Bab 37 Pencernaan Protein dan Penyerapan Asam Amino

B A G I A N VIIMetabolisme NitrogenProtein makanan adalah sumber utama nitrogen yang dimetabolis oleh tubuh Protein makanan(Gbr. 37.1). Asam amino, yang dihasilkan dari pencernaan protein makanan, pencernaandiserap melalui sel epitel usus dan masuk ke dalam darah. Berbagai selmengambil asam amino ini yang kemudian masuk menjadi simpanan di da- Asam amino dalam darahlam sel. Asam amino tersebut digunakan untuk membentuk protein dansenyawa lain yang mengandung nitrogen, atau dioksidasi untuk menghasil- Membrankan energi. Sel Pembentukan protein, translasi mRNA pada ribosom (lihat Bab 14), meru- Asam amino Proteinpakan proses yang dinamik. Di dalam tubuh, protein secara terus menerusdibentuk dan diurai, sehingga simpanan asam amino di dalam sel naik turun. Karbon - • Senyawa yang mengandung N Senyawa yang berasal dari asam amino antara lain adalah protein, hor-mon (tiroksin, epinefrin, dan insulin), neurotransmitter, kreatin fosfat, hem —•Nitrogenpada hemoglobin dan sitokrom, pigmen kulit melanin, dan basa purin danpirimidin pada nukleotida dan asam nukleat. Sebenarnya, semua senyawa CO2 + H2O Oyang mengandung nitrogen di dalam tubuh disintesis dari asam amino. Ba- 11nyak jalur tersebut dibahas pada Bab 41 dan 42. HgN^C-NHg Selain berfungsi sebagai prekursor untuk membentuk senyawa yang me- Ureangandung nitrogen dan sebagai bahan baku untuk membentuk protein, asamamino juga digunakan sebagai sumber energi. Asam amino dapat dioksidasi dan produk ekskretorik lainsecara langsung, atau diubah menjadi glukosa dan kemudian dioksidasi atau yang mengandung nitrogendisimpan sebagai glikogen. Asam amino juga diubah menjadi asam lemakdan disimpan sebagai triasilgliserol dalam jaringan adiposa. Dalam keadaan ^Urinpuasa, glikogen dan triasilgliserol mengalami oksidasi. Hati adalah tempatutama oksidasi asam amino. Namun, kebanyakan jaringan dapat mengoksi- Gbr. 37.1. Ringkasan metabolisme asam ami-dasi asam amino rantai bercabang (leusin, isoleusin, dan valin). no. Protein makanan dicerna menjadi asam amino yang kemudian diambil dan masuk ke Sebelum rangka karbon pada asam amino dioksidasi, nitrogen terlebih da- dalam sel. Asam amino digunakan untuk mem-hulu harus dikeluarkan. Nitrogen asam amino membentuk amonia, yang ber- bentuk protein dan senyawa lain yang mengan-sifat toksik bagi tubuh. Di hati, amonia dan gugus amino dari asam amino di- dung nitrogen. Rangka karbon pada asam ami-ubah menjadi urea, yang bersifat nontoksik, larut air, dan mudah dikeluarkan no juga dioksidasi untuk menghasilkan energi,melalui urin. Proses pembentukan urea dikenal sebagai siklus (daur) urea. dan nitrogen diubah menjadi urea dan produk ekskretorik lain yang mengandung nitrogen. Walaupun urea adalah produk ekskresi nitrogen yang utama, nitrogenjuga diekskresi dalam bentuk senyawa lain (Tabel 37.1). Asam urat adalahproduk penguraian basa purin, kreatin dihasilkan dari kreatin fosfat, dan amo-nia dibebaskan dari glutamin, terutama oleh ginjal tempat amonia membantumenjadi penyangga urin dengan cara bereaksi dengan proton untuk mem-bentuk ion amonium (NH/). Senyawa-senyawa ini terutama diekskresi me-lalui urin, tetapi cukup banyak juga yang dikeluarkan melalui feses dan kulit.Sejumlah kecil metabolit berisi nitrogen terbentuk dari penguraian neuro-transmitter, hormon, dan produk khusus asam amino lainnya dan diekskresimelalui urin. Sebagian produkpenguraian ini, misalnya bilirubin (dibentuk daripeng- uraian hem), terutama diekskresi melalui feses.556

BAB 37 / PENCERNAAN PROTEIN DAN PENYERAPAN ASAM AMINO 557Tabel 37.1. Produk Ekskretorik Urin yang Mengandung Nitrogen ^ , Aumlah yang Diekskresi d a ^ ^ ^ .,^<^Urea' 12-20 g nitrogen ureaNH/ 140-1500 mg nitrogen amoniaKreatinin .Pria: 14-26 mg/l<g Wanita: 11-20mg/l<gAsam urat \ 250-750 mg•Jumlah dinyatakan dalam satuan yang umum digunakan di laboratorium klinik. Perhatikan bahwa besaran untuk kreatin danasam urat adalah untuk senyawa keseluruhan, sedangkan angka untuK urea dan amonia adalah untuk kandungan nitrogen.'Pada keadaan normal, sekitar 9 0 % nitrogen yang diekskresi di dalam urin adalah dalam bentuk urea. Namun, jumlah pastimasing-masing komponen ben/ariasi, bergantung pada asupan protein makanan dan status fisiologis. Misalnya, ekskresi N H /meningkat selama asidosis karena ginjal mensekresi amonia untuk mengikat protein dalam urin.Tabel 37.2. Asam Amino yang Disintesis di dalam Tubuh*Dari Glukosa Dari Asam Amino Esensial |Serin Tirosin (dari fenilalanin)GlisinSistein\"AlaninAspartatAsparaginGlutamatGlutaminProlinArginin'Asam-asam amino ini disebut nonesensial atau dapat digantikan, istilah yang mengacu kepada kebutuhan makanan. Tentu saja, -di dalam tubuh, asam-asam amino tersebut