Protein bersama karbohidrat dan lemak merupakan sumber energi bagi tubuh. protein tersusun dari molekul-molekul yang disebut asam amino. Di dalam tubuhmamalia asam amino terbagi menjadi dua bagian yaitu asam amino esensial dan nonesensial. Asam
amino esensial ialah asam amino yang tidak dapat disintesis olehtubuh. Asam amino esensial dapat disintesis oleh tubuh namun tetap diperlukanasupan dari makanan untuk menjaga keseimbangan asam amino tersebut di dalamtubuh.Metabolisme protein meliputi:1.Degradasi protein (makanan dan protein intraseluler)menjadi asam amino2.Oksidasi asam amino3.Biosintesis asam amino4.Biosintesis proteinManusia memakan banyak protein untuk menggantikan protein endogen.Kelebihan asam amino tidak dapat disimpan karena langsung mengalami katabolismedalam tubuh. Rantai karbon asam amino mengalami proses katabolisme yang diubahmenjadi CO2, H2O dan energi (ATP) melalui siklus asam sitrat dan rantai pernafasan. Jalur katabolisme merupakan beberapa proses dengan zat yaitu: Jalur sangat panjang (contohnya triptophan) sementara yang lainnya pendek (contohnyaalanin). Beberapa jalur asam amino menunjukkan hasil akhir produk katabolismeutama seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Jalur metabolisme asam amino dalam siklus asam sitratSetiap asam amino didegradasi menjadi piruvat atau zat siklus asam sitratlainnya dan dapat menjadi prekrusor sintesis glukosa di hepar yang disebutglikogenik atau glukoneogenik. Untuk beberapa asam amino seperti tirosin danfenilalanin, hanya sebagian dari rantai karbonnya yang digunakan untuk mensintesisglukosa karena sisa rantai karbon di ubah menjadi asetil koa yang tidak dapatdigunakan untuk sintesis glukosa.
A.
Protein Tubuh dan Fungsinya1.Protein Tubuh
Protein di dalam tubuh terdiri dari ¾ zat padat dari protein yaitu otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon. Protein merupakan rangkaian asam amino denganikatan peptida dan banyak protein terdiri dari ikatan komplek dengan fibril menjadi
protein fibrosa, ada beberapa macam protein fibrosa seperti: kolagen (tendon,kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin.Ada beberapa macam protein dan asam amino diantaranya sebagai berikut:
a.
Macam-macam protein:1.Peptide: 2 – 10 asam amino2.Polipeptide: 10 – 100 asam amino3.Protein: > 100 asam amino4.Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide5.Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein6.Lipoprotein: gabungan lipid dan protein b.Asam amino
1.
Asam amino dibedakan: asam amino esensial dan asam amino nonesensial
Asam amino non esensial: SAGA SATGA (serin, alanin, glisin, asparadin→ sistein, asam aspartat, tirosin, glutamin, asam glutamat)c.Transport protein
1.
Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk dalamdarah2.Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan3.Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (denganmenggunakan enzim)
4.
Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah proteind.Penggunaan Protein Untuk Energi
1.
Jika jumlah protein terus meningkat → protein sel dipecah jadi asam aminountuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak.
2.
Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses deaminasiatau transaminasi
3.
Deaminasi merupakan proses pembuangan gugus amino dari asam aminosedangkan transaminasi adalah proses perubahan asam amino menjadi asamket
2.Fungsi Protein
Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam duakelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja padatingkat molekular. Apabila tulang dan kitin adalah beton, maka protein strukturaladalah dinding batu-batanya. Beberapa protein struktural,
fibrous protein
, berfungsisebagai pelindung, sebagai contoh
α
dan
β
-keratin yang terdapat pada kulit,rambut, dan kuku. Sedangkan protein struktural lain ada juga yang berfungsi sebagai perekat, seperti kolagen.Protein dapat memerankan fungsi sebagai bahan struktural karena sepertihalnya polimer lain, protein memiliki rantai yang panjang dan juga dapat mengalami
cross-linking
dan lain-lain. Selain itu protein juga dapat berperan sebagai biokatalisuntuk reaksi-reaksi kimia dalam sistem makhluk hidup. Makromolekul inimengendalikan jalur dan waktu metabolisme yang kompleks untuk menjagakelangsungan hidup suatu organisma. Suatu sistem metabolisme akan tergangguapabila biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami kerusakan.
B.Struktur Protein
Bagaimana suatu protein dapat memerankan berbagai fungsi dalam sistemmakhluk hidup? Jawabnya adalah terletak pada strukturnya. Struktur protein terdiridari empat macam struktur. Struktur pertama adalah struktur primer. Struktur initerdiri dari asam-asam amino yang dihubungkan satu sama lain secara kovalenmelalui ikatan peptida. Informasi yang menentukan urutan asam amino suatu proteintersimpan dalam molekul DNA dalam bentuk kode genetik. Sebelum kode genetik ini
diterjemahkan menjadi asam-asam amino yang membangun struktur primer protein,mula-mula kode ini disalin kedalam bentuk kode lain yang berpadanan dengan urutankode genetik pada DNA, yaitu dalam bentuk molekul RNA. Urutan RNA inilah yangkemudian diterjemahkan menjadi.Urutan RNA inilah yang kemudian diterjemahkan menjadi urutan asam amino(Gambar 1).
Gambar 1. Skema Aliran Informasi Genetik dari DNA ke Protein
Struktur yang kedua adalah struktur sekunder. Pada struktur sekunder, proteinsudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam amino. Ikatanyang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar rantai samping
' class=absimg v:shapes="_x0000_i1034">
yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan hidrogennya. Adadua jenis struktur sekunder, yaitu: a-heliks dan b-sheet (Gambar 2). b-sheet itu sendiriada yang paralel dan juga ada yang anti-paralel, bergantung pada orientasi keduarantai polipeptida yang membentuk struktur sekunder tersebut.a-heliksb-sheetGambar-2. Struktur Sekunder ProteinStruktur-struktur sekunder ini, kemudian dikemas sedemikian rupa sehinggamembentuk struktur tiga dimensi yang paling
pavorable
secara termodinamika.Struktur ruang ini adalah struktur ketiga atau juga dinamakan struktur tersier. Disiniinterakasi intra molekuler seperti ikatan hidrogen, ikatan ion, van der Waals,hidropobik dll turut menentukan orientasi struktur 3 dimensi dari protein (Gambar 3).
Banyak molekul protein yang memiliki lebih dari satu struktur tersier, dengankata lain multi subunit. Intraksi intermolekul antar sub unit protein ini membentuk struktur keempat/kwaterner (Gambar 4). Setiap subunit protein dapat melakukankomunikasi dan saling mempengaruhi satu sama lain melalui interaksi intermolekular ini.
Gambar-4. Struktur Kwaterner Protein
.Jumlah monomer asam amino yang membangun suatu protein adalah 20 asamamino. Bisa dibanyangkan berapa peluang kemungkinan struktur 3 dimensi yangmungkin terbentuk dengan monomer sebanyak ini. Hingga saat ini tidak satu sintetik polimerpun yang memiliki monomer sebanyak protein. Bila saja protein memiliki panjang 100 residu asam amino, bila dalam protein ini ke dua puluh asam aminotersebut dipakai untuk mensintesis protein, maka jumlah struktur 3 dimensi yangmungkin adalah 20100 struktur. Tentu saja struktur yang paling pavorable secaratermodinamika saja yang akan terbentuk. Karena banyaknya kemungkinan struktur ini, maka protein dapat memerankan berbagai macam fungsi. Perubahan pada struktur
' class=absimg v:shapes="_x0000_i1042">
akan mempengaruhi fungsi dari protein. Beberapa penyakit pada manusia disebabkanoleh perubahan struktur dari protein yang merusak fungsi dari protein tersebut.Salah satu contoh pentingnya struktur tiga dimensi adalah pada fenomenayang sangat terkenal saat ini, yaitu penyakit sapi gila di Inggris. Penyakit ini belakangan diketahui disebabkan oleh protein yang dikenal dengan nama prion. Padaawalnya, para ilmuan sangat sukar memahami bagaimana mungkin protein bisamenjadi desease agent dan dapat diturunkan. Hasil penelitian menunjukan bahwa protein ini lebih tahan terhadap serangan protease dibanding protein biasa. Proteaseadalah suatu enzim yang berfungsi untuk mengurai protein. Penelitian lain jugamendapati bahwa saat DNAase dan RNAase dimasukan ke dalam sistem, aktivitas prion tidak menurun, tetapi saat dimasukan protease aktivitasnya menurun. Dari sini para ilmuan lalu menyimpulkan bahwa prion tidak memiliki DNA ataupun RNA.Lalu, bagaimana protein ini bisa diturunkan dan bertambah jumlahnya di dalam tubuhtanpa adanya gen yang mengkodenya. Virus saja untuk berkembang biak harusmemasukan DNAnya ke dalam inang, lalu bagaimana dengan prion?Dari hasil pencarian yang panjang, ternyata ditemukan bahwa gen yangmengkode prion terdapat disetiap organisma hidup yang menjadi inang untuk berkembangnya prion. Gen tersebut dikenal sebagai PrP. Tetapi, saat gen inidiekspresikan dan proteinnya di injeksikan ke dalam tubuh tikus percobaan, tidak dideteksi adanya penyakit. Dari hasil ini, para ahli biokimia memprediksi adanyastruktur lain diluar struktur protein PrP normal, yang menyebabkan penyakit.
