THE UREA CYCLE CONVERTS AMMONIA INTO UREA
17.7 THE UREA CYCLE CONVERTS AMMONIA INTO UREA
NAMA
: WILDA GUSTIA PRATIWI
BP
:1101470/ 2011
Ammonia dalam konsentrasi atau kadar yang tinggi merupakan racun dalam
sel/tubuh. Organisme yang berbeda memiliki cara yang berbeda pula untuk mengeluarkan
ammonia dari tubuhnya. Hal itu tergantung pada ketersediaan air. Kebanyakan pada
organisme air, ammonia berdifusi secara langsung melewati membran sel dan diencerkan
oleh air yang ada disekitarnya.
(Horton, H. Robert. 2006: 549 )
Kebanyakan vertebrata di permukaan mengubah ammonia menjadi urea yang kurang
beracun, merupakan senyawa yang mudah larut dalam air yang dihasilkan dalam hati dan
dibawa dalam darah menuju ginjal. Urea di eksresikan sebagai urine. Burung dan reptil pada
umumnya mengubah kelebihan ammonia menjadi asam uric, merupakan senyawa yang tidak
larut yang mengendap dari larutan menjadi berbentuk slurry semisolid. Asam uric merupakan
suatu hasil degradasi nukleotida purin oleh burung, beberapa reptil, dan primata.
(Horton, H. Robert. 2006: 549)
Urea hanya dihasilkan dalam hati yaitu pada siklus urea, yang berawal dalam
mitokondria dan berlanjut dalam sitoplasma. Dua atom nitrogen berasal dari NH4+. Gugus
keto berasal dari hidrogen karbonat (HCO3-).
(Koolman. 2005: 182)
A.
SINTESIS KARBAMOIL FOSFAT
Ammonia dilepaskan dari deaminasi oksidatif glutamat yang bereaksi dengan
bikarbonat untuk membentuk sintetase karbamoil fosfat. Enzim ini ada dalam semua spesies
karena karbamoil fosfat adalah sebuah prekursor penting dalam biosintesis pirimidin dan juga
dibutuhkan dalam sintesis arginin pada spesies yang tidak memiliki siklus urea. Mamalia
memiliki dua versi enzim sintetase karbamoil fosfat.
-
Versi sitosol yang disebut sintetase karbamoil fosfat II. Lebih menggunakan glutamin
dibandingkan ammonia sebagai donor nitrogen dan juga enzim yang digunakan dalam
sintesis pirimidin.
-
Versi kedua, yaitu karbamoil fosfat I, yang terlibat dalam siklus urea. Merupakan
salah satu enzim yang sangat berlimpah dalam mitokondria hati terhitung sebanyak 20%
protein dari matriks mitokondria. Atom nitrogen dari karbamoil fosfat yang masuk dalam
urea melalui siklus urea.
(Horton, R. Robert. 2006: 549)
Dalam reaksi pembentukan karbamoil fosfat ini, satu mol amonia bereaksi dengan
satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamilfosfat sintetase. Reaksi ini
membutuhkan energi, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi
ADP.
CO2 + NH3 + 2ATP + H2O H2N-CO-PO42- + 2 ADP + Pi
Di samping itu sebagai kofaktor dibutuhkan Mg2+ dan N-asetil glutamat.
(Poedjiadi, Anna dkk. 2007: 322)
Di bawah ini merupakan sintesis karbamoil fosfat:
(Horton, R. Robert. 2006: 550)
B.
REAKSI SIKLUS UREA
(Horton, R. Robert. 2006: 551)
1) Dalam reaksi pertama, carbamoil fosfat bereaksi dalam mitokondria dengan ornitin
untuk membentuk sitrulin dalam suatu reaksi yang dikatalisasi oleh ornitin
transkarbomilase. Langkah ini menggabungkan atom nitrogen yang berasal dari
amonia menjadi citrulline, citrulline berisi setengah nitrogen ditujukan untuk urea.
Citrulline kemudian diangkut keluar dari mitokondria dalam pertukaran menjadi
sitosol ornithine.
2) Atom nitrogen kedua yang ditujukan untuk urea berasal dari aspartat dan disatukan
ketika citrulline berkondensasi dengan aspartat untuk membentuk argininosuccinate
dalam sitosol. Reaksi tergantung ATP ini dikatalisis oleh argininosuccinate sintetase.
