Metabolisme nitrogen

METABOLISME NITROGEN

1. SINTESIS DAN SUMBER ASAM AMINO DARI MAKANAN
2. PENCERNAAN PROTEIN
3. KATABOLISME ASAM AMINO
4. PEMBUANGAN METABOLISME PIRIMIDIN DAN PURIN
6. METABOLISME KELEBIHAN NITROGEN
5. SENYAWA C1
7. METABOLISME PORFIRIN

1. SINTESIS DAN SUMBER ASAM AMINO DARI MAKANAN
- Hewan tergantung sumber nitrogen terfiksasi (tereduksi) untuk
pertumbuhan dari hewan atau tanaman.
- Tanaman untuk memfiksasi nitrogen tergtantung pada bakteri.
- Manusia membutuhkan nitrogen terfiksasi yang harus berasal dari
makanan (sebagai protein), terutama untuk sintesis protein dan asam
nukleat, juga mensintesis banyak metabolit tertentu seperti porfirin dan
fosfolipid
- Banyaknya protein ( nitrogen terfikasasi) yang dicerna menentukan
keadaan keseimbangan nitrogen seseorang
- Hewan, manusia akan mengeluarkan senyawa - senyawa nitrogen
seseorang walaupun diit protein, karena tidak semua senyawa protein
didaur ulang. Hal ini disebut keseimbangan nitrogen negatif.
- Banyak protein yang dibutuhkan untuk mempertahankan keseimbangan
N, tetapi tidak semua asam amino (protein nabati) adalah sama
pentingnya untuk metabolisme hewan.
- Jumlah protein yang dibutuhkan untuk keseimbangan N adalah 28g/hari
atau 3,8g N (berat badan 70 kg), jika sumber protein berasal dari
gandum, maka perlu ditingkatkan menjadi 40 g/ hari. Jumlah protein yang
dibutuhkan untuk anak- anak sekitar 0,6g/ hari > orang dewasa.
- Belum ada korelasi anak faktor usia pendek dengan terlalu banyak
mengkonsumsi protein

- Fiksasi nitrogen adalah proses biokimia yang mendasar setelah fotosintesi,
dimana.
Nitrogen atmosfer direduksi menjasi amonia. Fiksasi N dapat dilakukan
oleh alga hijau-biru , beberapa ragi dan terutama bakteri, reduksi N sbb:
N2 + 3H2 2NH3 ΔG0’ = -33,5 KJ / mol
Merupakan reaksi eksoterrm, proses biologis berlangsung pada 1atm dan
-250C, dalam bakteri reaksi ini dikatalisis oleh enzim nitrogenase
- Dibutuhkan NADH, flavoprotein dan NADPH sebagai donor elektron.
Semua organisme tingkat tinggi menggantungkan amonia dari produksi
bakteri untuk metabolisme N nya.
- Amonia berkondensasi dengan 2-oksoglutarat diubah menjadi glutamat
dengan bantuan enzim glutamat dehidrogenase, yang mempunyai aktivitas
tertinggi dalam hati dan ginjal.
NH4+ + 2-oksoglutarat + NADPH + H+ Glutamat + NADP+ + H2O
- Glutamat dehidrogenase juga membutuhkan NAD+ untuk degradasi
glutamat, merupakan reaksi reversibel. Arah fluks total ditentukan semata-
mata oleh konsentrasi relatif reaktan , maka reaksi ini mempunyai dua
fungsi yang sama pentingnya yaitu asimilasi amonia atau penghilangannya

- Glutamat juga diproduksi dalam beberapa bakteri melalui reaksi yang
dikatalisis oleh glutamin sintetase dan glutamat sintetase yang kerja sama.
Glutamin sitetase mengkatalisis sintesis glutamin dalam hampir semua
organisme. Pada manusia ensim tersebut aktif terutama di hati dan glutamin
ditranspor dari hati ke jaringan- jaringan lain melalui darah.
-
COO CONH2
CH2 CH2
NH4+ + CH2 ATP ADP+ Pi CH2 + H2O
H C-NH3+ HC-NH3+
COO- COO-
Glutamat Glutamin
- Glutamat sintetase tidak terdapat dalam tubuh manusia, tetapi ada di bakteri,
yang mengkatalisis pembentukan glutamat
CONH2 COO- COO-
CH2 CH2 ATP ATP+ Pi CH2
CH2 + CH2 2 CH2
HC-NH3+ CO HC-NH3+
COO- COO- COO-

- Sistem kerja sama enzim ini ada di algae hijau- biru dan Rhizobia.
- Gugus amida dari glutamin menyediakan amonia untuk sintesis banyak
senyawa Yang mengandung N, misal purin dan pirimidin.
- Glutamat menyediakan gugus amino untuk sintesis banyak asam amino
lainnya melalui reaksi transaminasi di dalam sel. Asam -asam amino ini
kemudian digunakan untuk sintesis peotein dan aspek-aspek lain dari
metabolisme Nitrogen.
Mayoritas hewan tergantung pada protein nabati atau hewani untuk
mendapatkan N terfiksasi, untuk metabolisme nitrogen mereka.
- Tranaminasi adalah proses transfer amonia secara reversibel antara asam
amino dan asam 2-okso, yang dikatalisis oleh aminotransferase yang
mengikat piridoksal fosfat sebagai prostetik,
- Piridoksal fosfat dan piridoksamin fosfat adalah bentuk koenzim dari vit B6.
CHO CH2NH2
HO CH2OPO32- HO CH2OPO32-

H3C N H3C N
(a) Piridoksal fosfat (b) Piridoksamin fosfat

Gambar1 : struktur piridoksal fosfat dan piridokdamin fosfat

- Gugus aldehid dari piridoksal fosfat menerima gugua amino dari suatu asam
amino dengan pembentukan basa Schiff
Asam amino diubah menjadi asam 2-okso, dan piridoksal fosfat diubah
menjadi piridoksamin fosfat, kemudian ditransfer kepada asam 2-okso
lainnya dan mengubahnya menjadi asam amino. Dalam reaksi kedua ini
piridoksamin fosfat diubah kembali menjadi piridoksal fosfat.:

Asam amino (1) Piridoksal fosfat Asam amino (2)

2-Okoacid (1) Piridoksamin fosfat 2-Okoacid (2)

Reaksi keseluruhannya adalah :
Asam amino(1) + asam 2-okso(2) Asam -2okso (1) + asam amino (2)

2-Oksoglutarat adalah aseptor normal untuk gugus amino.
Pada reaksi aminotransferase, 2-oksoglutarat ditransaminasi membnetuk
glutamat.
Terdapar setidaknya 13 macam aminotransferase, tetapi spesifiksitasnya belum
semua diketahui, yang paling penting adalah :

(a) Aspartat aminotransferase, mengkatalisis reaksi reversibel sbb :

COO- COO- COO- COO-
CH2 CH2 CH2 CH2
CO + CH2 CH2 + HC-NH3+
COO- HC-NH3+ CO COO-
COO- COO-
Oksaloasetat Glutamat 2-Oksoglutarat Aspartat

(b) Alanin aminotransferase yang mengkatalisis reaksi sbb :
COO- COO-
CH3 CH2 CH2 CH3
CO + CH2 CH2 + HC-NH3+
COO- HC-NH3+ CO COO-
COO- COO-
Piruvat Glutamat 2-Oksoglutarat Alanin

- Aspartat aminotransferase maupun alanin aminotransferase dilepaskan ke
dalam darah setelah terjadi kerusakan jaringan atau kematian sel.
Enzim -enzim ini dipakai sebagai alat diagnosa ketika telah terjadi
kerusakan jantung atau hati , misal setelah serangan jantung atau hepatitis.
- Enzim -enzim lain juga dilepas ke dalam darah pada waktu bersamaan ,
contoh : kerusakan otot antung dapat dikarakterisasi oleh adanya isoenzim
kreatin kinase atau laktat dehidrogenase dalam plasma
- Arti metabolis dari keanekaragaman aminotransferase belum difahami
sepenuhnya
- Konsentrasi aminotransferase tertinggi adalah dalam sitoplasma, tetapi
enzim -enzim ini juga terdapat dalam mitokondria dimana glutamat
dehidrogenase hanya terdapat di sana.
- Aminotransferase dan glutamat dehidrogenase mengatalisis reaksi inti
dalam metabolisme asam amino.
- Kebanyakan aminotrnsferase dan glutamat dehidrogenase terdapat da;lam
semua jaringan dengan konsentrasi relatif tinggi dibandingkan dengan
enzim-enzim lainnya,misal enzim terlibat dalam glikolisis.’
- reversibel dari kedua reaksi memungkinkan pertukaran gugus amino
dengan cepat dan pembentukan asam 2-Okso, seperti pada gambar 2 :

Protein makanan Protein Endogen
CO2 + H2O

Protein Asam amino Asam 2-Okso Karbohidrat

Aminotransferase

Lipid
2-Okoglutarat Glutamat

Glukosa
Glutamat dehidrogenase
NH4+

Gambar 2 : Peranan inti aminotransferase dan glutamat dehidrogenase

dalam metabolisme Nitrogen

- Dalam keadaan sangat kelaparan protein maupun karbohidrat terdapat
sangat sedikit. Pengaruhnya protein endogen ( dari otot) terhidrolisis,
melepaskan asam amino untuk sintesis protein dan oksidasi menghasilkan
energi.
- Asam 2-Okso yang dihasilkan oleh aminotransferase dapat memasuki
glukoneogenesis atau dapat diproses menjadi CO2 dan H2O. Glutamat
dehidrogenase mengatalisis pembentukan amonia dari gugus amino pada
saat asam amino diuraikan.
- Triplet basa RNA ( kodon) terdapat untuk ke- 20 asam amino yang
digunakan dalam sintesis protein.
- Kemampuan suatu organisme untuk hidup dan tumbuh tergantung pada
sintesis protein dan juga pasokan ke- 20 asam amino.
- Tumbuhan tingkat tinggi dapat mensintesis ke- 20 asam amino tersebut,
namun banyak mikroorganismen dan hewan tingkat tinggi yang mensintesisi
lebih sedikit.
- Mamalia mensintesis 10 dari 20 asam amino,sedangkan sisanya harus
dipasok dari makanan, biasanya dalam bentuk protein nabati atau hewani.
- Asam amino yang tidak dapat disintesis manusia secara de novo tetapi
sangat penting untuk hidup disebut sebagai asam amino essential.
Asam amino yang dapat disintesis oleh manusia disebut asam amino
nonessential
- ASam amino essential dan nonessential dapat dilihat pada tabel sbb:

Tabel 1 : Asam- asam amino nonessentiaql dan essential baqgi manusia

NONESSENTIAL ESSENTIAL
Glutamat Isoleusin
Glutamin Leusin
Prolin Lisin
Aspartat Metionin
Asparagin Fenilalanin
Alanin Treonin
Glisin Triptopan
Serin Valin
Tirosin Arginin * * Essensial hanya bagi
Sistein Histidin bayi dan anak-anak

Asam amino nonesensial disintesis tegantung pada ketersediaannya rangka
karbon yang sesuai dan sumber amonia.
Glukosa merupakan sumber rangka karbon untuk sebagian besar asam amino
nonesensial

- Dua asam amino esensial yaitu fenilalanin dan metionin , digunakan untuk
membentuk asam amino nonesensal tirosin dan sistein.
- amonia yang tersedia pada keadaan normal ( tidak kelaparan) ,maka asam amino
menjadi esensial pada makanan ketika tubuh tidak mampu mensintesis rangka
karbonnya.
- Asam 2-oksotertentu diperlukan untuk mensintesis asam amino nonesensial yaitu
terdapatpada tabel 2

Tabel2 : Asam 2- Okso untuk yang diperlukan sintesis asam amino nonesensial

Asam 2- Okso AsamAmino
Piruvat Alanin
Oksaloasetat Apartat, Asparagin
2-Oksoglutarat Glutamat, glutamin, prolin, arginin *
Piruvat,3- hidroksipiruvat Serin

* Essensial hanya bagi bayi dan anak- anak
-4 ( empat) asam amino yaitu alanin, aspartat, glutmat dan serin dibentuk oleh
transaminasi oksoacid yang sesuai.
-- ASam amino nonesensial lainnya kemudian diturunkan dari ke empat asam
amino tersebut.

- Sintesis serin dan tirosin penting dalam aspek metabolisme ataupun klinis.
Sintesis serin sangat penting untuk metabolisme asam folat, sedangkan
defisiensi enzim yang mensintesis tirosin dapat menimbulkan fenilketonuria.
- Arginin disintesis dari aspartat dan ornitin selama pembentukan urea.
Argininsuksinat sintetase dan argininsuksinat Liase mengatalisis reaksi
kondensasi dan pemotongan yang mengakibatkan pembentukan arginin.
- Serin dibentuk dari 3-fosfogliserat ( gambar3) . Serin juga disintesis dari
glisisn dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh serin
hidroksimetiltransferase.
CH2-OH H
THF Metionin THF
+
HC-NH3 HC-NH3+
COO- COO-
Serin Glisin

- N5, N10-Metilentetrahidrofolat ( metilen-THF)adalah salah satu
koenzim asam folat. Reaksi ini sangat reversibel, dan fluks totalnya
biasanya dalam arah sintesis glisin, maka asam amino ini dapat
diperoleh dari glukosa melalui serin.

3-Fosfogliserat
NAD+
Fosfogliserat dehidrogenase

NADH + H+
3-Fosfohidroksipiruvat
Glutamat
Fosfoserin transaminase
2-Oksoglutarat
3-Fosfoserin
H2O Fosfoserin fosfatase
Pi
Serin

Gambar 3 : jalur utama sitesis serin

- 2 asam amino nonesensial yaitu tirosin dan sistein, diturunkan dari
asam amino esensial dan sebagai produk penguraian, karena
merupakan intermediet dalam degradasi normal asam-asam amino
tsb. Jika 2 asam amino esensial fenilalanin dan metionin cukup dari
makanan, maka sintesis tirosin dan sistein dapat berlangsung

-Tirosin disintesis dari fenilalanin dalam reaksi yang dikatalisis oleh
fenilalanin hidroksilase, yang mengatalisis dua reaksi
Kekuatan pereduksi dalam reaksi ini datang dari NADPH dan oksigen dari
molekul oksigen.
O2
NADP+ Tetrahidrobiopterin Fenilalanin

H+ + NADPH Dihidrobiopterin Tirosin
H2O
Reaksi keseluruhan ,yaitu :
OH
NADPH + H+ NADP+

+ O2 + H2O

CH2 CH2

HC-NH3+ HC-NH3+

COO- COO-

Fenilalanin Tirosin

- Aktivitas enzim pertama (dihidrobiopterin reduktase) mengatalisis transfer
hidrogen kepada dihidrobiopterin,yang akan tereduksi menjadi
tetrahidrobiopterin.
- Aktivitas enzim kedua yaitu hidroksilase yang mengandung dua atom Fe3+,
dan mengatalisis reduksi O2 sedemikian rupa sehingga satu atom oksigen
dimasukkan ke dalam fenilalanin untuk membentuk tirosin, dan kedua
membentuk air.
- Pada saat sama tetrahidrobiopterin dioksidasi menjadi dihidrobiopterin.
- Fenilalanin hidroksilase adalah suatu contoh dari oksidasi fungsi campuran
( mixed-function oxidase ) .
- Suatu penyakit turunan kekurangan fenilalanin yang tidak diubah menjadi
tirosin melainkan dikeluarkan sebagai fenilpiruvat. Kondisi yang terjadi pada
bayi ini dikenal sebagai fenilketonuria dan berkaitan dengan retardasi
mental yang parah.
- Sama seperti asam folat, biopterin memiliki cincin pterin (Gbr 4: trn biopterin)
OH CH3 O
H H H CH3
N
N CHOHCHOH N
HN CHOHCH
HN N N H H OH
H H2N N N
H H H
H H
(a) Dihidrobiopterin (b) Tetrahidrobiopterin

2. PENCERNAAN PROTEIN
- Protein dari makanan adalah sumber utama nitrogen terfiksasi bagi hewan tingkat
tinggi
- Dalam pencernakan protein dihidrolisis oleh serangkaian enzim hidrolisis dalam
lambung dan usus halus menjadi peptida dan asam amino, yang diserap dari lumen
pada jalur gastrointestinal. Enzim ini dikenal sebagai enzim-enzim proteolitik atau
protease, yang termasuk dalam kelompok enzim disebut hidrolase.
- Enzims proteolitik dikeluarkan dalam cairan lambung atau oleh pancreas sebagai
prekusor inaktif yang disebut Zimogen.
Untuk tripsin, zomogen tripsinogen disintesis dalam retikulum endoplasma pada sel
pankreas dan dikeluarkan dari butiran zimogen ke dalam saluran yang menuju
duodenum. Butiran ini diproduksi oleh badan golgi dan terdiri atas molekul-molekul
tripsinogen yang dikelilingi oleh membran lipid-protein.
Sel pankreas juga memproduksi inhibitor tripsin yang memastikan bahwa mereka
sendiri tidak dicerna.
- Pada penyakit pankreatitis yang adakalanya mengikuti serangan penyakit gondok ,
enzims proteolitik yang dikeluarkan oleh pankreas teraktivasi terlalu dini dan
mencerna sel pankreas.,
- Masuknya protein ke dalam lambung menstimulasi pelepasan hormon gastrin, yang
kemudian menyebabkan pelepasan asam hidroklorida dari sel parietal, dan
pepsinogen dari Chief cells ( gambar :5).
Pepsinogen merupakan zimogen yang lain( semua zimogen diawali dengan pro-
atau diakhiri dengan -ogen)

- Ketika kandungan yang ada di lambung menuju usus halus , pH rendah
menyebabkan pelepasan hormon sekretin dari sel usus halus.
Sekretin menyebabkan pelepasan bikarbonat dari pankreas menetralkan
asam hidroklorida dan memungkinkan enzim hidrolitik tripsin , kimotripsin,
elastase, dan karboksipeptidase untuk berfungsi optimal pada pH 7- 8.

- Terdapat berbagai macam hormon peptida yang bekerja dalam saluran
usus,yaitu gastrin yang menstimulasi sekresi asam gastrat ; sekretin dan
somatostatin yang menginhibisi produksi gastrin.
Kolekistokinindan somatostatin dapat menginhibisi sekresi asam gastrat
secara langsung dan kolekistokinin menyebabkan kantung empedu
berkontraksi sehingga mendorong empedu ke dalam duodenum.

- Dalam duodenum , zimogen pancreas yaitu : tripsinogen , kimotripsinogen,
proelastase dan prokarboksipeptidase diubah menjadi enzim aktif oleh
enteropeptidase serta tripsin , tampak pada gambar 6.
- Aktivitas semua zimogen ini melibatkan pemotongan ikatan peptida dan
penghilangan peptida, menyebabkan perubahan konformasi dan
pembentukan sisi aktif fungsional.

-Tripsinogen, kimotripsinogen,proelastase dan prokarboksipeptidase semua
disintesis sebagai rantai polipeptida tunggal dengan Mr sekitar 25.000-30.000
-Langkah awal dalam aktivasi zimogen-zimogen ini yaitu hidrolisis heksapeptida
dari ujung N tripsinogen, menghasilkan tripsin dan dikatalisis oleh
enteropeptidase, yaitu suatau enzimglikoprotein besar yang berada pada
membran perbatasan sel dari usus halus.
-- Aktivasi zimogen selain tripsinogen salah satunya adalah aktivasi
kimotripsinogen yang diperlihatkan pada gambar &.