C.Pencernaan Protein
Proses pencernaan protein yang pertama berlangsung dalam lambung. Di sini pepsin mencernakan protein dengan memutuskan ikatan peptida yang ada di sisi NH2 bebas dari asam-asam amino aromatik (fenilaalanin, tirosin, triptofan), hidrofobik (leusin, isoleusin, metionin) atau dikarboksilat (glutamat dan aspartat). PH optimumialah 2, sehingga aktifitasnya yang tertinggi ialah di dalam lambung. Enzim ini tidak
bekerja lagi bila berada pada pH yang tinggi seperti yang terdapat di dalam usushalus.Pepsin disekresikan sebagai zmi ogen yang bernama pepsinogen.Pengaktifannya menjadi pepsin dilakukan oleh asam lambung dan secara otokatalisis juga oleh pepsin itu sendiri yang sudah terbentuk. Pada proses pengaktifan ini,dilepaskan 42 asam amino dari ujung NH2 bebas pada molekul \ imogen tadi.Peristiwa ini mengubah konformasi dan mengaktifkan protein tersebut.Oleh karena pH yang rendah dari lambung sangatlah musthak bagi kerjaenzim dan pada kenyataannya mampu pula menghidrolisis beberapa ikatan peptida,maka perlu pulalah agaknya diuraikan secara singkat bagaimana pHyang tidak lazimini dicapat ion H dalam lambung adalah hasil sekresi sel-sel parital. Peristiwa sekresiini berlangsung dengan melawan gradien, karena konsentrasi H + di dalam sel ialahsebesar 10-7 M, sedangkan di luar sel lambung sebesar 10-1M. Dengan demikian jelaslah bahwa proses ini memerlukan energi, yang pada kenyataannya didapatdengan cara hidrolisis ATP. Hidrolisis ATP ini dikaitkan dengan pertukaran K+dengan H+. H+ intrasel berasal dari reaksi yang berkaitan dengan anhidrase karbonat,seperti yang terlukis pada Gambar .I – phe – met -- val – lis – leu – tir – trp – arg – gli – ala – ile – asp – I
Gambar . Pemecahan protein oleh pepsin.Histamin meningkatkan proses sekresi H+ dengan cara meningkatkankonsentrasi cAMP intrasel. Ini pada gilirannya mengaktifkan suatu kinase protein.Melalui suatu jeram reaksi yang mirip dengan yang ditemukan pada metabolismeglikogen, kinase tersebut memfosforilasikan anhidrase karbonat sehingga aktifitasnya pun bertambah. Zat seperti kafein yang menghambat pemecahan cAMPmeningkatkan sekresi asam lambung. Hormon gastrin menyebabkan hal yang sama.Enzim ini bekerja dengan cara mengaktifkan enzim histidin dekarboksilase sehingga
I – phe – met -- val – lis – leu – tir – trp – arg – gli – ala – ile – asp – I
terbentuklah histamin. Akibatnya, segala peristiwa yang telah diuraikan tadimeningkat dan hasil akhirnya ialah meningkatnya produksi asam lambung.Kira-kira 4% dari seluruh orang dewasa dan 40% dari seluruh orang yang berusia lebih dari 60 tahun kekurangan sekresi HCl di lambung. Keadaan ini disebut“achlorhydrea”. Pada orang-orang dengan keadaan ini, pepsin mereka tidaklah aktif dan proses pencernaan protein barulah dimulai di usus halus. Oleh karena ada beberapa enzim yang khas mencernakan protein, keadaan ini tidaklah menimbulkangejala klinik yang berat.Selain pepsin, lambung juga mensekresikan enzim rennin, yangmengkoagulasikan susu. Hal ini penting bagi anak kecil karena peristiwa inimencegah pengosongan lambung yang terlalu cepat. Dengan bantuan kalsium, kaseinyang terdapat di dalam susu diubah oleh rennin menjadi parakasein, yang selanjutnyadihidrolisis oleh pepsin. Di dalam usus, protein diolah oleh sejumlah enzim yangdisekresikan oleh pancreas, yaitu tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase dan elastase.Semua enzim ini disekresikan dalam bentuk zimogen. Enteropeptidase atauenterokinase mampu mengubah tripsinogen menjadi tripsin. Sebaliknya tripsin yangsudah aktif ini akan mengaktifkan enzim-enzim lain yang masih berbentuk zimogen,yaitu kimotripsinogen, prokarboksipeptidase dan poelastase. Tripsin memutus ikatan peptida yangdibentuk oleh asam-asam amino basa. Kimotripsin memutus ikatan peptida yangdibentuk oleh asam amino aromatik, sedangkan elastase selanjutnya bekerja terhadapikatan peptida yang dibentuk asamamino alifatik. Babungan hasil kerja enzim iniialah monopeptida, dipeptida dan tripeptida. Selanjtnya yang bekerja ialah enzimkarboksipeptidase yang bekerja memutus satu demi satu ikatan peptida yang tersisa pada berbagai peptida tadi, dari sisi gugus karboksil bebas; dan juga enzimaminopeptidase yang bekerja dengan cara yang sama dari sisi gugus amino bebas.Tripsin, kimotripsin dan elastase mempunyai serin pada situs katalitik masingmasing dan karena itu enzim-enzim ini dikelompokkan dalam robongan protease serin. Selama proses hidrolisis oleh enzim-enzim tersebut berlangsung,
ujung karboksil dari suatu asam amino terikat secara kovalen dengan residu serinyang ada di situs katalitik. Bagian lain dari peptida atau protein yang diolehdibebaskan oleh enzim. Sesudah hidrolisis ester serin tersebut oleh air, reaksipunselesai. Berbagai protease serin dapat dibuat tidak aktif dengan cara mengikatnyasecara kovalen dengan diisopropil fluorofosfat.Amonia dibentuk pada pemecahan asam amino dan asam nukleat oleh sel.Selain itu ammonia juga dihasilkan oleh bakteri usus. Pemecahan berbagai \at danmenghasilkan ammonia ini terjadi baik pada keseimbangan nitrogen yang positif,negatif ataupun keseimbangan yang normal. Blutaminase, asparaginase, berbagaioksidase asam amino kesemuanya menghasilkan ammonia. Histidase, serindehidratase dan sistein dehidratase adalah penghasil ammonia yang lain di dalam sel.Sekali pun demikian, sumber terbesar dari ammonia sel, terutama dalam jaringan hati,ialah reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutamat dehidrogenase yang terdapat dalammitokondria. Nitrogen yang diikat oleh glutamat, yang sebelumnya berasal dari reaksitransaminasi asam-asam amino yang lain, dibebaskan dalam bentuk ammonia olehkerja enzim ini. Oleh karena en\im ini ada di dalam mitokondria, ammonia yangdibentuknya dapat segera dipakai untuk sintesis urea.Otot menggunakan glutamin dan juga alanin untuk membawa kelebihannitrogen. Alanin dibuat dari piruvat, suatu zat yang mudah ditemukan di mana-manasebagai hasil metabolisme glukosa atau glikogen dan siap untuk dipakai -
ketoglutarat sehinggga terbentuklah glutamat. Glutamat ini sebaliknya dapat pulamengalami dehidrogenasi dan membebaskan ammonia. Glutami yang sampai ke hatidapat membebaskan dua molekul ammonia dengan kerja sama dari glutaminase danglutamat dihidrogenase. Perlu diingat bahwa enzim yang diperlukan untuk sintesisglutamin berbeda dengan enzim yang diperlukan untuk memecahnya.Daur urea terdiri atas lima reaksi yang mengubah ammonia, CO2 dan nitrogendari aspartat menjadi urea. Daur ini terlukis pada gambar . Perlu diperhatikan bahwadua reaksi dalam daur ini berlangsung di dalam mitokondria, sedangkan sisanyaterjadi di sitoplasma. Dalam reaksi yang pertama, CO2 yang berada di dalam
mitokondria mengalami fosforilasi oleh ATP dan kemudian berkondensasi denganammonia dengan menggunakan energi yang berasal dari hidrolisis satu molekul ATPlainnya. Hasilnya terbentuklah karbamoil fosfat. Reaksi ini adalah reaksi yangmengatur laju sintesis urea, dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase danmemerlukan N-asetil glutamat sebagai suatu kofaktor. Dalam reaksi kedua yang jugaterjadi de dalam mitokondria, karbamoil fosfat berkondensasi dengan ornitinsehingga terbentuklah sitrulin dan fosfat bebas. Reaksi ini adalah reaksi kedua yangmengatur laju sintesis urea.Selanjutnya sitrulin meninggalkan mitokondria. Di dalam sitoplasma sitrulinini berkondensasi dengan aspartat dan inilah reaksi yang ketiga. Dalam reaksi iniATP diubah menjadi AMP. Arginosuksinat yang terbentuk sebagai produk diubahdalam reaksi keempat menjadi arginin dan fumarat. Fumarat dapat masuk ke dalammitokondria dan dioksidasi menjadi oksaloasetat melalui daur Krebs. Dengantransaminasi maka aspartatpun terbentuk kembali. Arginin dihidrolisis untuk menghasilkan urea dan ornitin. Ornitin ini kemudian masuk lagi ke dalammitokondria dan menyelesaikan daur. Secara keseluruhan diperlukan empat ikatanfosfat kaya – energi atau ekivalen ATP untuk sintesis satu molekul urea. Dua ikatandiperlukan untuk menghasilkan karbamoil fosfat dan dua lagi untuk kondensasiaspartat dengan sitrulin. Proses katabolisme triptofan pada manusia merupakan penguraian seluruh atom karbon pada rantai samping maupun pada cincin aromatik menjadi senyawaantara amfiolik melalui lintasan kinurenin-antranilat (Gambar 4).Enzim triptofan oksigenase (triptofan pirolase) mengkatalisis reaksi pemutusan cincinindol dengan penyatuan dua atom dari molekul oksigen sehingga terbentuk senyawa Nformilkinurenin. Enzim oksigenase yang merupakan metaloprotein besi pofirin,dapat diinduksi dalam hati oleh kortikosteroid adrenal dan triptofan. Sebagian enzimyang baru disintesis ini akan berada dalam bentuk laten yang memerlukan pengaktifan. Triptofan juga menstabilkan enzim oksigenase terhadap reaksi penguraian proteolitik. Triptofan oksigenase dihambat secara umpan balik olehderivat asam nikotinat, termasuk NADPH. Pengeluaran hidrolitik gugus formil pada
N-formilkinurenin yang dikatalisis oleh enzim kinurenin formilase pada hati akanmenghasilkan senyawa kinurenin. Kinurenin dapat mengalami deaminasi lewat reaksitransaminasi. Senyawa 2-amino-3-hidroksi benzoil piruvat yang dihasilkan akankehilangan air dan penutupan cincin yang terjadi secara spontan akan membentuk kinurenat. Metabolisme selanjutnya kinurenin akan melibatkan konversi senyawa inimenjadi 3-hidroksikinurenin yang kemudian menjadi 3- hidroksiantranilat.Hidroksilasi memerlukan oksigen molekuler dalam reaksi yang tergantung NADPHdan serupa dengan reaksi hidroksilasi fenilalanin. Hidroksilasi triptofan menjadi 5-hidroksitriptofan dikatalisis selanjutnya oleh enzim tirosin hidroksilase hati.Dekarboksilase selanjutnya akan membentuk serotonin (5-hidroksitriptamin).Katabolisme serotonin diawali oleh oleh reaksi deaminase oksidatif yang dikatalisisenzim monoamin oksidase menjadi senyawa 5-hidroksiindolasetat (Gambar 5).Senyawa ini pada manusia diekskresikan dalam urin (2-8 mg/dL).Triptofan membentuk sejumlah derivat indol tambahan. Ginjal mamalia, hatidan bakteri dalam feses manusia dapat mengadakan dekarboksilasi triptofan menjaditriptamin yang kemudian bisa teroksidasi menjadi senyawa inol-3 asetat. Hasil utamakatabolisme triptofan dalam urin yang normal adalah senyawa 5- hidroksiindolasetatdan indol-3 asetat.
