Download 2. Metabolisme Nitrogen

Metabolisme Nitrogen
Metabolisme Nitrogen

Nitrogen merupakan biolimiting elemen


Dalam sistem hidup N:




Ekskresi tidak sebanyak C dan H
Protein: asam amino
Asam nukleat
Dll
Asam amino: 20


20 jalur biosintesis
20 jalur degradasi
Siklus Nitrogen
Bakteri nitrogen
fixing
N2
NH3
Bakteri
denitrifying
Nitrosomonas
Energi
Semua
organisme
Asam amino
Nukleotida
Glikoamino
Koenzim
Porpirin
Tanaman & bakteri
NO2Nitrobacter
Energi
NO3-
Tanaman & bakteri
Semua
organisme
Protein
DNA, RNA
Polisakarida
Fosfolipid
Penggunaan amonia: biogenesis nitrogen
organik (Aminasi)

Sumber N berbeda tetapi selalu menjadi NH3 untuk dirubah menjadi
N organik
NH3
CO2, ATP
Aspartat a-Ketoglutarat
4
3
Karbamoil fosfat
Asparagin
1
Glutamat
Glutamat
2
Glutamin
transaminasi
Arginin
Pirimidin
Urea
Asam amino
lain
Nukleotida Purin
Gula amino
Triptofan
Histidin
1. Aminasi reduktif a-ketoglutarat
Glutamat dehidrogenase
COO-
COO-
CH2
CH2
CH2 + NH + NAD(P)H + H+
3
2
CH2
C
O
COO-



HC
+ H2O + NAD(P)+
NH3
COO-
a-ketoglutarat dari siklus asam sitrat
Bakteri menggunkan NADPH sel mamaliamenggunakan NADH
a-ketoglutarat juga bisa digunakan untuk transaminasi
2. Pembentukan amida biologis
Glutamin sintetase
O
O
C
O-
C
CH2
CH2
CH2
HC
+ NH3+ ATP
NH3
COO-

NH2
CH2
HC
+ ADP+ P
NH3
COO-
Sintetase: melibatkan energi dari ATP
2. Pembentukan amida biologis
Asparagin sintetase
O
C
O
O-
CH2
HC
+ NH3 (Gln) + ATP
NH3
COO-


C
NH2
CH2
HC
+ AMP+ PP (Glu)
NH3
COO-
Mengkonsumsi lebih sedikit amoniak dibanding glutamin sintase
Dapat menggunakan glutamin (transaminasi) selain amoniak
4. Pembentukan arginin dan pirimidin
Karbamoil fosfat sintetase
O
-
NH3 + HCO3-+ 2ATP
Gln + HCO3-+ 2ATP
O
P
O
C
O
O+ 2ADP+ P
NH2
+ 2ADP+ P + Glu
Metabolisme Nitrogen


Karbohidrat dan lemak bisa disimpan untuk
digunakan kembali
Protein tidak dapat disimpan



Jumlah N sangat sedikit
Perlu suplai terus menerus dari luar
Kapasitas biosintesis N berbeda-beda antar
organisme---evolusi


Asam amino esensial
Laktobasilus vs tanaman
Transaminasi



Berperan sebagi distribusi N pada asam amino
dan degradasi asam amino
Enzim: Transminase atau aminotransferase
Mebibatkan pasangan asam amino dengan asam
a-keto (glutama/a-ketoglutarat)



GOT (glutama oksaloasetat transminase)--liver
GPT (glutamat piruvat transaminase)--liver
Serum GOT dan GPT (SGOT dan SGPT) menjadi
parameter fungsi liver
Transaminasi

Transaminasi untuk transfer N
O
COOCH2
R
+
CH2
HC
NH3
C
R
CH2
O
+
CH2
COO-
C
COO-

O-
C
HC
NH3
COO-
O
COO-
Transminasi degradasi
Aminotransferase
Alanin + a-ketoglutarat
+
Glutamat + NAD + H2O
Alanin + NAD+ + H2O
piruvat + glutamat
Glu dehidrogenase
a-ketoglutarat + NADH + NH4+
piruvat + NADH + NH4+
Transaminasi
 SGOT
dan SGPT
Glutamat + oksaloasetat
Glutamat + piruvat
SGOT
a-ketoglutarat + aspartat
SGPT
a-ketoglutarat + alanin
Degradasi asam amino dan metabolisme
produk akhir nitrogen



Apabila terdapat kelebihan N
dari kebutuhan, N dilepaskan
sementara C digunakan
sebagai sumber energi
Transaminasi (degradasi)
menghasilkan a-keto yang
masuk siklus asam sitrat
Amino oksidase
Degradasi asam amino dan metabolisme
produk akhir nitrogen



Hasil degradasi berupa asam a-keto
(kerangka karbon) dan NH3
Asam a-keto bisa mengalami oksidasi
(melalui siklus asam sitrat) ataupun untuk
biosintesis karbohidrat atau badan keton
NH3 bersifat toksik sehingga perlu
diekskresikan (urea atau asam urat)
Jalur rantai karbon asam amino
Ala, Gly, Cys
Ser, Thr
piruvat
oksaloasetat
Asetil-CoA
Asetoasetat
Try, Leu, Iso
Leu, Lys, Phe, Tyr
Asn, Asp
Siklus
asam sitrat
fumarat
suksinat
Asp, Tyr, Phe
a-ketoglu
Val, Met
Thr, Iso
Glu, Gln, His
Pro, Arg
Detoksifikasi amonia: Eksresi

Urea: diproduksi dalam siklus urea



Diproduksi di liver (mitokondria dan sitosol) kemudian ditransport ke
ginjal untuk disaring
Level ureum (BUN) di serum menunjukkan fungsional ginjal
Asam urat: diproduksi dalam biosintesis purin

Lebih sedikit air
O
H
N
NH2
H2N
NH
O
C
O
urea
N
H
N
H
uric acid
O
NH4++ CO2
2 ATP
Siklus Krebs (siklus urea)
2 ADP + P
O
NH2
H2N
H2N
C
O
NH2
O
OH
P
O
carbamoyl phosphate
NH2
O
HN
HO
NH2
OH
ornitin
O
NH
NH2
NH
arginine
NH2
O
-
OOC
-
OH
OOC
N
NH2
O
NH2
OH
citrulline
NH
ATP
AMP + PP
-
O
O
O
NH2
NH4+,
OH
arginiosuccinate
NADH,
ASPARTAT
H
+
a-keto
O
fumarate
O-
NAD+ NADH, H+
MALAT
OKSALOASETAT
Glu
NAD+, H2O