METABOLISME PROTEIN

Metabolisme adalah reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam sel. Reaksi kimia ini akan mengubah suatu zat menjadi zat lain. Metabolisme juga berperan mengubah zat yang beracun menjadi senyawa yang tak beracun dan dapat dikeluarkan dari tubuh. Proses ini disebut detoksifikasi.

 Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsur-unsur C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Protein bersama karbohidrat dan lemak merupakan sumber energi bagi tubuh. Protein tersusun dari molekul-molekul yang disebut asam amino.

1.        Proses Metabolisme

Metabolisme terdiri dari dua proses yaitu :

a.         Anabolisme

Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawa-senyawa organik.contoh fotosintesi.

b.        Katabolisme

Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energy dari senyawa-senyawa organik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksi yang sederhana maupun reaksi yang rumit.contoh respirasi.

2.        Struktur, Fungsi, Anabolisme dan Katabolisme dari Protein

2.1.   Struktur Protein

Dilihat dari tingkat organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :

2.1.1.      Struktur Primer.

Struktur ini hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Struktur   primer protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.

2.1.2.      Struktur Sekunder.

Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.

2.1.3.      Struktur Tersier.

Hal ini menunjukkan cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat yang dilakukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh interaksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.

2.1.4.      Struktur Kuartener.

Banyak protein ada sebagai oligomer atau molekul-molekul besar. Molekul tersebut terbentuk dari pengumpulan khas dari sub satuan yang identik atau berlainan dan dikenal dengan protomer (Poedjiadi, 2005).

2.2.  Fungsi Protein

Tubuh kita sangat membutuhkan protein untuk proses tumbuh kembang. Untuk itu kita dianjurkan untuk mengkonsumsi makanan yang banyak mengandung protein.Fungsi protein diantaranya yaitu :

1.        Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain

2.        Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)

3.        Pemeliharaan (dewasa)

4.        Membentuk sel darah

5.        Membentuk hormon, enzym, antibody,dll

6.        Memberi tenaga (protein sparing efek)

7.        Pengaturan (enzim, hormone) (Anonim, 2009 (b))

2.3.   Anabolisme Protein

Proses anabolisme atau sintesis protein secara garis besar dibagi dalam tiga tahap yaitu, tahap pemrakarsaan (initiation), tahap pemanjangan (elongation), dan tahap penghentian (termination).

1.        Tahap Pemrakarsaan (Initiation)

Tahap ini merupakan tahap interaksi antara ribosom sub unit besar dan sub unit kecil. Inisiator aminosil tRNA hanya dapat berikatan dengan kodon AUG yang disebut juga kodon pemrakarsa, karena AUG adalah kode untuk asam amino metionin. Metionin ini akan digandeng oleh inisiator aminoasil tRNA, sehingga tRNA ini sering disebut dengan Met-tRNA. Langkah- langkah Initiation meliputi :

a.       Langkah initiation diawali dengan pemisahan ribosom sub unit besar dengan ribosom sub unit kecil.

b.      Langkah kedua adalah Met-tRNA berinteraksi dengan GTP.

c.       Langkah ketiga kombinasi Met-tRNA dan GTP akan bergabung dengan      ribosom su-unit  kecil. Dan ini akan mengakibatkan langkah selanjutnya.

d.      Pada langkah keempat ribosom subunit kecil akan siap bergabung dengan mRNA dalam satu reaksi kompleks yang melibatkan hidrolisis ATP.

e.       Pada langkah ke lima terjadi penyatuan ribosom sub unit kecil dan ribosom subunit besar yang disertai dengan hidrolisis GTP menjadi GDP.  Tahap ini diakhiri dengan gabungnya antara ribosom dengn mRNA dan Met-tRNA.