penting. Kita tidak dapat bertahan hidup tanpa asam-asam amino ini.'Walaupun karbon pada sistein dapat berasal dari glukosa, sulfurnya diperoleh dari asam amino esensial metionin. Sebelas dari dua puluh asam amino yang digunakan untuk membentuk Orang dewasa sehat berada da-protein disintesis di dalam tubuh apabila jumlahnya di dalam makanan tidak lam keseimbangan nitrogen,cukup (Tabel 37.2). Sepuluh dari asam-asam amino tersebut dapat dihasilkan yaitu jumlah nitrogen yang diek-dari glukosa; yang kesebelas, tirosin, disintesis dari asam amino esensial skresi setiap hari (terutama dalam urin) se-fenilalanin. Perlu diperhatikan bahwa sistein, satu dari 10 asam amino yang tara dengan jumlah yang dikonsumsi (ter-dihasilkan dari glukosa, memperoleh atom sulfurnya dari asam amino esen- utama sebagai protein makanan). Keseim-sial metionin. bangan nitrogen yang negatif terjadi apa- bila jumlah nitrogen yang diekskresi lebih Sembilan asam amino adalah asam amino esensial untuk manusia. Esen- besar daripada yang dikonsumsi, dan ke-sial berarti bahwa rangka karbon asam amino tersebut tidak dapat disintesis seimbangan nitrogen yang positif terjadisehingga asam tersebut diperlukan dalam makanan (Tabel 37.3). Asam apabila jumlah yang diekskresi kurang dariamino esensial juga disebut asam amino yang tidak dapat digantikan (indis- yang dikonsumsi (lihat Bab 1).pensable). Setelah nitrogen dikeluarkan dari asam amino, rangka karbon mengalamioksidasi (Gbr. 37.2). Sebagian besar karbon diubah menjadi piruvat, suatuzat-antara pada siklus asam trikarboksilat (ATK), atau menjadi asetil KoA. Dihati, terutama selama puasa, karbon-karbon ini dapat diubah menjadi glukosaatau badan keton dan dibebaskan ke dalam darah. Jaringan lain kemudianmengoksidasi glukosa dan badan keton. Akhirnya, karbon-karbon pada asamamino diubah menjadi CO^ dan H p .

558 BAGIAN VII / METABOLISME NITROGEN Tabel 37.3. Asam Amino Esensial dalam Makanan\" Lisin Isoleusin Leusin Treonin Valin Triptofan Fenilalanin Metionin Histidin Arginin (tidak diperlukan oleh orang dewasa, tetapi diperlukan untuk tumbuh) •Mnertionik Gembatan keledai): Little T V t o n i g h t ( P M ) - H A ( L I L T VT o P M - H A ) M n e m o n i k lain y a n g sering digunakan oleh m a h a s i s w a adalah P v t . Tim H a l l . Arglnino-^ suksinatGbr. 37.2. G a m b a r a n m e n y e l u r u h m e t a b o l i s m e n i t r o g e n . M e t a b o l i s m e satu jenis sel pun yang memiliki semua jalur ini. a K G = a-ketoglutarat;senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen diperlihatkan di sebelah O A A = oksaloasetat; G-6-P = g l u k o s a 6-fosfat; G - l - P = g l u k o s a 1-kanan, dan metabolisme glukosa dan asam lemak diperlihatkan di sebe- fosfat.lah kiri. Gambar ini memperlihatkan sebuah sel hipotetis. Tidak ada

37 P e n c e r n a a n P r o t e i n d a n Penyerapan Asam AminoEnzim proteolitik (juga disebut protease) menguraikan protein makanan menjadiasam amino konstitutennya di dalam lambung dan usus. Banyak protease pencer-naan ini disintesis sebagai bentuk besar yang inaktif dan dikenal sebagai zimogen.Setelah disekresikan ke dalam saluran cerna, zimogen tersebut mengalamipemutusan untuk menghasilkan protease aktif. Di lambung, pepsin memulai pencernaan protein dengan menghidrolisisnyamenjadi polipeptida-polipeptida yang lebih kecil. Isi lambung masuk ke dalam usushalus, tempat kerja enzim yang dihasilkan oleh pankreas eksokrin. Proteasepankreas (tripsin, kimotripsin, elastase, dan karboksipeptidase) memutuspolipeptida menjadi oligopeptida dan asam amino. Pemutusan oligopeptida menjadi asam amino dikerjakan oleh enzim yang diha-silkan oleh sel epitel usus. Enzim tersebut adalah aminopeptidase yang terletak dibrush border dan peptidase lain yang terletak di dalam sel. Akhirnya, asam aminoyang terbentuk dari pencernaan protein diserap melalui sel epitel usus dan masukke dalam darah.WfBKjk Sissy Fibrosa, s e o r a n g a n a k k e c i l p e n g i d a p f i b r o s i s k i s t i k , t e l a h m e n g a l a m if V J b e b e r a p a k a l i s e r a n g a n b r o n k i t i s a k i b a t Pseudomonas aeruginosa. S e t i a p• m I kali mendapat infeksi tersebut, respons tubuhnya terhadap antibiotik aero-sol baik. Namun, malabsorpsi makanan yang dideritanya terus berlanjut sehingga tin-janya berjumlah banyak, berbau busuk, dan berkilap. Catatan pertumbuhannya mem-perlihatkan penurunan. I a sekarang berada di persentil ke-24 untuk tinggi dan per-sentil ke-20 untuk berat. Ia sering gelisah dan rewel, serta mudah lelah. Setelah dokteranak menjumpai bahwa kadar protein albumin serum, transferin, dan praalbuminpengikat hormon tiroid (transtiretrin) rendah sampai normal (yang mengisyaratkanmalnutrisi protein), Sissy diberi mikrosfer enzim