Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi A
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Protein
Protein adalah komponen penting atau utama bagi sel hewan atau manusia. Protein
adalah senyawa
organik kompleks
berbobot
molekul
tinggi
yang
merupakan polimer darimonomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain
dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan
kadang kala sulfurserta fosfor.
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid,
danpolinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein
merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan
oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
Sumber Protein; makanan yang mengandung protein atau merupakan sumber
protein antara lain sebagai berikut :
·
Daging
·
Ikan
·
Telur
·
Susu, dan produk sejenis Quark
·
Tumbuhan berbji
·
Suku polong-polongan
·
Kentang
Keuntungan Protein; protein memiliki peran yang penting bagi tubuh manusia antara
lain sebagai berikut :
·
Sumber energi
·
Pembentukan dan perbaikan sel dan jaringan
·
Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi
·
Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
Protein menyusun ¾ zat padat tubuh yaitu otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon.
Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide. Banyak protein terdiri ikatan
komplek dengan fibril → protein fibrosa. Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago,
tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin. Macam protein yaitu :
Peptide: 2 – 10 asam amino
Polipeptide: 10 – 100 asam amino
Protein: > 100 asam amino
Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide
Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Lipoprotein: gabungan lipid dan protein.
Rantai polipeptida melipat sedemikian rupa memben-tuk suatu struktur yang khas
(konformasi) di dalam protein. Konformasi tersebut merupakan bentuk tiga dimensi suatu protein
yang membentuk struktur protein. Terdapat empat struktur pada protein: struktur pri-mer,
sekunder, tersier, dan ada yang berbentuk quar-terner.
Struktur protein primer adalah suatu urutan linier asam amino yang bergabung
melaluiikatan peptida. Struktur sekunder dari suatu protein meliputi suatu pelipatan pada rantai
polipeptida. Secara umum ada dua bentuk umum dari struktur sekunder yaitu α-helix dan βpleated sheet (konformasi β). Bentuk α-helix adalah silindris, terjadi karena adanya ikatan
hidrogen yang parallel sepanjang sumbu helixnya. Pada tipe konformasi β, ikatan hidrogen
terbentuk diantara rantai polipeptida yang berdekatan atau berdampingan secara parallel atau anti
parallel.
Gambar 1. Struktur Protein (a) Primer (b) sekunder (α – helix ).
Struktur tersier protein adalah bentuk atau susunan tiga dimensi dari semua asam amino
di dalam polipeptida. Bentuk protein secara alamiah atau bentuk protein aktif berada dalam
bentuk struktur tersier yang ditentukan oleh banyak ikatan non kovalen. Jika suatu protein terdiri
dari dua atau lebih polipeptida dinamakan struktur quarterner. Hemoglobin pada sel darah merah
manusia terdiri atas 4 rantai polipeptida maka dinama-kan sebagai struktur quarterner. Masingmasing subunit poli-peptida dapat dihubungkan dengan ikatan kovalen (misalnya ikatan
disulfide) atau ikatan non kovalen (interaksi elektro-statik, ikatan hidrogen, atau interaksi
hidrofobik).
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Suatu protein merupakan
untaian dari asam amino yang saling berikatan melalui suatu ikatan peptida. Ikatan peptida
merupakan suatu ikatan kovalen antara gugus α-amino dari suatu asam amino dengan gugus αkarboksilat dari asam amino lainnya. Ketika dua asam amino bergabung dengan satu ikatan
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
peptida maka dinamakan dipeptida. Penambahan sejumlah asam amino menghasilkan rantai
yang panjang dari gabungan asam-asam amino yang dinamakan oligopeptida (mengandung
sampai 25 residu asam amino) dan polipeptida (mengandung > 25 residu asam amino).
-
Asam Amino
Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Berdasarkan
biosintesis Asam amino tebagi dua jenis Asam amino yaitu :
Essential : Histidin, Isoleusin, Leusin, Lysin, Metionin, Fenilalanin, Treonin, Triftofan, Valin.
Nonessential : Alanin, Arginin, Asparagin, Asam aspartat, Cysteine, Asam glutamat,
Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine, Hydroxylysine, Hydroxyproline.
Asam amino essential adalah asam amino yang tidak dapat di sintesis oleh tubuh dan berasal dari
makanan yang kita makan. Sedangkan asam amino non essential adalah asam amino yang dapat
disintesis oleh tubuh dan yang berasal dari tubuh.
Sumber asam amino :
Protein dalam makanan
Proses synthesa asam amino nonessential
(transaminasi terhadap metabolite)
3.
Degradasi protein tubuh.
1.
2.
1.
2.
3.
4.
5.
Kegunaan asam amino :
Membentuk protein yang dibutuhkan
Membentuk glukosa
Membentuk badan-badan keton, dll
Menghasilkan energy
Membentuk molekul nonprotein (derivat asam amino).
Pengertian Metabolisme
Matabolisme adalah segala proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup.
Proses metabolisme terbagi menjadi dua yaitu Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme adalah
proses sintesis molekul kimia kecil menjadi besar yang mebutuhkan energi (ATP), katabolisme
adalah proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil yang melepaskan energi (ATP).
