Apa itu protein dan apa yang ia lakukan terhadap tubuh kita? Protein adalah molekul-molekul kompleks yang besar dan memainkan peran penting dalam tubuh kita. Protein ini biasanya bekerja dalam sel serta organel sel, dan dibutuhkan sebagai struktur, fungsi dan pengaturan organ dan jaringan tubuh.
Metabolisme berasal dari bahasa Yunani ‘metabolismos’ yang artinya ‘perubahan’. Metabolisme adalah semua reaksi-reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup sampai tingkat seluler. Sama seperti makronutrisi karbohidrat dan lemak, ada metabolisme protein yang terjadi dalam tubuh organisme. Ketiga metabolisme ini saling berhubungan dan memainkan peranan penting dalam metabolisme sel.
Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan-perubahan tertentu dengan kecepatan yang berbeda untuk setiap protein. Ada tiga kemungkinan mekanisme pengubahan protein yaitu:
- Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau katabolisme dan dibentuk sel-sel baru.
- Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel yang mati.
- Protein dikeluarkan dari dalam sel dan diganti dengan sintesis protein yang baru.
Protein disusun dari ratusan hingga ribuan unit lebih kecil yang sering kita sebut asam amino, yang saling terkait satu sama lain membentuk rantai panjang. Ada 20 jenis berbeda dari asam amino yang bisa dikombinasikan untuk membuat protein. Urutan asam amino menjelaskan struktur 3 dimensi yang unik dan fungsi spesifiknya. Berikut ini adalah jenis-jenis protein beserta fungsinya:
- Antibodi
Antibodi mengikat kepada objek asing yang spesifik, seperti virus dan bakteri, untuk membantu melindungi tubuh. Contoh dari protein ini adalah Immunoglobulin G (IgG). (Baca: Peranan Virus yang Menguntungkan dan Merugikan Makhluk Hidup)
- Enzim
Enzim adalah protein penting yang berfungsi sebagai katalis (mempercepat atau memperlambat), setiap jenis-jenis enzim mengkatalis berbagai reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh. Enzim juga membantu pembentukan molekul baru dengan membaca informasi genetik yang tersimpan dalam DNA. Contoh dari protein enzim ini adalah Phenylalanine hydroxlase. (Baca: Fungsi DNA dan RNA)
- Messenger
Protein messenger, seperti beberapa jenis hormon, mentransmisi sinyal untuk mengkoordinasi proses biologis antara sel, jaringan, dan organ yang berbeda. Contohnya adalah hormon pertumbuhan.
- Komponen Struktur
Protein-protein ini menyediakan sturktur dan dukungan untuk sel. Pada skala yang lebih besar, protein ini juga memungkinkan tubuh untuk bergerak. Contoh dari protein ini adalah Actin. (Baca: Jenis Hormon pada Hewan)
- Transpor/Penyimpanan
Protein-protein ini mengikat dan membawa atom dan molekul-molekul kecil dalam sel dan keluar tubuh. Contoh dari protein ini adalah Ferritin.
Reaksi Metabolisme Protein (Asam Amino)
Ada beberapa asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh manusia, tetapi tubuh tidak bisa memproduksi asam amino tersebut dalam jumlah yang memadai. Asam amino ini disebut asam amino esensial dan harus diperoleh dari makanan. Asam-asam amino esensial yang dibutuhkan manusia adalah histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, arginin, fenilalanin, treonin, triptofan dan valin. Sumber asam amino esensial ini biasanya terdapat pada makanan yang mengandung protein hewani seperti daging, susu, keju, telur, dan ikan. Kebutuhan protein yang disarankan ialah 1 sampai 1,5 gram per kilogram berat badan per hari. (Baca: Kebutuhan Makhluk Hidup)
Tahap awal reaksi metabolisme seluler asam amino (metabolisme protein) melibatkan pelepasan gugus asam amino dan kemudian perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Terdapat 2 proses utama dalam pelepasan gugus amino, yaitu transaminasi dan deaminasi.
1. Transaminasi
Transaminasi adalah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari satu asam amino ke asam amino lain. Dalam reaksi transaminasi ini, gugus amino dari suatu asam amino dipindahkan pada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat, beta ketoglutarat, atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino, sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Reaksi transaminasi ini bersifat reversibel, pada reaksi ini tidak ada gugus amino yang hilang karena gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino, diterima oleh asam keto. (Baca: Enzim Katalase)
Ada dua enzim penting dalam reaksi transaminasi yang berperan sebagai katalis, yaitu alanin transaminase dan glutamat transaminase.