Gambar7

Tripsinogen

enteropeptidase Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys

Tripsin
Proelastase

Elastase
Kimotripsinogen

Prokarboksipeptidase

Kimotripsin

Karboksipeptidase

Gambar 6: Aktivasi Zimogen-zimogen pancreas

- Kimotripsinogen yang merupakan rantai polipptida tunggal dari 245 residu
asam amino akan diubah menjadi α- kimotripsin yang memiliki 3 rantai
polipeptida yang dihubungkan oleh dua dari lima ikatan disulfida yang ada
pada struktur primer kimotripsin.
- η- dan δ-kimotripsin juga mempunyai aktivitas proteolitik, sebaliknya
konversi prokarboksipeptidase menjadi karboksipeptidase melibatkan
hidrolisis satu asam amino.
- Menurut teori terdapat 20 x 20 kemungkinan kombinasi .residu asam amino
yang saling bersebelahan satu sama lain dalam suatu polipeptida.
- Jika tiap kombinasi membutuhkan 1 protease spesifik, maka 400 enzim
proteolitik yang berbeda akan dibutuhkan. Namun enzim proteolitik yang
mempunyai spesifisitas luas, sebagian besar terbatas pada gugus- gugus
asam amino yang mempunyai karakteristik rantai samping serupa ( basa
atau nonpolar), sehingga hanya beberapa jenis enzim yang berbeda yang
ditemui .
- Semua enzim proteolitik mengatalisis hidrolisis ikatan peptida :
R-CO-NH-R’ + H2O R-COO- + NH3+-R’
- Spesifitasnya ditentukan oleh rantai samping asam amino pada setiap sisi
ikatan peptida yang dihidrolisis dalam rantai polipeptida - Endopeptidase,
rantai samping asam aminonya menyumbangkan gugus karbonil dari ikatan
peptida yang menentukan apakah substrat akan berikatan

- Kimotripsin menghidrolisis ikatan peptida dimana gugus karbonil berasal
dari salah satu asam amino aromatik , yaitu fenilalanin, tirosin,triptofan.
Tabel 3 : Spesifitas Enzim - Enzim Proteolitik

ENZIM SPESIFITAS
Pepsin Phe,Tyr,Trp,; juga Leu, Glu,Gln.
Tripsin Lys, Arg.
Kimotripsin Phe , Tyr ,Trp.
Karboksipeptidase A Residu ujung karboksi non polar yang besar
Elastase Ala , Gly, Ser
Aminopeptidase Residu ujung amino.
-3 dari 4 protease pankreas ( tripsin,kimotripsin, dan alstase) disebut
serin protease, karena semua aktivitasnya tergantung pada rantai
samping serin dalam sisi aktif.
- Residu serin menyerang gugus karbonil pada ikatan peptida untuk
memotong peptidanya, membentuk suatu interemdiet asil -enzim. Ikatan
ester ini kemudian dihidrolisis dalam langkah kedua :
R-CO-NH-R’ + Enz-CH2OH R-CO-OCH2-Enz + R’-NH2

R-CO-OCH2-Enz + H2O R-COOH + Enz- CH2OH

-Spesifitas enzims proteolitik yang berbeda berkaitan dengan kantungs spesifitas
( spesiticity pockets) pada sisi ikatan ( gambar 8).
-Kantungs ini pada permukaan enzim mengakomodasi rantai samping residu
asam amino yang berada pada sisi karbonil dari scisile bond pada substrat.
- Pada Tripsin, dan residu serin yang yang terdapat pada kimotripsin digantikan
oleh residu aspartat. Hal ini memungkinkan residu arginin dan lisin kation srbagai
ganti rantai samping aromatik yang besar.
- Pada elatase, dua residu glisin pada kimotripsin digantukan oleh valin dan
treonin. Rantai sampingnya yang besar menghalangi spesifitas kantung sehingga
elatase menghidrolisis ikatan peptida yang bersebelahan dengan rantai samping
yang lebih kecil dan tidak bermuatan.

Gambar 8 : Kantung spesifitas substrat

- Pepsin dan protease pancreas mengatalisis konversi protein makanan
menjadi peptida dan asam amino.
- Aminopeptidase dan dipeptidase dalam mukosa usus hampir
menyempurnakan hidrolisis peptida menjadi asam amino, tetapi beberapa
peptida( terutama yang mengandung glutamat) lewat ke dalam sel mukosa
saluran usus bersama dengan asam-asam amino bebas.
- Aminopeptidase menghilangkan asam amino dari ujung N suatu peptida.
- Hidrolisis protein dalam pencernaan diringkas dalam gambar 9:

NH3+

Asam amino basa
Tripsin

Asam amino aromatik

Kimotripsin

Glisin
Elastase

Gambar 9 : Peruraian protein menjadi asam amino dalam pencenaan

- Asam amino, dipeptida, dan beberapa tripeptida ditranspor dari lumen
menuju usus melalui membran perbatasan sel mukosa ke dalam
sitoplasma.
- Peptida- peptida tersebut dihidrolisis menjadi adam amino
- Transpor peptida dan asam amino adalah aktif dan sama dengan transpor
glukosa, yaitu bersama dengan Na+ melintasi membran sel usus oleh
protein spesifik disebut Na+ symport.
- Diantara lumen saluran usus dan sitoplasma sel terdapat gradien
konsentrasi Na+ yang dipertahankan oleh Na+/K+ ATPase pada dasar sel
yang berdekatan dengan kaliper darah.
- Na+/K+ ATPase memom Na+ pa Na+ dari sel ke dalam darah. Maka
konsentrasi Na+ dalam darah , maka [Na+ ] adalah lebih rendah daripada
dalam lumen usus. Terdapat 7 protein transpor yang terlibat dalam transpor
asam amino.

- Beberapa asam amino mengalami difusi yang dipermudah melalui protein
transpor selektif ke dalam aliran darah.Asam amino diambil oleh hati dan
organ lainnya.
- Asam amino lain, terutama glutamamin , aspartat, dan asparagin dicerna
oleh saluran usus untuk kebutuhan energi.

3. KATABOLISME ASAM AMINO
- Katabolisme asam amino cukup rumit, terdapat banyak perbedaan
diantara asam amino untuk dibuat generalisasi yang berguna.
- Rangka karbon asam amino ( kecuali leusin) dapat digunakan unuk
glukoneogenesis. Nasub atom- atom karbon ini diringkas pada gb 10.

Gambar 10 : Nasib rangka karbon dari asam- asam amino

- Semua sasam amino yang cepat membentuk piruvat dapat digunakan untuk
glukoneogenesis, disebut asam amino glukogenik.
- Satu asam amino ( leusin) tidak membentuk intermediet apapun pada
glukoneogenesis (leusin hanya merupakan ketogenik). Didegradasi menjadi
asetoasetat dan asetil-KoA.
- Beberapa asam amino yaitu : fenilalanin, tirosin, triptopan, dan isoleusin
merupakan glukogenik dan ketogenik. Mayoritas asam amino merupakan
glukogenik yang paling baik.
- Jalur yang terlibat dalam katabolisme asam amino individu ada merupakan
reaksi satu langkah , seperti : aspartat, glutamat dan alanin menggunakan
aminotransferase yang sesuai.
Sedangkan reaksi multi langkah seperti pada asam amino aromatik dan
lisin, tirosin didegradasi dalam 4 langkah menjadi asetoasetat dan fumarat.
- Tirosin merupakan produk degradasi fenilalanin yang awalnya diubah
menjadi 3,4-dihidroksifenilalanin( dopa) dan dopa kuinon oleh enzim
tirosinase yang mengandung tembaga.
Tironase ditemukan dalam melanosit dan merupakan oksidasi fungsi
campuran, yang mengatalisis reaksi sbb:

OH O
OH O

Tirosin + O2 + [O] + H2O

CH2 CH2
CH-NH3+
CH- CH-NH3+
CO- -
COO COO-
Dopa Dopa kuinon

Dopa kuinon diubah menjadi norepinefrin dan epinefrin dalam medula ginjal

OH OH
CHCH2NH3+ CHCH2NH2+CH3

HO HO
(a) (b)
OH
OH
Gambar 11 : ( a) struktur norepinefrin dan (b) epinefrin

- Katabolisme asam amino terutama penting dalam kondisi kelaparan ketika
asam amino yang dikatabolisme dalam jaringan utama menggambarkan
fungssi jaringan tersebut
- Karena banyaknya otot, katabolisme asam amino terutama penting dalam
jaringan tsb yang selama kelaparan memasok hati dengan sebagian besar
prekursor glukoneogenesisnya.
- Asam amino yang dihasilkan dari proteolisis selama kelaparan
diinterkonversi di dalam otot sehingga sekitar 60% massa asam amino yang
meninggalkan otot adalah glutamin dan alanin.
- Asam amino dengan rantai bercabang , yaitu valin , leusin, dan isoleusin
yang merupakan asam amino esensial , dideaminasi dalam otot oleh
aminotransfease spesifik, dan 2-oksonya ditranspor ke hati untuk
metabolisme selanjtnya dengan asam 2-oksodehidrogenase rantai
bercabang ( BCOADH).
- Aminotransferase inaktif di dalam hati, jaringan disekelilingnya dipasok
dengan valin,leusin dan isoleusin
- Ketika jumlahnya banyak aktivitas BCOADH ( mendekarboksilasi oksidatif
valin,leusin ,isoleusin dalam reaksi analog dikatalisis oleh kompleks piruvat
dehidrogenase menjadi turunan KoA) diregulasi oleh fosforilasi
( menimbulkan bentuk inaktif) sesuai kebutuhan tubuh akan asam amino
rantai bercabang.