1. Biosintesis Asam Amino Essensial
Katabolisme adalah reaksi yang berperan dalam pemecahan molekul besar dan kompleks
menjadi molekul kecil dengan menghasilkan energi. Asam-amino tidak dapat disimpan
oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain
(karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi,
selain itu asam amino juga memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin kemudian
dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh. Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam
amino, yaitu:
1. Transaminasi: enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat
menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
2. Deaminasi oksidatif: pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium.
Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH 4+) yang selanjutnya masuk ke
dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang
melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri
atas beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan
CO2menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP.
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan Lornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat
menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP.
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat
dan L-arginin.
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan
L-ornitin dan urea.
Kerangka C Asam Amino merupakan gugus amino dan karboksil pada atom C-α.
Katabolisme rangka karbon asam amino esensial yaitu mengandung asam amino ketogenik
yaitu Acetyl CoA atau Acetoacetate yang meliputi isoleucine, leucine, threonine,
tryptophan, lysine, phenylalanine, arginine, histidine, methionine, valine, dan tyrosine.
Asam amino yang membentuk senyawa amfibolik adalah anggota siklus asam sitrat, yaitu
oksaloaseta, fumarat, suksinil-KoA, α-ketoglutarat yang bersifat glukogenik (dimana dapat
dibentuk menjadi glukosa).
Gambar 2.7.1 Katabolisme Rangka Karbon Asam Amino
Asam Amino Esensial
Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibuat tubuh manusia, sehingga
harus didatangkan dari luar seperti dari makanan.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Yang termasuk asam amino adalah:
Arginin
Adalah asam amino esensial yang diperlukan tubuh untuk pembuatan cairan seminal
(air mani), dan memperkuat sistem imun. Sebagai suplemen, biasanya digunakan
bersama asam amino lain, misalnya lisin. Menurunkan tekanan rendah, melancarkan
peredaran darah. Anti aterogenik,menurunkan kadar lemak (kolesterol), dilatasi
pembuluh darah (meningkatkan aliran darah perifer), menguatkan otot jantung,
merangsang sekresi hormon pertumbuhan (Human Growth Hormone), menghambat
stres oksidatif / kerusakan jaringan, meningkatkan sistem imunitas, menyembuhkan
luka.
Fenil alanin
Fenil alanin bersama-sama dengan taurin dan triptofan merupakan senyawa yang
berfungsi sebagai penghantar atau penyampai pesan (neurotransmitter) pada sistem
saraf otak .
Histidin
Asam amino ini diperlukan pada saat pertumbuhan untuk memperbaiki jaringan tubuh
dan mengubah kelebihan glukosa menjadi glikogen yang diproses didalam hati. Histidin
dikonversi tubuh menjadi histamin,yang merangsang pengeluaran asam lambung.
Isoleusin
Asam amino ini diperlukan dalam produksi dan penyimpanan protein oleh tubuh, dan
pembentukan hemoglobin
Leusin
Asam amino yang berperan penting dalam proses produksi energi tubuh, terutama
dalam mengontrol sintesa protein. Sebagai senyawa turunan, isoleusin juga bekerja
dalam pengaturan protein bersama asam amino lain (valin).
Lisin
Asam amino ini menghambat pertumbuhan virus. Bersama dengan vitamin C, A, dan
seng membantu mencegah infeksi.Bahan dasar antibodi darah. Memperkuat sistem
sirkulasi. Mempertahankan pertumbuhan sel-sel normal. Bersama proline dan Vitamin C
akan membentuk jaringan kolagen. Menurunkan kadar triglyserida darah yang
berlebih.Kekurangan menyebabkan mudah lelah, sulitkonsentrasi, rambut rontok,
anemia, pertumbuhan terhambat dan kelainan reproduksi
Metionin
Metionin adalah suatu asam amino dengan gugusan sulfur yang diperlukan tubuh dalam
pembentukan asam nukleat dan jaringan serta sintesa protein. Juga menjadi bahan
pembentuk asam amino lain (sistein) dan vitamin(kolin).
Treonin
Treonin : E '-hidroksi-butirat asam amino. Ini adalah asam amino esensial, dan dengan
demikian sangat diperlukan dalam makanan. E'disintesis dalam mikro-organisme seperti
Escherichia coli dan khamir (sebuah) asam aspartat, dan (B) glisin dan asetal dehida.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Treonin dipotong menjadi asetal dehida dan glisin oleh Aldolase treonin. Treonin dapat
di deaminasi untuk membentuk asam ketobutyric treonin dehydrase, enzim yang
diperlukan untuk pengembangan dan berfungsinya otak.manfaat treonin untuk
mencegah dan mengobati penyakit gangguan mental. Sebenarnya asam amino ini
bekerja pada sistem pencernaan, dan melindungi hati.