Kebanyakan aspartat dalam sel berasal dari mitokondria, meskipun aspartat kadangkadang dihasilkan dalam sitosol. mitochondrial
aspartat memasuki sitosol pada
pertukaran glutamat sitosol.
3) Argininosuccinate dipotong secara hidrolitik untuk membentuk arginin ditambah
fumarat dalam reaksi eliminasi yang dikatalisis oleh lyase argininosuccinate. Arginine
adalah prekursor langsung dari urea.
4) Dalam reaksi akhir dari siklus urea, gugus guanidinium arginin adalah dipotong
secara hidrolitik untuk membentuk ornithine dan urea dalam reaksi yang dikatalisis
oleh arginase. Arginase memiliki sepasang ion Mn2+ pada sisi aktif. Kumpulan
mangan berinti ganda ini mengikat molekul air, yang membentuk ion hidroksida
nukleofilik yang menyerang atom karbon guanidinium arginin. Ornithine dihasilkan
oleh aksi arginase diangkut ke dalam mitokondria, di mana ia akan bereaksi dengan
karbamoilfosfat untuk mendukung jalan selanjutnya dari siklus urea. Reaksi
keseluruhan untuk sintesis urea adalah
NH3 + HCO3- + Aspartat + 3 ATP Urea + Fumarat + 2 ADP + 2 Pi + AMP + Ppi (17.5)
Dua atom nitrogen dari urea berasal dari amonia dan aspartat. Atom karbon dari urea
berasal dari bikarbonat. Empat setara dari ATP dikonsumsi per molekul urea disintesis. Tiga
molekul ATP dikonversi menjadi dua ADP dan satu AMP selama pembentukan satu molekul
urea, dan hidrolisis pirofosfat anorganik untuk pemotongan ikatan phosphoanhydride yang
keempat.
Kerangka karbon dari fumarat diubah menjadi glukosa dan CO2. Fumarat tidak
memasuki siklus asam sitrat ( yang terjadi dalam mitokondria ) tetapi sebaliknya, ia terhidrasi
menjadi malat oleh kegiatan dari fumarase sitosol. Malate dioksidasi menjadi oksaloasetat
oleh
kegiatan
dehidrogenase
malat,
dan
oksaloasetat
kemudian
memasuki
jalur
glukoneogenesis.
(Horton, R. Robert. 2006: 550)
C.
REAKSI TAMBAHAN DARI SIKLUS UREA
(Horton, R. Robert. 2006:553)
Reaksi siklus urea mengkonversi sejumlah nitrogen dari amonia dan dari aspartat
menjadi urea. Banyak asam amino dapat berfungsi sebagai gugus donor amino melalui reaksi
transaminasi dengan α- ketoglutarat, membentuk glutamat.
(Horton, R. Robert. 2006:550)
Glutamat dapat mengalami transaminasi dengan oksaloasetat untuk membentuk
aspartat atau deaminasi untuk membentuk amonia. Dehidrogenase glutamat dan aspartat
transaminase melimpah di mitokondria hati dan mengkatalisis reaksi kesetimbangan.
Konsentrasi amonia dan aspartat harus sama untuk efisiensi sintesis urea dan pengurangan
nitrogen. (Horton, R. Robert. 2006:551)
Dalam situasi ini, reaksi kesetimbangan dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang
akan dilanjutkan pada pembentukan glutamat . konsentrasi glutamat yang tinggi
menghasilkan perubahan yang terus-menerus meningkat menjadi aspartat melalui aspartat
transaminase. Sebaliknya, ketika kelebihan aspartat dalam reaksi dikatalisis oleh glutamat
dehidrogenase dan aspartat transaminase akan terjadi dalam arah yang berlawanan dengan
menyediakan amonia untuk pembentukan urea ( Gambar 17.40b ) .