- Kendali ini dikesampingkan selama kondisi kelaparan ketika kebutuhan
tubuh akan glukosa untuk terus hidup menjadi kebutuhan tertinggi
- Dalam kondisi kelaparan , ginjal menggunakan glutamin dan glutamat
diturunkan darinya sebagai amonia untuk menyangga ketone bodies yang
dikeluarkan. Sebagian amonia masuk ke hati untuk sintesis urea.
- Rangka karbon 2-oksoglutarat digunakan untuk glukoneogenesis.
- Usus lebih memilih menggunakan glutamin, glutamat, aspartat dan
asparagin untuk metabolisme dalam keadaan normal maupun kelaparan.
- Usus mempunyai kebutuhan tinggi akan pembelahan sel berkaitan dengan
mengelupas sel usus, dan glutamin digunakan sebagai sumber nitrogen
untuk sintesis purin.
- Sebagian glutamin digunakan untuk membuat sitrulin (yang pergi menuju
ginjal untuk diubah menjadi arginin yang diubah menjadi alanin memasuki
gerbang pembuluh darah.
- Gambar 12 adalah ringkasan metabolisme asam amino dalam jaringan -
jaringan berasal dari nitrogen untuk disintesis urea di dalam hati.

Gambar 12 : Transfer komponen nitrogen dari jaringan ke hati untuk sintesis urea

4. PEMBUANGAN KELEBIHAN NITROGEN
- Nitrogen tidak disimpan dalam tubuh, semua kelebihan nitrogen dari
kebutuhan tubuh yang meningkat akan dikeluarkan.
- Bila tubuh mencerna nitrogen kurang dari yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan dan perbaikan jaringan , maka tubuh memanfaatkan nitrogen
yang disimpan dalam protein otot.
- Kelebihan asam amino dari kebutuhan metabolisme akan didegradasi
menjadi rangka karbonnya, memasuki metabolisme energi ata diubah
menjadi senyawa lain dan amonia. Amonia dikeluarkan atau diubah menjadi
urea untuk dikeluarkan, ini terjadi pada manusia, ada perbedaan pada
spesies-spesies utama dalam hal penghilangan kelebihan amonia.
- Pada hewan air,amonia berdifusi keluar dari tubuh daging sebagai strategi
menjaga Na+ dan K+ .Kelebihan PO43- dan melalui kulit. Hewan darat
mengeluarkan kelebihan amonia dalam bentuk urea dan asam urat
- Amonia yang dikeluarkan oleh manusia yang memakan banyak SO42- yang
dihasilkan dari fosfoprotein dan asam amino yang mengandung S
dikeluarkan sebagai garam amonium. Na+ dan K+ Ditukarkan dengan NH4+
dalam ginjal.
- Pengeluaran urea membutuhkan banyak sekali pasokan air karena secara
normal dikeluarkan dalam bentuk larutan, sedangkan asam urat sangat

- Pada hewan yang sulit air atau, konservasi air merupakan hal
penting(misal burung),kelebihan amonia dikeluarkan dalam bentuk asam
urat.
- Urea (NH2CONH2) sangat mudah larut (10mol/l) ,nontoksik dan
mempunnyai kandungan nitrogen tinggi( 47%).
- Manusia normal mengeluarkan ~30g/hari pada diet makanan barat, tetapi
pada makanan berprotein tinggi jumlah ini meningkat sampai 100g/hari.
- Manusia dan primata mengeluarkan sejumlah kecil asam urat sebagai
produk akhir metabolisme purin. Manusia mengeluarkan kelebihan nitrogen
dalam bentuk amonia, urea dan asam urat.
- Beberapa metabolit lain yang mengandung nitrogen terutama pigmen
empedu juga dikeluarkan , ini adalah produk degradasi hemoglobin dan
molekul lain yang mengandung porfirin.
- Enzim utama yang terlibat dalam pembentukan amonia di dalam hati, otak,
otot dan ginjal yaitu glutamat dehidrogenase yang mengatalisis reaksi
kondensasi amonia dengan 2-oksoglutarat membentuk glutamat.
- Sejumlah kecil amonia diproduksi dari metabolit amina penting seperti
epinefrin,norepinefrin dan histamin melalui reaksi amina oksidase.
- Amonia juga dihasilkan dalam degradasi purin dan pirimidin serta dalam
usus halus dari hidrolisis glutamin.

- Konsentrasi amonia diregulasi dalam batas yang sempit, yaitu batas normal
dalam darah manusia adalah ~70µmol/l . Amonia menjadi toksik bagi
kebanyakan sel bila konsentrasi cukup rendah, maka ada mekanisme kimia
tertentu untuk penghilangannya. Alasan adanya toksisitas amonia masih
belum difahami. Aktivitas siklus urea dalam hati menjaga konsentrasi
amonia dalam darah sekelilingnya sebesar ~20µmol/l.
- Dalam jaringan amonia dan ion ammonium berada dalam keseimbangan :
NH3 + H+ NH4+
Pada pH hidrolisis 7,2 ~ 99 % amonia terdapat dalam bentuk ion.
- Bentuk tak terionisasi berdifusi melintasi membran sel , sedangkan ion
ammonium ditranspor lebih lambat melalui proses dengan perantara
pengangkut.
- Sebagian besar amonia yang diubah menjadi urea dalam hati berasal dari
metabolisme dalam jaringan ekstrahepatik , walau hanya sebagian kecil
yang meninggalkan jaringan dalam bentuk amonia.
- Sel absorptif pada usus halus merupakan pengecualian pelepasan amonia
ke dalam pembuluh darah, yaitu konsentrasi amonium dapat mencapai
0,26mmol/l, dihitung untuk urea yang disintesis dalam hati.
- Aliran Nitrogen menuju hati yang mensintesis urea dapat dilihat pada
gambar 12.

- Urea disintesis di hati oleh serangkaian reaksi Siklus urea( gambar 13)
- Satu N dari amoniaum, sedang yang kedua dari aspartat, karbon dari CO2.
- Sintesis urea memerlukan pembentukan karbamoil fosfat dan 4 reaksi enzim pada
siklus urea. Beberapa reaksi berlangsung dalam mitokondria dan beberapa reaksi
lainnya dalam sitoplasma.

Gambar 13 : siklus urea

- Karbamoil fosfat sintetase I mengatalisis pembentukan karbamoil fosfat
( NH2COOPO32-) yang berlangsung dalam matriks mitokondria :
NH4+ + HCO3- + 2 ATP NH2COOPO32- + 2ADP + Pi
- Amonium dapat berasal dari glutamat melalui glutamat dehidrogenase atau
dalam bentuk bebas dalam darah, dan HCO3- berasal dari respirasi.
- Reaksi pertama pada siklus urea berlangsung dalam mitokondria dan
dikatalisis oleh ornitin karbomoiltransferase.
(CH2)3NH3+ (CH2)3NHCONH2
HC- NH3+ + NH2COOPO32- HC-NH3+ + Pi

COO- COO-
L-Ornitin Karbamoil fosfat Sitrulin

- Baik ornitrin ( homolog lisin) maupun sitrulin adalah asam L- amino, tetapi
keduanya tidak memiliki kodon genetik, dan hanya ada sebagai modifikasi
postranslasi pada residu arginin dalam beberapa protein seperti :
keratin,sitrulin meninggalkan mitokondria oleh sistem transfer sama yang
mempermudah pemasukan ornitin dari sitoplasma.
- Nama sitrulin diambil dari genus semangka (Citrullus) pertama kali
ditemukan pada tahun 1930.Selain itu diketahui bahwa sitrulin produk
degradasi arginin dalam krebs bakteri yang mengelusidasi bentuk siklus
urea.Maka sitrulin adalah intermediet antara ornitin dan arginin.
- Siklus urea adalah siklus metabolisme pertama kali ditemukan dengan kata

- Arginosuksinat sintetase ( enzim kedua pada siklus urea) dan dua enzim
siklus sisanya ditemukan dalam sitoplasma.
- Arginosuksinat sintetase mengatalisis kondensasi sitrulin dengan aspatat
untuk membentuk argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan satu molekul
ATP yang dihidrolisis menjadi AMP dab PPi.
- Pirofosfat adalah inhibitor kuat bagi reaksi : Ki = 6,2 X 10-5M, tetapi inhibisi
biasanya tidak ditemukan karena aktivitas pirofosfatase.

Mg2+
Sitrulin + Aspartat + ATP Argininsuksinat + AMP + PPi

- Argininosuksinat liase (enzim ketiga) secara reversibel mengatalisis
pemotongan argininosuksinat menjadi arginin dan fumarat.
NH2+ COO- NH2+ COO-
C-NH-CH C-NH3+ CH
NH CH2COO- NH + CH
(CH2)3 (CH2)3 COO-
HC-NN3+ HC-NN3+
- -

- Reaksi ini memasok arginin untuk sintesis protein Arginin yang dihilangkan
dari siklus dengan harus digantikan, yaitu mensintesis ornitin dari glutamat.
- Nasib fumarat tergantung pada kebutuhan untuk glukoneogenesis.Jika
membutuhkan glukosa , fumarat diubah oleh fumarase sitosol dan malat
dehidrogenase menjadi oksaloasetat lalu menjadi fosfoenolpiruvat dan
glukosa. Jika fumarat tidak dibutuhkan untuk glukoneogenesis , fumarat
dapat diubah menjadi oksaloasetat dan ditransaminasi oleh aspartat
aminotransferase menyediakan aspartat guna putaran siklus urea lanjut.
- Arginase, enzim terakhir ( keempat) dalam siklus urea, mengatalisis
pemotongan hidrolitik pada arginin menjadi urea dan ornitin.

Arginin + H2O Urea + Ornitin
- Urea melalui protein transpor ke dalam darah menuju ginjal memasuki filtrat
glomeruler, kemudian dikeluarkan melalui urin.
- Reaksi siklus urea dijelaskan dalam gambar 13.
- Reaksi keseluruhan siklus urea adalah :
3ATP + NH4+ + CO2 + 2H2O + Aspartat 2ADP + 4Pi + Fumarat + Urea
- Regenerasi ATP dari AMP memerlukan (1) satu molekul ATP untuk
mengubah AMP menjadi ADP( reaksi dikatalisis oleh enzim adenilat kinase),
maka total (4) empat molekul ATP dihidrolisis dalam sintesis satu molekul
urea.

