Karakteritik, Pencernaan, dan Metabolisme Protein dan Asam Amino

DEFINISI PROTEIN

Protein berasal dari bahasa Yunani yaitu Protos yang berati “yang paling utama”. Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer Asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul Protein mengandung karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N) dan kadang kala sulfur (S) serta fosfor (P). Protein berfungsi sebagai zat utama pembentuk dan pertumbuhan tubuh. Sebagai zat utama pembentuk maksudnya Protein merupakan zat utama pembentuk sel-sel tubuh dan digunakan sebagai sumber energi jika berkurang karbohidrat dan lemak di dalam tubuh. Kebanyakan Protein merupakan enzim atau subunit enzim.

Asam amino merupakan unit pembangun Protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida pada setiap ujungnya. Protein tersusun dari atom C, H, O, dan N, serta kadang-kadang P dan S. Dari keseluruhan Asam amino yang terdapat di alam hanya 20 Asam amino yang yang biasa dijumpai pada protein. Tidak semua Asam amino terdapat di dalam molekul Protein, karena memiliki tugas lain. Sama halnya dengan proses metabolisme pada komponen lain, pada metabolisme Protein dan Asam amino juga terjadi anabolisme dan katabolisme yang juga membutuhkan peranan enzim. Sehingga kita harus tahu bagaimana proses metabolisme dari Protein dan Asam amino. Maka dari itu kami menyusun makalah ini yang di dalamnya kami berusaha memaparkan dan menjelaskan secara rinci, bagaimana proses metabolisme Protein dan Asam amino. Sehingga para pembaca dapat memahami secara jelas proses metabolisme Protein dan Asam amino.

Protein adalah komponen penting atau utama bagi sel hewan atau manusia. Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, 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.

Pengertian protein dalam ilmu gizi adalah suatu kelompok makronutrisi berupa senyawa asam amino yang berfungsi sebagai zat pembangun dan pendorong metabolisme dalam tubuh. Zat ini tidak dapat dihasilkan sendiri oleh manusia kecuali lewat makanan seperti halnya makanan yang mengandung protein. Fungsi protein akan di jelaskan pada bagian bawah artikel.

FUNGSI PROTEIN

Fungsi protein. Protein selain berfungsi sebagai zat pembangun dalam tubuh, protein juga berfungsi sebagai penyokong berbagai aktifitas organ tubuh dan metabolisme. Fungsi protein bagi tubuh banyak sekali, berikut adalah beberapa fungsi protein :

1.   Setiap gram dalam protein dapat menghasilkan 4,1 kalori, yang cocok sebagai sumber energi.

2.      Mengatur metabolisme tubuh.

3.      Protein dapat sebagai asupan energi utama untuk yang sedang diet rendah gula.

4.    Menjaga keseimbangan antara asam basa dan keseimbangan cairan dalam tubuh. Protein berperan penting dalam menjaga stabilitas pH cairan tubuh.

5.    Protein merupakan bahan dalam sintesis substansi seperti halnya hormon, zat antibodi,dan organel sel lainnya

6.   Protein membantu proses pertumbuhan pada anak-anak dan remaja karena sel-sel tubuh mendapat cukup asupan zat pembangun.

7.    Membantu kerja tubuh dalam menetralkan atau menghancurkan zat-zat asing yang masuk ke dalam tubuh.

SUMBER PROTEIN

Manusia sangat di anjurkan untuk mengkonsumsi berbagai sumber protein dari berbagai jenis makanan. Karena makanan satu dengan makanan lainnya mengandung protein yang berbeda. Fungsi protein berbeda-beda pada setiap makanan. Berikut adalah sumber protein nabati dan hewani yang cocok untuk di konsumsi :

1.      Sumber Protein Nabati

contohnya seperti kacang-kacangan (kedelai, almond, kacang mede, kacang hijau , kacang hazel, kacang merah), jintan, biji bunga matahari dan biji labu.

2.      Sumber Protein Hewani

contohnya seperti daging merah, daging unggas, telur, ikan dan produk susu.

ASAM AMINO

Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Berdasarkan biosintesis Asam amino tebagi dua jenis Asam amino yaitu :

1.   Essential : Histidin, Isoleusin, Leusin, Lysin, Metionin, Fenilalanin, Treonin, Triftofan, Valin.

Asam amino essential adalah asam amino yang tidak dapat di sintesis oleh tubuh dan berasal dari makanan yang kita makan.

2.  Nonessential : Alanin, Arginin, Asparagin, Asam aspartat, Cysteine, Asam glutamat, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine, Hydroxylysine, Hydroxyproline.