D.Proses Glikolisis
' class=absimg v:shapes="_x0000_i1056">
Protein pengikat, DNA Girase.
Arus informasi genetik pada sel normal berawal dari DNA ke RNA terus ke protein. Sintesis RNA berdasarkan suatu cetakan DNA disebut proses transkripsi.Sedangkan sintesis protein berdasarkan suatu cetakan RNA disebut Translasi. Prosessintesis RNA menyerupai pembentukan Dna tetapi ada perbedaan prinsip dimanakalau sintesis DNA seluruh urutan nkleotida DNA digandakan seperti DNA induk, pada sintesis RNA tidak semua DNA ditranskripsi menjadi RNA, hanya gen ataukolompok gen yang ditarnskripsi. Produk yang terbentuk adalah RNA yangkomplementer dengan salah satu rantai DNA dupleks yang jadi cetakan.Sintesis RNA (transkripsi) terdiri 4 tahap reaksi :pertama enzim RNA polimerase mengikat urutan basa spesifik,k edua RNA polimerase mengkatalisis pemanjangan ikatan fosfodiester antara ribonukleotia trifosfat dan ujung 3’-fosfatmelalui cara seperti DNA polimerase I,ketiga, komplemen DNA-RNA (hibrid DNA-RNA) yang dihasilkan membuka dengan melepaskan RNA yang terbentuk diikutihibridisasi ulang rantai DNA membentuk untai DNA ganda. Keempat, terjadi pengubahan secara kimia RNA yang terbentuk.Sintesis protein (translasi) yaitu molekul Rna yang terbentuk menerjemahkaninformasi genetik ke dalam proses pembentukan protein. Pada tahap ini asam-asamamino secara berurutan diikat satu dengan yng lain, sesuai pesan yang diberikanDNA. Berlangsung diribosom dan melalui 5 tahapan reaksi yakni aktivasi asamamino; inisiasi rantai polipetida, pemanjangan (elongasi) rantai polipetida; terminasidan pembebasan rantai polipeptida serta tahap pelipatan dan pengolahan. Nukleotidamerupakan nukleosida yang gugus gula pada posisi 5’-nya mengikat asam fosfat(gugus fosfat) dengan ikatan ester. Nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atauribosa) yang mengikat suatu basa (derivat purin atau pirimidin) melalui ikatanglikosida. Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan dari RNA ialahribosa. Basa purin dan pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin, guanin, sitosin
dan timin. Sedangkan basa RNA terdiri atas adenin, guanin, sitosin dan urasil.Dengan demikian nukleosida adalah penyusun nukleotida dan dapat diberi namatrivial dan nama sistematis seperti terlihat pada tabel berikut :
II. Metabolisme Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranansangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasigenetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun darisejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyaistruktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basanukleotida (basa N). Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleatatau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat initerutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalahribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa.Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya.Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincinaromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi duagolongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin(bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). PadaDNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA basa pirimidinterdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai gantinyaterdapat urasil (U). Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.
A. Komponen-komponen asam nukleat
a). gugus fosfat b). gula pentosac). basa NDi antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi. Pada kenyataannya memangurutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentu bagispesifisitasnya. Dengan perkataan lain, identifikasi asam nukleat dilakukan berdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga secara skema kita bisa menggambarkansuatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya saja.Di atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat,sebuah gula pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida padaasam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Namun, pengertiannukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebihgugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotidayang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, makanukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula,nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosinmonofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin,dan deoksitimidin.Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNAdan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organismehidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogenDNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet',
tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengansatu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihatekspresi genetic untuk keterangan lebih lanjut. Penelitian mutakhir atas fungsi RNAmenunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelumorganisme hidup memakai DNA.
A.Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam Nukleat
Di bawah ini akan dibicarakan sekilas beberapa sifat fisika-kimia asamnukleat. Sifat-sifat tersebut adalah stabilitas asam nukleat, pengaruh asam, pengaruhalkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.
a.Stabilitas asam nukleat
Ketika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun struktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi stabil akibat adanyaikatan hidrogen di antara basa-basa yang berpasangan. Padahal, sebenarnya tidaklahdemikian. Ikatan hidrogen di antara pasangan-pasangan basa hanya akan samakuatnya dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA beradadalam bentuk rantai tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadapstabilitas struktur asam nukleat, tetapi sekedar menentukan spesifitas perpasangan basa. Penentu stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan(stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa. Permukaan basa yang bersifathidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.
b. Pengaruh asam
Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari 100ºC,asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen-komponennya.
Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan glikosidik antara guladan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat dikatakan bersifat apurinik.
C. Pengaruh alkali
Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan statustautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahanstruktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebutkehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnyasejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalamidenaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH netral sekalipun,RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan dengan DNA karenaadanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.
d. Denaturasi kimia
Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid(COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapatmerusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.
e. Viskositas
DNA kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karenadiameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapasentimeter. Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain itu,DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan mempunyaiviskositas yang tinggi. Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat rentanterhadap fragmentasi fisik. Hal ini menimbulkan masalah tersendiri ketika kitahendak melakukan isolasi DNA yang utuh.
f. Kerapatan apung
Makalah Biokimia Umum II
METABOLISME PROTEIN DAN ASAM NUKLEAT
DSUSU N
Oleh :
Nama: Fitra Jaya BurnamaNim: 0705105010056
FAKULTAS PERTANIANJURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIANUNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM-BANDA ACEH2011
'
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim…
Puji syukur kita sampaikan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkanrahmad dan karuniaNya berupa nikmat dan kesehatan, iman dan ilmu pengetahuan.Ringkasan makalah ini bertujuan untuk melengkapi tugas mahasiswa dalam pemahaman tentang proses dari
METABOLISME PROTEIN DANKARBOHIDRAT
. Kami sepenuhnya menyadari bahwa masih banyak kekurangandan kesalahan dalam menyusun makalah ini, maka dari itu kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini.Kami mengucapkan terima kasih kepada Ibu atas ide dan saranya, sertamenilai dan memeriksa makalah ini. Akhirnya saya mengharapkan semoga makalahini mendapatkan keridhaan dari Allah SWT, dan dapat memberikan manfaat bagisaya sendiri dan kepada semua pembaca. AminDarussalam, 17 April 2011
BAB IPENDAHULUAN
I.I Latar BelakangMetabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme,termasuk yang terjadi di tingkat selular. Secara umum, metabolisme memiliki duaarah lintasan reaksi kimia organik. Sedangkan untuk katabolisme itu sendiri yaitureaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi. Dananabolisme merupakan reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.Eksperimen terkontrol atas metabolisme manusia pertama kali diterbitkanolehSantoriopada tahun1614di dalam bukunya, “Ars de statica medecina” yangmembuatnya terkenal diEropa. Dia mendeskripsikan rangkaian percobaan yangdilakukannya, yang melibatkan penimbangan dirinya sendiri pada sebuah kursi yangdigantung pada sebuah timbangan besar sebelum dan sesudahmakan,tidur , bekerja, ber puasamakan atauminum, dan buang air besar . Dia menemukan bahwa bagianterbesar makanan yang dimakannnya hilang dari tubuh melalui “perspiratioinsensibilis” (mungkin dapat diterjemahkan sebagai keringatan yang tidak tampak).Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik yaitu:1.Katabolisme yaitu reaksi yang mengurai senyawa molekul organik untuk mendapatkan energy.2.Anabolisme yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.Kedua arah lintasan metabolisime sangat diperlukan oleh setiap organismeuntuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatusenyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. Pada
senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promoter dan penentumempercepatan reaksi kimia disebut katalis.Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranansangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasigenetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun darisejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyaistruktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basanukleotida (basa N).Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobotmolekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasigenetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) andAsam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta padavirus.Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti(nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnyaadalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basanitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugusfosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asamnukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asamnukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA danurasil dapat ditemukan hanya pada RNA.Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yangtersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satugugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa darinukleotida yang lain
.
BAB IIPEMBAHASAN2.1Metabolisme Protein
Protein bersama karbohidrat dan lemak merupakan sumber energi bagi tubuh. protein tersusun dari molekul-molekul yang disebut asam amino. Di dalam tubuhmamalia asam amino terbagi menjadi dua bagian yaitu asam amino esensial dan nonesensial. Asam
amino esensial ialah asam amino yang tidak dapat disintesis olehtubuh. Asam amino esensial dapat disintesis oleh tubuh namun tetap diperlukanasupan dari makanan untuk menjaga keseimbangan asam amino tersebut di dalamtubuh.Metabolisme protein meliputi:1.Degradasi protein (makanan dan protein intraseluler)menjadi asam amino2.Oksidasi asam amino3.Biosintesis asam amino4.Biosintesis proteinManusia memakan banyak protein untuk menggantikan protein endogen.Kelebihan asam amino tidak dapat disimpan karena langsung mengalami katabolismedalam tubuh. Rantai karbon asam amino mengalami proses katabolisme yang diubahmenjadi CO2, H2O dan energi (ATP) melalui siklus asam sitrat dan rantai pernafasan. Jalur katabolisme merupakan beberapa proses dengan zat yaitu: Jalur sangat panjang (contohnya triptophan) sementara yang lainnya pendek (contohnyaalanin). Beberapa jalur asam amino menunjukkan hasil akhir produk katabolismeutama seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Jalur metabolisme asam amino dalam siklus asam sitratSetiap asam amino didegradasi menjadi piruvat atau zat siklus asam sitratlainnya dan dapat menjadi prekrusor sintesis glukosa di hepar yang disebutglikogenik atau glukoneogenik. Untuk beberapa asam amino seperti tirosin danfenilalanin, hanya sebagian dari rantai karbonnya yang digunakan untuk mensintesisglukosa karena sisa rantai karbon di ubah menjadi asetil koa yang tidak dapatdigunakan untuk sintesis glukosa.