pankreas bersalut enterik. Dengancepat bentuk tinja Sissy berubah dan menjadi normal dan berat tubuhnya mulai me-ningkat. Selama 6bulan berikutnya, kurva pertumbuhannya memperlihatkan perbaik-an dan ia tampak lebih cerah, lebih aktif, dan tidak rewel. Selama beberapa bulan setelah serangan kolik, saat itu ia mengeluarkan se- b u a h b a t u g i n j a l , Cal Kulis m e m a t u h i nasihat u n t u k m i n u m b a n y a k d a n m e -• nelan obat-obat yang diperlukan untuk meningkatkan p H urin. Karena i amengidap sistinuria, tindakan ini diperlukan untuk meningkatkan kelarutan sistinyang terdapat dalam j u m l a h besar di dalam urinnya sehingga dapat dicegah pemben-tukan batu ginjal (kalkulus) selanjutnya. Namun, seiring dengan waktu, ia mulai me-lalaikan program pencegahan tersebut. Setelah tidak menelan obatnya selama sebu-lan, ia kembali mengalami episode nyeri hebat kolik ginjal disertai urin yang mengan-dung darah. Untungnya, batunya keluar secara spontan, dan setelah ituia kembali me-matuhi semua nasihat yang diberikan. Ibunya mendengar bahwa beberapa asam amino makanan tidak diserap pada pa-sien sistinuria dan bertanya apakah perubahan diet akan mengurangi kemungkinantimbulnya batu ginjal pada Cal.

560 BAGIAN VII / METABOLISME NITROGEN IPENCERNAAN PROTEINMakanan Pencernaan protein berawal di lambung dan selesai di usus halus (Gbr. 37.3). Enzim yang mencernakan protein dibentuk sebagai prekursor inaktif (zimogen) yang ber- Lambung ukuran lebih besar daripada enzim aktifnya. Zimogen inaktif tersebut disekresikan Pankreas dari sel pembentuknya dan masuk ke dalam lumen saluran cerna. D i dalam lumen ter- sebut, zimogen mengalami pemutusan untuk menghasilkan bentuk yang lebih kecil dan memiliki aktivitas proteolitik (Gbr. 37.4). E n z i m aktif ini memiliki spesifisitas yang berbeda-beda; tidak ada satu enzim pun yang dapat mencernakan protein secara sempurna. Namun, dengan bekerja bersama-sama, enzim-enzim tersebut dapat men- cernakan protein makanan menjadi asam amino dan peptida kecil, yang kemudian mengalami pemutusan oleh peptidase dari sel epitel usus. Pencernaan Protein di Lambung Usus P e p s i n o g e n d i s e k r e s i k a n o l e h chief cell l a m b u n g . S e l p a r i e t a l m e n s e k r e s i k a n H C l . halus Asam di dalam lumen lambung mengubah konformasi pepsinogen sehingga enzim ini dapat melakukan pemutusan atas dirinya sendiri dan menghasilkan protease pepsin Darah yang aktif Dengan demikian, pengaktifan pepsinogen bersifat autokatalitik. Asam Protein makanan mengalami denaturasi oleh asam di lambung. Namun, pada p H amino rendah ini, pepsin tidak mengalami denaturasi dan bekerja sebagai endopeptidase, yang memutuskan ikatan peptida di berbagai titik di dalam rantai protein. Walaupun pepsin memiliki spesifisitas yang cukup lebar, enzim ini cenderung memutuskan ikatan peptida di tempat gugus karboksil dibentuk oleh asam amino aromatik atau asam (Gbr. 37.5). Dihasilkan peptida yang lebih kecil dan asam amino bebas. Sel epitel usus Pencernaan Protein oleh Enzim dari PanicreasGbr. 37.3. Pencernaan protein. Enzim proteo- Sewaktu masuk ke dalam usus, isi lambung bertemu sekret dari pankreas eksokrin.litik, pepsin, tripsin, kimotripsin, elastase, dan Selain bikarbonat, yang menetralkan asam lambung, sekret tersebut mengandung se-karboksipeptidase, dibentuk sebagai zimogen jumlah protease dalam bentuk proenzim yang tidak aktif (zimogen). Karena bentukyang diaktifkan melalui proses pemutusan se- aktif enzim-enzim ini dapat saling mencernakan satu sama lain, semua bentuk zimo-telah masuk ke dalam lumen saluran cerna (li- gen tersebut harus diaktifkan dalam rentang waktu yang singkat. Hal ini dikerjakanhat Gbr. 37.4). Proenzim (zimogen) Enzim aktif Pepsinogen Pepsin Kwashiorkor, suatu kelainan Tripsinogen enteropeptidase^ ^ .^^.^ yang sering dijumpai di negara Dunia Ketiga, disebabkan oleli Kimotripsinogen iHH!!!] • Kimotripsindefisiensi protein dalam makanan yangkalorinya adekuat. Pada anak yang men- Proelastase • tripsin Elastasederita kwashiorkor, otot mengecil dan kon- ProkariDoksipeptidase • tripsin Karboksipeptidasesentrasi protein plasma rendah, terutamaalbumin. Akibatnya adalah peningkatan Gbr. 37.4. Pengaktifan zimogen lambung dan pankreas. Pepsinogen mengkatalisis pemutusancairan interstisial yang menimbulkan ede- diri pada pH lambung. Tripsinogen mengalami pemutusan oleh enteropeptidase. Etentuk aktifma dan perut buncit sehingga anak tam- enzim tripsin berperan penting dengan mengkatalisis pemutusan zimogen pankreas lainnya.pak seperti buah \"plump.\" Masalah ini mungkin diperberat olehturunnya kemampuan untuk menghasil-kan enzim pencernaan dan sel epitel ususbaru karena kekurangan ketersediaanasam amino untuk membentuk proteinbaru.