Triptofan
Asam amino ini menjadi bahan untuk sintesa niasin (vitamin) di dalam tubuh.Fungsinya
dalam proses pembekuan darah dan pembentukan cairan pencernaan. Sebagai bahan
pembentuk neuro-transmitter serotinin, triptofan berfungsi dalam pengendoran saraf dan
membantu proses tidur dan perkusor melatonin(hormon perangsang tidur).
Valin
Diperlukan dalam pertumbuhan dan penampilan, terutama berfungsi dalam sistem saraf
dan pencernaan. W. Borrman menyebutkan manfaat valin untuk membantu gangguan
saraf otot, mental dan emosional,insomnia, dan keadaan gugup. Memacu koordinasi
otot, membantu perbaikkan jaringan yang rusak, menjaga keseimbangan nitrogen dalam
tubuh.
2. Biosintesis Asam Amino Non Esensial
Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan
atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan lipid), tubuh akan
menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid,
asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena
bersifat toksik bagi tubuh.
Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi
Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan
glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Gambar 2.7.2 Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi
ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.
Gambar 2.7.3 Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif
.
Gambar 2.7.4 Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi
Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam
sitrat melalui jalur yang beraneka ragam
Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH 4+) yang selanjutnya masuk ke
dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri
atas beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO 2
menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan Lornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat
menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat
dan L-arginin
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan
L-ornitin dan urea.
Gambar 2.7.5 Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea
Sintesis Asam Amino
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,
melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino
menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan
tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial
dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea.
Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau
menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam
amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta
glukogenik dan ketogenik.
Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi
piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua
asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah
asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil
KoA atau asetoasetil KoA
Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin
bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3
kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka
karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO 2 dan
H2O.
Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus
ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial.
Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini
dinamakan asam amino non-esensial.
Asam
amino Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline,
non-esensial
Serine, Tyrosine
Asam
esensial
amino Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*,
Threonine, Tyrptophan, Valine
Biosintesis Glutamat dan Aspartat
Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi transaminasi sederhana.
Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat
aminotransferase, AST.
Gambar 2.7.6 Reaksi biosintesis glutamat
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.
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.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
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).
Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin
Gambar 2.7.7 Siklus glukosa-alanin
Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan
metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan Sadenosilmetionin (SAM).
Gambar 2.7.8 Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)
SAM merupakan prekursor 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 Sadenosilmetionin 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.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
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.
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).
Gambar 2.7.9 Peran metionin dalam sintesis sistein
Gambar 2.7.10 Biosintesis tirosin dari fenilalanin
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
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.
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.
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.
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.
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 amidotransferase.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Kebutuhan Gizi pada Balita
Gizi (nutrients) merupakan ikatan kimia yang diperlukan tubuh untuk melakukan
fungsinya, yaitu menghasilkan energi, membangun dan memelihara jaringan, serta mengatur
proses-proses kehidupan. Disamping untuk kesehatan, gizi dikaitkan dengan potensi ekonomi
seseorang, karena gizi berkaitan dengan perkembangan otak, kemampuan belajar, dan
produktivitas kerja (Almatsier, 2002).
Berdasarkan jumlah yang dibutuhkan oleh tubuh, zat gizi terbagi menjadi dua, yaitu zat gizi
makro dan zat gizi mikro. Zat gizi makro adalah zat gizi yang dibutuhkan dalam jumlah besar.
Zat gizi yang termasuk kelompok zat gizi makro adalah karbohidrat, lemak, dan protein. Zat gizi
mikro adalah zat gizi yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah kecil atau sedikit tetapi ada
dalam makanan. Zat gizi yang termasuk kelompok zat gizi mikro adalah mineral dan vitamin.
Energi dalam makanan terutama diperoleh dari karbohidrat, protein, dan lemak. Energi
diperlukan untuk kelangsungan proses-proses di dalam tubuh seperti proses peredaran dan
sirkulasi darah, denyut jantung, pernafasan, pencernaan, proses fisiologi lainnya, untuk bergerak
atau melakukan pekerjaan fisik. Energi dalam tubuh dapat timbul karena adanya pembakaran
karbohidrat, protein dan lemak, karena itu agar energi tercukupi perlu pemasukan makanan yang
cukup dengan mengkonsumsi makanan yang cukup dan seimbang. Protein diperlukan oleh tubuh
untuk membangun sel-sel yang telah rusak, membentuk zat-zat pengatur seperti enzim dan
hormon, membentuk zat anti energi dimana tiap gram protein menghasilkan sekitar 4,1 kalori
(Almatsier, 2002).
Protein sebagai pembentuk energi tergantung macam dan jumlah bahan makanan yang
dikonsumsi. Untuk menentukan nilai energi dan protein dalam tubuh dapat memperhatikan
angka-angka protein tiap bahan makanan. Konsumsi makanan seseorang dapat dipengaruhi oleh
kebiasaan makan yaitu tingkah laku manusia dalam memenuhi kebutuhannya akan makan yang
meliputi sikap, kepercayaan dan pemilihan makanan (Supariasa, 2002).
Konsumsi makanan merupakan faktor utama yang berperan terhadap status gizi seseorang.