- Siklus urea terkompartementasi , alasan utamanya kemungkinan adalah
bahwa sistem tersebut ditingkatkan untuk menjaga konsentrasi fumarat
tetap rendah, karena fumarat ( dan arginin) mudah menginhibisi
arginosuksinat liase,maka , enzim ini merupakan enzim sitoplasma yang
tidak terinhibisi oleh konsentrasi tinggi fumarat dari siklus asam sitrat karena
fumarat terdapat dalam mitokondria.

5. METABOLISME PIRIMIDIN DAN PURIN
- Sintesis nukleotida selain penting dalam sintesis protein dan penyimpanan
informasi genetik juga peran dalam metabolisme : FAD , NAD(P)H, CoASH,
cAMP dan UDP-Glukosa.
- Tom atom cincin pirimidin berasal dari karbomoil fosfat dan aspartat, sepert
pada gambar 14.
- Biosintesis de novo nukleotida pirimidin dapat dilihat pada gambar 15.
- Cincin pirimidin pertama kali selesai terbentuk adalah dihidroorotat, setelah
dioksidasi, ribosa menempel menghasilkan orodotilat.
- Senyawa 5-fosforibosil 1-pirofosfat (P-Rib- PP) menyediakan ribosa fosfat.
- L-Glutamin digunakan sebagai substrat yang menyumbangkan atom
nitrogen pada reaksi 1 dan 9 , dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase II
dan CTP sintetase.

- Asam amino kedua yaitu L-aspartat adalah substrat untuk reaksi 2 yang dikatalisis
oleh aspartat transkarbamoilase.
P-Rib-PP adalah aktivator karbamoil fosfat sintetase II dan merupakan substrat untuk
reaksi 5 yang dikatalisis oleh orotat fosforibosiltransferase.

Gambar 14 : Komponen- komponen dalam sintesis uridin monofosfat

- Produksi akhir jalur ini yaitu UTP merupakan inhibitor kuat bagi karbamoil
fosfat sintetase II, sedangkan substratnya yaitu ATP yang juga mengaktivasi
enzim tersebut.
- Aktivitas enzim karbamoil fosfat sintetase II adalah relatif rendah terhadap
enzim-enzim berikutnya dalam jalur(Gambar15).
- Dalam kondisi normal, fluks melalui jalur de novo dapat diregulasi oleh level
selular P-Rib- PP, UTP, dan ATP, yaitu karbamoil fosfat sintetase II
mengatalisis langkah kontrol fluks dalam jalur tersebut.
- Terdapat dua protein multifungsi dalam jalur untuk biosintesis de novo
nukleotida pirimidin.
- Suatu protein trifungsional yang disebut dihidroorotat sintetase( atau CAD,
huruf singkatan merupakan inisial dari tiga aktivitas enzim) mengatalisis
reaksi 1,2 dan 3 pada jalur (HCO3- C AP CA-asp DHO, gambar 15).
- Aktivitas enzim karbamoil fosfat sintetase, aspartat transkarbamoilase, dan
dehidroorotase terkandung dalam domain globular terpisah dari rantai
polipeptida tunggal berukuran 243 kDa. Enzims tersebut , dihubungkan
secara kovalen oleh segmen rantai polipeptida yang peka terhadap
protease pada pencernaan contohnya tripsin
- Suatu enzim bifungsional, yaitu UMP sintase , mengatalisis reaksi 5 dan 6
pada jalur pirimidin ( ototat OMP UMP, Gambar 15).
- Orotat fosforibosiltransferase dan OMP dekarboksilase terkandung dalam
protein tunggal berukuran 51,5 kDa bergabung membentuk dimer.

- Dihidroorotat dehidrogenase adalah enzim yang mengatalisis dehidrogenasi
dihidroorotat menjadi orotat ( reaksi 4 dalam jalur , Gambar 15),berada pada
sisi luar membran dalam mitokondria.
Enzim ini mempunyai FAD sebagai gugus prostetik, pada mamalia elektron
lewat menuju ubikuinon, karena jalur pirimidin de novo terkompartementasi,
dan dihidroorotat yang disintesis oleh DHO sintetase trifungsional dalam
sitosol harus lewat melintasi membran luar mitokondria untuk dapat
dioksidasi menjadi orotat, yang akan lewat kembali menuju sitosol menjadi
subtrat bagi UMP sintase bifungsional.
- Sel mamalia mempunyai 2 karbamoil fosfat sintetase , enzim yang
tergantung amonia (CPSase I) yang ada di dalam matriks mitokondria dan
digunakan untuk biosintesis urea dan arginin.
Dalam kondisi tertentu (misalnya hiperamonemia) , karbamoil fosfat yang
disintesis di dalam di dalam matriks oleh CPSase I dapat memasuki
biosintesis pirimidin dalam sitosol.
- Sintesis cincin purin jauh lebih kompleks daripada sintesis pirimidin.
Dimulai dengan P-Rib-PP, inosin monofosfat (IMP) dibentuk dalam 10
langkah ( Gambar 16). Reaksi keseluruhan adalah :
P-Rib-PP + 2Gln + Gly + 2,10-formil THF + HCO3- + Asp + 4ATP
IMP + 2Glu + 2THF + fumarat + 4ADP + PPi

- Detail jalur untuk biosintesis de novo ditunjukkan dalam gambar 16.
Asam amino L-glutamin adalah substrat yang menyediakan atom nitrogen
untuk reaksi 1, 4,dan 14 dikatalisis oleh amido fosforibosiltransferase,FGAM
sintetase, dan GMP sintetase.
- Glisisn adalah substrat reaksi 2, sedangkan L-aspartat adalah substrat
reaksi 7 dan 11.
- P-Rib-PP subtrat dan aktivator untuk amidofosforibosiltransferase,
merupakan subyek bagi inhibisi oleh AMP, IMP dan GMP serta oleh turunan
poliglutamat dari dihidrofolat.
- Aktivitas enzim amido fosforibosiltransferase (P-Rib-PP PRA) adalah
rendah dan fluks melalui jalur de novo secara invivo diregulasi oleh produk
akhirnya yaitu : AMP, IMP, dan GMP.
- Inhibisi pada reaksi 1 oleh dihidrofolat poliglutamat akan mengisyaratkan
tidak tersedianya N10- formil tetrahidrofolat dibutuhkan sebagai substrat
pada reaksi 3 dan 9 dalam jalur
- Jalur purin adalah subsyek untuk regulasi lebih lanjut pada titik percabangan
dari IMP.
- XMP adalah inhibitor kuat untuk IMP siklohidrolase (FAICAR IMP).
- AMP menginhibisi adenilosuksinat sintetase ( IMP sAMP), dan GMP
menginhibisi IMP dehidrogenase ( IMP XMP)

Gambar 16

AIR sintetase ,(6) AIR karboksilase,(7) SAICAR sintetase; (8) adenilosuksinase; (9) AICAR
transformilase : (10) IMPsiklohidrolase ;(11) sAMPsintetase ; (12) Adenilosuksinase ; (13)
IMP DEHIDROGENASE ;(14) GMP sintetase.

- Terdapat 4 enzim multifungsi dalam jalur, yaitu suatu enzim trifungsional
berisikan GAR sintetase, GAR transformilase, dan AIR sintetase yang
mengatalisis reaksi 2,3 dan 5(PRA GAR FGAR, FGAM AIR,gambar 16)
- Domain GAR sintetase dan domain GAR transformilase dapat dipisahkan
oleh pencernaan pada enzim trifungsional dengan protease kimotripsin.
- Enzim bifungsional mengandung aktivitas AIR karboksilase dan SAICAR
sintetase mengatalisis reaksi 6 dan 7 pada jalur purin ( AIR CAIR
SAICAR, Gambar 16).Enzim bifungsional Kedua : IMP sintetase,
mengandung aktivitas AICAR transformilase dan IMP siklohidrolase,
mengatalisis reaksi 9 dan 10 pada jalur (AICAR FAICAR IMP, gambar13)
IMP sintase manusia mempunyai subunit dengan berat molekul 62,1 kDA
dan b ergabung sebagai dimer.
- Enzim trifungsional yaitu C1-THF sintase mengandung N5,N10- metilen
tetrahidrofolat (5,10-CH2-THF) dehidrogenase, N5,N10- metilen tetrahidrofolat
(5,10-CH-THF) siklohidrolase, dan,N10- formil tetrahidrofolat (,10-CHO-THF)
sintetase mengatalisis reaksi: 5,10-CH2-THF 5,10-CH-THF 10-CHO-THF
dan THF 10-CHO-THF.
- N10-Formil tetrahidrofolat yang dihasilkan adalah substrat bagi GARdan
AICAR transformilase yang mengatalisis reaksi 3 dan 9 pada jalur (gab 16).
- Pda eukariot tingkat tinggi aktivitas dehidrogenase dan siklohidrogenase
ditemukan dalam salah satu domain protein yang bergabung menjadi
sintetase yang lebih besar membentuk suatu enzim trifungsional.

- Terdapat enzim bifungsional kelima yang mengatalisis reakssi 8 dan 12
pada jalur purin ( gambar 16) , tetapi adenilsuksinat liase memiliki satu
sisi aktif ganda mengatalisis kedua reaksi (SAICAR AICAR, sAMP
AMP,gb 16) .
- Ke-14 aktivitas enzim pada gambar 16 merupakan sitosolik dan terdapat
berbagai bukti akan adanya penggabungan aktivitas-aktivitas secara in
vivo.
- Telah dibuktikan adanya partikel jalur atau metabolon pada biosintesisi
purin de novo dalam sel utuh, mengandung ke 14 enzim pada jalur
tersebut (gb16) dan 4enzim tambahan terlibat dalam sintesisN10-Formil
tetrahidrofolat
- Keuntungan selektif yang mungkin didapat dari penggabungan sisi-sisi
katalisis ini selama evolusi yaitu :
(a) Menggali ( channeling) intermediet yang tidak stabil seperti
fosforibosilamin (PRA) di antara enzims berurutan pada jalur sebelum

berdifusi dari batasan metabolon;
(b) Regulasi koordinat (coordinate regulation) beberapa aktivitas enzim
pada metabolon oleh efektor yang mengikat pada satu sisi
regulator .
(c) Ekspresi koordinat (coordinate expression) aktivitas- aktovitas enzim

diekspresikan dalam satu protein tunggal , menjaga aktivitas
katalisisnya dalam ratio konstan dalam semua kondisi pertumbuhan
( cf. dihidroorotat sintetase ).