BAB 37 / PENCERNAAN PROTEIN DAN PENYERAPAN ASAM AMINO 561melalui pemutusan tripsinogen menjadi bentuk aktif enzim tripsin, yang kemudian NH3 Terminal-Nmemutuskan zimogen pankreas lainnya, sehingga dihasilkan bentuk aktif (lihat Gbr.37.4). amino- H~C-R Pfie peptidase Tyr Zimogen tripsinogen mengalami pemutusan hingga membentuk tripsin oleh en- V I GJuteropeptidase (suatu protease, yang dahulu diberi nama enterokinase) yang disekresi- Aspk a n o l e h s e l brush border u s u s h a l u s . T r i p s i n m e n g k a t a l i s i s p e m u t u s a n y a n g m e n g - tripsin C=0ubah kimotripsinogen menjadi enzim aktif kimotripsin, proelastase menjadi elastase, •!dan prokarboksipeptidase menjadi karboksipeptidase. Dengan demikian, tripsin ber- kirnotripsin NHperan penting dalam pencernaan karena enzim inimenguraikan protein makanan dan \mengaktifkan protease pencernaan lainnya yang dihasilkan oleh pankreas. I elastase Tripsin, kimotripsin, dan elastase adalah protease serin (lihat Bab 9) yang bekerja H-C-Rsebagai endopeptidase. Tripsin adalah enzim paling spesifik di antara ketiganya, dan fmemutuskan ikatan peptida di tempat gugus karboksil (karbonil) berasal dari lisin karboksi- Iatau arginin (lihat Gbr. 37.5). Kimotripsin kurang spesifik, tetapi cenderung memu- peptidasetuskan residu yang mengandung asam amino hidrofobik atau asam. Elastase tidak saja C= 0memutuskan elastin (sehingga diberi nama elastase) tetapi juga protein lain di ikatan Terminal-Cyang gugus karboksilnya dibentuk oleh asam amino dengan rantai sisi pendek (alanin, NHglisin, atau serin). Kerja endopeptidase pankreas ini melanjutkan pencemaan proteinmakanan yang telah dimulai oleh pepsin di lambung. I Peptida lebih kecil yang dihasilkan oleh kerja tripsin,kimotripsin, dan elastase ke- h - c ~ r H Lysmudian diserang oleh eksopeptidase, yaitu protease yang memutuskan asam aminosatu persatu dari ujung rantai. Prokarboksipeptidase, zimogen yang dihasilkan oleh cI =opankreas, diubah oleh tripsin menjadi karboksipeptidase yang aktif Oksipeptidase inimengeluarkan asam amino dari ujung karboksil pada rantai peptida. Karboksipepti- •!dase Aterutama melepaskan asam amino hidrofobik, dan karboksipeptidase B m e m -bebaskan asam amino basa (arginin dan lisin). NH Phe I TyrPencernaan Protein oleh Enzim dari Sel Usus Trp H-C-R Ley cI =o NH I Ala h - c ~ r H Gly cI =o Ser •! NH t H-C-R I c=o N H karboksi- I peptidase H-C-R (hidrofobik) I karboksi- 000\" peptidase B (Arg. „ Lys)E k s o p e p t i d a s e y a n g d i h a s i l k a n o l e h s e l u s u s b e k e r j a d i d a l a m brush border d a n j u g a Gbr. 37.5. Kerja protease pencemaan. Pepsin, tripsin, kimotripsin, dan elastase adalah en-d i d a l a m s e l . A m i n o p e p t i d a s e , y a n g t e r l e t a k d i brush border, m e m u t u s k a n a s a m dopeptidase; enzim-enzim ini menghidrolisis ikatan peptida di dalam rantai. Yang lain ada-amino satu per satu dari ujung amino suatu peptida. Peptidase intrasel bekerja pada . lah eksopeptidase; aminopeptidase mengeluar- kan asam amino di terminal-N, dan karbok-peptida kecil yang diserap oleh sel. sipeptidase mengeluarkan asam amino di terminal C. Untuk setiap enzim proteolitik, re-Kerja terpadu enzim proteolitikyang dihasilkan oleh sel lambung, pankreas, dan sidu asam amino yang terlibat dalam ikatan peptida yang mengalami pemutusan dicantum-usus tersebut memecah protein makanan menjadi asam amino. E n z i m pencemaan kan di samping gugus R pada bagian kanan nama enzim.mencerna diri mereka sendiri serta protein makanan. E n z i m pencemaan juga mencer-nakan sel epitel yang secara teratur terlepas ke dalam lumen. Sel ini diganti oleh selyang matang dari sel prekursor di kriptus duodenum. Jumlah protein yang dicema dandiserap setiap hari dari getah pencemaan dan sel yang dibebaskan ke dalam lumenusus mungkin setara dengan, atau lebih besar daripada, j u m l a h protein yang dikon-sumsi dalam makanan (50-100 g). ^PENYERAPAN ASAM AMINO WSSAsam amino diserap dari lumen usus melalui transpor aktif sekunder yang dependen Pasien fibrosis kistik, sepertiNa^, melalui difusi dengan fasilitasi, dan melalui transpor yang dikaitkan dengan Sissy Fibrosa, menderita defeksiklus y-glutamil. genetik pada fungsi saluran klo- rida yang terdapat di duktus sekretorikKotranspor Na\"^ dan Asam Amino pankreas. Duktus ini membawa enzim pankreas ke dalam lumen usus halus. De-Asam amino diserap dari lumen usus halus temtama oleh protein transpor semispesi- fek ini menyebabkan inspisasi (pengering-f i k y a n g d e p e n d e n - N a ^ d i m e m b r a n l u m i n a l brush border s e l u s u s ( G b r . 3 7 . 6 ) . K o - an dan pengentalan) sekresi eksokrin pan-transpor Na^ dan asam amino dari bagian luar membran apikal ke bagian dalam sel di- kreas, yang akhirnya menyebabkan pe-dorong oleh konsentrasi Na\"^ intrasel yang rendah. N a ^ intrasel y a n g rendah t i m b u l nyum batan duktus tersebut. Salah satu akibat dari gangguan Ini adalah kekurang- an enzim pankreas di dalam lumen usus untuk mencerna protein makanan.