A.
Protein Tubuh dan Fungsinya1.Protein Tubuh
Protein di dalam tubuh terdiri dari ¾ zat padat dari protein yaitu otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon. Protein merupakan rangkaian asam amino denganikatan peptida dan banyak protein terdiri dari ikatan komplek dengan fibril menjadi
protein fibrosa, ada beberapa macam protein fibrosa seperti: kolagen (tendon,kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin.Ada beberapa macam protein dan asam amino diantaranya sebagai berikut:
a.
Macam-macam protein:1.Peptide: 2 – 10 asam amino2.Polipeptide: 10 – 100 asam amino3.Protein: > 100 asam amino4.Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide5.Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein6.Lipoprotein: gabungan lipid dan protein b.Asam amino
1.
Asam amino dibedakan: asam amino esensial dan asam amino nonesensial
Asam amino non esensial: SAGA SATGA (serin, alanin, glisin, asparadin→ sistein, asam aspartat, tirosin, glutamin, asam glutamat)c.Transport protein
1.
Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk dalamdarah2.Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan3.Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (denganmenggunakan enzim)
4.
Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah proteind.Penggunaan Protein Untuk Energi
1.
Jika jumlah protein terus meningkat → protein sel dipecah jadi asam aminountuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak.
2.
Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses deaminasiatau transaminasi
3.
Deaminasi merupakan proses pembuangan gugus amino dari asam aminosedangkan transaminasi adalah proses perubahan asam amino menjadi asamket
2.Fungsi Protein
Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam duakelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja padatingkat molekular. Apabila tulang dan kitin adalah beton, maka protein strukturaladalah dinding batu-batanya. Beberapa protein struktural,
fibrous protein
, berfungsisebagai pelindung, sebagai contoh
α
dan
β
-keratin yang terdapat pada kulit,rambut, dan kuku. Sedangkan protein struktural lain ada juga yang berfungsi sebagai perekat, seperti kolagen.Protein dapat memerankan fungsi sebagai bahan struktural karena sepertihalnya polimer lain, protein memiliki rantai yang panjang dan juga dapat mengalami
cross-linking
dan lain-lain. Selain itu protein juga dapat berperan sebagai biokatalisuntuk reaksi-reaksi kimia dalam sistem makhluk hidup. Makromolekul inimengendalikan jalur dan waktu metabolisme yang kompleks untuk menjagakelangsungan hidup suatu organisma. Suatu sistem metabolisme akan tergangguapabila biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami kerusakan.
B.Struktur Protein
Bagaimana suatu protein dapat memerankan berbagai fungsi dalam sistemmakhluk hidup? Jawabnya adalah terletak pada strukturnya. Struktur protein terdiridari empat macam struktur. Struktur pertama adalah struktur primer. Struktur initerdiri dari asam-asam amino yang dihubungkan satu sama lain secara kovalenmelalui ikatan peptida. Informasi yang menentukan urutan asam amino suatu proteintersimpan dalam molekul DNA dalam bentuk kode genetik. Sebelum kode genetik ini
diterjemahkan menjadi asam-asam amino yang membangun struktur primer protein,mula-mula kode ini disalin kedalam bentuk kode lain yang berpadanan dengan urutankode genetik pada DNA, yaitu dalam bentuk molekul RNA. Urutan RNA inilah yangkemudian diterjemahkan menjadi.Urutan RNA inilah yang kemudian diterjemahkan menjadi urutan asam amino(Gambar 1).
Gambar 1. Skema Aliran Informasi Genetik dari DNA ke Protein
Struktur yang kedua adalah struktur sekunder. Pada struktur sekunder, proteinsudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam amino. Ikatanyang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar rantai samping
yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan hidrogennya. Adadua jenis struktur sekunder, yaitu: a-heliks dan b-sheet (Gambar 2). b-sheet itu sendiriada yang paralel dan juga ada yang anti-paralel, bergantung pada orientasi keduarantai polipeptida yang membentuk struktur sekunder tersebut.a-heliksb-sheetGambar-2. Struktur Sekunder ProteinStruktur-struktur sekunder ini, kemudian dikemas sedemikian rupa sehinggamembentuk struktur tiga dimensi yang paling
pavorable
secara termodinamika.Struktur ruang ini adalah struktur ketiga atau juga dinamakan struktur tersier. Disiniinterakasi intra molekuler seperti ikatan hidrogen, ikatan ion, van der Waals,hidropobik dll turut menentukan orientasi struktur 3 dimensi dari protein (Gambar 3).
Gambar-3. Struktur Tersier Protein
Banyak molekul protein yang memiliki lebih dari satu struktur tersier, dengankata lain multi subunit. Intraksi intermolekul antar sub unit protein ini membentuk struktur keempat/kwaterner (Gambar 4). Setiap subunit protein dapat melakukankomunikasi dan saling mempengaruhi satu sama lain melalui interaksi intermolekular ini.
Gambar-4. Struktur Kwaterner Protein
.Jumlah monomer asam amino yang membangun suatu protein adalah 20 asamamino. Bisa dibanyangkan berapa peluang kemungkinan struktur 3 dimensi yangmungkin terbentuk dengan monomer sebanyak ini. Hingga saat ini tidak satu sintetik polimerpun yang memiliki monomer sebanyak protein. Bila saja protein memiliki panjang 100 residu asam amino, bila dalam protein ini ke dua puluh asam aminotersebut dipakai untuk mensintesis protein, maka jumlah struktur 3 dimensi yangmungkin adalah 20100 struktur. Tentu saja struktur yang paling pavorable secaratermodinamika saja yang akan terbentuk. Karena banyaknya kemungkinan struktur ini, maka protein dapat memerankan berbagai macam fungsi. Perubahan pada struktur
akan mempengaruhi fungsi dari protein. Beberapa penyakit pada manusia disebabkanoleh perubahan struktur dari protein yang merusak fungsi dari protein tersebut.Salah satu contoh pentingnya struktur tiga dimensi adalah pada fenomenayang sangat terkenal saat ini, yaitu penyakit sapi gila di Inggris. Penyakit ini belakangan diketahui disebabkan oleh protein yang dikenal dengan nama prion. Padaawalnya, para ilmuan sangat sukar memahami bagaimana mungkin protein bisamenjadi desease agent dan dapat diturunkan. Hasil penelitian menunjukan bahwa protein ini lebih tahan terhadap serangan protease dibanding protein biasa. Proteaseadalah suatu enzim yang berfungsi untuk mengurai protein. Penelitian lain jugamendapati bahwa saat DNAase dan RNAase dimasukan ke dalam sistem, aktivitas prion tidak menurun, tetapi saat dimasukan protease aktivitasnya menurun. Dari sini para ilmuan lalu menyimpulkan bahwa prion tidak memiliki DNA ataupun RNA.Lalu, bagaimana protein ini bisa diturunkan dan bertambah jumlahnya di dalam tubuhtanpa adanya gen yang mengkodenya. Virus saja untuk berkembang biak harusmemasukan DNAnya ke dalam inang, lalu bagaimana dengan prion?Dari hasil pencarian yang panjang, ternyata ditemukan bahwa gen yangmengkode prion terdapat disetiap organisma hidup yang menjadi inang untuk berkembangnya prion. Gen tersebut dikenal sebagai PrP. Tetapi, saat gen inidiekspresikan dan proteinnya di injeksikan ke dalam tubuh tikus percobaan, tidak dideteksi adanya penyakit. Dari hasil ini, para ahli biokimia memprediksi adanyastruktur lain diluar struktur protein PrP normal, yang menyebabkan penyakit.