- Sintesis DNA tergantung pada pasokan deoksiribonukleotida tersedia.
Substrat untuk reaksi adalah ribonukleosida difosfat ADP, GDP, CDP,UDP.
- Enzim yang bertanggung jawab untuk reduksNi substrat-substrat ini menjadi
turunan deoksi yang sesuai adalah ribonukleotida reduktase yang
mempunyai tioredoksin sebagai kosubstrat.
- Tioredoksin adalah protein berukuran 12.000Da yang bisa menyumbangkan
dua elektron oleh oksidasi dua gugus sistein sulfidril menjadi sistin.
Tioredoksin teroksidasi oleh NADPH:
Tioredoksin NADP+
2-
O5POCH2 Basa
O SH SH

HO OH Basa Tioredoksin
NADPH + H+
2-
O5POCH2 S S
O

HO H
Reaksi keseluruhan untuk sintesis, misalnya, deoksiadenosin difosfat
(dADP) adalah : ADP + NADPH + H+ dADP + NADP+ + H2O
Deoksiribonukleosida difosfat difosforilasi oleh ATP

- Sel yang membuat DNA harus dapat membuat deoksitimidin trifosfat (dTTP).
Langkah dTTP yakni konvensi dUMP menjadi dTMPdengan buatan timidiat
sintase, Reaksi ini memerlukan sumber N5,N10-metilen tetrahidrofolat untuk
menyediakan gugus metil,maka tetrahidrofolat dioksisasi menjadi dihidrofolat.
Dihifrofolat harus direduksi menjadi tetrahidrofolat oleh enzim dihidrofolat
reduktase sehingga lebih banyak lagi N5,N10-metilen tetrahidrofolat yang bisa
dibuat dari serin dalam reaksi dikatalisis oleh serin hidroksimetiltransfease.
Ketiga reaksi yang sangat penting untuk pembentukan dTMP ini diperlihatkan
di bawah ini :
Timidilat sintase
dUMP
dTMP

5, 10- CH2- THF DHF NADPH + H+

Glisin
Dihidrofolat reduktase
Serin
hidroksimetil THF
transferase NADP+
L-Lerin

- Pembelahan dan tumbuh pada sel kanker harus menggandakan
kromosomnya yang tersusun oleh deoksinukleotida 5’-monofosfat (dNMP)
yang terpolimerisasi dalam urutan yang unik . Kanker berbeda dengan sel
normal pada tubuh karena tumbuh lebih cepat dan/ atau karena “bersiklus”
dan membelah terus menerus . Inhibitor biosintesis toksisitas nukleotida
mempunyai selektif untuk kanker seperti ini dalam kaitan dengan habisnya
atau tidak seimbangnya level sel dNTP dibutuhkan untuk sintesis DNA yang
lebih tampak daripada sel normal.
- Habisnya salah satu dari 4 dNTP secara selektif ( misal dTTP) oleh reaksi
sel kanker dengan obat ( misalnya 5-fluorourasil) dapat menyebabkan
penghentian sintesis DNA dalam sel kanker dan kematian sel.
- Alternatif, jika dTTP masih ada tetapi berkurang , ketidakseimbanagn kolam-
kolam selular dNTPdapat menyebabkan kesalahan pengkodean genetik dan
mutasi fatal.
- Struktur kimia dari 4 obat antikanker yang umum digunakan ditunjuk dalam
gambar 17. Metotreksat adalah inhibitor kuat bagi dihidrofolat reduktase
dengan tetapan inhibisi (KI) untuk interaksi dengan enzim tersebut sebesar
10-9M.Inhibisi enzim ini dalam sel mengakibatkan banyaknya akumulasi DHF
hingga.konsentrasi sebesar ~ 2,5 µM, dan sedikit penurunan THF.
- Tanda penurunan THF tidak terlihat karena terjadinya pelepasan THF terikat
dalam sel yang direaksikan dengan metroteksat.

- Level DHF yang tinggi bersifat toksik bagi sel, menginhibisi reaksi yang
dikatalisis oleh timidilat sintase,
dUMP + 5,10-CH2-THF dTHF + DHF
dan reaksi pertama pada biosintesis purin de novno yang dikatalisis oleh
amido PRTase, P-Rib-PP + L-glutamin PRA + L-glutamat + PPi
O O
O-
O-
NH2 N
H
N O
N N

CH3
N N
H2N Metotreksat
O SH
F
HN N
O N
O N H2N-C-NH-OH
N N
H Hidroksiurea
5-Fluorourasil H
6-Merkaptopurin
Gambar17 : Struktur kimia 4 obat antikanker yang menginhibisi biosintesis

- Sel leukemia yang berekasi dengan metotreksat, level dTTP menurun dan
mungkin terdapat sedikit tanda penurunan dATPdan dGTP yang diakibatkan
oleh inhibisi pada amido PRTase. Terjadinya ketidakseimbangan kolam
-kolam nukleotida mengakibatkan kesalahan pengkodean genetik dan
kematian sel
- Metotreksat tetap merupakan obat antikanker untuk kepentingan
utama”kemoterapi kombinasi”. Sejumlah mekanisme cara sel kanker
mendapatkan resistensi terhadap metotreksat telah berhasil diidentifikasi.
a) Amplifikasi gen yang menkode enzim target yakni dihidrofolat reduktase
b) Mutasi pada transporter folat yang mentraslokasikan metotreksat ke
dalam sel.
c) Mutasi dihidrofolat reduktase sehingga pengikatan substrat dihidrofolat
tetap sama tetapi pengikatan metotreksat lebih lemah.
d) Hilangnya aktivitas enzim folilpoliglutamil sintetase.Enzim ini
menambahkan ekor poliglutamil kepada metotreksat, sehingga
menjaganya tetap berada dalam sel kanker.
- Sel yang resisten metotreksat ditemukan dalam tubuh pasien kanker yang
telah diberikan metotreksat sebagai pereaksi tunggal.

- 5-Fluorourasil (FU) juga merupakan antikanker yang sangat berguna yang
diambil oleh sel dan diproses secara berikut :
FU FUMP FUDP FUTP

FdUDP FdUTP

FdUMP
- Mekanisme utama reaksi FU kemungkinan inhibisi dari timidilat sintase
(dUMP dTMP) oleh 5-fluorodeoksi. UMP (FdUMP) . FdUMP mengikat
pada timitidilat sintase dengan substrat lain yaitu 5,10-CH2-THF
membentuk kompleks terner yang rapat. Residu sistein pada sisi aktif enzim
menyerang substrat alami (dUMP) membentuk ikatan kovalen sementara.
Ikatan FdUMP tidak dapat diputuskan karena ada gugus 5-fluoro pada cincin
pirimidin. Maka timidilat sintase terinaktivasi secara permanan oleh inhibitor
bunuh diri mengakibatkan habisnya dTMP dan dTTP dalam sel
.Namun 5-fluorourasil juga dapat membunuh sel kanker oleh dua
mekanisme. FUTPyang terakumulasi dalam sel dapat dimasukkan dalaM
RNA sehingga menyebabkan kesalahan pengkodean genetik atau
FdUTPdimasukkan ke dalam DNA yang juga dapat menyebabkan mutasi
fatal.

- Hidroksiurea merupakan molekul sederhana yang menginhibisi ribonukleotida
reduktase . Enzim ini menerima keempat NDP yaitu UDP,CDP,ADP GDP sebagai
substrat dan mereduksinya menjadi dNDP yang sesuai. Mekanisme katalisis ini
melibatkan pembentukan kation radikal tirosil yang tidak umum, kemudian
menyebabkan pembentukan radikal pada substrat NDP.Hidroksiurea memenuhi
intermediet kation radikal tirosil yang mengakibatkan habisnya keempat dNTP yang
dibutuhkan utk sintesis DNA.
- 6-Merkaptopurin (MP) adalah salah satu obat yang ditemukan oleh Nobel Laureat
Gertrude Elion dan George Hitchings, 6-Merkaptopurin disintesis pada awal 1950an
dan terus dipakai sebagai obat antikanker. Seperti 5-fluorourasil, 6- merkaptopurin
mempunyai beberapa mekanisme toksisitas yang mungkin tergantung tipe sel.
Merkaptopurin dapat memasuki sel dan diproses dengan cara sebagai berikut :

MP MP-MP MP-DP MP-TP

MXMP

MGMP MGDP

MdGDP MdGTP

- 6- Merkaptopurin 5’-monofosfat (MP-MP) yang terbentuk merupakan
inhibitor kuat untuk amido PRTase, sehingga biosintesis purin de novo
dihalangi. 6-Merkaptodeoksib GTP(MdGTP) dimasukkan ke dalam DNA dan
menyebabkan kesalahan pengkodean genetik.
- Sintesis de novo untuk pirimidin dan purin (terutama purin) adalah mahal
menurut energetika sehingga sebagian besar (80%) purin dan pirimidin
yang didapat dari degradasi asam nukleat ( terutama RNA) diselamatkan
untuk penggunaan kembali.Sel manusia mempunyai 3
fosforibosiltransferase (PRTase) yang mengubah nukleobasa yang ada
menjadi nukleosida 5’-monofosfat (NMP) yang ekuivalen. Ketiga PRTase ini
yakni adenin-hipoksantin-guanin-, dan orotat-(urasil) PRTase
.
Nukleobasa + P-Rib-PP NMP + PPi.

