1 / 54

AMINO ACID BIOSYNTHESIS

AMINO ACID BIOSYNTHESIS. Asam amino merupakan unit penyusun protein Struktur: satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent: gugus amino, gugus karboksil, satu atom H dan rantai samping (gugus R). Asam Amino.

lovie
Télécharger la présentation

AMINO ACID BIOSYNTHESIS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. AMINO ACID BIOSYNTHESIS • Asam amino merupakan unit penyusun protein • Struktur: satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent: • gugus amino, • gugus karboksil, • satu atom H dan • rantai samping (gugus R) KRT-2011

  2. Asam Amino • Gugus R  rantai samping yang berbeda-beda pada setiap jenis asam amino • Gugus R yang berbeda-beda tersebut menentukan: • -. Struktur • -. Ukuran • -. Muatan elektrik • -. Sifat kelarutan di dalam air KRT-2011

  3. Asam amino • Perbedaan utama antara satu asam amino dengan yang lainnya terletak pada gugus sampingnya. • Asam amino paling sederhana strukturnya adalah glisin yang hanya mempunyai satu atom hidrogen pada gugus sampingnya. • Prolin adalah asam amino yang struktur dasarnya berbeda dari asam amino yang lain karena atom N-nya ada dalam struktur cincin, sehingga prolin lebih sesuai dinamakan asam imino. • Struktur prolin yang demikian menyebabkan terjadinya bengkokan pada struktur protein sehingga mempengaruhi arsitektur protein. KRT-2011

  4. Asam amino non polar Memiliki gugus R alifatik Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin Bersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu asam amino seperti isoleusin , biasa terdapat di bagian dalam protein. KRT-2011

  5. Asam amino dengan gugus R aromatik Fenilalanin, tirosin dan triptofan Bersifat relatif non polar  hidrofobik Fenilalanin bersama dgn V, L & I  asam amino paling hidrofobik Tirosin  gugus hidroksil , triptofan  cincin indol Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen  penting untuk menentukan struktur ensim KRT-2011

  6. Asam amino dengan gugus R bermuatan positif Lisin, arginin, dan histidin Mempunyai gugus yang bersifat basa pada rantai sampingnya Bersifat polar  terletak di permukaan protein dapat mengikat air. Histidin mempunyai muatan mendekati netral (pada gugus imidazol) dibanding lisin  gugus amino arginin  gugus guanidino Karena histidin dapat terionisasi pada pH mendekati pH fisioligis  sering berperan dlm reaksi ensimatis yang melibatkan pertukaran proton KRT-2011

  7. Polar, uncharged amino acids Rantai samping dari asparagine (Asn or N) dan glutamine (Gln or Q), masing-masing amide derivatives dari Asp and Glu,, tidak bermuatan tetapi dapat berpartisipasi dalam pengikatan hidrogen. Serine (Ser or S) dan threonine (Thr or T) (Fig. 3b) merupakan polar amino acids due to the reactive hydroxyl group pada ranai samping, dan dapat juga berpartisipasi dalam pengikatan hidrogen (as can the hydroxyl group of the aromatic amino acid Tyr). KRT-2011

  8. Rantai samping asam amino dapat dibedakan atas: • polar, bermuatan negatif (aspartat, asam glutamat), • polar, bermuatan positif (arginin, histidin, lisin), • polar, tidak bermuatan (asparagin, glutamin, serin, dan treonin), • nonpolar/hidrofobik (alanin, sistein, isoleusin, leusin, metionin, fenilalanin, prolin, triptofan, tirosin, dan valin), • netral (glisin). • Kedua puluh macam asam amino beserta singkatannya dapat dilihat pada Tabel 3.1. KRT-2011

  9. Asam amino Klasifikasi Asam amino • Diklasifikasikan berdasar gugus R (rantai samping) • Biasanya sifat-sifat seperti: hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar, ada/tidaknya gugus terionisasi AROMATIK NON POLAR POLAR BASIC (+) ACIDIC (-) KRT-2011

  10. Asam amino non polar • Memiliki gugus R alifatik • Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin • Bersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu a.a spt Ile (I)  biasa terdapat di bagian dlm protein. • Prolin berbeda dgn a.a  siklis. Tapi mempunyai byk kesamaan sifat dgn kelompok alifatis ini. • Umum terdapat pada protein yang berinteraksi dengan lipid KRT-2011

  11. Asam amino polar • