BIOSINTESIS ASAM AMINO

TUGAS MAKALAH

MATA KULIAH BIOKIMIA

“BIOSINTESIS ASAM AMINO”

Oleh :

Muhammad Irsyad A. G.                (E1A015038)

M. Januardi Rahmatullah              (E1A015029)

Triyatmi Budiarsih                          (E1A015060)

Valeria Gifridus                               (E1A015062)

Indrani Nurrizqi                              ( E1A015018)

PROGRAM STUDI PENDIIDKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MATARAM

2016
KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, kami panjatkan puji dan syukur kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini sebagaimana mestinya.

Makalah ini telah kami susun untuk memenuhi tugas kuliah Biokimia. Untuk itu kami penyampaikan terima kasih kepada dosen pengampu mata kuliah ini, yaitu Bapak Drs. Lalu Zulkifli, M. Si., Ph.D., beserta  semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.

Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada banyak kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasa dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu kami menerima segala kritik dan saran pembaca.

Akhir kata, kami berharap semoga makalah ini bermanfaat untuk kita semua. Aamiin

Wassalamualaikum Wr. Wb.

Mataram, 22  Desember 2016

Penyusun

DAFTAR ISI

Kata Pengantar         …………………………………………………………..

Daftar Isi        …………………………………………………………………..

Daftar Gambar         …………………………………………………………..

Daftar Tabel  …………………………………………………………………..

Bab I : Pendahuluan …………………………………………………………..

A.    Latar Belakang            …………………………………………………..

B.     Rumusan Masalah       …………………………………………………..

C.     Tujuan             …………………………………………………………..

Bab II : Pembahasan            …………………………………………………..

A.    Pengertian Asam Amin           ………………………………………….

B.     Biosintesis Asam Amino         ………………………………………….

C.     Manfaat Biosintesis Asam Amino      ………………………………….

Bab III : Penutup      …………………………………………………………..

A.    Kesimpulan     …………………………………………………………..

B.     Saran   …………………………………………………………………..

Daftar Pustaka          …………………………………………………………..

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Struktur umum asam amino ……………………………………...

Gambar 2.2 : Penggolongan asam amino berdasarkan ciri khas strukturnya………………………..………………………………

Gambar 2.3 : Jalur metabolisme yang terlibat dalam biosintesis makromolekul……………………………………………….……

Gambar 2.4 : Jalur metabolisme biosintesis asam  - asam amino………………

Gambar 2.5 : Biosintesis alanin …………...…………………………………….

Gambar 2.6 : Biosintesis tirosin………..……………………………………….

Gambar 2.7 : Biosintesis asam amino ornitin……..……………………………

Gambar 2.8 : Biosintesis asam amino serin dan sistein pada bakteri dan tumbuhan ……………………………………………………………………..

Gambar 2.9 : Biosintesis asam amino serin dan sistein pada mamalia…………

Gambar 2.10 :  Biosintesis asam amino glisin …….….......................................

Gambar 2.11 Biosintesis aspartat menjadi asparagin dan glutamat menjadi glutamin melibatkan siklus asam sitrat ….....................................

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Penggolongan umum asam amino………………………………….

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Nitrogen memiliki kontribusi selain dari pada karbon, hidrogen, dan oksigen dalam sistem kihidupan. Kebanyakan nitrogen diikat dalam bentuk asam amino dan nukleotida. Jalur biosintesis untuk asam amino dan nukleotida sangat bersinambung, bukan berarti hanya karna kelas molekulnya yang sama – sama mengandung nitrogen (yang didapat dari sumber biologis yang umum) tetapi juga karena kedua jalur biosintesisnya saling terkait secara intensif. Beberapa jenis asam amino atau bagian dari asam amino bergabung menjadi struktur purin dan pirimidin, dan di sisi lain cincin purin bergabung membentuk asam amino histidin (Lehninger, et al. 2013 : 881).

Regulasi sangatlah krusial bagi biosintesis molekul yang mengandung nitrogen. Hal ini dikarenakan asam amino tiap nukleotida dibutuhkan dalam jumlah kecil, dan metabolisme asam amino tidak sebesar metabolisme lemak dan karbohidrat pada jaringan hewan (Voet, et al. 2011 : 71). Dikarenakan perbedaan asam amino dan nukleotida harus dalam rasio dan waktu yang tepat untuk sintesis protein dan asam nukleat, maka jalur biosintesis mereka harus teregulasi secara akurat dan terkoordinir satu sama lain. Dan karena asam amino serta nukleotida merupakan molekul bermuatan, regulasinya harus mampu membuat keseimbangan elektromekanikal dalam sel.  Regulasi ini dikontrol oleh serangkaian enzim yang spesifik.

Jalur biosintesis asam amino dan nukleotida memiliki kaitan dalam kebutuhannya  akan nitrogen. Karena sifatnya yang larut dalam air, manfaat bilogis dari senyawa nitrogen secara umum tersebar di alam sekitar, kebanyakan organisme menggunakannya dalam bentuk ammonia, asam amino, dan nukleotida. Faktanya, asam amino bebas, purin, dan pirimidin terbentuk selama metabolism protein dan asam nukleat (Wilson & Walker. 2010 : 300) .

B.     Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam makalah ini sebagaimana berikut :

1.      Apa yang dimaksud dengan asam amino dan biosintesis ?

2.      Bagaimana biosintesis asam – asam amino terjadi?

3.      Apa manfaat biosintesis asam amino  ?

C.    Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini yaitu untuk mengetahui dan memahami tentang asam amino dan biosintesisnya serta manfaat dari biosintesis asam amino.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Asam Amino

Setidaknya setiap fungsi dinamis dalam tubuh bergantung pada protein. Dalam tubuh manusia terdapat setidaknya 10.000 protein berbeda, masing – masing dengan struktur dan fungsi yang spesifik (Campbell, et al. 2013 : 42). Protein merupakan polimer dari asam amino. Protein disusun oleh 20 macam monomer asam amino.

1.      Struktur Asam Amino

Asam amino adalah sembarang senyawa organik yng memiliki gugus fungsional karboksilat (­-COOH) dan amina (biasanya –NH₂). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit : keduanya terikat pada satu atom karbon   (C) yang sama (disebut atom C “alfa”). Semua asam amino memiliki sebuah gugua karboksil, yang menyebabkan molekul ini disebut asam (Campbell, et al. 2012 : 42). Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya adalah sebagai penyusun protein yang sangat penting dalam organisme.

Gambar 2.1 Struktur umum asam amino

Sumber : Campbell, et al. 2013 : 42.

2.      Sejarah Asam Amino

Asam amino pertama hanya sedikit ditemukan pada awal abad ke 19. Pada 1806, ahli kimia Prancis yaitu Louis – Nicholas Vauquelin dan Pierre Jean Robiquet mengisolasi senyawa dalam asparagus yang dinamakan sebagai Asparagin, asam amino yang pertama ditemukan. Asam amino lain ditemukan pada awal abad 19 yaitu sistin, tepatnya pada tahun 1810. Meskipun monomernya yaitu Sistein ditemukan selanjutnya yaitu pada tahun 1884. Glisin dan Leusin juga ditemukan sekitr tahun 1820. Penggunaan istilah “asam amino” digunakan pertama kali pada tahun 1898 (Campbell, et al. 2014 : 76).

3.      Klasifikasi Asam Amino

Asam amino secara umum dikelompokkan menjadi  tiga, yaitu asam amino esensial, non  - esensial, dan esensial bersyarat. Asam amino essensial adalah asam amino yang tidak bisa diproduksi sendiri oleh tubuh, sehingga harus didapat dari konsumsi makanan. Asam amino non – esensial adalah asam amino yang dapat diproduksi oleh tubuh, sehingga prioritas konsumsinya lebih rendah. Sedangkan asam amino esensial bersyarat adalah kelompok asam amino non – esensial yang dapat diproduksi tubuh namun dalam intensitas rendah, sehingga kebutuhan yang banyak perlu dibarengi dengan asupan asam amino dari luar.

Tabel 2.1 Penggolongan umum asam amino.

Sumber : dokumen pribadi.

Penggolongan lain asam amino juga berdasarkan ciri khas strukturnya, sebagaimana pada gambar berikut :

Gambar 2.2 Penggolongan asam amino berdasarkan ciri khas strukturnya.

Sumber : Lodish,  et al. 2013 : 63.

B.     Biosintesis Asam Amino

Biosintesis merupakan produksi molekul organic dengan menggunakan energy dalam jalur metabolism (Campbell, et al. 2012 : 103).  Biosintesis berguna dalam memproduksi molekul – molekul yang bemanfaat untuk kehidupan sel dan tubuh.

Gambar 2.3 Jalur metabolisme yang terlibat dalam biosintesis makromolekul

Sumber : Campbell, et al. 2012 : 103.

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Gambar 2.4 Jalur metabolik biosintesis asam – asam amino.

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 891.

Merujuk pada Lehninger (2013) dalam Principle of Biochemistry Sixth Edition, bahwa tubuh kita hanya mampu mensintesis asam amino non esensial saja. Biosintesis yang terjadi pada asam amino non esensial adalah sebagai berikut:

1.      Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST. Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea. (Lihat pembahasan poin 8)

2.      Biosintesis alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen dieliminir.

Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:

1)      Secara langsung melalui degradasi protein

2)      Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).

Gambar 2.5 Biosintesis Alanin

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 891

3.      Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

Gmabar 2.6 Biosintesis asam amino tirosin

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 898.

4.      Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadi intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkan peran signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitin dari semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasi arginin meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid  didaur secara spontan menjadi Δ¹pyrroline-5-carboxylate yang kemudian direduksi menjadi prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Gambar 2.7 Biosintesis asam amino ornitin

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 894.

5.      Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM).

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peran S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein (secara esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim  sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.

6.      Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase  dengan glutamat sebagai donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

Gambar 2.8 Biosintesis asam amino serin dan sistein pada bakteri dan tumbuhan

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 895.

Gambar 2.9 Biosintesis asam amino serin dan sistein pada mamalia

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 895.                        

7.      Biosintesis glisin

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N⁵, N¹⁰-metilen-THF.

Gambar 2.10 Biosintesis asam amino glisin.

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 894.

8.      Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.

Asam amino aspartat sebagai produk yang disekresikan, NH4+ yang terbentuk dikeluarkan dari bakterioid ke sitosol sel-sel yang mengandung bakterioid ( ke luar membran bakterioid) dan diubah menjadi asam glutamat, senyawa amida seperti glutamin atau asparagin, atau senyawa yang kaya akan nitrogen yang disebut ureida, seperti alantoin dan asam alantoat (suatu ureida). Sel-sel akar diluar struktur bintil membantu  mentranspor amida atau ureida ini ke xilem, yang selanjutnya akan ditranspor ke pucuk.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferas.

Gambar 2.11 Biosintesis aspartat menjadi asparagin dan glutamat menjadi glutamin melibatkan siklus asam sitrat

Sumber : Lehninger, et al. 2013 : 891.

C.    Manfaat Biosintesis Asam Amino

Manfaat dari biosintesis asam amino tentunya kembali lagi pada manfaat asam amino yang disintesis. Asam amino tentunya merupakan precursor pembentuk protein dalam ekspresi gen. Namun fungsinya tidak hanya sebatas itu, tetapi juga mencakup fungsi – ungsi vital lain yang mandiri. Adapun manfaat asam amino yang disintesis tubuh yaitu :

1. Alanin

Alanin dapat memperkuat membran sel, membantu metablisme glukosa menjadi energy tubuh.

2. Aspartat

Aspartat sangat berguna bagi perubahan karbohidrat menjadi energy dalam sel. Aspatat juga berfungsi melindungi hati dengan mengeluarkan ammonia berlebih dalam tubuh. Fungsi lain aspatat yaitu membantu sel dalam membentuk RNA/DNA.

3. Glutamat

Merupakan bahan bakar utama  sel  - sel otak bersama glukosa serta menguragi ketergantungn alkoholik dan menstabilkan mental.

4. Glisin

Glisin bermanfaat dalam meningkatkan energy dan penggunaan oksigen dalam sel. Glisisn juga penting dalam kesehatan persarafan dan kelenjar prostat, mencegah epilepsy dan depresi.

5. Prolin

Prolin berguna sebagai bahan dasar glutamate. Prolin bersama lisin dan vitamin C membentuk jarngan kolagen.

6. Serin

Serin membantu dalam pembentukan lemak pelindung serabut saraf (myelinsheaths). Serin juga penting dalam metabolism lemak dan asam lemak, pertumbuhan otot dan system imun.

7. Tirosin

Tirosin dapat memperlambat penuaan dan menekan pusat lapar pada hipotalamus. Tirosin juga bertanggung jawab atas produksi melanin, fungsi kelenjar adrenal, tiroid, dan pituitary.

8. Ornitin

Ornitin membantu pelepasan hormone pertumbuhan yang memetabolisir lemak tubuh berlebihan jika digabung bersama arginine dan karnitin. Ornitin juga berperan dalam detoksifikasi ammonia dan proses penyembuhannya.

9. Sistein

Sistein merupakan bahan dasar gluthation yang merupakan antioksidan terbaik. Sistein melindungi sel dari zat – zat berbahaya, dan radiasi.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Asam amino merupakan molekul yang berperan penting dalam menyokong kehidupan. Asam amino adalah penyusun dasar polimer protein dalam sel. Oleh karena begitu besarnya peranan asam amino bagi kehidupan, maka biosintesis asam amino sangatlah penting. Asam – asam amino non esensial dan bersyarat merupakan asam – asam amino yang dapat disintesis tubuh, yaitu asam amino alanine, aspartate, glutamate, asparagin, serin, sistein, glutamin, glisin, prolin, dan tirosin. Asam – asam amino tersebut disintesis seiring metabolism makromolekul dalam sel. Fungsi utama asam amino dalam sel adalah menyusun polimer protein dalam ekspresi gen. Adapun manfaat biosintesis asam amino kembali lagi pada pemanfaatan masing – masing asam amino yang disintesis.

B.     Saran

Perlu adanya pendalaman ulasan mengenai biosintesis asam amino esensial.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, et al. 2012. Biology Tenth Edition. USA : Benjamin Cumming.

Campbell, et al. 2013. Biology : Concepts and Connections Seventh Edition. USA : Benjamin Cumming.

Lehninger, et al. 2013. Principle of Biochemistry Sixth Edition. USA : W. H. Freeman and Company.

Lodish, et al. 2013. Molecular Cell Biology Seventh Edition. USA : W. H. Freeman and Company.

Mathews, et al. 2000. Biochemistry Third Edition. Australia : Addison – Weasley.

Robert, et al. 2003. Biokimia Harper. Jakarta : EGC.

Voet, et al. 2011. Biochemistry Fourth Edition. USA : John Willey and Sons, Inc.

Wilson and Walker. 2010. Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology Seventh Edition. UK : Cambrigde Unversity Press.