Meskipun asam amino yang mengalami deaminasi di hati , beberapa asam amino
yang dideaminasi dalam otot . Glikolisis, merupakan sumber energi utama dalam otot,
menghasilkan piruvat . Pemindahan gugus amino dari α-asam amino menjadi piruvat
menghasilkan sejumlah besar alanin . Alanin dibawa melalui aliran darah ke hati , di mana ia
dideaminasi kembali menjadi piruvat . gugus amino digunakan pada siklus urea, dan piruvat
diubah menjadi glukosa oleh glukoneogenesis. Namun tak satu pun dari jalur tersebut
beroperasi di otot. Glukosa kembali ke jaringan otot. Piruvat diubah menjadi oksaloasetat
yang akan menjadi rantai karbon dari aspartat, metabolit yang menyumbangkan salah satu
atom nitrogen dari urea. Pertukaran glukosa dan alanin antara otot dan hati, yang disebut
siklus alanin-glukosa (Gambar 17.41), cara tidak langsung bagi otot untuk menghilangkan
nitrogen dan mengisi pasokan energi. (Horton, R. Robert. 2006:551-552)
Siklus alanin-glukosa
(Horton, R. Robert. 2006:553)
SIKLUS UREA
a) Pada langkah pertama, karbamoilfosfat dibentuk dalam mitokondria dari hidrogen
karbonat ( HCO3- ) dan NH4+, dengan dua ATP molekul yang dikonsumsi. Dalam
senyawa ini, residu karbamoil ( - O - CO – NH2 ) berada pada potensial tinggi. Dalam
mitokondria hati, enzim karbamoil fosfat sintetase terbentuk sampai sekitar 20 % dari
protein matriks.
b) Dalam langkah berikutnya, residu karbamoil ditransfer ke asam amino ornithin non–
proteinogenic, dan mengubahnya menjadi citrulline, yang juga non-proteinogenic. Hal
ini dilewatkan ke dalam sitoplasma melalui transporter.
c) gugus NH2 kedua dari molekul urea disediakan oleh aspartat , yang berkondensasi
dengan citrulline ke argininosuccinate. ATP diubah menjadi AMP dan difosfat ( PPi )
untuk reaksi endergonik ini. Untuk menggeser kesetimbangan reaksi ke sisi produk,
difosfat dihapus dari keseimbangan dengan cara hidrolisis.
d) Pembelahan fumarat dari argininosuccinate menuju ke proteinogenic asam amino
arginin, yang disintesis dengan cara ini pada metabolisme hewan.
e) Pada langkah akhir, isourea dilepaskan dari gugus guanidinium arginin dengan
hidrolisis, dan disusun kembali menjadi urea. Selain itu, ornithine dibuat ulang
melalui transporter ornithine ke dalam mitokondria, yang telah tersedia untuk siklus
sekali lagi.
Fumarat yang dihasilkan pada langkah [4] diubah melalui malat menjadi oksaloasetat
dari aspartat yang dibentuk kembali oleh transaminasi. Glutamat dibutuhkan untuk reaksi
transaminase aspartat yang berasal dari reaksi dehidrogenase glutamat, yang menetapkan
NH4+ kedua dalam ikatan organik. Reaksi hidratase fumarat dan dehidrogenase malat juga
terjadi pada siklus asam trikarboksilat. Namun, dalam pembentukan urea mereka ditempatkan
dalam sitoplasma, yang sesuai dengan isoenzim yang tersedia.
Tingkat pembentukan urea terutama dikendalikan dengan reaksi sintase karbamoil
fosfat. N-asetil glutamat, sebagai efektor alosterik, mengaktifkan sintase karbamoil fosfat.
Pada gilirannya, konsentrasi asetil glutamat tergantung pada arginin dan Tingkat ATP, serta
faktor-faktor lainnya. (Koolman. 2005: 182)
Di bawah ini adalah siklus urea
(Koolman. 2005: 282)
PENYAKIT PADA METABOLISME ASAM AMINO
Ratusan penyakit metabolik tubuh meliputi kerusakan gen tunggal (sering disebut dengan
penyakit bawaan). Kebanyakan disebabkan oleh gangguan asam amino. Ada beberapa contoh
disebutkan di sini.
Alcaptonuria
Penyakit metabolik pertama yang dikarakterisasi sebagai suatu gangguan pada genetik adalah
alcaptonuria, penyakit langka yang terjadi homogenitas pada katabolisme fenilalanin dan
tirosin. Enzim yang mengkatalisisnya adalah homogentisate dioksigenase. Kekurangan enzim
ini mencegah metabolisme selanjutnya dari katabolit. Alcaptonuria ditandai dengan
mengamati urine yang menjadi gelap. Penderita sering mengalami radang sendi, tapi tidak
pernah diketahui bagaimana hubungan gangguan metabolik ini dengan radang sendi,
kemungkinannya dari tumpukan pigmen dalam tulang dan dihubungkan ke jaringan.
