METABOLISME PROTEIN

        Protein berasal dari bahasa Yunani yaitu Protos yang berati “yang paling utama”. Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer Asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul Protein mengandung karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N) dan kadang kala sulfur (S) serta fosfor (P). Protein berfungsi sebagai zat utama pembentuk dan pertumbuhan tubuh. Sebagai zat utama pembentuk maksudnya Protein merupakan zat utama pembentuk sel-sel tubuh dan digunakan sebagai sumber energi jika berkurang karbohidrat dan lemak di dalam tubuh. Kebanyakan Protein merupakan enzim atau subunit enzim.

Asam amino merupakan unit pembangun Protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida pada setiap ujungnya. Protein tersusun dari atom C, H, O, dan N, serta kadang-kadang P dan S. Dari keseluruhan Asam amino yang terdapat di alam hanya 20 Asam amino yang yang biasa dijumpai pada protein. Tidak semua Asam amino terdapat di dalam molekul Protein, karena memiliki tugas lain. Sama halnya dengan proses metabolisme pada komponen lain, pada metabolisme Protein dan Asam amino juga terjadi anabolisme dan katabolisme yang juga membutuhkan peranan enzim. Sehingga kita harus tahu bagaimana proses metabolisme dari Protein dan Asam amino. Maka dari itu kami menyusun makalah ini yang di dalamnya kami berusaha memaparkan dan menjelaskan secara rinci, bagaimana proses metabolisme Protein dan Asam amino. Sehingga para pembaca dapat memahami secara jelas proses metabolisme Protein dan Asam amino. 

Pengertian Protein dan Asam amino

Protein adalah komponen penting atau utama bagi sel hewan atau manusia. Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838. Sumber Protein; makanan yang mengandung protein atau merupakan sumber protein antara lain sebagai berikut :

·             Daging

·             Ikan

·             Telur

·             Susu, dan produk sejenis Quark

·             Tumbuhan berbji

·             Suku polong-polongan

·             Kentang

Keuntungan Protein; protein memiliki peran yang penting bagi tubuh manusia antara lain sebagai berikut :

·             Sumber energi

·             Pembentukan dan perbaikan sel dan jaringan

·             Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi

·             Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel

Tabel Fungsi dari protein secara terperinci adalah sebagai berikut :

Fungsi	Jenis	Contoh
Katalitik	Enzim	Katalase pepsin
Struktural	Protein struktural	Kolagen, elastin, keratin
Motil (mekanik)	Protein kontraktil	Aktin, Myosin
Penyimpanan	Protein angkutan	Kasein (susu), ovalbumin (telur), feritin (penyimpan besi)
Pengangkutan	Protein angkutan	Albumin serum (asam lemak) hemoglobin (oksigen)
Pengatur	Protein hormon enzim pengatur	Insulin Fosfofruktokinasa
Perlindungan	Antibodi Protein penggumpal	Imun globulin Trombin, fibrinogen
Tanggap toksik	Protein toksin	Toksin bisa ular, toksin bakteri (bortulisme, difteri)

Protein menyusun ¾ zat padat tubuh yaitu otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon. Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide. Banyak protein terdiri ikatan komplek dengan fibril → protein fibrosa. Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin. Macam protein yaitu :

·             Peptide: 2 – 10 asam amino

·             Polipeptide: 10 – 100 asam amino

·             Protein: > 100 asam amino

·             Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide

·             Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein

·             Lipoprotein: gabungan lipid dan protein.

Rantai polipeptida melipat sedemikian rupa memben-tuk suatu struktur yang khas (konformasi) di dalam protein. Konformasi tersebut merupakan bentuk tiga dimensi suatu protein yang membentuk struktur protein. Terdapat empat struktur pada protein: struktur pri-mer, sekunder, tersier, dan ada yang berbentuk quar-terner. Struktur protein primer adalah suatu urutan linier asam amino yang bergabung melalui ikatan peptida. Struktur sekunder dari suatu protein meliputi suatu pelipatan pada rantai polipeptida. Secara umum ada dua bentuk umum dari struktur sekunder yaitu α-helix dan β-pleated sheet (konformasi β). Bentuk α-helix adalah silindris, terjadi karena adanya ikatan hidrogen yang parallel sepanjang sumbu helixnya. Pada tipe konformasi β, ikatan hidrogen terbentuk diantara rantai polipeptida yang berdekatan atau berdampingan secara parallel atau anti parallel. Struktur tersier protein adalah bentuk atau susunan tiga dimensi dari semua asam amino di dalam polipeptida. Bentuk protein secara alamiah atau bentuk protein aktif berada dalam bentuk struktur tersier yang ditentukan oleh banyak ikatan non kovalen. Jika suatu protein terdiri dari dua atau lebih polipeptida dinamakan struktur quarterner. Hemoglobin pada sel darah merah manusia terdiri atas 4 rantai polipeptida maka dinama-kan sebagai struktur quarterner. Masing-masing subunit poli-peptida dapat dihubungkan dengan ikatan kovalen (misalnya ikatan disulfide) atau ikatan non kovalen (interaksi elektro-statik, ikatan hidrogen, atau interaksi hidrofobik).