562 BAGIAN VII / METABOLISME NITROGEN 37.1: Mengapa pasien sistinuria akibat pemompaan Na^ keluar sel oleh Na^,K^-ATPase di membran serosa. Proses ini dan penyakit Hartnup meng- memungkinkan sel mengkonsentrasikan asam amino dari lumen usus. A s a m amino alami hiperaminpasiduria tanpa tersebut kemudian dibawa keluar sel ke dalam cairan interstisium terutama melaluidisertai hiperaminoasidemia? transporter fasilitatif di membran serosal (lihat Gbr. 37.6). Penyakit Hartnup adalah pe- Paling sedikit terdapat enam macam pembawa asam amino dependen-Na^ yang nyakit genetik dan bersifat rese- t e r d a p a t d i m e m b r a n brush border a p i k a l s e l e p i t e l . P e m b a w a - p e m b a w a i n i m e m i l i k i sif autosom yang relatif jarang spesifisitas yang tumpang tindih untuk berbagai asam amino. Satu pembawa cende-dijumpai. Kelainan ini berupa defek pada rung mengangkut asam amino netral, yang lain mengangkut prolin dan hidroksipro-transpor asam amino netral melintasi sel lin, yang ketiga cenderung merigangkut asam amino asam, dan yang keempatepitel usus dan ginjal. Gejala dan tanda- mengangkut asam amino basa (lisin, arginin, zat antara siklus urea omitin) dan sistin.nya disebabkan, sebagian, oleh defisiensi Selain oleh pembawa-pembawa yang dependen-Na^ ini, sebagian asam amino diang-asam amino esensial (lihat Komentar kut oleh melintasi membran luminal via pengangkut transpor yang terfasilitasi. Ke-Klinis). Sistinuria dan penyakit Hartnup banyakan asam amino ditranspor oleh lebih dari satu sistem transpor.berkaitan dengan defek pada dua proteintranspor yang berbeda. Pada masing- Seperti pada transpor glukosa, pembawa dependen-Na^ di membran apikal sel epi-masing kasus, defek terdapat di sel usus, tel usus juga terdapat di epitel ginjal. N a m u n , di membran sel jaringan yang berlainanyang menyebabkan malabsorpsi asam terdapat isozim yang berbeda pula. D i pihak lain, pembawa yang terfasilitasidi m e m -amino dari produk pencernaan di lumen bran serosal sel epitel usus serupa dengan yang dijumpai di sel jenis lain dalam tubuh.usus, dan di sel tubulus ginjal, yang me- Pada saat kelaparan, epitel usus, seperti halnya sel lain tersebut, menyerap asamnyebabkan penurunan resorpsi asam ami- amino dari darah. Dengan demikian, transpor asam amino melintasi membran serosalno ini dari filtrat glomerulus. bersifat dua arah.Lumen Asam Siklus y-Glutamil usus amino Na* Siklus y-glutamil berperan dalam transpor asam amino ke dalam sel usus dan ginjal Brush (Gbr. 37.7). Dalam hal ini, asam amino ekstrasel bereaksi dengan glutation (y- border glutamil-sisteinil-glisin) dalam reaksi yang dikatalisis oleh transpeptidase yang terda- pat di membran sel. Terbentuk sebuah asam amino y-glutamil, yang melintasi m e m - Na\" bran sel dan melepaskan asam aminonya di dalam sel. Produk lain dari kedua reaksi \ Transporter ini diubah kembali menjadi glutation. \ / aktif Reaksi yang mengubah glutamat menjadi glutationdalam siklus y-glutamil adalah Sisi reaksi yang sama dengan reaksi yang diperlukan untuk membentuk glutation. Enzimserosal untuk sintesis glutation, tetapi bukan transpeptidase, ditemukan di sebagian besar ja- ringan. Glutation juga berperan mereduksi senyawa, misalnya hidrogen peroksida (li- Vena porta h a t B a b 21).Gbr. 37.6. Transpor asam amino transepitel. Transpor Asam Amino ke dalam SelPembawa yang dependen-Na'' memindahkanNa^ dan asam amino ke dalam sel epitel usus A s a m amino yang masuk ke dalam darah diangkut menembus membran sel di berba-dari lumen usus. Na^ dipompa keluar di sisi se- gai jaringan terutama melaluikotransporter dependen-Na^ dan, dalam jumlah sedikit,rosal (melintasi membran basolateral) untuk melalui transporter terfasilitasi(Tabel 37.4). D a l a m hal ini, transpor asam amino ber-ditukar dengan