Asam amino non essential adalah asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh dan yang berasal dari tubuh.

SUMBER ASAM AMINO

1.      Protein dalam makanan

2.      Proses synthesa asam amino nonessential (transaminasi terhadap metabolite)

3.      Degradasi protein tubuh.

FUNGSI ASAM AMINO

1.      Membentuk protein yang dibutuhkan

2.      Membentuk glukosa

3.      Membentuk badan-badan keton, dll

4.      Menghasilkan energy

5.      Membentuk molekul nonprotein (derivat asam amino).

PROSES PENCERNAAN PROTEIN

Sama seperti proses pencernaan lemak dan karbohidrat , protein juga hanya dapat diserap tubuh manusia jika sudah diurai dalam bentuk yang sederhana. Penguraian protein dalam sistem pencernaan manusia melibatkan seluruh organ pencernaan dan kerja dari enzim-enzim protease melalui serangkaian proses. Rangkaian dari proses pencernaan protein dalam tubuh manusia tersebut dimulai dari rongga mulut.

1.      Rongga Mulut dan Kerongkongan

Di rongga mulut, proses pencernaan protein melibatkan kerja gigi dan ludah. Gigi dalam hal ini berfungsi untuk memperkecil ukuran makanan sedangkan ludah berguna dalam mempermudah lewatnya makanan yang dikunyah untuk melewati kerongkongan. Baik di rongga mulut, maupun dalam kerongkongan, protein secara khusus belum mengalami proses pencernaan yang sebenarnya.

2.      Lambung

Di lambung, protein yang tertampung akan bereaksi dengan enzim pepsin yang berasal dari getah lambung. Enzim pepsin sendiri hanya akan terbentuk jika asam lambung (HCl) menemukan protein dan  melakukan penguraian rangkaiannya. Penguraian rangkaian protein dalam lambung secara biokimia akan menstimulasi pepsin pasif menjadi pepsin aktif. Enzim pepsin memecah ikatan protein menjadi gugus yang lebih sederhana, yaitu pepton dan proteosa. Kedua gugus ini merupakan polipeptida pendek yang masih belum dapat diabsorpsi oleh jonjot usus.

3.      Usus Halus

Polipeptida pendek yang dihasilkan dari reaksi enzim pepsin dan protein kemudian akan bercampur dengan enzim protease (erepsin) di dalam usus halus. Protease berasal dari pankreas yang disalurkan ke usus halus melalui dinding membran. Protease mengandung beberapa prekursor yang antara lain prokarboksipeptidase, kimotripsinogen, tripsinogen, proelastase, dan collagenase. Masing-masing prekursor protease ini akan menghidrolisis polipeptida menjadi jenis asam amino yang berbeda-beda.

- Prokarboksipeptidase menguraikan asam amino dari ujung karboksil polipeptida.

- Kimotripsinogen menguraikan ikatan peptida menjadi asam amino methionine, tryptophan, tyrosine, asparagine, phenylalanine, dan histidine.

- Tripsinogen menguraikan ikatan peptida menjadi asam amino arginine dan lysine.

- Proelastase dan collagenase menguraikan polipeptida menjadi tripeptida dan polipeptida yang lebih kecil.

Setelah protein berhasil diurai menjadi asam amino, selanjutnya jonjot usus yang terdapat pada dinding usus penyerapan (ileum) akan menyerap asam amino yang dihasilkan dari proses pencernaan protein untuk dikirimkan melalui aliran darah ke seluruh sel-sel di tubuh kita.

4.      Usus Besar dan Anus

Jika asam amino yang dihasilkan dari proses pencernaan protein memiliki jumlah yang berlebih, asam amino tersebut kemudian akan dirombak menjadi senyawa-senyawa seperti amoniak (NH3) dan amonium (NH4OH). Pada tahap selanjutnya, semua senyawa ini kemudian dibuang melalui saluran kencing atau bersama dengan feses.

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).

PROSES METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO

Proses metabolisme protein dimulai dari proses pencernaan di mulut sampai di usus halus, dilanjutkan dengan proses metabolisme asam amino. Yaitu sebagian besar zat makanan yang mengandung protein dipecahkan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil terlebih dahulu sebelum diabsorpsi dari saluran pencernaan. Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk darah. Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan. Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim). Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein  Perubahan kimia dalam proses pencernaan dilakukan dengan bantuan enzim-enzim saluran pencernaan yang mengkatalisis hidrolisis protein menjadi asam amino.