2.        Tahap Pemanjangan (Elongation)

Setelah terbentuk pemrakarsaan (initiating complex), maka ribosom subunit besar akan menempel pada ribosom sub unit kecil.dengan diahului oleh hidrolisis terhadap molekul GTP, sehingga dihasilkan dua tempat yang terpisah pada ribosom sub unti besar yaitu sisi P (Pepetidil) dan sisi A (aminoasil). Pada proses elongasi ribosom akan bergerak sepanjang mRNA untuk menerjemahkan pesan yang dibawa oleh mRNA dengan arah gerakan dari 5’ ke 3’.

Langkah pertama dari proses elongasi adalah reaksi pengikatan aminoasil tRNA (AA2) dengan GTP. Pada langkah selanjutnya yaitu terjadi ikatan pada kompleks tersebut pada ribosom sisi A.

          Pada langkah ketiga GTP dihidrolisis, Met RNA terdapat pada sisi P dan aminoasil-tRNA (AA2) pada sisi A siap untuk membentuk rantai peptide pertama.

          Pada langkah keempat metionin yang digandeng oleh tRNA inisiator pada sisi P mulai terikat asam amino yang dibawa oleh tRNA pada sisi A dengan ikatan peptide yang membentuk dipeptida. Sehingga sisi P ribosom menjadi kosong, Reaksi ini dikatalis oleh peptidil transfersal yang dihasilkan oleh ribosom sub unit besar.

          Pada langkah terakhir ribosom bergerak sepanjang mRNA menuju ke 3’ sehingga dipeptida yang sudah terbentuk dari sisi A akan berganti menempati sisi P, sehingga sisi A menjadi kosong. Dan pada sisi A akan terbuka kosong dan akan dimasuki tRNA. Setelah kedua tempat di ribosom terisi oleh tRNA yang menggandeng asam amino masing-masing, asam amino akan sangat berdekatan, dan akibatnya akan terjadi ikatan peptide diantara keduanya.

3.        Tahap Penghentian (termination)

Pada tahap ini dikenal dengan tahap penghentian, Jadi tahap ini penejemahan kan berhenti apabila kodon penghenti (UAA, UAG, atau UGA) masuk ke sisi A. Hal ini akan terjadi jika tidak ada staupun tRNA yang memiliki anti kodon yang dapat berpasangan dengn kodon-kodon penghenti. Setelah itu sebgai pengganti tRNA, masuklah factor pembebas atau RF (Release Faktor) ke sisi A. Faktor ini bersama-sama dengan molekul GTP, melepaskan rantai polipepetida yang telai usai dibentuk oleh tRNA. Setelah itu RIbosom kembali terpisah menjadi unti besar dan unit kecil serta kembali ke sitosol untuk kemudian akan berfungsi lagi sebagia penerjemah (Marianti, 2007).

2.4.   Katabolisme Protein

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksin bagi tubuh. Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksin bagi tubuh. Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1.        Tahap Transaminasi yaitu Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2.        Tahap Deaminasi oksidatif yaitu Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

a.         Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.

b.        Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

c.         Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin

d.        Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea (Lehninger, 2005).

3.        Proses Metabolisme Protein

Ø  Diserap dalam bentuk asam amino

Ø  Dalam lambung: pepsin dan HCl           protein,kasein                  pepton

Ø  Dalam usus: protein, pepsi          polipeptida (tripsin)         asam amino (erepsin) 

4.        Biosintesis Asam Amino

Ø  Bakteri dan Tumbuhan        sintesis 20 asam amino

Ø  Hewan tingkat tinggi         10 Asam Amino

Ø  Asam amino esensial: asam amino yang tidak disintesis oleh tubuh

Ø  Asam amino non esensial: asam amino yang disintesis oleh tubuh

5.        Protein Tubuh

Protein yang terkandung dalam tubuh manusia terdiri dari :

Ø  ¾ zat padat tubuh terdiri dari protein (otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon)

Ø  Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide

Ø  Banyak protein terdiri ikatan komplek dengan fibril → protein fibrosa

Ø  Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin. 