C.Pencernaan Protein
Proses pencernaan protein yang pertama berlangsung dalam lambung. Di sini pepsin mencernakan protein dengan memutuskan ikatan peptida yang ada di sisi NH2 bebas dari asam-asam amino aromatik (fenilaalanin, tirosin, triptofan), hidrofobik (leusin, isoleusin, metionin) atau dikarboksilat (glutamat dan aspartat). PH optimumialah 2, sehingga aktifitasnya yang tertinggi ialah di dalam lambung. Enzim ini tidak
bekerja lagi bila berada pada pH yang tinggi seperti yang terdapat di dalam usushalus.Pepsin disekresikan sebagai zmi ogen yang bernama pepsinogen.Pengaktifannya menjadi pepsin dilakukan oleh asam lambung dan secara otokatalisis juga oleh pepsin itu sendiri yang sudah terbentuk. Pada proses pengaktifan ini,dilepaskan 42 asam amino dari ujung NH2 bebas pada molekul \ imogen tadi.Peristiwa ini mengubah konformasi dan mengaktifkan protein tersebut.Oleh karena pH yang rendah dari lambung sangatlah musthak bagi kerjaenzim dan pada kenyataannya mampu pula menghidrolisis beberapa ikatan peptida,maka perlu pulalah agaknya diuraikan secara singkat bagaimana pHyang tidak lazimini dicapat ion H dalam lambung adalah hasil sekresi sel-sel parital. Peristiwa sekresiini berlangsung dengan melawan gradien, karena konsentrasi H + di dalam sel ialahsebesar 10-7 M, sedangkan di luar sel lambung sebesar 10-1M. Dengan demikian jelaslah bahwa proses ini memerlukan energi, yang pada kenyataannya didapatdengan cara hidrolisis ATP. Hidrolisis ATP ini dikaitkan dengan pertukaran K+dengan H+. H+ intrasel berasal dari reaksi yang berkaitan dengan anhidrase karbonat,seperti yang terlukis pada Gambar .I – phe – met -- val – lis – leu – tir – trp – arg – gli – ala – ile – asp – I
Gambar . Pemecahan protein oleh pepsin.Histamin meningkatkan proses sekresi H+ dengan cara meningkatkankonsentrasi cAMP intrasel. Ini pada gilirannya mengaktifkan suatu kinase protein.Melalui suatu jeram reaksi yang mirip dengan yang ditemukan pada metabolismeglikogen, kinase tersebut memfosforilasikan anhidrase karbonat sehingga aktifitasnya pun bertambah. Zat seperti kafein yang menghambat pemecahan cAMPmeningkatkan sekresi asam lambung. Hormon gastrin menyebabkan hal yang sama.Enzim ini bekerja dengan cara mengaktifkan enzim histidin dekarboksilase sehingga
I – phe – met -- val – lis – leu – tir – trp – arg – gli – ala – ile – asp – I
terbentuklah histamin. Akibatnya, segala peristiwa yang telah diuraikan tadimeningkat dan hasil akhirnya ialah meningkatnya produksi asam lambung.Kira-kira 4% dari seluruh orang dewasa dan 40% dari seluruh orang yang berusia lebih dari 60 tahun kekurangan sekresi HCl di lambung. Keadaan ini disebut“achlorhydrea”. Pada orang-orang dengan keadaan ini, pepsin mereka tidaklah aktif dan proses pencernaan protein barulah dimulai di usus halus. Oleh karena ada beberapa enzim yang khas mencernakan protein, keadaan ini tidaklah menimbulkangejala klinik yang berat.Selain pepsin, lambung juga mensekresikan enzim rennin, yangmengkoagulasikan susu. Hal ini penting bagi anak kecil karena peristiwa inimencegah pengosongan lambung yang terlalu cepat. Dengan bantuan kalsium, kaseinyang terdapat di dalam susu diubah oleh rennin menjadi parakasein, yang selanjutnyadihidrolisis oleh pepsin. Di dalam usus, protein diolah oleh sejumlah enzim yangdisekresikan oleh pancreas, yaitu tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase dan elastase.Semua enzim ini disekresikan dalam bentuk zimogen. Enteropeptidase atauenterokinase mampu mengubah tripsinogen menjadi tripsin. Sebaliknya tripsin yangsudah aktif ini akan mengaktifkan enzim-enzim lain yang masih berbentuk zimogen,yaitu kimotripsinogen, prokarboksipeptidase dan poelastase. Tripsin memutus ikatan peptida yangdibentuk oleh asam-asam amino basa. Kimotripsin memutus ikatan peptida yangdibentuk oleh asam amino aromatik, sedangkan elastase selanjutnya bekerja terhadapikatan peptida yang dibentuk asamamino alifatik. Babungan hasil kerja enzim iniialah monopeptida, dipeptida dan tripeptida. Selanjtnya yang bekerja ialah enzimkarboksipeptidase yang bekerja memutus satu demi satu ikatan peptida yang tersisa pada berbagai peptida tadi, dari sisi gugus karboksil bebas; dan juga enzimaminopeptidase yang bekerja dengan cara yang sama dari sisi gugus amino bebas.Tripsin, kimotripsin dan elastase mempunyai serin pada situs katalitik masingmasing dan karena itu enzim-enzim ini dikelompokkan dalam robongan protease serin. Selama proses hidrolisis oleh enzim-enzim tersebut berlangsung,
ujung karboksil dari suatu asam amino terikat secara kovalen dengan residu serinyang ada di situs katalitik. Bagian lain dari peptida atau protein yang diolehdibebaskan oleh enzim. Sesudah hidrolisis ester serin tersebut oleh air, reaksipunselesai. Berbagai protease serin dapat dibuat tidak aktif dengan cara mengikatnyasecara kovalen dengan diisopropil fluorofosfat.Amonia dibentuk pada pemecahan asam amino dan asam nukleat oleh sel.Selain itu ammonia juga dihasilkan oleh bakteri usus. Pemecahan berbagai \at danmenghasilkan ammonia ini terjadi baik pada keseimbangan nitrogen yang positif,negatif ataupun keseimbangan yang normal. Blutaminase, asparaginase, berbagaioksidase asam amino kesemuanya menghasilkan ammonia. Histidase, serindehidratase dan sistein dehidratase adalah penghasil ammonia yang lain di dalam sel.Sekali pun demikian, sumber terbesar dari ammonia sel, terutama dalam jaringan hati,ialah reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutamat dehidrogenase yang terdapat dalammitokondria. Nitrogen yang diikat oleh glutamat, yang sebelumnya berasal dari reaksitransaminasi asam-asam amino yang lain, dibebaskan dalam bentuk ammonia olehkerja enzim ini. Oleh karena en\im ini ada di dalam mitokondria, ammonia yangdibentuknya dapat segera dipakai untuk sintesis urea.Otot menggunakan glutamin dan juga alanin untuk membawa kelebihannitrogen. Alanin dibuat dari piruvat, suatu zat yang mudah ditemukan di mana-manasebagai hasil metabolisme glukosa atau glikogen dan siap untuk dipakai -
ketoglutarat sehinggga terbentuklah glutamat. Glutamat ini sebaliknya dapat pulamengalami dehidrogenasi dan membebaskan ammonia. Glutami yang sampai ke hatidapat membebaskan dua molekul ammonia dengan kerja sama dari glutaminase danglutamat dihidrogenase. Perlu diingat bahwa enzim yang diperlukan untuk sintesisglutamin berbeda dengan enzim yang diperlukan untuk memecahnya.Daur urea terdiri atas lima reaksi yang mengubah ammonia, CO2 dan nitrogendari aspartat menjadi urea. Daur ini terlukis pada gambar . Perlu diperhatikan bahwadua reaksi dalam daur ini berlangsung di dalam mitokondria, sedangkan sisanyaterjadi di sitoplasma. Dalam reaksi yang pertama, CO2 yang berada di dalam
mitokondria mengalami fosforilasi oleh ATP dan kemudian berkondensasi denganammonia dengan menggunakan energi yang berasal dari hidrolisis satu molekul ATPlainnya. Hasilnya terbentuklah karbamoil fosfat. Reaksi ini adalah reaksi yangmengatur laju sintesis urea, dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase danmemerlukan N-asetil glutamat sebagai suatu kofaktor. Dalam reaksi kedua yang jugaterjadi de dalam mitokondria, karbamoil fosfat berkondensasi dengan ornitinsehingga terbentuklah sitrulin dan fosfat bebas. Reaksi ini adalah reaksi kedua yangmengatur laju sintesis urea.Selanjutnya sitrulin meninggalkan mitokondria. Di dalam sitoplasma sitrulinini berkondensasi dengan aspartat dan inilah reaksi yang ketiga. Dalam reaksi iniATP diubah menjadi AMP. Arginosuksinat yang terbentuk sebagai produk diubahdalam reaksi keempat menjadi arginin dan fumarat. Fumarat dapat masuk ke dalammitokondria dan dioksidasi menjadi oksaloasetat melalui daur Krebs. Dengantransaminasi maka aspartatpun terbentuk kembali. Arginin dihidrolisis untuk menghasilkan urea dan ornitin. Ornitin ini kemudian masuk lagi ke dalammitokondria dan menyelesaikan daur. Secara keseluruhan diperlukan empat ikatanfosfat kaya – energi atau ekivalen ATP untuk sintesis satu molekul urea. Dua ikatandiperlukan untuk menghasilkan karbamoil fosfat dan dua lagi untuk kondensasiaspartat dengan sitrulin. Proses katabolisme triptofan pada manusia merupakan penguraian seluruh atom karbon pada rantai samping maupun pada cincin aromatik menjadi senyawaantara amfiolik melalui lintasan kinurenin-antranilat (Gambar 4).Enzim triptofan oksigenase (triptofan pirolase) mengkatalisis reaksi pemutusan cincinindol dengan penyatuan dua atom dari molekul oksigen sehingga terbentuk senyawa Nformilkinurenin. Enzim oksigenase yang merupakan metaloprotein besi pofirin,dapat diinduksi dalam hati oleh kortikosteroid adrenal dan triptofan. Sebagian enzimyang baru disintesis ini akan berada dalam bentuk laten yang memerlukan pengaktifan. Triptofan juga menstabilkan enzim oksigenase terhadap reaksi penguraian proteolitik. Triptofan oksigenase dihambat secara umpan balik olehderivat asam nikotinat, termasuk NADPH. Pengeluaran hidrolitik gugus formil pada
N-formilkinurenin yang dikatalisis oleh enzim kinurenin formilase pada hati akanmenghasilkan senyawa kinurenin. Kinurenin dapat mengalami deaminasi lewat reaksitransaminasi. Senyawa 2-amino-3-hidroksi benzoil piruvat yang dihasilkan akankehilangan air dan penutupan cincin yang terjadi secara spontan akan membentuk kinurenat. Metabolisme selanjutnya kinurenin akan melibatkan konversi senyawa inimenjadi 3-hidroksikinurenin yang kemudian menjadi 3- hidroksiantranilat.Hidroksilasi memerlukan oksigen molekuler dalam reaksi yang tergantung NADPHdan serupa dengan reaksi hidroksilasi fenilalanin. Hidroksilasi triptofan menjadi 5-hidroksitriptofan dikatalisis selanjutnya oleh enzim tirosin hidroksilase hati.Dekarboksilase selanjutnya akan membentuk serotonin (5-hidroksitriptamin).Katabolisme serotonin diawali oleh oleh reaksi deaminase oksidatif yang dikatalisisenzim monoamin oksidase menjadi senyawa 5-hidroksiindolasetat (Gambar 5).Senyawa ini pada manusia diekskresikan dalam urin (2-8 mg/dL).Triptofan membentuk sejumlah derivat indol tambahan. Ginjal mamalia, hatidan bakteri dalam feses manusia dapat mengadakan dekarboksilasi triptofan menjaditriptamin yang kemudian bisa teroksidasi menjadi senyawa inol-3 asetat. Hasil utamakatabolisme triptofan dalam urin yang normal adalah senyawa 5- hidroksiindolasetatdan indol-3 asetat.