Protein dalam makanan dicerna dalam lambung dan usus di katabolisme menjadi asam amino yang diabsorbsi dan dibawa oleh darah. Asam amino dalam darah di bawa ke hati menjadi asam amino dalam hati (ekstra sel), kemudian asam amino tersebut ada yang di simpan dalam hati (intra sel) dan sebagian dibawa oleh darah ke jaringan-jaringan tubuh. Asam amino yang dibawa ke hati dikatakan ekstra sel karena sebagian asam amino dalam hati ini kemudian akan dibawa sebagian keluar dari sel atau menuju ke seluruh jaringan tubuh yang membutuhkan. Setelah masuk ke jaringan-jaringan tubuh asam amino ini akan masuk ke sel-sel tubuh (asam amino dalam sel). Dan sebagiannya lagi tetap didalam hati (intra sel) sebagai cadangan protein dalam tubuh, bila tubuh kekurangan protein maka asam amino ini diubah menjadi protein dan sebaliknya jika tubuh membutuhkan asam amino dari dalam tubuh maka protein di rombak kembali menjadi asam amino. Dan asam amino ini juga berfungsi membentuk senyawa N lain yang berfungsi untuk pembentukan sel-sel tubuh, senyawa nitrogen ini merupakan bagian utama dari semu protein, enzim, dan proses metabolik yang disertakan pada sintesa dan perpindahan energi.

Keseimbangan nitrogen tubuh dikatakan positif bila n masuk tubuh > n yg keluar dari tubuh berarti sintesis protein > katabolismenya, terjadi misalnya pada masa penyembuhan, masa pertumbuhan, masa hamil keseimbangan nitrogen yg negatif berarti katabolisme protein > sintesisnya, terjadi misalnya pada waktu kelaparan, sakit keseimbangan nitrogen yg setimbang terdapat pada orang dewasa normal dan sehat. Bila ada kelebihan asam amino dari jumlah yang digunakan maka asam amino diubah menjadi asam keto. Proses perubahan tersebut terjadi dalam siklus asam sitrat. Atau diubah mejadi urea. Berikut proses perubahan asam amino menjadi asam keto dalam siklus sitrat. Asam amino yang dibuat dalam hati atau dihasilkan dari proses katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk digunakan. Proses anabolisme dan katabolisme terjadi dalam hati dan jaringan. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber yaitu : Absorbsi melalui dinding usus, Hasil katabolisme protein dalam sel, Hasil anabolisme asam amino dalam sel.

PENGURAIAN PROTEIN DALAM TUBUH

Manusia melakukan pergantian protein tubuh sebanyak 1-2 % dari total protein tubuh, khususnya protein otot. Dari total asam amino yang dihasilkan  melalui proses tersebut sebanyak 75-80% digunakan kembali untuk sintesis  protein baru, sedangkan 20-25% sisanya akan membentuk Urea. Jika jumlah protein terus meningkat maka protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak. Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses; deaminasi atau transaminasi.

Deaminasi; proses pembuangan gugus amino dari asam amino dalam bentuk urea. Transaminasi; proses perubahan asam amino menjadi asam keto. Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs. Pemecahan protein dalam tubuh yaitu sebagai berikut :

1.      Transaminasi; alanin + alfa-ketoglutarat → piruvat + glutamat

2.      Diaminasi; asam amino + NAD+ → asam keto + NH3.

Amonia (NH3) merupakan racun bagi tubuh yang dapat meracuni otak sehingga menjadi coma, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal, sehingga harus diubah dahulu jadi urea (di hati), agar dapat dibuang oleh ginjal. Namun jika hati ada kelainan (sakit) maka proses perubahan NH3 menjadi urea terganggu dan akan menimbulkan penumpukan NH3 dalam darah yang disebut uremia. Berikut siklus urea untuk pengeluaran NH3 dari dalam tubuh.

Asam amino yang berlebih akan diuraikan dan tidak disimpan. Untuk mempertahankan kesehatan, seorang dewasa membutuhkan 30-60 gram protein setiap hari. Mutu protein ditentukan dari kelengkapan asam aminonya, jika ada asam amino yang terserap melalui proses pencernaan dan penyerapan namun asam amino tersebut tidak dibutuhkan di dalam tubuh maka asam amino yang bersangkutan akan segera diuraikan menjadi urea. Karena itu kelebihan   konsumsi protein (asam amino) yang berlebih tidak akan memberikan manfaat  apapun. Dalam tubuh protein mengalami perubahan tertentu dengan kecepatan yang berbeda untuk tiap protein karene untuk tiap protein memiliki panjang dan urutan asam amino yang berbeda. Ada tiga kemungkinan mekanisme pengubahan protein yaitu :