K^ oleh Na^K^-ATPase. Di sisi beda dengan transpor glukosa, yang merupakan transpor dependen-Na^ di epitel ususserosal, asam amino dibawa oleh transporter dan ginjal namun merupakan transpor terfasilitasi di sel jenis lain. Ketergantunganterfasilitasi mengikuti penurunan gradien kon- transpor asam amino pada Na^ di sel hati, otot, dan jaringan lain memungkinkan sel-sentrasi ke dalam darah. Proses ini adalah con- sel ini mengkonsentrasikan asam amino dari darah. Protein transpor tersebut me-toh transpor aktif sekunder. miliki dasar genetik dan komposisi asam amino yang berbeda, dan spesifisitas yang agak berbeda daripada protein transpor yang terdapat di membran sisi luminal epitel usus. Protein transpor juga memiliki sedikit perbedaan antarjaringan. Misalnya, sistem N untuk penyerapan glutamin terdapat di hati, tetapi tidak terdapat di jaringan lain atau terdapat sebagai isoformdengan sifat berbeda. Juga terdapat tumpang tindih spesifisitas protein transpor dan sebagian besar asam amino diangkut oleh lebih dari satu pembawa. K O M E N T A R K L I N I S . K u r v a p e r t u m b u h a n d a n b e r a t b a d a n Sissy Fibrosa berada di bawah normal sampai dokter anak memberinya suplemen enzim pankreas sebagai bagian dari rencana pengobatan. Suplemen ini mencema

BAB 37 / PENCERNAAN PROTEIN DAN PENYERAPAN ASAM AMINO 563 Asam ADP + Pj ATP Sedikit sekali polipeptida yang amino Glutation • o masuk ke dalam darah. Polipep- • — ) tida tersebut diangkut melalui Y-glutamil Sisteinilgiisin sel epitel usus, mungkin melalui pinosito-transpeptidase sis, atau dapat menyelinap di antara sel yang melapisi dinding usus. Proses ini sa- ngat mengganggu bagi bayi prematur ka- rena dapat menimbulkan alergi yang dise- babkan oleh adanya protein dalam ma- kanan. Asam y-glutamiJamino Glutamat Cal Kulis dan pasien sistinuria 5-Oksoprolln lainnya mengalami defek ge- netik pada transpor sistin danGbr. 37.7. Siklus y-glutamil. Di sel-sel usus dan ginjal, asam amino diangkut melintasi mem- asam amino basa (lisin, arginin, dan or-bran sel dengan bereaksi dengan glutation (y-glutamil-sisteinil-glisin) untuk membentuk asam nitin) menembus membran brush bordery-glutamil amino. Asam amino dibebaskan ke dalam sel, dan glutation mengalami sintesis sel di usus halus dan tubulus ginjal. Na-ulang. mun, mereka tidak memperlihatkan gejala defisiensi asam amino, sebagian karenaprotein makanan, membebaskan asam amino esensial dan asam amino lainnya yang asam amino sistein (yang dioksidasi da-kemudian diserap oleh sel epitel usus halus Sissy, dan kemudian diangkut dalam da- lam darah dan urin untuk membentuk sis-rah. Dalam beberapa bulan setelah pemberian suplemen tersebut, kurva pertumbuhan tin disuifida) dan arginin dapat disintesis didan berat badan Sissy menunjukkan perbaikan yang nyata. dalam tubuh (yaitu keduanya adalah asam amino nonesensial). Ornitin (suatu asam Selain proporsi asam amino esensial yang terdapat dalam berbagai makanan, amino yang tidak terdapat dalam proteinkualitas protein makanan juga ditentukan oleh kecepatan pencernaannya dan, secara tetapi berfungsi sebagai zat antara padalebih umum, oleh kemampuannya memberikan kontribusi pada pertumbuhan bayi siklus urea) juga dapat disintesis. Masalahtersebut. ^Dalam hal ini, protein dalam makanan hewani lebih mudah dicema daripada paling serius untuk para pasien Ini adalahyang berasal dari tumbuhan. Misalnya, protein dalam telur dapat tercema sekitar 97%, ketidaklarutan sistin, yang dapat memben-untuk daging, unggas, dan ikan adalah 85-100%, sedangkan protein gandum, kedelai, tuk batu ginjal sehingga dapat tersangkutdan leguminosa lain berkisar dari 75 sampai 90%. di ureter dan menimbulkan perdarahan serta nyeri yang hebat. Kebutuhan protein makanan yang resmi diterimaoleh pemerintah A S dan Kanadaadalah 0,8 g protein per kilogramberat ideal untuk orang dewasa (sekitar 56 g untuk 37.1: Para pasien sistinuria danpria dewasa dan 44 g untuk wanita dewasa). Berdasarkan berat rerata, kebutuhan per penyakit Hartnup mengalamikilogram jauh lebih besar untuk bayi dan anak. Kenyataan inimenggarisbawahi pen- gangguan pada protein transportingnya perbaikan pencemaan protein pada Sissy Fibrosa agar potensi pertumbuhan baik di usus maupun ginjal. Para pasien Inidan perkembangannya dapat dioptimalkan. tidak dapat secara normal menyerap asam amino yang terkena dari produk pencer- Pada pasien s i s t i n u r i a , seperti Cal