Metode pengukuran konsumsi pangan untuk individu, antara lain metode recall 24 jam, metode
estimated food recall, metode penimbangan makanan (food weighing), metode dietary history,
dan metode frekuensi makanan (food frequency).
Angka Kecukupan Gizi (AKG) adalah banyaknya zat-zat minimal yang dibutuhkan seseorang
untuk mempertahankan status gizi yang adekuat. AKG yang dianjurkan didasarkan pada patokan
berat badan untuk masing-masing kelompok umur, jenis kelamin, tinggi badan, berat badan,
kondisi khusus (hamil dan menyusui) dan aktivitas fisik (Almatsier, 2002).
Angka kecukupan zat gizi individu dapat diperoleh dari perbandingan antara asupan zat gizi
dengan standar angka kecukupan gizi seseorang.
BB Individu
AKG Individu = X AKG Energi/Protein
BB Standar AKG
Selanjutnya pencapaian AKG (Tingkat Konsumsi Energi/Protein) untuk individu :
Tingkat Konsumsi Asupan Energi/Protein berdasarkan food recall
Energi/Protein = X 100% AKG Individu
Klasifikasi tingkat konsumsi dibagi menjadi empat dengan cut of points masing-masing sebagai
berikut :
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
a. Baik : ≥ 100% AKG
b. Sedang : 80-90% AKG
c. Kurang : 70-80% AKG
d. Defisit : < 70% AKG
a. Energi
Energi dalam makanan berasal dari nutrisi karbohidrat, protein, dan lemak. Setiap gram protein
menghasilkan 4 kalori, lemak 9 kalori dan karbohidrat 4 kalori. Distribusi kalori dalam makanan
anak yang dalam keseimbangan diet (balanced diet) ialah 15% berasal dari protein, 35% dari
lemak dan 50% dari karbohidrat. Kelebihan energi yang tetap setiap hari sebanyak 500 kalori,
dapat menyebabkan kenaikan berat badan 500 gram dalam seminggu (Soediaoetama, 2004)
b. Protein
Nilai gizi protein ditentukan oleh kadar asam amino esensial. Akan tetapi dalam praktek seharihari umumnya dapat ditentukan dari asalnya. Protein hewani biasanya mempunyai nilai yang
lebih tinggi bila dibandingkan dengan protein nabati. Protein telur dan protein susu biasanya
dipakai sebagai standar untuk nilai gizi protein.
Nilai gizi protein nabati ditentukan oleh asam amino yang kurang (asam amino pembatas),
misalnya protein kacang-kacangan. Nilai protein dalam makanan orang Indonesia sehari-hari
umumnya diperkirakan 60% dari pada nilai gizi protein telur (Soediaoetama, 2004).
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
c. Lemak
Lemak merupakan komponen struktural dari semua sel-sel tubuh, yang dibutuhkan oleh ratusan
bahkan ribuan fungsi fisiologis tubuh (McGuire & Beerman, 2011). Lemak terdiri dari
trigliserida, fosfolipid dan sterol yang masing-masing mempunyai fungsi khusus bagi kesehatan
manusia. Sebagian besar (99%) lemak tubuh adalah trigliserida. Trigliserida terdiri dari gliserol
dan asam-asam lemak. Disamping mensuplai energi, lemak terutama trigliserida, berfungsi
menyediakan cadangan energi tubuh, isolator, pelindung organ dan menyediakan asam-asam
lemak esensial (Mahan & Escott-Stump, 2008).
d. Vitamin dan Mineral
Pada dasarnya dalam ilmu gizi, nutrisi atau yang lebih dikenal dengan zat gizi dibagi menjadi 2
macam, yaitu makronutrisi dan mikronutrisi. Makronutrisi terdiri dari protein, lemak, karbohidrat
dan beberapa mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang besar. Sedangkan mikronutrisi
(mikronutrient) adalah nutrisi yang diperlukan tubuh dalam jumlah sangat sedikit (dalam ukuran
miligram sampai mikrogram), seperti vitamin dan mineral (Sandjaja, 2009).
Menurut Almatsier (2001), vitamin adalah zat-zat organik kompleks yang dibutuhkan tubuh
dalam jumlah sangat kecil. Vitamin dibagi menjadi 2 kelompok yaitu vitamin yang larut dalam
air (vitamin B dan C) dan vitamin yang tidak larut dalam air (vitamin A, D, E dan K). Menurut
Soerdarmo dan Sediaoetama (1977), satuan untuk vitamin yang larut dalam lemak dikenal
dengan Satuan Internasional (S.I) atau I.U (International Unit). Sedangkan yang larut dalam air
maka berbagai vitamin dapat diukur dengan satuan milligram atau mikrogram.
Mineral merupakan bagian dari tubuh dan memegang peranan penting dalam pemeliharaan
fungsi tubuh, baik pada tingkat sel, jaringan, organ maupun fungsi tubuh secara keseluruhan,
berperan dalam berbagai tahap metabolisme, terutama sebagai kofaktor dalam aktivitas enzimenzim (Almatsier, 2001).