Kebanyakan protein merupakan enzim  atau subunit enzim. Suatu protein merupakan untaian dari asam amino yang saling berikatan melalui suatu ikatan peptida. Ikatan peptida merupakan suatu ikatan kovalen antara gugus α-amino dari suatu asam amino dengan gugus α-karboksilat dari asam amino lainnya. Ketika dua asam amino bergabung dengan satu ikatan peptida maka dinamakan dipeptida. Penambahan sejumlah asam amino menghasilkan rantai yang panjang dari gabungan asam-asam amino yang dinamakan oligopeptida (mengandung sampai 25 residu asam amino) dan polipeptida (mengandung > 25 residu asam amino).

   Asam Amino

Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Berdasarkan biosintesis Asam amino tebagi dua jenis Asam amino yaitu :

·           Essential : Histidin, Isoleusin, Leusin, Lysin, Metionin, Fenilalanin, Treonin, Triftofan, Valin.

·           Nonessential : Alanin, Arginin, Asparagin, Asam aspartat, Cysteine, Asam glutamat, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine, Hydroxylysine, Hydroxyproline.

Asam amino essential adalah asam amino yang tidak dapat di sintesis oleh tubuh dan berasal dari makanan yang kita makan. Sedangkan asam amino non essential adalah asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh dan yang berasal dari tubuh.

Sumber asam amino :

1.        Protein dalam makanan

2.        Proses synthesa asam amino nonessential (transaminasi terhadap metabolite)

3.        Degradasi protein tubuh.

Kegunaan asam amino :

1.        Membentuk protein yang dibutuhkan

2.        Membentuk glukosa

3.        Membentuk badan-badan keton, dll

4.        Menghasilkan energy

5.        Membentuk molekul nonprotein (derivat asam amino).

Pengertian Metabolisme

            Matabolisme adalah segala proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Proses metabolisme terbagi menjadi dua yaitu Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme adalah proses sintesis molekul kimia kecil menjadi besar yang mebutuhkan energi (ATP), katabolisme adalah proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil yang melepaskan energi (ATP).

   Proses Metabolisme Protein dan Asam amino

Proses metabolisme protein dimulai dari proses pencernaan di mulut sampai di usus halus, dilanjutkan

dengan proses metabolisme asam amino. Yaitu sebagian besar zat makanan yang mengandung protein dipecahkan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil terlebih dahulu sebelum diabsorpsi dari saluran pencernaan. Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk darah. Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan. Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim). Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein  Perubahan kimia dalam proses pencernaan dilakukan dengan bantuan enzim-enzim saluran pencernaan yang mengkatalisis hidrolisis protein menjadi asam amino.

Protein dalam makanan dicerna dalam lambung dan usus di katabolisme menjadi asam amino yang diabsorbsi dan dibawa oleh darah. Asam amino dalam darah di bawa ke hati menjadi asam amino dalam hati (ekstra sel), kemudian asam amino tersebut ada yang di simpan dalam hati (intra sel) dan sebagian dibawa oleh darah ke jaringan-jaringan tubuh. Asam amino yang dibawa ke hati dikatakan ekstra sel karena sebagian asam amino dalam hati ini kemudian akan dibawa sebagian keluar dari sel atau menuju ke seluruh jaringan tubuh yang membutuhkan. Setelah masuk ke jaringan-jaringan tubuh asam amino ini akan masuk ke sel-sel tubuh (asam amino dalam sel). Dan sebagiannya lagi tetap didalam hati (intra sel) sebagai cadangan protein dalam tubuh, bila tubuh kekurangan protein maka asam amino ini diubah menjadi protein dan sebaliknya jika tubuh membutuhkan asam amino dari dalam tubuh maka protein di rombak kembali menjadi asam amino. Dan asam amino ini juga berfungsi membentuk senyawa N lain yang berfungsi untuk pembentukan sel-sel tubuh, senyawa nitrogen ini merupakan bagian utama dari semu protein, enzim, dan proses metabolik yang disertakan pada sintesa dan perpindahan energi.