Cystinuria
Jika adanya gangguan dalam transpor sistein dan asam amino dasar dalam ginjal, sistein
dikumpulkan dalam darah dan dioksidasi menjadi sistin yang menghasilkan suatu kondisi
yang disebut dengan cystinuria. Sistin memiliki kelarutan yang rendah dan berbentuk calculi.
Penderita penyakit ini meminum sejumlah besar air untuk melarutkan batu ini atau
memberikan senyawa yang bereaksi dengan sistein menjadi berbentuk derivatif larut.
Gyrate atrophy
Suatu gangguan dalam aktivitas transaminase ornitin yang menyababkan penyakit metabolik
gyrate atrophy dari koroid dan retina mata. Penyakit ini dalam waktu yang lama dapat
menyebabkan kebutaan. Perkembangan yang tidak teratur ini dapat diperlambat dengan cara
membatasi pasokan arginin atau pemberian piridoksin ke dalam makanan.
Maple syrup urine disease
Penderita penyakit ini mengeksresi urine yang berbau seperti sirup maple. Penyakit ini
disebabkan oleh gangguan genetik pada langkah kedua katabolisme asam amino yaitu pada
langkah katalisasi oleh dehidrogenase komplek asam α-keto.
Nonketotic hyperglycinemia
Kerusakan
pada
komplek
enzim
yang
mengkatalisis
pemotongan
arginin
yang
mengakumulasi sejumlah besar glisin dalam cairan tubuh. Gejala utama penyakit ini disebut
nonketotic hyperglycinemia. Kebanyakan individu dengan penyakit ini memperlambat dan
mematikan pertumbuhan. Kehebatan penyakit mengindikasi pentingnya sistem pemotongan
glisin. (Horton, R. Robert. 2006: 548)
DAFTAR PUSTAKA
Horton, R. Robert.2006.Priciple of Biochemistry, fouth edition. Pearson Education, inc: USA
Koolman.2005.Color Atlas of Biochemistry, second edition.George Thieme Verlag: Germany
Poedjiadi, Anna. 2007. Dasar-dasar Biokimia. UI Press: Jakarta
NAMA
: WILDA GUSTIA PRATIWI
BP
:1101470/ 2011
Ammonia dalam konsentrasi atau kadar yang tinggi merupakan racun dalam
sel/tubuh. Organisme yang berbeda memiliki cara yang berbeda pula untuk mengeluarkan
ammonia dari tubuhnya. Hal itu tergantung pada ketersediaan air. Kebanyakan pada
organisme air, ammonia berdifusi secara langsung melewati membran sel dan diencerkan
oleh air yang ada disekitarnya.
(Horton, H. Robert. 2006: 549 )
Kebanyakan vertebrata di permukaan mengubah ammonia menjadi urea yang kurang
beracun, merupakan senyawa yang mudah larut dalam air yang dihasilkan dalam hati dan
dibawa dalam darah menuju ginjal. Urea di eksresikan sebagai urine. Burung dan reptil pada
umumnya mengubah kelebihan ammonia menjadi asam uric, merupakan senyawa yang tidak
larut yang mengendap dari larutan menjadi berbentuk slurry semisolid. Asam uric merupakan
suatu hasil degradasi nukleotida purin oleh burung, beberapa reptil, dan primata.
(Horton, H. Robert. 2006: 549)
Urea hanya dihasilkan dalam hati yaitu pada siklus urea, yang berawal dalam
mitokondria dan berlanjut dalam sitoplasma. Dua atom nitrogen berasal dari NH4+. Gugus
keto berasal dari hidrogen karbonat (HCO3-).
(Koolman. 2005: 182)
A.
SINTESIS KARBAMOIL FOSFAT
Ammonia dilepaskan dari deaminasi oksidatif glutamat yang bereaksi dengan
bikarbonat untuk membentuk sintetase karbamoil fosfat. Enzim ini ada dalam semua spesies
karena karbamoil fosfat adalah sebuah prekursor penting dalam biosintesis pirimidin dan juga
dibutuhkan dalam sintesis arginin pada spesies yang tidak memiliki siklus urea. Mamalia
memiliki dua versi enzim sintetase karbamoil fosfat.