- Alanin transaminase
Enzim ini merupakan enzim yang mempunyai keunikan terhadap asam piruvat-alanin sebagai satu pasang substrat, tetapi tidak terhadap asam-asam amino yang lain. Jadi, alanin transaminase bisa mengubah berbagai jenis asam amino menjadi alanin selama asam piruvat tersedia. Apabila alanin transaminase terdapat dalam jumlah yang banyak, maka alanin yang dihasilkan dari reaksi transaminasi akan diubah menjadi asam glutamat. (Baca: Fungsi Hati Manusia)
- Glutamat transaminase
Enzim ini adalah enzim yang mempunyai kekhasan terhadap glutamat-ketoglutarat sebagai satu pasang substrat, karena itu, enzim ini dapat mengubah asam-asam amino menjadi asam glutamat.
Reaksi transaminasi ini terjadi dalam mitokondria atau dalam cairan sitoplasma. semua enzim transaminase yang telah dijelaskan di atas dibantu oleh pirdoksalfosfat sebagai koenzim. Piridoksalfosfat tidak hanya menjadi koenzim dalam reaksi transaminasi, tetapi juga menjadi koenzim pada reaksi-reaksi metabolisme lainnya.
2. Deaminasi Oksidatif
Asam amino pada reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Pada beberapa sel di bakteri misalnya, asam glutamat bisa mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan enzim glutamat dehidrogenase sebagai katalisnya.
Dalam proses deaminasi oksidatif ini, asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+. Selain NAD+, glutamat dehidrogenase juga dapat menggunakan NADP+ sebagai penerima elektron. Jadi, asam glutamat adalah produk akhir dari proses transaminasi. Selain glutamat dehidrogenase, dua jenis enzim dehidrogenase lain yang penting adalah L-asam amino oksidase dan D-asam amino oksidase.
- L-asam amino oksidase adalah enzim flavoprotein yang mempunyai gugus prosetik flavin mononukleotida (FMN). Enzim ini terdapat dalam sel hati pada retikulum endoplasmik. (Baca: Fungsi Hati dalam Sistem Ekskresi)
- D-asam amino oksidase adalah enzim flavoprotein yang mempunyai FAD sebagai gugus prostetik dan terdapat dalam sel hati.
Pembentukan Asetil Koenzim A
Asetil koenzim A adalah senyawa penghubung antara metabolisme asam amino dengan siklus Krebs. Terdapat dua jalur metabolik yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A, yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam asetoasetat. Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolik melalui asam piruvat adalah sebagai berikut:
- Alanin
Alanin adalah asam amino non esensial yang dapat dibuat dalam tubuh melalui reaksi transminasi piruvat dengan asam glutamat atau asam amino lain. Alanin dapat diubah menjadi asam piruvat melalui proses transaminasi, dan reaksi tersebut bersifat reversibel.
- Glisin
Glisin dapat berfungsi dalam proses penawar racun, misalnya apabila asam benzoat atau turunannya termasuk dalam makanan, maka glisin akan bergabung dengan zat-zat tersebut sehingga membentuk asam hipurat yang tidak bersifat racun.
- Serin
Serin merupakan bagian dari fosfatidil serin, yaitu salah satu lipid yang terdapat dalam otak. Serin juga dapat membentuk etanolamina yang merupakan bagian dari fosfotidil etanolamina. (Baca: Fungsi Otak)
- Sistein
Sistein adalah senyawa asam amino non esensial yang dibuat dari asam amino esensial metionin. Metionin terlebih dahulu diubah menjadi homosistein, kemudian bereaksi dengan serin membentuk homoserin dan sistein.
- Treonin
Treonin adalah asam amino esensial bagi manusia, karena menjadi salah satu dari 20 asam amino penyusun protein. Biosintesis treonin berasal dari asam aspartat. Treonin dapat diubah menjadi glisin dan asetaldehida dengan cara pemecahan molekulnya.
Alanin menghasilkan asam piruvat dengan langsung pada reaksi transaminasi dengan asam beta ketoglutarat. Serin mengalami reaksi dehidrasi dan deaminasi oleh enzim serin beta dehidratase. Treonin diubah menjadi glisin dan asetaldehida oleh enzim treonin aldolase. Glisin kemudian diubah menjadi asetil koenzim A melalui pembentukan serin dengan jalan penambahan satu atom karbon, seperti metil, hidroksil metil, dan formil. Koenzim yang bekerja di sini adalah tetrahidrofolat. (Baca: Metabolisme Karbohidrat)