6.        Macam- Macam Protein

Macam – macam protein yang dibutuhkan oleh tubuh manusia diantaranya :

Ø  Peptide: 2 – 10 asam amino

Ø  Polipeptide: 10 – 100 asam amino

Ø  Protein: > 100 asam amino

Ø  Antara asam amino yang saling berikatan dengan ikatan peptide

Ø  Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein

Ø  Lipoprotein: gabungan lipid dan protein

7.        Asam Amino

Asam amino dibedakan: asam amino esensial dan asam amino non esensial

Ø  Asam amino esensial: T2L2V HAMIF (treonin, triptofan, lisin, leusin, valin → histidin, arginin, metionin, isoleusin, fenilalanin)

Ø  Asam amino non esensial: SAGA SATGA (serin, alanin, glisin, asparadin → sistein, asam aspartat, tirosin, glutamin, asam glutamat)

8.        Transport Protein

Proses transport protein diantaranya meliputi :

Ø  Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk darah

Ø  Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan

Ø  Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim)

Ø  Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein

9.        Penggunaan Protein Untuk Energi

Ø  Jika jumlah protein terus meningkat → protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak

Ø  Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses: deaminasi atau transaminasi

Ø  Deaminasi: proses pembuangan gugus amino dari asam amino

Ø  Transaminasi: proses perubahan asam amino menjadi asam keto

10.    Pemecahan Protein

Ø  Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs

Ø  Zat hasil deaminasi/transaminasi yang dapat masuk siklus Krebs adalah: alfa ketoglutarat, suksinil ko-A, fumarat, oksaloasetat, sitrat

 

1.             Gangguan Metabolisme Protein

Penyakit akibat  kelebihan protein (-)

·           Defisiensi protein

Terjadi pada pemasukan protein kurang → kekurangan kalori, asam amino, mineral, dan faktor lipotropik

Akibatnya :

Ø  Pertumbuhan tubuh

Ø  Pemeliharaan jaringan tubuh

Ø  Pembentukkan zat anti dan serum protein akan terganggu.

Penderita mudah terserang penyakit infeksi, perjalanan infeksi berat, luka sukar sembuh dan mudah terserang penyakit hati akibat kekurangan faktor lipotropik

·           Macam –Macam Penyakit Defisiensi Protein

1.        Hipoproteinemia

penyebabnya :

a.         Exkresi protein darah berlebihan melalui air kemih

b.         Pembentukan albumin terganggu spt pada penyakit hati

c.         Absorpsi albumin berkurang akibat kelaparan atau penyakit usus, juga pada penyakit ginjal

2.        Hipo dan Agammaglubulinemia

Ada 3 jenis :

a)         Hipoagammaglobulinemia kongenital

Ø  Penyakit herediter, terutama anak laki-laki antara 9 – 12 thn

Ø  Mudah terserang infeksi. Kematian sering terjadi akibat infeksi

Ø  Plasma darah tidak mengandung gamma protein

Ø  Dapat terjadi penyakit hipersensitivas (ex: penyakit artritis) krn tubuh tidak dapat membentuk Ig

b)        Hipoagammaglobulinemia didapat

Ø  Pada pria dan wanita pada semua usia

Ø  Penderita mudah terkena infeksi

Ø  Terjadi hiperplasi konpensatorik sel retikulum → mengakibatkan limfadenopathi dan splenomegali

c)         Hipoagammaglobulinemia sementara

Ø  Hanya ditemukan pada bayi

Ø  Merupakan peralihan pada waktu gamma globulin yang didapat dari ibu habis dan anak harus membentuk gamma globulin sendiri

d)        Pirai atau Gout

Ø  Akibat gangguan metabolisme asam urat → asam urat serum meninggi → pengendapan urat pada berbagai jaringan

Ø  Asam urat merupakan hasil akhir dari pada metabolisme purin.

Ø  Secara klinis :

 Arthritis akut yg sering kambuh secara menahun

 Pada jaringan ditemukan tonjolan-tonjolan disebut “tophus”

 Di sekitar sendi

BursaTulang rawan

Telinga

Ginjal

Katup jantung