-
Versi sitosol yang disebut sintetase karbamoil fosfat II. Lebih menggunakan glutamin
dibandingkan ammonia sebagai donor nitrogen dan juga enzim yang digunakan dalam
sintesis pirimidin.
-
Versi kedua, yaitu karbamoil fosfat I, yang terlibat dalam siklus urea. Merupakan
salah satu enzim yang sangat berlimpah dalam mitokondria hati terhitung sebanyak 20%
protein dari matriks mitokondria. Atom nitrogen dari karbamoil fosfat yang masuk dalam
urea melalui siklus urea.
(Horton, R. Robert. 2006: 549)
Dalam reaksi pembentukan karbamoil fosfat ini, satu mol amonia bereaksi dengan
satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamilfosfat sintetase. Reaksi ini
membutuhkan energi, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi
ADP.
CO2 + NH3 + 2ATP + H2O H2N-CO-PO42- + 2 ADP + Pi
Di samping itu sebagai kofaktor dibutuhkan Mg2+ dan N-asetil glutamat.
(Poedjiadi, Anna dkk. 2007: 322)
Di bawah ini merupakan sintesis karbamoil fosfat:
(Horton, R. Robert. 2006: 550)
B.
REAKSI SIKLUS UREA
(Horton, R. Robert. 2006: 551)
1) Dalam reaksi pertama, carbamoil fosfat bereaksi dalam mitokondria dengan ornitin
untuk membentuk sitrulin dalam suatu reaksi yang dikatalisasi oleh ornitin
transkarbomilase. Langkah ini menggabungkan atom nitrogen yang berasal dari
amonia menjadi citrulline, citrulline berisi setengah nitrogen ditujukan untuk urea.
Citrulline kemudian diangkut keluar dari mitokondria dalam pertukaran menjadi
sitosol ornithine.
2) Atom nitrogen kedua yang ditujukan untuk urea berasal dari aspartat dan disatukan
ketika citrulline berkondensasi dengan aspartat untuk membentuk argininosuccinate
dalam sitosol. Reaksi tergantung ATP ini dikatalisis oleh argininosuccinate sintetase.
Kebanyakan aspartat dalam sel berasal dari mitokondria, meskipun aspartat kadangkadang dihasilkan dalam sitosol. mitochondrial
aspartat memasuki sitosol pada
pertukaran glutamat sitosol.
3) Argininosuccinate dipotong secara hidrolitik untuk membentuk arginin ditambah
fumarat dalam reaksi eliminasi yang dikatalisis oleh lyase argininosuccinate. Arginine
adalah prekursor langsung dari urea.
4) Dalam reaksi akhir dari siklus urea, gugus guanidinium arginin adalah dipotong
secara hidrolitik untuk membentuk ornithine dan urea dalam reaksi yang dikatalisis
oleh arginase. Arginase memiliki sepasang ion Mn2+ pada sisi aktif. Kumpulan
mangan berinti ganda ini mengikat molekul air, yang membentuk ion hidroksida
nukleofilik yang menyerang atom karbon guanidinium arginin. Ornithine dihasilkan
oleh aksi arginase diangkut ke dalam mitokondria, di mana ia akan bereaksi dengan
karbamoilfosfat untuk mendukung jalan selanjutnya dari siklus urea. Reaksi
keseluruhan untuk sintesis urea adalah
NH3 + HCO3- + Aspartat + 3 ATP Urea + Fumarat + 2 ADP + 2 Pi + AMP + Ppi (17.5)
Dua atom nitrogen dari urea berasal dari amonia dan aspartat. Atom karbon dari urea
berasal dari bikarbonat. Empat setara dari ATP dikonsumsi per molekul urea disintesis. Tiga
molekul ATP dikonversi menjadi dua ADP dan satu AMP selama pembentukan satu molekul
urea, dan hidrolisis pirofosfat anorganik untuk pemotongan ikatan phosphoanhydride yang
keempat.
Kerangka karbon dari fumarat diubah menjadi glukosa dan CO2. Fumarat tidak
memasuki siklus asam sitrat ( yang terjadi dalam mitokondria ) tetapi sebaliknya, ia terhidrasi
menjadi malat oleh kegiatan dari fumarase sitosol. Malate dioksidasi menjadi oksaloasetat
oleh
kegiatan
dehidrogenase
malat,
dan
oksaloasetat
kemudian
memasuki
jalur
glukoneogenesis.