P-Rib-PP adalah bentuk teraktivasi dari ribosa 5- fosfat (Rib-5-P). Pirofosfat
(PPi) yang terbentuk dihidrolisis menjadi fosfat oleh pirofosfatase, sehingga
NMP terbentuk dari nukleobasa yang sesuai.
- PRTase menyelamatkan nukleobasa di dalam sel, namun nukleosida seperti
adenosin dan uridin terdapat dalam darah dengan konsentrasi yang jauh
lebih tinggi (- µ1M) daripada nukleobasa ekuivalen ( adenin dan urasil).
- Otak mensintesis nukleotida pirimidin (UTP dan CTP) melalui sintesis
penyelamatan dari uridin yang dihasilkan oleh hati dan dilepaskan ke dalam
peredaran . Sel manusia dapat mengandung setidaknya tiga tiga tipe
transporter nukleosida nonspesifik, dan nukleosida diinternalisasi lebih
cepat daripada nukleobasa.

-Ketika berada di dalam sel, nukleosida diubah menjadi NMP yang
sesuai,yaitu adenosin oleh adenosin kinase dan uridin oleh urudin kinase :
Nukleosida + ATP NMP + A DP
- NMP yang diselamatkan oleh reaksi PRTase atau kinase kemudian dapat
diubah menjadi nukleosida 5’-trifosfat (NTP):
NMP NDP NTP
- Pada beberapa penyakit, purin dengan jumlah berlebih diproduksi dalam
tubuh, yang menyebabkan akumulasi urat. Pasien sindrom Lesch-Nyhan
adalah kekurangan enzim hipoksantin-guanin fosforibosiltransferase (HG-
PRTase). Anak yang lahir dengan kelainan tersebut mengalami retardasi
mental dan cenderung merusak diri-sendiri( mutilasi) , hal ini disebabkan
purin yang berlebih akibat akumulasi P-Rib-PP menstimulasi enzim pertama
pada jalur , yaitu amido PRTase. Kelebihan purin didegradasi melalui :
Adenosin Inosin Hipoksantin Xantin Urat
- Penderita Lesch-Nyhan juga menderita encok, karena akumulasi urat dalam
tubuh dengan penumpukan kristal Na urat dalam persendian dan ginjal.
Namun encok lebih sering terjadi karena kegagalan pengeluaran urat oleh
ginjal, atau karena akumulasi P-Rib-PPalasan selain defisiensi HG-PRT-ase
- Skema umum degradasi asam nukleat ada kesamaan dengan degradasi
protein.Nukleotida dihasilkan oleh asam nukleatdari makanan atau
endogen.
Polinukleotida endogen ( selulair) diurai dalam lisosom. DNA tidak diputar
dengan cepat seperti biasanya, kecuali setelah kematian sel selama
perbaikan DNA.
- RNA diputarkan dengan cara yang sangat mirip seperti pada protein dengan

- Deosiribonuklease dan ribonuklease menghidrolisis DNA dan RNA menjadi
- Oligonukleotida yang selanjutnya dapat dihrolisis ( gambar18) sehingga
purin dan pirimidin terbentuk dengan cepat.
- DNA RNA
Deoksiribonuklease Ribonuklease
Polinukleotida

Fosfodiesterase

3’ atau 5’-nukleotida

Nukleotidase

Nukleosida

Nukleosida fosforilase

Purin + Pirimidin Ribosa1-fosfat
Gambar18: Hidrolisis DNA dan RNA menjadi purin dan pirimidin

- Sebagian besar enzim yang terlibat dalam hidrolisis DNA dan RNA dari
makanan dikeluarkan di usus , maka ribonuklease ditemukan di lumen usus
halus,tetapi fosfodiesterase dan nukleotidase terdapat dalam sel mukosa.
- Purin dan pirimidin yang melebihi kebutuhan sel dapat didegradasi..
Banyaknya degradasi tergantung pada jenis organisme.Manusia tidak dapat
mendegradasi purin diluar asam urat karena tidak ada enzim urikase yang
membelah purin menjadi alantoin. Pada tubuh manusia kelebihan AMP
dideaminasi menjadi IMP oleh reaksi deaminase spesifik. IMP kemudian
dihidrolisis oleh 5’-nukleotidase membentuk inosin.
Inosin dan guanin menjadi urat sbb :
Inosin Hipoksantin Xantin Urat

Purin nukleosida Xantin oksidase
fosforilase
- Karena kekurangan urikase manusia mengeluarkan asam urat tiap hari
walau hanya dalam jumlah kecil. Hati manusia mensintesis sekitar 0,8g
asam urat perhari, tetapi 20-50% memasuki saluran usus dalam cairan
lambung dan empedu serta didegradasi oleh mikroorganisme.
- Sebagian hewab ( uricoteles seperti burung) , asam urat merupakan bentuk
kelebihan N yang dikeluarkan, kecuali ada enzim yang hilang ( manusia),
organisme nonuricoteles dapat mendegradasi purin menjadi urea, amonia,

6.METABOLISME SENYAWA C1
- Proses yang telah dijelaskan menggunakan turunan satu karbon dari
tetrahidrofolat (gambar 19), contoh sintesis cincin purin ( gambar 16)
membutuhkan N10-formil tetrahidrofolat. Timidilat sintese yang merupakan
enzim kunci dalam sintesis pirimidin menggunakan N5-N10-metilen
tetrahidrofolat sebagai substrat dan pereduksi.
- Senyawa ini kemungkinan penting dalam metabolisme C1 dan juga terlibat
dalam interkonversi serin dan glisin. Semua senyawa ini merupakan turunan
dari asam 5,6,7,8- tetrahidrofolat , merupakaqn bentuk tereduksi dari vitamin
folat ( atau asam folat).

O COO-
H H H
H N 9
CH2 N10 CONHCH
N 5 6
H CH2
8 7
H2N N N
H Asam p-aminobensoat CH2COO-
H

Glutamat
Asam pteroat
Gambar 19 : Asam tetrahidrofolat

- Bagian asam pteroat dari tetrahidrofolat terdiri atas cincin pteridin tereduksi
dan asam p-aminobensoat. Folat dari makanan yang diserap oleh mukosa
usus dn 2 langkah enzimatik direduksi menjadi tetrahidrofolat yang
merupakan bentuk aktif dari koenzim tersebut. Mamalia tidak dapat
mensintesis folat, namun tidak masalah karena mikroorganisme dalam jalur
usus dapat melakukan dengan mudah.
- Kedua langkah dalam reduksi asam folat menjadi tetrahidrofolat dikatalisis
oleh dihidrofolat reduktase. Kedua reaksi ini membutuhkan NADPH sebagai
sumber elektron .
H H
N N N
- 5 6
H H
8 7
N N N H
H
Folat
Dihidrofolat Tetrahidrofolat
Perlu difahami banyak variasi reaksi yang melibatkan tetrahidrofolat, yaitu
satu karbon terdapat lima keadaan oksidasi. Bentuk paling tereduksi
adalah metana (CH4) dan bentuk paling teroksidasI adalah CO2. Diantara
kedua ekstrim ini terdapat : metanol( CH3OH), formaldehid (CH2O) dan
formiat (HCOO-).

- Senyawa karbon yang tidak terlibat dalam metabolisme C1 yaitu metana dan CO2.
Metana merupakan produk akhir dari metabolisme anaerob dalam banyak
mikroorganisme, dan CO2 ( untuk karboksilasi) dengan enzim yang mengandung
biotin.
- Tabel 4 dibawah ini menunjukkan berbagai gugus satu karbonyang dibawa
oleh turunan tetrahidrofolat
Tabel 4 : Turunan Tetrahidrofolat (THF)
Gugus yang dibawa Turunan THF
-CH3 N5-Metil-THF
-CH2OH N5,N10-Metilen-THF
-CHO N-F10ormil-THF
-CH= N5,N-Metenil-THF

Gugus -gugus C1 dapat menempel pada atom N diposisi 5 atau
10( gambar 19) atau yang membentuk jembatan diantara keduanya.
N5-Metil-THF dibentuk oleh mamalia pada hampir semua reaksi
irreversibel yang dikatalisis oleh enzim metilen-THF reduktase. Turunan
THF yang lain diinterkonversi melalui serangkaian reaksi okasidasi
-reduksi dan hidrasi- dehidrasi :
N5-Metil-THF N5,N10PMetilen-THF N5N10Metenil-THF N10-Formil-THF

- Pengecualian N5-metil-THF, turunan-turunan THF disintesis secara langsung
dari unit C dalam keadaan oksidasi yang sesuai, dan dari THF.
Reaksi anaplerotik utama adalah yang dikatalisis oleh serin hidroksimetil
transferase.
- Transfer gugus metil merupakan reaksi biokimia yang umum, masuknya
gugus metil ke dalam suatu molekul adalah cara penting untuk modifikasi
aktifitas biologis, seperti dalam hal epinefrin terhadap norepinefrin.
- Gugus metil beasal dari N5-metiltetrahidrofolat,terlibat secara langsung
hanya dalam satu reaksi metilasi. Bentuk paling sederhana reaksi ini
terdapat pada tanaman yang dikatalisis oleh enzim homosistein
transmetilase :
SH SCH3
(CH2)2 N5-Metil-THF THF (CH2)2
HC NH3+ HC NH3+
COO- COO-
Homosistein Metionin

- Sintesis metionin dalam mamalia lebih kompleks dan membutuhkan
kobalamin, yaitu suatau koenzim dari vitamin B12.
- Metionin adalah asam amino esensial , maka harus dipasok dari makanan.
- Metionin yang digunakan untuk metilasi( gambar 20) didegradasi menjadi
homosistein, yang diremetilasi membentuk metionin kembali.
Reaksi tersebut hanya daur ulang metionin dan tidak membentuk suatu
sintesis total.
PPi + Pi X-H
S- Adenosilmetionin

Metiltransferase
Metionin
ATP adenosiltranferase X-CH3

Metionin
S--Adenosilhomosistein
THF
Vitamin B12

N5-Metil-THF Homosistein

Gambar :20 : Metabolisme metionin

- Vitamin B12 tidak terdapat dalam tanaman, maka vegetarian beresiko
menderita kekurangan B12, maka manusia sumber Vitamin B12 tergantung
dari hewan dan bakteri .
- Kobalamin suatu molekul kompleks yang mempunyai satu atom CO. Dalam
sintesis metionin pada mamalia kobalamin berperan sebagai koenzim
5
menerima metil dari N -Metil-THF dan mentranfer ke homosistein
metiltransferase, dengan reaksi keseluruhan sebagai berikut :