Keseimbangan nitrogen tubuh dikatakan positif bila n masuk tubuh > n yg keluar dari tubuh berarti sintesis protein > katabolismenya, terjadi misalnya pada masa penyembuhan, masa pertumbuhan, masa hamil keseimbangan nitrogen yg negatif berarti katabolisme protein > sintesisnya, terjadi misalnya pada waktu kelaparan, sakit keseimbangan nitrogen yg setimbang terdapat pada orang dewasa normal dan sehat. Bila ada kelebihan asam amino dari jumlah yang digunakan maka asam amino diubah menjadi asam keto. Proses perubahan tersebut terjadi dalam siklus asam sitrat. Atau diubah mejadi urea. Berikut proses perubahan asam amino menjadi asam keto dalam siklus sitrat. Asam amino yang dibuat dalam hati atau dihasilkan dari proses katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk digunakan. Proses anabolisme dan katabolisme terjadi dalam hati dan jaringan. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber yaitu:

·         Absorbsi melalui dinding usus

·         Hasil katabolisme protein dalam sel

·         Hasil anabolisme asam amino dalam sel

Penguraian Protein dalam Tubuh

Manusia melakukan pergantian protein tubuh sebanyak 1-2 % dari total protein tubuh, khususnya protein otot. Dari total asam amino yang dihasilkan  melalui proses tersebut sebanyak 75-80% digunakan kembali untuk sintesis  protein baru, sedangkan 20-25% sisanya akan membentuk Urea. Jika jumlah protein terus meningkat maka protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak. Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses; deaminasi atau transaminasi.

Deaminasi; proses pembuangan gugus amino dari asam amino dalam bentuk urea. Transaminasi; proses perubahan asam amino menjadi asam keto. Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs. Pemecahan protein dalam tubuh yaitu sebagai berikut :

1.         Transaminasi; alanin + alfa-ketoglutarat → piruvat + glutamat

2.         Diaminasi; asam amino + NAD+ → asam keto + NH3.

Amonia (NH3) merupakan racun bagi tubuh yang dapat meracuni otak sehingga menjadi coma, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal, sehingga harus diubah dahulu jadi urea (di hati), agar dapat dibuang oleh ginjal. Namun jika hati ada kelainan (sakit) maka proses perubahan NH3 menjadi urea terganggu dan akan menimbulkan penumpukan NH3 dalam darah yang disebut uremia. Berikut siklus urea untuk pengeluaran NH3 dari dalam tubuh.

Asam amino yang berlebih akan diuraikan dan tidak disimpan. Untuk mempertahankan kesehatan, seorang dewasa membutuhkan 30-60 gram protein setiap hari. Mutu protein ditentukan dari kelengkapan asam aminonya, jika ada asam amino yang terserap melalui proses pencernaan dan penyerapan namun asam amino tersebut tidak dibutuhkan di dalam tubuh maka asam amino yang bersangkutan akan segera diuraikan menjadi urea. Karena itu kelebihan   konsumsi protein (asam amino) yang berlebih tidak akan memberikan manfaat  apapun. Dalam tubuh protein mengalami perubahan tertentu dengan kecepatan yang berbeda untuk tiap protein karene untuk tiap protein memiliki panjang dan urutan asam amino yang berbeda. Ada tiga kemungkinan mekanisme pengubahan protein yaitu :

1.      Sel mati, komponennya mengalami proses katabolisme dan dibentuk sel baru.

2.      Masing-masing protein mengalami proses katabolisme dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel mati.

3.      Protein dikeluarkan dari dalam sel, kemudian diganti dengan sintesis protein baru.

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan digunakan untuk memproduksi senyawa Nitrogen yang lain, untuk mengganti N yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Adapun enzim yang berperan dalam penguraian protein adalah : Enzim Protease intrasel  berperan dalam menghidrolisis ikatan peptida internal protein sehingga terjadi pelepasan peptida yang kemudian akan diuraikan  menjadi  asam  amino  bebas oleh enzim peptidase. Enzim-enzim lain yang bertugas  menguraikan asam amino menjadi unit-unit asam amino adalah enzim endopeptidase, aminopeptidase dan karboksipeptidase

Asam Amino dalam Darah

Banyaknya asam amino dalam darah tergantung pada keseimbangan antara pembentukan asam amino dan pengunaannya. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim tersebut adalah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase, dipeptidase, dan tripeptidase. Dalam keadaan puasa (asam amino) dalam darah biasanya sekitar 3,5 – 5 mg / 100 ml darah. Dan akan meningkat segera setelah buka puasa sekitar 5-10 mg/ 100 ml darah. Kemudian turun kembali setelah 4-6 jam. Jumlah (asam amino) dalam jaringan kira-kira 5-10 kali lebih besar daripada dalam darah.