(Horton, R. Robert. 2006: 550)
C.
REAKSI TAMBAHAN DARI SIKLUS UREA
(Horton, R. Robert. 2006:553)
Reaksi siklus urea mengkonversi sejumlah nitrogen dari amonia dan dari aspartat
menjadi urea. Banyak asam amino dapat berfungsi sebagai gugus donor amino melalui reaksi
transaminasi dengan α- ketoglutarat, membentuk glutamat.
(Horton, R. Robert. 2006:550)
Glutamat dapat mengalami transaminasi dengan oksaloasetat untuk membentuk
aspartat atau deaminasi untuk membentuk amonia. Dehidrogenase glutamat dan aspartat
transaminase melimpah di mitokondria hati dan mengkatalisis reaksi kesetimbangan.
Konsentrasi amonia dan aspartat harus sama untuk efisiensi sintesis urea dan pengurangan
nitrogen. (Horton, R. Robert. 2006:551)
Dalam situasi ini, reaksi kesetimbangan dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang
akan dilanjutkan pada pembentukan glutamat . konsentrasi glutamat yang tinggi
menghasilkan perubahan yang terus-menerus meningkat menjadi aspartat melalui aspartat
transaminase. Sebaliknya, ketika kelebihan aspartat dalam reaksi dikatalisis oleh glutamat
dehidrogenase dan aspartat transaminase akan terjadi dalam arah yang berlawanan dengan
menyediakan amonia untuk pembentukan urea ( Gambar 17.40b ) .
Meskipun asam amino yang mengalami deaminasi di hati , beberapa asam amino
yang dideaminasi dalam otot . Glikolisis, merupakan sumber energi utama dalam otot,
menghasilkan piruvat . Pemindahan gugus amino dari α-asam amino menjadi piruvat
menghasilkan sejumlah besar alanin . Alanin dibawa melalui aliran darah ke hati , di mana ia
dideaminasi kembali menjadi piruvat . gugus amino digunakan pada siklus urea, dan piruvat
diubah menjadi glukosa oleh glukoneogenesis. Namun tak satu pun dari jalur tersebut
beroperasi di otot. Glukosa kembali ke jaringan otot. Piruvat diubah menjadi oksaloasetat
yang akan menjadi rantai karbon dari aspartat, metabolit yang menyumbangkan salah satu
atom nitrogen dari urea. Pertukaran glukosa dan alanin antara otot dan hati, yang disebut
siklus alanin-glukosa (Gambar 17.41), cara tidak langsung bagi otot untuk menghilangkan
nitrogen dan mengisi pasokan energi. (Horton, R. Robert. 2006:551-552)
Siklus alanin-glukosa
(Horton, R. Robert. 2006:553)
SIKLUS UREA
a) Pada langkah pertama, karbamoilfosfat dibentuk dalam mitokondria dari hidrogen
karbonat ( HCO3- ) dan NH4+, dengan dua ATP molekul yang dikonsumsi. Dalam
senyawa ini, residu karbamoil ( - O - CO – NH2 ) berada pada potensial tinggi. Dalam
mitokondria hati, enzim karbamoil fosfat sintetase terbentuk sampai sekitar 20 % dari
protein matriks.
b) Dalam langkah berikutnya, residu karbamoil ditransfer ke asam amino ornithin non–
proteinogenic, dan mengubahnya menjadi citrulline, yang juga non-proteinogenic. Hal
ini dilewatkan ke dalam sitoplasma melalui transporter.
c) gugus NH2 kedua dari molekul urea disediakan oleh aspartat , yang berkondensasi
dengan citrulline ke argininosuccinate. ATP diubah menjadi AMP dan difosfat ( PPi )
untuk reaksi endergonik ini. Untuk menggeser kesetimbangan reaksi ke sisi produk,
difosfat dihapus dari keseimbangan dengan cara hidrolisis.
d) Pembelahan fumarat dari argininosuccinate menuju ke proteinogenic asam amino
arginin, yang disintesis dengan cara ini pada metabolisme hewan.
e) Pada langkah akhir, isourea dilepaskan dari gugus guanidinium arginin dengan
hidrolisis, dan disusun kembali menjadi urea. Selain itu, ornithine dibuat ulang
melalui transporter ornithine ke dalam mitokondria, yang telah tersedia untuk siklus
sekali lagi.
