Siklus Metabolisme Energi dari Protein, Deaminasi, Proses Katabolisme, Asam Amino - Metabolisme protein tidak secara pribadi terlibat dalam memproduksi energi. Tetapi metabolisme protein terlibat dalam produksi enzim, hormon, komponen struktural, dan protein darah dari sel-sel tubuh dan jaringan. Metabolisme energi yang berasal dari protein didahului dengan degradasi protein menjadi asam-asam amino. Kemudian asam-asam amino dilepas gugus aminonya melalui deaminasi oksidatif di sel-sel hati. Hasil deaminasi akan masuk dalam siklus Krebs guna pembentukan energi, atau melalui piruvat dan asetil koenzim A sebelum masuk siklus Krebs.
 |
| Gambar 1. Katabolisme protein. (Wikimedia Commons) |
Kerangka karbon dari asam-asam amino alanin, sistein, sistin, glisin, treonin, serin dan hidroksiprolin diubah menjadi piruvat. Pembentukan piruvat dari glisin sanggup terjadi dengan konversi menjadi serin yang dikatalisis oleh enzim serin hidroksimetiltransferase.
Reaksi alanin transaminase dan serin dehidratase, keduanya memerlukan piridoksal fosfat sebagai koenzim. Reaksi serin dehidratase berlangsung melalui pembuangan H2O dari serin, membentuk suatu asam amino tidak jenuh. Kemudian disusun kembali menjadi asam α-amino yang terhidrolisis impulsif menjadi piruvat dan amonia.
Jalan katabolik utama dari sistin ialah konversi menjadi sistein yang dikatalisis oleh enzim sistin reduktase. Setelah itu akan bergabung dengan katabolisme sistein. Sistein dikatabolisme melalui dua jalan katabolisme utama yaitu jalan oksidasi pribadi (sistein sulfinat) dan jalan transaminasi (3-merkaptopiruvat). Kedua jalan tersebut memerlukan enzim transaminase.
Treonin dibelah menjadi asetaldehida dan glisin oleh treonin aldolase. Kemudian asetaldehida membentuk asetil koenzim A, sementara glisin sudah dibicarakan diatas.
Tiga dari lima karbon 4-hidroksi-L-prolin dikonversi menjadi piruvat, dua sisanya membentuk glikosilat. Kemudian tahap final reaksi melibatkan aldolase yang memecah hidroksiprolin menjadi piruvat dan glioksilat.
Semua asam amino yang membentuk piruvat sanggup dikonversi menjadi asetil koenzim A. Disamping itu ada lima asam amino yang membentuk asetil koenzim A tanpa membentuk piruvat lebih dahulu. Asam-asam amino tersebut ialah fenilalanin, tirosin, triptofan, lisin dan leusin. Fenilalanin mula-mula dikonversi menjadi tirosin oleh fenilalanin hidroksilase. Lima reaksi enzimatik berurutan mengkonversi tirosin menjadi fumarat dan asetoasetat, yaitu (1) transaminasi menjadi p-hidroksifenilpiruvat, (2) oksidasi dan migrasi sekaligus dari rantai samping 3-karbon dan dekarboksilasi yang membentuk homogentisat, (3) oksidasi homogentisat menjadi maleilasetoasetat, (4) isomerasi maleiasetoasetat menjadi fumarilasetofumarat dan (5) hidrolisis fumarilasetoasetat menjadi fumarat dan osetoasetat. Asetoasetat selanjutnya sanggup mengalami pembelahan tiolitik menjadi asetat dan asetil koenzim A.
L-lisin dikonversi menjadi α-aminoadipat dan α-ketoadipat. L-lisin pertama kali berkondensasi dengan α-ketoglutarat yang memecah air dan membentuk basa Schiff. Kemudian direduksi menjadi sakaropin oleh dehidrogenase dan kemudian dioksidasi oleh dehidrogenase kedua. Penambahan air membentuk L-glutamat dan L-α-aminoadipat-δ-semialdehida. Katabolisme lebih lanjut dari α-aminoadipat memerlukan transaminasi menjadi α-ketoadipat, yang mungkin diikuti oleh dekarboksilasi oksidatif menjadi glutaril-KoA.