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
By: Elfandari Taradipa
Protein
Protein adalah komponen penting atau utama bagi sel hewan atau manusia. Protein
adalah senyawa
organik kompleks
berbobot
molekul
tinggi
yang
merupakan polimer darimonomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain
dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan
kadang kala sulfurserta fosfor.
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid,
danpolinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein
merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan
oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
Sumber Protein; makanan yang mengandung protein atau merupakan sumber
protein antara lain sebagai berikut :
·
Daging
·
Ikan
·
Telur
·
Susu, dan produk sejenis Quark
·
Tumbuhan berbji
·
Suku polong-polongan
·
Kentang
Keuntungan Protein; protein memiliki peran yang penting bagi tubuh manusia antara
lain sebagai berikut :
·
Sumber energi
·
Pembentukan dan perbaikan sel dan jaringan
·
Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi
·
Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
Protein menyusun ¾ zat padat tubuh yaitu otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon.
Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide. Banyak protein terdiri ikatan
komplek dengan fibril → protein fibrosa. Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago,
tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin. Macam protein yaitu :
Peptide: 2 – 10 asam amino
Polipeptide: 10 – 100 asam amino
Protein: > 100 asam amino
Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide
Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Lipoprotein: gabungan lipid dan protein.
Rantai polipeptida melipat sedemikian rupa memben-tuk suatu struktur yang khas
(konformasi) di dalam protein. Konformasi tersebut merupakan bentuk tiga dimensi suatu protein
yang membentuk struktur protein. Terdapat empat struktur pada protein: struktur pri-mer,
sekunder, tersier, dan ada yang berbentuk quar-terner.
Struktur protein primer adalah suatu urutan linier asam amino yang bergabung
melaluiikatan peptida. Struktur sekunder dari suatu protein meliputi suatu pelipatan pada rantai
polipeptida. Secara umum ada dua bentuk umum dari struktur sekunder yaitu α-helix dan βpleated sheet (konformasi β). Bentuk α-helix adalah silindris, terjadi karena adanya ikatan
hidrogen yang parallel sepanjang sumbu helixnya. Pada tipe konformasi β, ikatan hidrogen
terbentuk diantara rantai polipeptida yang berdekatan atau berdampingan secara parallel atau anti
parallel.
Gambar 1. Struktur Protein (a) Primer (b) sekunder (α – helix ).
Struktur tersier protein adalah bentuk atau susunan tiga dimensi dari semua asam amino
di dalam polipeptida. Bentuk protein secara alamiah atau bentuk protein aktif berada dalam
bentuk struktur tersier yang ditentukan oleh banyak ikatan non kovalen. Jika suatu protein terdiri
dari dua atau lebih polipeptida dinamakan struktur quarterner. Hemoglobin pada sel darah merah
manusia terdiri atas 4 rantai polipeptida maka dinama-kan sebagai struktur quarterner. Masingmasing subunit poli-peptida dapat dihubungkan dengan ikatan kovalen (misalnya ikatan
disulfide) atau ikatan non kovalen (interaksi elektro-statik, ikatan hidrogen, atau interaksi
hidrofobik).
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Suatu protein merupakan
untaian dari asam amino yang saling berikatan melalui suatu ikatan peptida. Ikatan peptida
merupakan suatu ikatan kovalen antara gugus α-amino dari suatu asam amino dengan gugus αkarboksilat dari asam amino lainnya. Ketika dua asam amino bergabung dengan satu ikatan
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
peptida maka dinamakan dipeptida. Penambahan sejumlah asam amino menghasilkan rantai
yang panjang dari gabungan asam-asam amino yang dinamakan oligopeptida (mengandung
sampai 25 residu asam amino) dan polipeptida (mengandung > 25 residu asam amino).
-
Asam Amino
Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Berdasarkan
biosintesis Asam amino tebagi dua jenis Asam amino yaitu :
Essential : Histidin, Isoleusin, Leusin, Lysin, Metionin, Fenilalanin, Treonin, Triftofan, Valin.
Nonessential : Alanin, Arginin, Asparagin, Asam aspartat, Cysteine, Asam glutamat,
Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine, Hydroxylysine, Hydroxyproline.
Asam amino essential adalah asam amino yang tidak dapat di sintesis oleh tubuh dan berasal dari
makanan yang kita makan. Sedangkan asam amino non essential adalah asam amino yang dapat
disintesis oleh tubuh dan yang berasal dari tubuh.
Sumber asam amino :
Protein dalam makanan
Proses synthesa asam amino nonessential
(transaminasi terhadap metabolite)
3.
Degradasi protein tubuh.
1.
2.
1.
2.
3.
4.
5.
Kegunaan asam amino :
Membentuk protein yang dibutuhkan
Membentuk glukosa
Membentuk badan-badan keton, dll
Menghasilkan energy
Membentuk molekul nonprotein (derivat asam amino).
Pengertian Metabolisme
Matabolisme adalah segala proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup.
Proses metabolisme terbagi menjadi dua yaitu Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme adalah
proses sintesis molekul kimia kecil menjadi besar yang mebutuhkan energi (ATP), katabolisme
adalah proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil yang melepaskan energi (ATP).