Kulis, k e t i d a k m a m p u a n m e n y e r a p sistein d a n naan di dalam lumen usus. Mereka jugaasam amino basa secara normal dari usus dan meningkatnya pengeluaran asam-asam lambat menyerap ulang asam amino ter-amino tersebut melalui urin dapat diperkirakan menimbulkan defisiensi senyawa- sebut dari filtrat glomerulus ke dalam da-senyawa tersebut di dalam darah. Namun, karena tiga dari asam-asam amino tersebut rah. Dengan demikian, mereka tidakdapat disintesis di dalam tubuh (yaitu bukan mempakan asam amino esensial), kon- mengalami hiperaminoasidemia (konsen-sentrasi ketiganya dalam plasma tetap normal dan tidak timbul manifestasi klinis ke- trasi tinggi dalam darah). Dalam keadaanadaan defisiensi. Tidakjelas mengapa tidak timbul gejala yang berkaitan dengan de- normal, hanya beberapa persen asamfisiensi lisin. amino yang masuk ke dalam filtrat glo- merulus akan diekskresikan melalui urin; Pada penyakit yang pertama kali diamati pada keluarga Hartnup (dan kemudian sebagian besar diserap ulang. Pada pe-diberi nama sesuai dengan nama mereka) ini, defek transpor usus dan ginjal mengenai nyakit-penyakit ini, terjadi pengeluaranasam amino netral (asam monokarboksilat monoamin), termasuk sejumlah asam asam amino yang bersangkutan dalamamino esensial (isoleusin, leusin, fenilalanin, treonin, triptofan,dan valin) serta asam jumlah besar sehingga terjadi hiperami-amino nonesensial tertentu (alanin, serin, dan tirosin). Berkurangnya ketersediaan noaslduria.asam-asam amino esensial inidisangka dapat menimbulkan berbagai kelainan klinis.

•564 BAGIAN VII / METABOLISME NITROGEN Waktu paruh suatu senyawa N a m u n a n a k y a n g m e n g i d a p p e n y a k i t H a r t n u p y a n g d i i d e n t i f i k a s i d e n g a n p e m e r i k s a - (t,J adalah waktu yang diperlu- a n p e n a p i s a n r u t i n p a d a b a y i b a r u l a h i r h a m p i r s e l a l u s e c a r a k l i n i s n o r m a l . kan agar separuh senyawa ter- Namun, sebagian pasien dengan fenotipe biokimia Hartnup akhirnya memperli-sebut terurai. hatkan gejala mirip-pelagra, yang biasanya berupa ruam fotosensitivitas, ataksia, dan gejala neuropsikiatrik. Pelagra terjadi akibat defisiensi vitamin niasin dan/atau asam amino esensial triptofan dalam makanan. Kedua zat tersebut adalah prekursor untuk gugus nikotinamida pada N A D danN A D P (lihat Bab 41). Pada pasien asimtomatik, kelainan transpornya mungkin tidak sempurna dan sedemikian samar sehingga tidak terjadi ekspresi fenotipik penyakit Hartnup. Pasien inijuga mampu menyerap sedikit peptida kecil yang mengandung asam amino netral. Satu-satunya pengobatan rasional untuk pasien yang memperlihatkan gejala m i - rip-pelagra adalah pemberian niasin (asam nikotinat) dalam dosis oral sampai 300 mg/hari. Walaupun ruam, ataksia, dan manifestasi neuropsikiatrik defisiensi niasin Penggantian (turnover) protein dapat menghilang, hiperaminoasiduria dandefek transpor usus tidak berespons terha- berlangsung cukup ekstensif. dap terapi ini. Selain niasin, diet tinggi protein m u n g k i n bermanfaat bagi sebagian Misalnya, sel darah merah me- pasien.miliki rentang masa hidup 120 hari. Se-tiap hari, 3x10\" (300.000 juta) sel darah D K O M E N T A R B I O K I M I A . D i dalam tubuh, protein terus menerus disinte-merah mati dan difagositosis. Hemoglobin sis dan diuraikan. W a k t u paruh protein cukup bervariasi, berkisar dari be-dalam sel ini diurai menjadi asam amino berapa menit sampai beberapa hari. Protein yang memiliki bagian-bagianoleh protease lisosom, dan asam aminotersebut digunakan kembali. Sekitar 6 Ib yang kaya asam amino prolin (P), glutamat (E), serin (S), dan treonin (T) memiliki\2J kg) hemoglobin didaur ulang dengancara ini setiap tahunnya. w a k t u paruh yang singkat. Bagian-bagian tersebut dikenal sebagai sekuens P E S T , se- Sewaktu sel darah merah tua akan ma-ti, retikulosit yang baru dibentuk sedang suai singkatan satu-huruf yang dipakai untuk asam-asam amino tersebut. Sebagianmensintesis hemoglobin sebagai persiap-an sebelum sel ini berubah menjadi sel da- besar asam amino yang dihasilkan dari penguraian protein mengalami daur ulang danrah merah baru yang menggantikan selyang mati. dapat dimanfaatkan kembali untuk membentuk protein. Contoh protein yang mengalami sintesis dan penguraian secara ekstensif adalah hemoglobin, protein otot, enzim pencemaan, dan protein pada sel yang terlepas dari saluran cema. Hemoglobin