Triptofan oksigenase (triptofan pirolase) mengkatalisis pembelahan cincin dengan inkorporasi 2 atom oksigen yang membentuk N-formilkinurenin. Oksigenasenya ialah metaloprotein besiforfirin. Pengeluaran gugus formil dari N-formilkinurenin secarahidrolitik dikatalisis oleh kinurenin formilase yang menghasilkan kinurenin. Kemudian dideaminasi dengan transaminase gugus amino rantai samping ke ketoglutarat. Metabolisme lebih lanjut dari kinurenin melibatkan konversi menjadi 3-hidroksikinurenin. Kinurenin dan hidroksikinurenin dikonversi menjadi hidroksiantranilat oleh enzim kiruneninase suatu enzim piridoksal fosfat (Gambar 6.17). Leusin sebelum diubah menjadi asetil koenzim A diubah dahulu menjadi asetoasetat, sama dengan pengubahan tirosin.
Suksinil koenzim A merupakan hasil final amfibolik dari katabolisme metionin, isoleusin dan valin yang hanya sebagian rangka dikonversi. Empat per lima karbon valin, tiga per lima karbon metionin dan setengah karbon isoleusin membentuk suksinil koenzim A. l-metionin berkondensasi dengan ATP membentuk Sadenosilmetionin atau "metionin aktif". Pengeluaran gugus metil membentuk S-adenosil-homosistein. Hidrolisis ikatan S-Peserta menghasilkan L-homosistein dan adenosin. Homosistein selanjutnya berkondensasi dengan serin, membentuk sistationin. Pembelahan hidrolitik sistationin membentuk L-homoserin dan sistein. Kedua reaksi ini oleh karenanya juga terlibat dalam biosintesis sistein dan serin. Homoserin dikonversi menjadi α-ketobutirat oleh homoserin deaminase. Konversi α-ketobutirat menjadi propionil-KoA selanjutnya terjadi dengan cara biasa untuk dekarboksilasi oksidatif asam α-keto membentuk derivat asil KoA.
Sebagaimana diperlukan dari kemiripan strukturnya, katabolisme L-valin dan L-isoleusin pada awalnya memerlukan reaksi yang sama. Jalan ini kemudian memisah dan masing-masing rangka asam amino mengikuti jalan unik menjadi zat antara amfibolik. Kerangka karbon dari asam-asam amino glutamin, glutamat, arginin, histidin, dan prolin memasuki siklus Krebs melalui α-ketoglutarat. Katabolisme glutamin dan glutamat berlangsung dengan pinjaman enzim glutaminase dan transaminase.
Prolin dioksidasi menjadi dehidroprolin yang dengan penambahan air akan membentuk glutamat γ-semialdehida. Selanjutnya dioksidasi menjagi glutamat dan ditransaminasi menjadi α-ketoglutarat. Arginin dan histidin juga membentuk α-ketoglutarat, satu karbon dan baik 2 (histidin) maupun 3 (arginin) pertama-tama harus dikeluarkan dari asam amino 6 karbon ini. Arginin hanya membutuhkan hanya satu langkah yaitu pengeluaran gugus guanidino secara hidrolisis yang dikatalisis oleh arginase yang menghasilkan ornitin. Ornitin mengalami transaminasi gugus ∂-amino, membentuk glutamat γ-semialdehida, yang dikonversi menjadi α-ketoglutarat.
Bagi histidin, pengeluaran karbon dan nitrogen yang berlebih membutuhkan empat reaksi. Deaminasi histidin menghasilkan urokanat. Konversi urokanat menjadi 4-imidazolon-5-propionat, yang dikatalisis oleh urokanase melibatkan penambahan H2O dan oksidasireduksi interna. Reaksi selanjutnya ialah 4-imidazolon-5-propionat dihidrolisis menjadi N-formiminoglutamat yang diikuti oleh pemindahan gugus formimino pada karbon alfa ke tetrahidrofolat yang membentuk N5-formiminotetrahidrofolat. Kemudian dengan pinjaman enzim glutamat formimino transferase, N5-formiminotetrahidrofolat diubah menjadi L-glutamat dan hasilnya menjadi oksaloasetat dengan pinjaman enzim transaminase.
Secara umum katabolisme masing-masing asam amino yang dipakai sebagai sumber energi sanggup dilihat pada Gambar 2.
 |
| Gambar 2. Katabolisme asam amino. (Wikimedia Commons) |
Anda kini sudah mengetahui Metabolisme Energi dari Protein. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
DAFTAR PUSTAKA PENGANTAR ILMU NUTRISI TERNAK
Artikel ini merupakan materi yang ditulis oleh Prof. Dr. Ir. Wahyu Widodo, Ms. (Fakultas Peternakan-perikanan Universitas Muhammadiyah Malang (UMM) dari Buku Ajar Berjudul "PENGANTAR ILMU NUTRISI TERNAK" tahun 2006.