 Kelainan Metabolisme Protein

Metabolisme adalah proses pengolahan (pembentukan dan penguraian) zat -zat yang diperlukan oleh tubuh agar tubuh dapat menjalankan fungsinya. Gangguan metabolisme protein menyebabkan ketidakseimbangan zat-zat dalam tubuh. Protein merupakan sumber energi bagi tubuh. Salah satu penyakit akibat gangguan metabolisme protein dijelaskan dengan ditemukannya penyakit yang terjadi karena kekurangan protein. Kekurangan protein hampir selalu disertai dengan kekurangan energi. Hubungan antara kekurangan protein dan energi dapat tejadi karena protein merupakan salah satu sumber utama pengahasil energi. Jika dalam makanan yang kita makan kurang mengandung kurang mengandung energi maka tubuh akan mengambil protein lebih banyak untuk menjadi energi. Ini berarti protein dalam tubuh akan semakin berkurang. Penyakit yang terjadi karena kekurangan energy dan protein ini biasa disebut dengan penyakit Kurang Energi Protein (KEP).

Penyakit ini ditemukan pada anak-anak atau ibu hamil. Penyakit KEP ini juga dapat menyerang rang dewasa. Misalnya pada orang yang mengalami kelaparan dalam waktu yang lama atau menderita penyakit kronis. Namun pada umumnya penyakit terjadi pada anak-anak antara usia 2-5 tahun, ketika mereka berhenti minum ASI dan menerima makanan tambahan. Yang kurang mengandung protein atau tidak sama sekali. Ketika penyakit KEP ini menyerang seorang anak, maka akan mucul gejala-gejala seperti kekurangan energi (Marasmus ) dan kekurangan protein (Kwashiorkor).

Pada penderita Marasmus pertumbuhan penderita/anak yaitu berat badan dan tinggi badan terganggu, penderita sangat kurus, adanya perbesaran hati, kulit tampak keriput, pada bagian muka terdapat kulit yang berlipat-lipat sehingga muka anak seperti muka orang tua yang sudah keriput, mudah terserang diare, infeksi saluran pernapasan dan batuk rejan. Pada penderita Kwashiorkor ciri-ciri yang terjadi adalah adanya gangguan pada pertumbuhan berat badan dan tinggi badan, lemah, kurus, apatis, kulit tampak kering, rambut tipis atau jarang, kehilangan nafsu makan, diare, adanya perbesaran pada hati, dan anemia.

Defisiensi protein terjadi pada pemasukan protein kurang → kekurangan kalori, asam amino, mineral, dan faktor lipotropik. Akibatnya :

ü  Pertumbuhan tubuh

ü  Pemeliharaan jaringan tubuh

ü  Pembentukkan zat anti dan serum protein akan terganggu.

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

Ada lagi 2 penyakit akibat gangguan metabolism protein yaitu

1.      Hipoproteinemia. Disebabkan karena beberapa hal tersebut :

ü  Exkresi protein darah berlebihan melalui air kemih

ü  Pembentukan albumin terganggu spt pada penyakit hati

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

2.      Hipo dan Agammaglubulinemia Ada 3 jenis :

a.        Hipoagammaglobulinemia kongenital

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

ü  Mudah terserang infeksi. Kematian sering terjadi akibat infeksi

ü  Plasma darah tidak mengandung gamma protein

ü  Dapat terjadi penyakit hipersensitivas (ex: penyakit artritis) karena tubuh tidak dapat membentuk Ig.

b.        Hipo (a) gammaglobulinemia didapat Pada pria dan wanita pada semua usia ditandai dengan:

ü  Penderita mudah terkena infeksi

ü  Terjadi hiperplasi konpensatorik sel retikulum → mengakibatkan limfadenopathi dan splenomegali

c.        Hipoagammaglobulinemia sementara

ü  Hanya ditemukan pada bayi

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

Penyakit karena kelebihan metabolisme protein tidak ditemukan secara langsung tapi kelbihan produksi protein dapat disebabkan karena gangguan kerja insulin. Seperti misalnya diabetes mellitus, dan diabetes insipidus.