1. Biosintesis Asam Amino Essensial
Katabolisme adalah reaksi yang berperan dalam pemecahan molekul besar dan kompleks
menjadi molekul kecil dengan menghasilkan energi. Asam-amino tidak dapat disimpan
oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain
(karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi,
selain itu asam amino juga memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin kemudian
dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh. Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam
amino, yaitu:
1. Transaminasi: enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat
menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
2. Deaminasi oksidatif: pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium.
Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH 4+) yang selanjutnya masuk ke
dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang
melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri
atas beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan
CO2menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP.
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan Lornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat
menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP.
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat
dan L-arginin.
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan
L-ornitin dan urea.
Kerangka C Asam Amino merupakan gugus amino dan karboksil pada atom C-α.
Katabolisme rangka karbon asam amino esensial yaitu mengandung asam amino ketogenik
yaitu Acetyl CoA atau Acetoacetate yang meliputi isoleucine, leucine, threonine,
tryptophan, lysine, phenylalanine, arginine, histidine, methionine, valine, dan tyrosine.
Asam amino yang membentuk senyawa amfibolik adalah anggota siklus asam sitrat, yaitu
oksaloaseta, fumarat, suksinil-KoA, α-ketoglutarat yang bersifat glukogenik (dimana dapat
dibentuk menjadi glukosa).
Gambar 2.7.1 Katabolisme Rangka Karbon Asam Amino
Asam Amino Esensial
Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibuat tubuh manusia, sehingga
harus didatangkan dari luar seperti dari makanan.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Yang termasuk asam amino adalah:
Arginin
Adalah asam amino esensial yang diperlukan tubuh untuk pembuatan cairan seminal
(air mani), dan memperkuat sistem imun. Sebagai suplemen, biasanya digunakan
bersama asam amino lain, misalnya lisin. Menurunkan tekanan rendah, melancarkan
peredaran darah. Anti aterogenik,menurunkan kadar lemak (kolesterol), dilatasi
pembuluh darah (meningkatkan aliran darah perifer), menguatkan otot jantung,
merangsang sekresi hormon pertumbuhan (Human Growth Hormone), menghambat
stres oksidatif / kerusakan jaringan, meningkatkan sistem imunitas, menyembuhkan
luka.
Fenil alanin
Fenil alanin bersama-sama dengan taurin dan triptofan merupakan senyawa yang
berfungsi sebagai penghantar atau penyampai pesan (neurotransmitter) pada sistem
saraf otak .
Histidin
Asam amino ini diperlukan pada saat pertumbuhan untuk memperbaiki jaringan tubuh
dan mengubah kelebihan glukosa menjadi glikogen yang diproses didalam hati. Histidin
dikonversi tubuh menjadi histamin,yang merangsang pengeluaran asam lambung.
Isoleusin
Asam amino ini diperlukan dalam produksi dan penyimpanan protein oleh tubuh, dan
pembentukan hemoglobin
Leusin
Asam amino yang berperan penting dalam proses produksi energi tubuh, terutama
dalam mengontrol sintesa protein. Sebagai senyawa turunan, isoleusin juga bekerja
dalam pengaturan protein bersama asam amino lain (valin).
Lisin
Asam amino ini menghambat pertumbuhan virus. Bersama dengan vitamin C, A, dan
seng membantu mencegah infeksi.Bahan dasar antibodi darah. Memperkuat sistem
sirkulasi. Mempertahankan pertumbuhan sel-sel normal. Bersama proline dan Vitamin C
akan membentuk jaringan kolagen. Menurunkan kadar triglyserida darah yang
berlebih.Kekurangan menyebabkan mudah lelah, sulitkonsentrasi, rambut rontok,
anemia, pertumbuhan terhambat dan kelainan reproduksi
Metionin
Metionin adalah suatu asam amino dengan gugusan sulfur yang diperlukan tubuh dalam
pembentukan asam nukleat dan jaringan serta sintesa protein. Juga menjadi bahan
pembentuk asam amino lain (sistein) dan vitamin(kolin).
Treonin
Treonin : E '-hidroksi-butirat asam amino. Ini adalah asam amino esensial, dan dengan
demikian sangat diperlukan dalam makanan. E'disintesis dalam mikro-organisme seperti
Escherichia coli dan khamir (sebuah) asam aspartat, dan (B) glisin dan asetal dehida.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Treonin dipotong menjadi asetal dehida dan glisin oleh Aldolase treonin. Treonin dapat
di deaminasi untuk membentuk asam ketobutyric treonin dehydrase, enzim yang
diperlukan untuk pengembangan dan berfungsinya otak.manfaat treonin untuk
mencegah dan mengobati penyakit gangguan mental. Sebenarnya asam amino ini
bekerja pada sistem pencernaan, dan melindungi hati.