1.      Sel mati, komponennya mengalami proses katabolisme dan dibentuk sel baru.

2.   Masing-masing protein mengalami proses katabolisme dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel mati.

3.      Protein dikeluarkan dari dalam sel, kemudian diganti dengan sintesis protein baru.

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan digunakan untuk memproduksi senyawa Nitrogen yang lain, untuk mengganti N yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Adapun enzim yang berperan dalam penguraian protein adalah : Enzim Protease intrasel  berperan dalam menghidrolisis ikatan peptida internal protein sehingga terjadi pelepasan peptida yang kemudian akan diuraikan  menjadi  asam  amino  bebas oleh enzim peptidase. Enzim-enzim lain yang bertugas  menguraikan asam amino menjadi unit-unit asam amino adalah enzim endopeptidase, aminopeptidase dan karboksipeptidase

ASAM AMINO DALAM DARAH

Banyaknya asam amino dalam darah tergantung pada keseimbangan antara pembentukan asam amino dan pengunaannya. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim tersebut adalah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase, dipeptidase, dan tripeptidase. Dalam keadaan puasa (asam amino) dalam darah biasanya sekitar 3,5 – 5 mg / 100 ml darah. Dan akan meningkat segera setelah buka puasa sekitar 5-10 mg/ 100 ml darah. Kemudian turun kembali setelah 4-6 jam. Jumlah (asam amino) dalam jaringan kira-kira 5-10 kali lebih besar daripada dalam darah.

KELAINAN METABOLISME PROTEIN

Metabolisme adalah proses pengolahan (pembentukan dan penguraian) zat -zat yang diperlukan oleh tubuh agar tubuh dapat menjalankan fungsinya. Gangguan metabolisme protein menyebabkan ketidakseimbangan zat-zat dalam tubuh. Protein merupakan sumber energi bagi tubuh. Salah satu penyakit akibat gangguan metabolisme protein dijelaskan dengan ditemukannya penyakit yang terjadi karena kekurangan protein. Kekurangan protein hampir selalu disertai dengan kekurangan energi. Hubungan antara kekurangan protein dan energi dapat tejadi karena protein merupakan salah satu sumber utama pengahasil energi. Jika dalam makanan yang kita makan kurang mengandung kurang mengandung energi maka tubuh akan mengambil protein lebih banyak untuk menjadi energi. Ini berarti protein dalam tubuh akan semakin berkurang. Penyakit yang terjadi karena kekurangan energy dan protein ini biasa disebut dengan penyakit Kurang Energi Protein (KEP).

Penyakit ini ditemukan pada anak-anak atau ibu hamil. Penyakit KEP ini juga dapat menyerang rang dewasa. Misalnya pada orang yang mengalami kelaparan dalam waktu yang lama atau menderita penyakit kronis. Namun pada umumnya penyakit terjadi pada anak-anak antara usia 2-5 tahun, ketika mereka berhenti minum ASI dan menerima makanan tambahan. Yang kurang mengandung protein atau tidak sama sekali. Ketika penyakit KEP ini menyerang seorang anak, maka akan mucul gejala-gejala seperti kekurangan energi (Marasmus ) dan kekurangan protein (Kwashiorkor).

Pada penderita Marasmus pertumbuhan penderita/anak yaitu berat badan dan tinggi badan terganggu, penderita sangat kurus, adanya perbesaran hati, kulit tampak keriput, pada bagian muka terdapat kulit yang berlipat-lipat sehingga muka anak seperti muka orang tua yang sudah keriput, mudah terserang diare, infeksi saluran pernapasan dan batuk rejan. Pada penderita Kwashiorkor ciri-ciri yang terjadi adalah adanya gangguan pada pertumbuhan berat badan dan tinggi badan, lemah, kurus, apatis, kulit tampak kering, rambut tipis atau jarang, kehilangan nafsu makan, diare, adanya perbesaran pada hati, dan anemia.

Defisiensi protein terjadi pada pemasukan protein kurang → kekurangan kalori, asam amino, mineral, dan faktor lipotropik. Akibatnya :

1.      Pertumbuhan tubuh

2.      Pemeliharaan jaringan tubuh

3.      Pembentukkan zat anti dan serum protein akan terganggu.

4.    Penderita mudah terserang penyakit infeksi, perjalanan infeksi berat, luka sukar sembuh dan mudah terserang penyakit hati akibat kekurangan faktor lipotropik.