Fumarat yang dihasilkan pada langkah [4] diubah melalui malat menjadi oksaloasetat
dari aspartat yang dibentuk kembali oleh transaminasi. Glutamat dibutuhkan untuk reaksi
transaminase aspartat yang berasal dari reaksi dehidrogenase glutamat, yang menetapkan
NH4+ kedua dalam ikatan organik. Reaksi hidratase fumarat dan dehidrogenase malat juga
terjadi pada siklus asam trikarboksilat. Namun, dalam pembentukan urea mereka ditempatkan
dalam sitoplasma, yang sesuai dengan isoenzim yang tersedia.
Tingkat pembentukan urea terutama dikendalikan dengan reaksi sintase karbamoil
fosfat. N-asetil glutamat, sebagai efektor alosterik, mengaktifkan sintase karbamoil fosfat.
Pada gilirannya, konsentrasi asetil glutamat tergantung pada arginin dan Tingkat ATP, serta
faktor-faktor lainnya. (Koolman. 2005: 182)
Di bawah ini adalah siklus urea
(Koolman. 2005: 282)
PENYAKIT PADA METABOLISME ASAM AMINO
Ratusan penyakit metabolik tubuh meliputi kerusakan gen tunggal (sering disebut dengan
penyakit bawaan). Kebanyakan disebabkan oleh gangguan asam amino. Ada beberapa contoh
disebutkan di sini.
Alcaptonuria
Penyakit metabolik pertama yang dikarakterisasi sebagai suatu gangguan pada genetik adalah
alcaptonuria, penyakit langka yang terjadi homogenitas pada katabolisme fenilalanin dan
tirosin. Enzim yang mengkatalisisnya adalah homogentisate dioksigenase. Kekurangan enzim
ini mencegah metabolisme selanjutnya dari katabolit. Alcaptonuria ditandai dengan
mengamati urine yang menjadi gelap. Penderita sering mengalami radang sendi, tapi tidak
pernah diketahui bagaimana hubungan gangguan metabolik ini dengan radang sendi,
kemungkinannya dari tumpukan pigmen dalam tulang dan dihubungkan ke jaringan.
Cystinuria
Jika adanya gangguan dalam transpor sistein dan asam amino dasar dalam ginjal, sistein
dikumpulkan dalam darah dan dioksidasi menjadi sistin yang menghasilkan suatu kondisi
yang disebut dengan cystinuria. Sistin memiliki kelarutan yang rendah dan berbentuk calculi.
Penderita penyakit ini meminum sejumlah besar air untuk melarutkan batu ini atau
memberikan senyawa yang bereaksi dengan sistein menjadi berbentuk derivatif larut.
Gyrate atrophy
Suatu gangguan dalam aktivitas transaminase ornitin yang menyababkan penyakit metabolik
gyrate atrophy dari koroid dan retina mata. Penyakit ini dalam waktu yang lama dapat
menyebabkan kebutaan. Perkembangan yang tidak teratur ini dapat diperlambat dengan cara
membatasi pasokan arginin atau pemberian piridoksin ke dalam makanan.
Maple syrup urine disease
Penderita penyakit ini mengeksresi urine yang berbau seperti sirup maple. Penyakit ini
disebabkan oleh gangguan genetik pada langkah kedua katabolisme asam amino yaitu pada
langkah katalisasi oleh dehidrogenase komplek asam α-keto.
Nonketotic hyperglycinemia
Kerusakan
pada
komplek
enzim
yang
mengkatalisis
pemotongan
arginin
yang
mengakumulasi sejumlah besar glisin dalam cairan tubuh. Gejala utama penyakit ini disebut
nonketotic hyperglycinemia. Kebanyakan individu dengan penyakit ini memperlambat dan
mematikan pertumbuhan. Kehebatan penyakit mengindikasi pentingnya sistem pemotongan
glisin. (Horton, R. Robert. 2006: 548)
DAFTAR PUSTAKA
Horton, R. Robert.2006.Priciple of Biochemistry, fouth edition. Pearson Education, inc: USA
Koolman.2005.Color Atlas of Biochemistry, second edition.George Thieme Verlag: Germany
Poedjiadi, Anna. 2007. Dasar-dasar Biokimia. UI Press: Jakarta