Triptofan
Asam amino ini menjadi bahan untuk sintesa niasin (vitamin) di dalam tubuh.Fungsinya
dalam proses pembekuan darah dan pembentukan cairan pencernaan. Sebagai bahan
pembentuk neuro-transmitter serotinin, triptofan berfungsi dalam pengendoran saraf dan
membantu proses tidur dan perkusor melatonin(hormon perangsang tidur).
Valin
Diperlukan dalam pertumbuhan dan penampilan, terutama berfungsi dalam sistem saraf
dan pencernaan. W. Borrman menyebutkan manfaat valin untuk membantu gangguan
saraf otot, mental dan emosional,insomnia, dan keadaan gugup. Memacu koordinasi
otot, membantu perbaikkan jaringan yang rusak, menjaga keseimbangan nitrogen dalam
tubuh.
2. Biosintesis Asam Amino Non Esensial
Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan
atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan lipid), tubuh akan
menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid,
asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena
bersifat toksik bagi tubuh.
Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi
Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan
glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Gambar 2.7.2 Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi
ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.
Gambar 2.7.3 Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif
.
Gambar 2.7.4 Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi
Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam
sitrat melalui jalur yang beraneka ragam
Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH 4+) yang selanjutnya masuk ke
dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri
atas beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO 2
menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan Lornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat
menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat
dan L-arginin
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan
L-ornitin dan urea.
Gambar 2.7.5 Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea
Sintesis Asam Amino
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,
melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino
menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan
tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial
dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea.
Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau
menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam
amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta
glukogenik dan ketogenik.
Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi
piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua
asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah
asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil
KoA atau asetoasetil KoA
Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin
bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3
kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka
karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO 2 dan
H2O.
Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus
ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial.
Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini
dinamakan asam amino non-esensial.
Asam
amino Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline,
non-esensial
Serine, Tyrosine
Asam
esensial
amino Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*,
Threonine, Tyrptophan, Valine
Biosintesis Glutamat dan Aspartat
Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi transaminasi sederhana.
Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat
aminotransferase, AST.
Gambar 2.7.6 Reaksi biosintesis glutamat
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.
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.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
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).
Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin
Gambar 2.7.7 Siklus glukosa-alanin
Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan
metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan Sadenosilmetionin (SAM).
Gambar 2.7.8 Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)
SAM merupakan prekursor 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 Sadenosilmetionin 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.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
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.
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).
Gambar 2.7.9 Peran metionin dalam sintesis sistein
Gambar 2.7.10 Biosintesis tirosin dari fenilalanin
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
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.
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.
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.
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.
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 amidotransferase.
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
Kebutuhan Gizi pada Balita
Gizi (nutrients) merupakan ikatan kimia yang diperlukan tubuh untuk melakukan
fungsinya, yaitu menghasilkan energi, membangun dan memelihara jaringan, serta mengatur
proses-proses kehidupan. Disamping untuk kesehatan, gizi dikaitkan dengan potensi ekonomi
seseorang, karena gizi berkaitan dengan perkembangan otak, kemampuan belajar, dan
produktivitas kerja (Almatsier, 2002).
Berdasarkan jumlah yang dibutuhkan oleh tubuh, zat gizi terbagi menjadi dua, yaitu zat gizi
makro dan zat gizi mikro. Zat gizi makro adalah zat gizi yang dibutuhkan dalam jumlah besar.
Zat gizi yang termasuk kelompok zat gizi makro adalah karbohidrat, lemak, dan protein. Zat gizi
mikro adalah zat gizi yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah kecil atau sedikit tetapi ada
dalam makanan. Zat gizi yang termasuk kelompok zat gizi mikro adalah mineral dan vitamin.
Energi dalam makanan terutama diperoleh dari karbohidrat, protein, dan lemak. Energi
diperlukan untuk kelangsungan proses-proses di dalam tubuh seperti proses peredaran dan
sirkulasi darah, denyut jantung, pernafasan, pencernaan, proses fisiologi lainnya, untuk bergerak
atau melakukan pekerjaan fisik. Energi dalam tubuh dapat timbul karena adanya pembakaran
karbohidrat, protein dan lemak, karena itu agar energi tercukupi perlu pemasukan makanan yang
cukup dengan mengkonsumsi makanan yang cukup dan seimbang. Protein diperlukan oleh tubuh
untuk membangun sel-sel yang telah rusak, membentuk zat-zat pengatur seperti enzim dan
hormon, membentuk zat anti energi dimana tiap gram protein menghasilkan sekitar 4,1 kalori
(Almatsier, 2002).
Protein sebagai pembentuk energi tergantung macam dan jumlah bahan makanan yang
dikonsumsi. Untuk menentukan nilai energi dan protein dalam tubuh dapat memperhatikan
angka-angka protein tiap bahan makanan. Konsumsi makanan seseorang dapat dipengaruhi oleh
kebiasaan makan yaitu tingkah laku manusia dalam memenuhi kebutuhannya akan makan yang
meliputi sikap, kepercayaan dan pemilihan makanan (Supariasa, 2002).
Konsumsi makanan merupakan faktor utama yang berperan terhadap status gizi seseorang.