D.Proses Glikolisis
Protein pengikat, DNA Girase.
Arus informasi genetik pada sel normal berawal dari DNA ke RNA terus ke protein. Sintesis RNA berdasarkan suatu cetakan DNA disebut proses transkripsi.Sedangkan sintesis protein berdasarkan suatu cetakan RNA disebut Translasi. Prosessintesis RNA menyerupai pembentukan Dna tetapi ada perbedaan prinsip dimanakalau sintesis DNA seluruh urutan nkleotida DNA digandakan seperti DNA induk, pada sintesis RNA tidak semua DNA ditranskripsi menjadi RNA, hanya gen ataukolompok gen yang ditarnskripsi. Produk yang terbentuk adalah RNA yangkomplementer dengan salah satu rantai DNA dupleks yang jadi cetakan.Sintesis RNA (transkripsi) terdiri 4 tahap reaksi :pertama enzim RNA polimerase mengikat urutan basa spesifik,k edua RNA polimerase mengkatalisis pemanjangan ikatan fosfodiester antara ribonukleotia trifosfat dan ujung 3’-fosfatmelalui cara seperti DNA polimerase I,ketiga, komplemen DNA-RNA (hibrid DNA-RNA) yang dihasilkan membuka dengan melepaskan RNA yang terbentuk diikutihibridisasi ulang rantai DNA membentuk untai DNA ganda. Keempat, terjadi pengubahan secara kimia RNA yang terbentuk.Sintesis protein (translasi) yaitu molekul Rna yang terbentuk menerjemahkaninformasi genetik ke dalam proses pembentukan protein. Pada tahap ini asam-asamamino secara berurutan diikat satu dengan yng lain, sesuai pesan yang diberikanDNA. Berlangsung diribosom dan melalui 5 tahapan reaksi yakni aktivasi asamamino; inisiasi rantai polipetida, pemanjangan (elongasi) rantai polipetida; terminasidan pembebasan rantai polipeptida serta tahap pelipatan dan pengolahan. Nukleotidamerupakan nukleosida yang gugus gula pada posisi 5’-nya mengikat asam fosfat(gugus fosfat) dengan ikatan ester. Nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atauribosa) yang mengikat suatu basa (derivat purin atau pirimidin) melalui ikatanglikosida. Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan dari RNA ialahribosa. Basa purin dan pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin, guanin, sitosin
dan timin. Sedangkan basa RNA terdiri atas adenin, guanin, sitosin dan urasil.Dengan demikian nukleosida adalah penyusun nukleotida dan dapat diberi namatrivial dan nama sistematis seperti terlihat pada tabel berikut :
II. Metabolisme Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranansangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasigenetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun darisejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyaistruktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basanukleotida (basa N). Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleatatau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat initerutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalahribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa.Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya.Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincinaromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi duagolongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin(bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). PadaDNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA basa pirimidinterdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai gantinyaterdapat urasil (U). Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.
A. Komponen-komponen asam nukleat
a). gugus fosfat b). gula pentosac). basa NDi antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi. Pada kenyataannya memangurutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentu bagispesifisitasnya. Dengan perkataan lain, identifikasi asam nukleat dilakukan berdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga secara skema kita bisa menggambarkansuatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya saja.Di atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat,sebuah gula pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida padaasam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Namun, pengertiannukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebihgugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotidayang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, makanukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula,nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosinmonofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin,dan deoksitimidin.Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNAdan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organismehidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogenDNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet',
tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengansatu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihatekspresi genetic untuk keterangan lebih lanjut. Penelitian mutakhir atas fungsi RNAmenunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelumorganisme hidup memakai DNA.
A.Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam Nukleat
Di bawah ini akan dibicarakan sekilas beberapa sifat fisika-kimia asamnukleat. Sifat-sifat tersebut adalah stabilitas asam nukleat, pengaruh asam, pengaruhalkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.
a.Stabilitas asam nukleat
Ketika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun struktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi stabil akibat adanyaikatan hidrogen di antara basa-basa yang berpasangan. Padahal, sebenarnya tidaklahdemikian. Ikatan hidrogen di antara pasangan-pasangan basa hanya akan samakuatnya dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA beradadalam bentuk rantai tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadapstabilitas struktur asam nukleat, tetapi sekedar menentukan spesifitas perpasangan basa. Penentu stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan(stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa. Permukaan basa yang bersifathidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.
b. Pengaruh asam
Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari 100ºC,asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen-komponennya.
Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan glikosidik antara guladan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat dikatakan bersifat apurinik.
C. Pengaruh alkali
Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan statustautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahanstruktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebutkehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnyasejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalamidenaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH netral sekalipun,RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan dengan DNA karenaadanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.
d. Denaturasi kimia
Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid(COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapatmerusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.
e. Viskositas
DNA kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karenadiameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapasentimeter. Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain itu,DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan mempunyaiviskositas yang tinggi. Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat rentanterhadap fragmentasi fisik. Hal ini menimbulkan masalah tersendiri ketika kitahendak melakukan isolasi DNA yang utuh.
f. Kerapatan apung
Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung(bouyant density)-nya. Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan beratmolekul tinggi, misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yangsama dengan larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3. Jika larutan ini disentrifugasidengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl yang pekat akan bermigrasike dasar tabung dengan membentuk gradien kerapatan. Begitu juga, sampel DNAakan bermigrasi menuju posisi gradien yang sesuai dengan kerapatannya. Teknik inidikenal sebagai sentrifugasi seimbang dalam tingkat kerapatan (equilibrium densitygradient centrifugation) atau sentrifugasi isopiknik.Oleh karena dengan teknik sentrifugasi tersebut pelet RNA akan berada didasar tabung dan protein akan mengapung, maka DNA dapat dimurnikan baik dariRNA maupun dari protein. Selain itu, teknik tersebut juga berguna untuk keperluananalisis DNA karena kerapatan apung DNA (ρ) merupakan fungsi linier bagikandungan GC-nya. Dalam hal ini, ρ = 1,66 + 0,098% (G + C).
B.Nukleosida dan nukleotida
Penomoran posisi atom C pada cincin gula dilakukan menggunakan tandaaksen (1’, 2’, dan seterusnya), sekedar untuk membedakannya dengan penomoran posisi pada cincin basa. Posisi 1’ pada gula akan berikatan dengan posisi 9 (N-9) pada basa purin atau posisi 1 (N-1) pada basa pirimidin melalui ikatan glikosidik atauglikosilik. Kompleks gula-basa ini dinamakan nukleosida. Di atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa nukleotida, yangmasing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat, sebuah gula pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida pada asam nukleat dapat dilihat sebagainukleosida monofosfat. Namun, pengertian nukleotida secara umum sebenarnyaadalah nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat. Sebagai contoh, molekulATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tigagugus fosfat.
Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, makanukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, , dan uridin sitidin. Begitu pula,nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosinmonofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin,dan deoksitimidin.Hampir semua organisme mampu mensintesis nukleotida dr prekursor yglebih sederhana, jalur de novo untuk nukleotida, mirip utk setiap organism. Nukleotida juga dapat disintesis dari hasil pemecahan nukleotida yang telah ada
salvage pathway (recycle) yaitu dari degradasi pirimidin dan purin dari sel yang
mati (regenerasi) atau dari makanan.
C.Degradasi nukleotida
Di dalam usus halus tjd pemutusan ikatan fosfodiester oleh endonuklease(pankreas)
à
oligonukleotida. Dipecah lebih lanjut dg fosfodiesterase (ensimexonuclease non spesifik) menjadi monofosfat. Dipecah lbh lanjut fosfomonoesterase
dikenal sebagai nukleotidase
à
menghasilkan nukleosida and orthophosphate. Nucleosida phosphorylase
à
menghasilkan basa dan andribose-1-phosphate. Jika basa atau nukleosida tidak digunakan kembali utk salvage pathways, basa akan lebihlanjut didegradasi menjadi asam urat (purin), ureidopropionat (pyrimidine).
BAB IIIPENUTUP3.1 Kesimpulan
1.Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobotmolekul tinggi,2.
Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organismehidup.
3.
Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanyadapat berupa adenosin, guanosin, , dan uridin sitidin.
4.
Antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi.
5.
Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organismehidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basanitrogen DNA dalam proses transkripsi.
6.
Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincinaromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadidua golongan, yaitu purin dan pirimidin.
7.
Proses pencernaan protein yang pertama berlangsung dalam lambung. Di sini pepsin mencernakan protein dengan memutuskan ikatan peptida yang ada di sisi NH2 bebas dari asam-asam amino aromatik (fenilaalanin, tirosin, triptofan),
KURANG ENERGI PROTEIN
(KEP)
DYAH UMIYARNI P, SKM, M.Si
• Disebabkan oleh masukan energi dan
protein yang sangat kurang dalam
makanan sehari hari dengan jangka waktu
yang cukup lama
• Pada umumnya KEP, disebabkan oleh :
– Faktor kemiskinan
– Kurangnya pengetahuan masyarakat tentang
makanan pendamping ASI (MP-ASI) dan
pemberian makanan sesudah bayi disapih
– Pengetahuan mengenai pemeliharaan
lingkungan yang sehat.
