyerapan protein utuh. Pecahan polipeptida yang agak besAr, bahkan dalam bentuk protein yang tidak dapat dicerna akan diabsorpsi secara langsung. Metabolisme Protein dalam Tubuh Metabolisme protein meliputi Degradasi protein (makanan dan protein intraseluler) menjadi asam amino, Oksidasi asam amino, Biosintesis asam amino serta iosintesis protein. Degradasi Protein Degradasi protein dari makanan menjadi asam amino terjadi dalam pencernaan. Pada system pencernaan, di lambung protein oleh HCL dan pepsin di stimulasi mukosa lambung dan hormone gastrin diubah menjadi proteosa dan pepton, oleh enzim pencernaan protein (tripsin, kemotripsin) dikeluarkan dari pancreas ke usus halus dan dari diusus halus, protein di cerna menjadi asam amino bebas. Enzim yang diproduksi oleh pangkreas dalam keadaan non aktif. Hal tersebut dapat melindungi pangcreas dari aktifitas proteolisis dari enzim-enzim yang di produksi oleh pangreas tersebut. Untuk melindungi diri pankreas jg mensekresi inhibitor pankreatik tripsin (Pancreatic trypsin inhibitor). Oksidasi Asam Amino Asam amino bebas kemudian ditransport melewati sel epithelial usus halus kemudian masuk kapiler darah yang terdapat di pili dan ditranspor ke hati Pada umumnya, degradasi asam amino dimulai dengan pelepasan gugus amino sehingga menghasilkan kerangka C yang kemudian diubah menjadi senyawa antara metabolisme utama tubuh. Metabolisme asam amino pada umumnya terjadi di hati dan kelebihan di luar liver akan dibawa ke hati dan diekskresikan. Ammonia akan digunakan kembali untuk proses biosintesis dan diekskresi secara langsung atau diubah terlebih dahulu menjad asam urat / urea. Degradasi asam amino berlanjut dengan pelepasan gugus amino yang diekskresi dalam 3 (tiga) tahap: o Di dalam mitokondria  reaksi deaminasi oxidative  dikatalisis oleh L-glutamate dehydrogenase (enzim terdapat dlm matrik mitokondria) o Reaksi kombinasi dr aminotransferase dan glutamate DH  trandeaminasi o Glu DH  enzim allosterik komplek.  Positive modulator  ADP  Negative modulator  GTP  TCA Ammonia diubah menjadi Urea dng SIKLUS UREA (UREA CYCLE), ditemukan oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit (5thn sblm TCA) Urea  Absorbsi asam amino masuk ke vena porta dan masuk ke hati, hati mengatur distribusi asam –asam amino keseluruh tubuh. Protein yang berlebih tidak diperlukan / sintesis oleh tubuh akan dieksresikan memalui urine dan feces dalam bentuk 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. Biosintesis glutamat dan aspartat Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi transminasi sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST. 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. Biosintesis sistein Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM). 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%. 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. 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 glutamine 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. Sumber dan Kebutuhan Protein Sumber Protein Berbagai bahan makanan yang dapat digunakan sebagai sumber protein, baik berasal dari bahan hewani (telur, susu, daging, unggas, ikan dan kerang) maupun nabati (kacang kedelai dan hasilnya seperti tempe, tahu serta kacang-kacangan). Kebutuhan Protein (protein requirement) : 1. RDA = 0,8 gr protein per kilogram berat badan untuk orang dewasa. 2. Laki- laki dewasa, BB = 70 kg, maka membutuhkan 56 gr protein/ hari. 3. Wanita dewasa, BB = 55 kg, maka membutuhkan 44gr protein /hari. Kelainan Akibat Kurang Protein Masalah yang timbul dengan terlalu sedikit atau terlalu banyak protein dalam diet. Defisiensi Protein : 1. Bila hanya defisiensi protein saja –>sangat jarang. 2. Protein energi malnutrisi (PEM) = Penyakit kurang kalori prot (PKKP)/ kurang energi protein(KEP). Kekurangan berat badan yang berat (BB/U <> kehilangan nutrien meningkat, katabolisme meningkat –> gangguan pertumbuhan Bentuk Klinis  Marasmus : BB/U <> 60% dengan edema Bentuk Tatalaksana KEP o Mengobati / mencegah hipoglikemia –> dektrosa 10% 50 cc bolus (dekstrostik <> selimut hangat, lampu bila perlu. o Koreksi kekurangan cairan dan keseimbangan asam basa. o Mengobati dan mencegah infeksi –> antibiotika. Referensi http://my.opera.com/bohkasim/blog/2008/12/03/protein http://nutrition-nutrition-cantik.blogspot.com/2008/06/klasifikasi-protein.html http://rgilfan.wordpress.com/2008/05/27/fungsi-protein/ http://elisa.ugm.ac.id/files/chimera73/d5gelz3H/Metabolisme%20protein.doc http://www.fk.unair.ac.id/download/files/Metabolisma%20asam%20amino.pdf http://id.wikipedia.org/wiki/Metabolisme