Metode pengukuran konsumsi pangan untuk individu, antara lain metode recall 24 jam, metode
estimated food recall, metode penimbangan makanan (food weighing), metode dietary history,
dan metode frekuensi makanan (food frequency).
Angka Kecukupan Gizi (AKG) adalah banyaknya zat-zat minimal yang dibutuhkan seseorang
untuk mempertahankan status gizi yang adekuat. AKG yang dianjurkan didasarkan pada patokan
berat badan untuk masing-masing kelompok umur, jenis kelamin, tinggi badan, berat badan,
kondisi khusus (hamil dan menyusui) dan aktivitas fisik (Almatsier, 2002).
Angka kecukupan zat gizi individu dapat diperoleh dari perbandingan antara asupan zat gizi
dengan standar angka kecukupan gizi seseorang.
BB Individu
AKG Individu = X AKG Energi/Protein
BB Standar AKG
Selanjutnya pencapaian AKG (Tingkat Konsumsi Energi/Protein) untuk individu :
Tingkat Konsumsi Asupan Energi/Protein berdasarkan food recall
Energi/Protein = X 100% AKG Individu
Klasifikasi tingkat konsumsi dibagi menjadi empat dengan cut of points masing-masing sebagai
berikut :
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
a. Baik : ≥ 100% AKG
b. Sedang : 80-90% AKG
c. Kurang : 70-80% AKG
d. Defisit : < 70% AKG
a. Energi
Energi dalam makanan berasal dari nutrisi karbohidrat, protein, dan lemak. Setiap gram protein
menghasilkan 4 kalori, lemak 9 kalori dan karbohidrat 4 kalori. Distribusi kalori dalam makanan
anak yang dalam keseimbangan diet (balanced diet) ialah 15% berasal dari protein, 35% dari
lemak dan 50% dari karbohidrat. Kelebihan energi yang tetap setiap hari sebanyak 500 kalori,
dapat menyebabkan kenaikan berat badan 500 gram dalam seminggu (Soediaoetama, 2004)
b. Protein
Nilai gizi protein ditentukan oleh kadar asam amino esensial. Akan tetapi dalam praktek seharihari umumnya dapat ditentukan dari asalnya. Protein hewani biasanya mempunyai nilai yang
lebih tinggi bila dibandingkan dengan protein nabati. Protein telur dan protein susu biasanya
dipakai sebagai standar untuk nilai gizi protein.
Nilai gizi protein nabati ditentukan oleh asam amino yang kurang (asam amino pembatas),
misalnya protein kacang-kacangan. Nilai protein dalam makanan orang Indonesia sehari-hari
umumnya diperkirakan 60% dari pada nilai gizi protein telur (Soediaoetama, 2004).
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa
c. Lemak
Lemak merupakan komponen struktural dari semua sel-sel tubuh, yang dibutuhkan oleh ratusan
bahkan ribuan fungsi fisiologis tubuh (McGuire & Beerman, 2011). Lemak terdiri dari
trigliserida, fosfolipid dan sterol yang masing-masing mempunyai fungsi khusus bagi kesehatan
manusia. Sebagian besar (99%) lemak tubuh adalah trigliserida. Trigliserida terdiri dari gliserol
dan asam-asam lemak. Disamping mensuplai energi, lemak terutama trigliserida, berfungsi
menyediakan cadangan energi tubuh, isolator, pelindung organ dan menyediakan asam-asam
lemak esensial (Mahan & Escott-Stump, 2008).
d. Vitamin dan Mineral
Pada dasarnya dalam ilmu gizi, nutrisi atau yang lebih dikenal dengan zat gizi dibagi menjadi 2
macam, yaitu makronutrisi dan mikronutrisi. Makronutrisi terdiri dari protein, lemak, karbohidrat
dan beberapa mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang besar. Sedangkan mikronutrisi
(mikronutrient) adalah nutrisi yang diperlukan tubuh dalam jumlah sangat sedikit (dalam ukuran
miligram sampai mikrogram), seperti vitamin dan mineral (Sandjaja, 2009).
Menurut Almatsier (2001), vitamin adalah zat-zat organik kompleks yang dibutuhkan tubuh
dalam jumlah sangat kecil. Vitamin dibagi menjadi 2 kelompok yaitu vitamin yang larut dalam
air (vitamin B dan C) dan vitamin yang tidak larut dalam air (vitamin A, D, E dan K). Menurut
Soerdarmo dan Sediaoetama (1977), satuan untuk vitamin yang larut dalam lemak dikenal
dengan Satuan Internasional (S.I) atau I.U (International Unit). Sedangkan yang larut dalam air
maka berbagai vitamin dapat diukur dengan satuan milligram atau mikrogram.
Mineral merupakan bagian dari tubuh dan memegang peranan penting dalam pemeliharaan
fungsi tubuh, baik pada tingkat sel, jaringan, organ maupun fungsi tubuh secara keseluruhan,
berperan dalam berbagai tahap metabolisme, terutama sebagai kofaktor dalam aktivitas enzimenzim (Almatsier, 2001).
Metabolisme Protein dan Kebutuhan Gizi Anak
By: Elfandari Taradipa