Kemisinan, kurang
pendidikan, kurang
ketrampilan
Infeksi Asupan makanan
Yankes Prwtn anak
& bumil
Struktur
politik,ekonomi
Malnutrisi
Persediaan
mkn di RT
Faktor Penyebab Masalah Gizi
Sebab Dasar
Sebab Tidak
langsung
• Tanda paling utama pertumbuhan fisik yang kurang
normal
• Dengan perawatan khusus anak dapat tumbuh dan
berkembang secara normal
Klasifikasi KEP menurut % Median WHO-NCHS
• KEP Ringan : BB/U 70 – 80 % Median WHO-NCHS
• KEP Sedang: BB/U 60 – 70 % Median WHO-NCHS
• KEP Berat : BB/U < 60 % Median WHO-NCHS
• Pada anak-anak, KEP dapat :
• Menghambat pertumbuhan
• Rentan terhadap penyakit infeksi
• Mengakibatkan rendahnya tingkat kecerdasan
• Pada orang dewasa, KEP dapat
– Menurunkan produktifitas kerja
– Menurunkan derajat kesehatan
– Rentan terhadap serangan penyakit
Gizi Buruk < - 3 SD
Gizi Kurang ≥ - 3 SD s/d < - 2 SD
Gizi Baik ≥ - 2 SD s/d + 2 SD
Gizi Lebih > +2 SD
BB/U
Status Gizi Indeks
Klasifikasi Status gizi berdasarkan Indikator BB/U
yang disajikan dalam Z-Skor
Klasifikasi KEP Menurut Depkes (2000)
Klasifikasi Status gizi berdasarkan Indikator TB/U
yang disajikan dalam Z-Skor
Klasifikasi KEP Menurut Depkes (2000)
Pendek < -2 SD
Normal ≥ - 2 SD s/d + 2 SD
TB/U
Status Gizi Indeks
Sangat Kurus < - 3 SD
Kurus ≥ - 3 SD s/d < - 2 SD
Normal ≥ - 2 SD s/d + 2 SD
Gemuk > +2 SD
BB/TB
Status Gizi Indeks
Klasifikasi Status gizi berdasarkan Indikator BB/TB
yang disajikan dalam Z-Skor
Klasifikasi KEP Menurut Depkes (2000)
• KEP ringan bila tidak ditangani data jatuh ke
status gizi yang lebih buruk (marasmus,
kwashiorkor, marasmic-kwashiorkor)
KEP Berat / gizi buruk
–Marasmus kekurangan energi
–Kwashiorkor kekurangan protein
–Marasmic-kwashiorkor
Kekurangan energi dan protein
Tanda KLINIS MARASMUS
– Anak kurus, tinggal tulang terbungkus kulit
– Wajah seperti Orang tua
– Cengeng, rewel
– Lapisan lemak bawah kulit sangat sedikit Kulit
mudah diangkat, kulit terlihat longgar, kulit paha
berkeriput
– Otot menyusut (wasted), lembek
– tulang rusuk tampak terlihat jelas
– terlihat tulang belakang lebih menonjol dan kulit di
pantat berkeriput ( baggy pant )
– Ubun-ubun besar cekung, tulang pipi dan dagu
menonjol, mata besar dan dalam
– Tek. Darah, detak jantung pernafasan berkurang
Marasmus
WASTED
KWASHIORKOR
Tanda-Tanda Klinis
• Oedema (terutama kaki bagian bawah)
• Bentuk muka bulat seperti bulan (moon
face)
• Rambut tipis, warna coklat kemerahan
(pirang/abu-abu dan mudah lepas/mudah
dicabut tanpa rasa sakit
Kwashiorkor
Tanda-tanda klinis pada KWASHIORKOR
• Kulit kering,
hiperpigmentasi dan
bersisik, serta ada
tanda lain crazy
pavement dermatosis
(bercak-bercak
putih/merah muda
dengan tepi hitam dan
ditemukan pada bagian
tubuh yang sering
mendapat tekanan)
• Hepatomegali
(Pembengkakan hati)
MARASMIC-KWASHIORKOR
Tanda-Tanda Klinis
–Gabungan dari tanda marasmus dan kwashiorkor
–Gangguan pertumbuhan
–Crazy pavement dermatosis
–Rambut tipis, pirang dan mudah dicabut
–Muka seperti orang tua
–Oedema hanya pada anggota gerak bagian bawah
PROGRAM PENANGGULANGAN
1.JANGKA PENDEK
a. Upaya pelacakan kasus melalui
penimbangan bulanan di Posyandu
b. Rujukan kasus KEP dengan komplikasi
penyakit di RSU
c. Pemberian ASI Eksklusif untuk bayi usia
0-6 bulan
d. Pemberian kapsul Vit A
e. Pemberian Makanan Tambahan (PMT)
pemulihan bagi balita gizi buruk dengan
lama pemberian 3 bulan
f. Memberikan makanan Pendamping ASI
(MP-ASI) bagi balita keluarga miskin usia
6-12 bulan
g. Promosi makanan sehat dan bergizi
2. JANGKA MENENGAH
a. Revitalisasi Posyandu
b. Revitalisasi Puskesmas
c. Revitalisasi Sistem Kewaspadaan
Pangan dan Gizi
3. JANGKA PANJANG
a. Pemberdayaan masyarakat menuju
Keluarga Sadar Gizi (Kadarzi)
b. Integrasi kegiatan lintas sektoral dengan
program penanggulangan kemiskinan dan
ketahanan pangan
TERIMAKASIH
Miliaria adalah gangguan umum pada kelenjar ekrin yang sering terjadi pada kondisi di mana terjadi peningkatan panas dan kelembaban. (1,2,3,4). Miliaria disebabkan terjadinya sumbatan dari bagian intraepidermal saluran keringat sehingga cairan kelenjar ekrin tertahan di dalam epidermis atau dermis yang terjadi secara mendadak dan menyebar alami (1,2,5,6,7,8,9). Miliaria ditandai dengan adanya papul vesikuler atau pustul yang bersifat milier dan gatal. (5,6,8,10). Sinonim dari penyakit ini adalah biang keringat, keringat buntet, liken tropikus, prickle heat, sweating fever, heat scaling, dermatitis hidrotica, hydroa, heat rash dan sweat blisters. (2,5,11)
Umumnya, miliaria terdapat pada bayi-bayi dengan kondisi yang tidak layak. Namun, seiring dengan pertumbuhan anak, kemungkinannya berkurang sehingga hanya sekitar 40 % dewasa yang mempunyai kecenderungan untuk terkena miliaria. Hal ini tampaknya mencerminkan peningkatan kekuatan stuktur dari saluran ekrin berdasarkan umur, sehingga disamping perkembangan dari penutupan pori dan anhidrosis, ruptur saluran gagal terjadi dan tidak terdapat bentuk vesikel dari miliaria. Di dalam kondisi tropis yang ekstrim dan kronik, jumlah dari orang dewasa yang kemungkinan terkena miliaria terbukti meningkat dari 70 % menjadi 90 %, dan lebih dari 40 % pada kondisi panas yang sedang. Tidak ada predisposisi berdasarkan jenis kelamin ataupun ras dan kondisi ini didapatkan pada semua umur. Paparan panas dalam jangka waktu lama, lingkungan yang lembab, seperti terdapat pada daerah tropis dan pekerjaan yang berhubungan dengan hal itu, memungkinkan untuk terkena miliaria. Miliaria kristalina biasanya diperlihatkan pada umur tua, pasien lemah yang relatif berbaring tidak bergerak di tempat tidur, keadaan yang meminimalkan kemungkinan rupturnya vesikel-vesikel ini. Tidak ada keadaan penyakit yang diketahui memungkinkan sebagai penyebab miliaria.(3)
Data terbaik mengenai insidens miliaria pada bayi baru lahir adalah hasil survey di Jepang pada lebih dari 5000 bayi. Survei ini mengatakan bahwa Miliaria Kristalina didapatkan 4,5 % dari neonatus, dengan usia rata-rata 1 minggu. Miliaria Rubra didapatkan 4 % dari neonatus dengan usia rata-rata 11 – 14 hari. Di seluruh dunia, miliaria paling banyak di lingkungan tropis, utamanya orang-orang yang baru saja pindah dari lingkungan tropis yang temperaturnya lebih panas. Miliaria telah menjadi masalah penting bagi personil tentara Amerika dan Eropa yang bertugas di Asia Tenggara dan Pasifik. (1)
Menangislah, jika itu melegakan perasaan, walau tangisan tak mengubah suratan. Menangis bukan sekedar pelampiasan perasaan. Menangis merupakan reaksi atas tersentuhnya hati oleh sebuah kejadian. Arti air mata yang tercurah saat menangis merupakan ungkapan perasaan atas kebahagiaan, kekecewaan juga kesedihan. Tangis adalah anugerah bagi hidup dan hati agar senantiasa menyadari fitrah kemanusiaan yang begitu indah, tetapi lemah dan tak berdaya atas kuasa Yang Maha Perkasa. Menjadi refleksi ketiadaan juga keterbatasan, tiada yang sempurna di dunia dan tak ada keabadiaan atas fana, semua yang bernyawa akan binasa. Lalu, mengapa kita menangis? Adakah manfaat air mata kita? Menangis sudah menjadi identitas manusia sejak dilahirkan, bahkan bagi bayi, menangis dapat disimbolkan sebagai pemberitahuan bahwa ada masalah pada bayi, mungkin merasa sakit atau tidak nyaman. Menangis menjadi hal pertama yang bisa dilakukan generasi Adam dan Hawa di bumi ini. Sebelum bisa bicara, sebelum mampu tertawa, sebelum siap berjalan, tangis itu sudah ada pada diri tiap manusia. Tanpa diajarkan pun, semua bayi, semua anak, semua manusia bisa menangis karena tangis merupakan fitrah yang melekat pada kemanusiaan. Tangis merupakan bentuk kepekaan yang bisa menjadi alat pendeteksi perasaan seseorang. Ketika menangis, biarkan menangis, jangan dipendam. Menangis bukanlah kesalahan yang harus dihakimi. Menangis itu kebebasan jiwa untuk mengungkapakan perasaan yang tersimpan, yang tersisa dan terbiar di dasar keinginan. Terlepas dari berbagai alasan yang melatarbelakangi tangisan, aktivitas mengeluarkan air mata ini ternyata memberikan manfaat, baik secara psikologis, sosial, medis maupun spiritual. Hal ini didasarkan pada beberapa penelitian para ilmuwan yang mengaitkan aktivitas menangis dengan efek psikologis dan medis. Secara psikologis, menangis mampu membuat perasaan menjadi lebih baik, nyaman, dan tenang karena tangisan dapat membantu menyingkirkan kimiawi stres dalam tubuh. Berkaitan dengan ini, ada 4 manfaat menangis. 1. Meningkatkan mood Menangis bisa menurunkan tingkat depresi seseorang. Dengan menangis, mood akan terangkat kembali. Air mata yang dihasilkan dari tipe menangis karena luapan perasaan atau emosi mengandung 24% protein albumin yang bermanfaat dalam mengatur kembali sistem metabolisme tubuh. Air mata tipe ini jelas lebih baik dibanding air mata yang dihasilkan dari iritasi mata. 2. Mengurangi stress Penelitian menyatakan bahwa air mata ternyata juga mengeluarkan hormon stres yang terdapat dalam tubuh yaitu endorphin leucine-enkaphalin dan prolactin. 