THF CH3-Kobalamin Homosastein

N5-Metil-THF Kobalamin Metionin

- Salah satu akibat kekurangan vitamin B12 adalah terjadinya akumulasi
N5-Metil-THF . N5-Metil-THF
Dimana disintsis dalam
tubuh mamalia oleh reaksi irreversibel. Jika senyawa ini tidak dapat
digunakan karena kekurangan Vitamin B12 , maka akan berakumulasi,
yang menyebabkan habisnya bentuk THF yang lainnya, sehingga
berakibat kekurangan THF yang dapat menyebabkan anemia

- Gugus metil pada metionin diaktivasi ketika metionin diubah menjadi S-
adenosilmetionin.. Gugus metil ini disambungkan dalam metilasi biologis.
- Reaksi penting dimana S- adenosilmetionin berperan sebagai donor metil,
dalam sintesis kreatin, epinefrin dan fosfatidilkolin.
- Kreatin disintesis dari guanidinoasetat ( terbuat dari glisisn dan arginin).
NH2
- OO-CH2-NH-C=NH2+
-
+ S-Adenosilmetionin
Guanidinoasetat
CH3 NH2
-
OOC-CH2-N C=NH2+ + S-Adenosilhomosistein

- Rangka karbon pada homosistein dipakai untuk mensisntesis metionin,
alternatifnya homosistein dipakai untuk sintesis sistein.
- Pentingnya siklus dalam gambar 20 adalah siklus tersebut mempertahankan
homosistein. Metionin dan sistein dipakai untuk sintesis protein akan
menghabiskan homosistein dari siklus sehingga setidaknya metionin harus
digantikan dari makanan.

8.7 METABOLISME PORFIRIN
- Sintesis dan perputaran porfirin yang merupakan prekursor heme cukup
penting, hal ini disebabkan peranan inti protein heme, homoglobin,dan
sitokrom.Secara kuantitatif sintesis hemoglobin adalah bagian utama N
dalam tubuh manusia.
- Langkah pertama dalam sintesis porfirin yaitu kondensasi suksinil-KoA dan
glisisn untuk membentuk δ-aminolevulinat. Reaksi ini berlangsung di dalam
mitokondria di mana suksinil -KoA tersedia. Reaksi ini irreversibel dan
memerlukan piridoksal fosfat dan Mg2+,serta dikatalisis oleh enzim
δ-aminolevulinat sintase.
CH2CH2COO-
Glisiin + Suksinil-KoA Mg 2+
CO + CO2 + CoASH
CH2NH3+
δ-aminolevulinat
- Reaksi berikut berlangsung di dalam sitoplasma dan merupakan reaksi
irreversibel. Dua molekul δ-aminolevulinat dikondensasikan oleh enzim
profobilinogen sintase untuk membentuk pirol tersubsitusi porfobilinogen.
- Dua enzim yaitu uroporfirinogen sintase dan uroporfirinogen konsintase
mengkondensasikan 4 molekul porfobilinogen menjadi urofirinogen III.

-
OOCCH2
CH2CH2COO-
-
OOCCH2 CH2CH2COO- A
-
OOCCH2 N CH2COO-
H
4NH4+ D NH HN B
+
NH3CH2 N

H - NH CH2CH2COO-
OOCCH2CH2
Porfobilinogen C

-
OOCCH2CH2 CH2COO -

Uroporfirinogen

-Uroprofirinogen III bukan molekul simetris, selama sintesis salah satu
cincin pirol (cincinD) dibalikkan menghasilkan rantai samping asetat dan
propionat tersusun tak simetris mengelilingi cincin porfirin.
-- Intermidiet porfirin kunci dalam sintesis sitokrom dan hemoglobin yaitu
protoporfirin IX ( Gambar 21 ).

CH3 CH=CH2
A
H3C N CH3
H
D NH HN B

- NH CH=CH2
OOCCH2CH2
C

-
OOCCH2CH2 CH3
Gambar 21 : Struktur protoporfirin IX

-Sintesis protoporfirin IX melibatkan dua perubahan pada rantai samping
uroporfirinogen III, yaitu dekarboksilasi gugus asetat menjadi gugs metil
dan dekarboksilasi residu propionat pada cincin A dan B menjadi gugus
vinil (-CH=CH2).Dekarboksilasi pertama berlangsung di dalam sitoplasma,
sedangkan pembentukan gugus vinil dan konversi jembatan metilen
(-CH2-) menjadi metena tak jenuh (=CH-)berlangsung didalam mitokondria
Produk akhir dari reaksi-reaksi adalah portoporfirin IX aromatik dan
planar.

-Reaksi terakhir dalam mitokondria yaitu pengkeletan Fe2+ untuk membentuk
heme. Reaksi ini terjadi secara spontan meskipun enzim ferokelatase
meningkatkan lajunya.
- Heme adalah gugus fungsi dalam hemoglobin dan myoglobin, sitokrom,
serta enzim katalase dan peroksidase.Molekul-molekul ini mempunyai
fungsi berbeda, hemoglobin mengangkut oksigen, myoglobin menyimpan
oksigen , sitokrom mentransfer elektron; sedang katalase dan peroksidase
adalah enzim yang mengkatalisis penguraian hidrogen peroksidasi dan
oksidasi peroksidasi.
- Sintesis heme dikendalikan terutama oleh δ-aminolevulinat sintase
(ALAsintase). Terdapat dua mekanisme pengendalian, Masing -masing
melibatkan proses yang memepengaruhi konsentrasi enzim tersebut.
Pertama , waktu paruh ALA sintase sangat pendek ( 60-70 menit) yang
telah dicoba pada hati tikus.Seperti banyak protein mitokondria, ALA sintase
dikode oleh gen inti, disintesis pada ribosom sitoplasma, selanjutkan
ditranslokasi ke dalam mitokondria.Faktor regulasi kedua ( yang utama)
yaitu inhibisi ALA sintase oleh hemin yang berbeda dengan heme yaitu
atom Fe dalam keadaan teroksidasi Fe3+ .
Heme secara spontan teroksidasi menjadi heminketika tidak terdapat globin
untuk memproduksi hemoglobin. Hemin mempunyai fungsi kedua dalam
regulasi sintesis hemoglobin di dalam retikulosit. Hemin mengendalikan
sintesis globin.
- Konsentrasi hemin tinggi dapat menginhibisi transpor ALA sintase ke dalam
mitokondria dimana salah satu substrat adalah suksinik-KoA dibentuk.
Maka sintesis heme diinhibisi sampai cukup globin yang dibuat untuk
bereaksi dengan heme yang telah terbentuk.

- Konsentrasi hemin yang rendah ( atau tidak ada sama sekali) merupakan
isyarat bahwa globin tidak dibutuhkan , sehingga sintesis protein ( juga
globin ) terinhibisi. Tidak adanya hemin suatu protein kinase teraktivasi
Protein kinase memfosforilasi faktor inisiasi sintesis protein ( eukariot) yaitu
eIF-2, kemudian menginhibisi inisiasi rantai polipeptida sehingga juga
menginhibisi sintesis globin.
- Jangka waktu hidup eritrosit manusia adalah -120 hari dengan sekitar
0,85% terurai setiap hari di dalam sel retikuloendotelial (RE) pada limpa,
hati, dan sumsum tulang.Eritrosit yang terdapat di dalam gelembung
pencernakan pada sel retikuloendotelial dan hemoglobin didegradasi .
- Globin dihidrolisis menjadi asam amino, dan heme diproses sbb:
Cincin porfirin dipotong secara oksidatif diantara cincin Adan B untuk
membentuk tetrapirol linear biliverdin( berwarna hijau). Reaksi lengkapnya
membutuhkan molekul oksigen dan NADPH, dan produk akhirnya bilirubin
( berwarna jingga merah).Fe 2+ diselam atkan melalui transferin dan
disimpan di dalam protein apoferitin, sedangkan jembatan mentena diantara
cincin A dan B dihilangkan sebagai CO.

- Pada struktur diatas M= gugus metil, V= gugus vinil, P= gugus propionat.
Biliverdin dan bilirubin merupakan pigmen empedu dan dikenal sebagai
pewarna hijau dan jingga pada luka memar. Bilirubin yang merupakan
molekul tidak larut dalam air dilepaqskan ke dalam plasma membentuk
kompleks dengan albumin, dan ditranspor ke hati. Dalam hati molekul ini
dilarutkan dan diubah menjadi bilirubin diglukuronida (90%) dan bilirubin
sulfat ( 10%).
- Asam glukoronat adalah turunan dari glukosa. Gugus -CH2OH pada C-6
telah dioksidasi menjadi -COOH. Bentuk aktif dari asam glukuronat adalah
UDP=glukuronat yang digunakan dalam membuat glukuronida seperti
bilirubin diglukuronida. ( dan pembentukan sulfat) adalah suatu cara umum
meningkatkan kelarutan dikarenakan polaritas gugusb-OH dan -COO- pada
asam glukuronat.Hal ini penting terutama untuk pengeluaran obat yang
tidak larut melalui empedu.
- Bilirubin diglukuronida dikeluarkan dari hati melalui empedu ke dalam
usus.Di dalam bowel, molekul ini dihidolisis dan bilirubin direduksi menjadi
urobilinogen dan sterkobilinogen . Senyawa -senyawa ini dikeluarkan dalam
urin sebagai urobilin dan setelah direabsorpsi dari bowel, serta dalam tinja
sebagai sterkobilin. Pigmen-pigmen ini memberi warna karakteristik pada
urin dan tinja.

Metabolisme nitrogen

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Metabolisme nitrogen

Similar a Metabolisme nitrogen (20)

Último

Último (20)

Metabolisme nitrogen