dibentuk diretikulosit dandiubah kembali menjadi asam amino oleh sel fagositik yang mengeluarkan sel darah merah tuadari sirkulasi setiap hari. Protein otot mengalami penguraian selama periode puasa, dan asam-asam ami- n o n y a d i g u n a k a n u n t u k g l u k o n e o g e n e s i s . S e t e l a h p e n c e m a a n (ingesti) p r o t e i n d a l a m makanan, protein otot kembali dibentuk. Setiap hari besar sekali protein didaur ulang dalam bentuk enzim pencemaan, yang masing-masing diuraikan pula oleh protease pencemaan. Selain itu, sekitar seperempat sel yang melapisi dinding saluran cema terlepas setiap hari dan diganti oleh sel yang bam. Sewaktu selterlepas dinding saluran cema, protein dan komponen lainnya dicema oleh enzim didalam lumen usus dan produk pencemaan tersebut dise- rap kembali. Hanya sekitar 6 % (sekitar 10 g) protein yang masuk ke dalam saluran cema (termasuk protein makanan, enzim pencemaan, danprotein dari selyang terle- pas) dan keluar melalui feses setiap hari. Sisanya didaur ulang. D i dalam sel, protein juga mengalami daur ulang. Pembentukan banyak enzim ter- induksi sebagai respons terhadap kebutuhan faali (misalnya keadaan puasa atau kenyang). Enzim-enzim ini secara kontinu mengalami penguraian. Protein intrasel juga mengalami kemsakan akibat reaksi oksidasi atau modifikasi lain yang memba- tasi fungsinya. Mekanisme penguraian intrasel terhadap protein yang tidak diperlukan atau msak melibatkan lisosom atau suatu protein yang dikenal sebagai ubikuitin (ubiguitin). L i s o s o m b e r p e r a n d a l a m p r o s e s a u t o f a g i , y a k n i k o m p o n e n i n t r a s e l d i k e - lilingi oleh membran yang kemudian berfusi dengan lisosom. Enzim pencemaan da-• Orang dewasa tidak dapat me- lam lisosom, termasuk katepsin (protease lisosom), menguraikan bahan yang ter- nambah jumlah otot atau protein bungkus membran tersebut (lihat Bab 10). Ubikuitin adalah protein bemkuran kecil tubuh lainnya dengan makan (76 asam amino) yang sangat terkonservasi. Sekuens asam aminonya pada ragi dan manusia hanya berbeda pada 3 residu. Ubikuitin mengincar protein intrasel untuk diu-protein berlebihan. Apabila kita memakan raikan melalui pengikatan kovalen ke gugus e-amino pada residu lisin. Protease ke- mudian menguraikan protein sasaran, membebaskan ubikuitin utuh yang kemudianprotein dalam jumlah melebihi kebutuhan, dapat mengincar protein lain untuk diuraikan.protein tersebut akan diubah menjadi gli- Perbedaan komposisi asam amino pada berbagai protein dalam tubuh, waktu per- t u k a r a n (ti/2) y a n g sangat beragam, d a n daur u l a n g a s a m a m i n o m e m p a k a n faktor pen-kogen dan triasilgliserol yang kemudiandisimpan.

BAB 37 / PENCERNAAN PROTEIN DAN PENYERAPAN ASAM AMINO 565ting yang membantu menentukan kebutuhan asam amino tertentu dan protein totalda- rlam diet.Bacaan AnjuranArgiles JF, Lopez-Soriano FJ. Intestinal amino acid transport: an overview. Int J Biochem 1990;22:931-939.Christensen HN. Role of amino acid transport and countertransport in nutrition and metabolism. PhysiolRev 1990;70:43-77.SOAL1. Jelaskan mengapa defisiensi tripsin akan lebih merugikan daripada defisiensi pro-tease pencemaan lainnya.2. A n a k yang menderita kwashiorkor biasanya mengidap perlemakan hati. A j u k a npenjelasan biokimia untuk pengamatan ini.JAWABAN1. Tripsin tidak saja berfungsi sebagai enzim pencemaan yang menguraikan proteinmakanan danprotein lain d idalam lumen saluran cema, tetapi juga mengkatalisisreaksi pemutusan yang mengaktifkan protease lain yang dihasilkan oleh pankreas (li-hat Gbr. 37.4). Defisiensi tripsin akan menyebabkan kimotripsin, elastase, dan kar-boksipeptidase tetap dalam bentuk inaktif Walaupun pepsin dan peptidase yang diha-silkan oleh sel usus masih dapat aktif, pencemaan protein akan kurang sempumakarena pencemaan ini memerlukan kerja terpadu semua protease pencemaan.2. Kwashiorkor disebabkan oleh diet yang rendah protein tetapi cukup kalori. Penya-kit ini biasanya timbul saat anak disapih karena mempunyai adik lagi. Makanan sanganak kemudian bembah menjadi tinggi karbohidrat tetapi rendah protein. Karbohidratdalam makanan diubah menjadi asam lemak dan triasilgliserol oleh hati. Namun,karena terjadi defisiensi asam amino, pembentukan protein dihati berkurang. Pem-bentukan apoprotein B V L D L berkurang dan terjadi penimbunan triasilgliserol di hatikarena menumnnya pembentukan V L D L .