3. Melegakan perasaan Sepertinya, setiap orang merasakan hal ini setelah menangis. Setelah menangis, berbagai masalah dan cobaan yang mendera, kekesalan dan amarah yang menyesak, serta goresan sakit hati biasanya berkurang dan muncullah perasaan lega. Perasaan lega yang dialami seseorang setelah menangis muncul karena sistem limbik, otak dan jantung menjadi lancar. Karena itu, keluarkanlah masalah di pikiran dengan menangis, jangan dipendam karena bisa menjadi tangisan yang meledak-ledak. Malu menagis sesak di dada, tertahan menjadi ganjalan perasaan yang sewaktu-waktu bisa memporakporandakan pertahanan jiwa, rasa bahkan raga. 4. Menjadi penghalang agresivitas Orang yang sedang memuncak tingkat emosinya, meletup amarahnya biasanya akan berlaku dan bersikap lebih agresif bahkan bisa berdampak destruktif. Emosi yang diluapkan dengan menangis mampu menjadi penghalang agresivitas. Seperti yang diungkapkan Oren Hasson, seorang ilmuwan dari Univesitas Tel Aviv, Israel, bahwa dengan air mata, seseorang sebenarnya tengah menurunkan mekanisme pertahanan dirinya dan memberikan simbol dirinya tengah menyerah. Pernyataan Orren Hasson mengenai turunnya agresivitas seseorang dengan menagis bisa memberikan sebuah kausalitas terhadap keberadaan dan hubungan seseorang secara sosial. Menangis bisa membantu seseorang membangun sebuah komunitas. Biasanya seseorang menangis setelah menceritakan masalahnya kepada teman-temannya atau seseorang yang bisa memberikan dukungan, dan hal ini bisa meningkatkan kemampuan berkomunikasi dan juga bersosialisasi. Dengan demikian, hubungan sosial bisa menjadi lebih dekat, sehingga mampu memupuk persahabatan yang lebih langgeng. Dalam hubungan kelompok seperti persahabatan atau pertemanan, menangis bisa dianggap sebagai bentuk keterpaduan antara satu dengan lainnya. Bahkan ada beberapa kasus yang mengidentifikasikan bahwa menangis bisa menimbulkan empati seorang musuh untuk tidak menyerang lawannya. Air mata bisa menjadi senjata yang meluruhkan amarah dan kebencian bahkan mungkin peperangan (tentunya bukan air mata buaya!). Karena alasan inilah maka banyak jiwa yang luluh karena tangisan, tersentuh, tergugah bahkan terbelenggu tangisan seseorang.. Meski demikian, menangis tidak akan selalu manjur dalam beberapa kondisi. Oleh sebab itu dalam beberapa kesempatan menangis justru tak dapat memberikan dampak seperti yang diperkirakan. Bahkan sebaiknya dihindari. Dalam bekerja misalnya, aktifitas menangis bahkan sebaiknya tak perlu ditampakkan. Mungkin dalam bekerja menangis justru akan ditanggapi sebagai bentuk kelemahan dan sifat menyerah yang sangat dijauhi dalam dunia kerja. Tapi mungkin tak berlaku untuk profesi yang menuntut empati Dari segi medis, kegiatan mengundang dan mencurahkan air mata ini memiliki beberapa manfaat untuk kesehatan, khususnya mata. Manfaat tersebut sebagaimana dikutif dari Beliefnet di antaranya :
Membantu penglihatan. Cairan yang keluar dari mata dapat mencegah dehidrasi pada membran mata yang bisa membuat penglihatan menjadi kabur.
Membunuh bakteri. Air mata berfungsi sebagai antibakteri alami. Tanpa obat tetes mata, sebenarnya mata sudah mempunyai proteksi sendiri. Di dalam air mata terkandung cairan yang disebut dengan lisozom yang dapat membunuh sekitar 90-95 % bakteri yang tertinggal hanya dalam 5 menit. Misalnya, bakteri yang terserap dari keyboard komputer, pegangan tangga, bersin, serta tempat-tempat yang mengandung bakteri.
Mengeluarkan racun. William Frey, seorang ahli biokimia yang telah melakukan beberapa studi tentang air mata menyatakan bahwa air mata yang keluar saat menangis karena faktor emosional ternyata mengandung racun. Jadi, keluarnya air mata yang beracun itu menandakan bahwa racun dari dalam tubuh terbawa dan dikeluarkan melalui mata.
Membantu melawan penyakit. Selain menurunkan level stres, air mata juga membantu melawan penyakit-penyakit yang disebabkan oleh stres seperti tekanan darah tinggi. Bagaimanapun, perasaan tertekan dan tersakiti bisa membuat seseorang stres. Endapan stres yang terpendam dengan menahan tangisan inilah yang sering menimbulkan gejala tekanan darah tinggi dan penyakit lainnya yang dipicu oleh stres.
Menangis tak selalu identik dengan sosok perempuan. Setiap raga yang memiliki jiwa pasti pernah menangis, setidaknya menangis dalam hati, menangis ketika masih bayi, dan menangis di hadapan Tuhan. Tangisan tidak selalu berarti kerapuhan, kecengengan atau kelemahan seseorang. Jika tangisan bisa melemahkan seseorang, tangisan pun bisa menguatkan ketegaran seseorang untuk berjuang. Dalam kepasrahan yang dalam, tangisan mampu mengembalikan kesadaran seseorang kan fitrahnya sebagai manusia dan hamba Yang Maha Sempurna, sehingga tangisan mampu melarutkan sebuah jiwa dalam doa yang khusyuk, taubat yang sesungguhnya hingga totalitas penyerahan diri kepada Tuhan.. Ini yang disebut tangisan spiritual.Tangisan ini yang senantiasa dicurahkan oleh para Utusan Tuhan serta kaum yang beriman. Menjadi pengantar kesadaran akan ketidakberdayaan, kelemahan dan kelalaian dalam menghamba. Menjadi penutur sujud, penyerahan dan kepasrahan dalam taubat demi mengharap maaf Yang Maha Pemaaf..Ketika Adam dan Hawa diturunkan ke bumi secara terpisah mereka menangis. Tangis taubat sepasang insan ini merupakan refleksi kesadaran dan realisasi sesal atas dosa yang telah mereka lakukan. Robbana Ya Robbana dzolamna anfusana waillam tagfir lana watarhamna lana kunanna minal khosirin. Mereka pun kembali menangis saat dipertemukan dan dipersatukan kembali oleh Yang Maha Pengampun untuk melahirkan generasi manusia. Tangis bahagia mereka menjadi ungkapan rasa syukur atas kebesaran-Nya. Kita sering menangis ketika hati terluka, curhat__mengadukan sejuta masalah, meminta selaksa kemudahan, memohon segudang rezeki dalam hidup kita atau sekedar menyatakan ketidakmampuan menghadapi cobaan hidup kepada Yang Maha Hiidup. Setelah mengadukan semua kepada-Nya, ada setitik tenang dalam hati, setetes spirit untuk kembali memberdayakan ikhtiar hidup di atas keyakinan akan pertolongan-Nya. Doa, dzikir dan air mata mampu menutrisi hati untuk kembali menafaskan-Nya. Di sanalah fitrah itu berkarya, menumbuhkan rasa sakit, menyisipkan luka dan kecewa, memekarkan kebahagiaan, dalam sebuah tangisan yang bermakna agar kita menyadari eksistensi dan kekuasaan Yang Maha Kuasa. Karena itu, menangis yang utama ialah menangis karena dosa, dan tangis yang sempurna adalah tangisan demi Yang Maha Cinta. Tuhan tidak pernah menghakimi makhluk-Nya. Segala derita dan kemelut masalah bukan karena kehendak dan takdir semata, melainkan karena perbuatan kita sendiri. Maka, jangan menghakimi sebuah tangisan dan bijaklah menghadapi tangisan karena kita tak pernah benar-benar tahu dalamnya rasa hati seseorang. Biarkan menangis. Jika tak mampu meredakan, diamlah. Bila tak ingin menyaksikan, tinggalkan sejenak hingga ia menemukan ruang yang tenang. Mungkin ia butuh waktu untuk meluapkan perasaan. Mungkin juga butuh jeda untuk berdamai dengan perasaan dan kenyataan hingga ia mampu untuk mengungkapkan alasan (karena manusia senantiasa mempertanyakan alasan). Itulah bentuk apresiasi atas tangisan, tak perlu selalu dengan kata-kata karena di suatu keadaan sikap dan perlakuan lebih menunjukkan pengertian dan penghargaan. Hidup dan para pemeran cerita kehidupan butuh apresiasi karena dengan mengapresiasi kehidupan kita akan menemukan makna hidup. Memberi apresiasi yang pantas untuk sebuah tangisan pun merupakan wujud memahami dan mengerti hati orang-orang yang kita cintai. Menangislah, tapi jangan menangisi untuk mempertanyakan keadilan Tuhan dalam ekspresi ratapan, serta reaksi ketidakyakinan atas kebesaran Yang Maha Besar. Dengan atau tanpa air mata, tangis tetaplah tangis yang mengekspresikan perasaan atas kenyataan, atas keadaan.
Menangis bukan sekedar pelampiasan perasaan. Menangis merupakan reaksi atas tersentuhnya hati oleh sebuah kejadian. Arti air mata yang tercurah saat menangis merupakan ungkapan perasaan atas kebahagiaan, kekecewaan juga kesedihan. Tangis adalah anugerah bagi hidup dan hati agar senantiasa menyadari fitrah kemanusiaan yang begitu indah, tetapi lemah dan tak berdaya atas kuasa Yang Maha Perkasa. Menjadi refleksi ketiadaan juga keterbatasan, tiada yang sempurna di dunia dan tak ada keabadiaan atas fana, semua yang bernyawa akan binasa. Lalu, mengapa kita menangis? Adakah manfaat air mata kita?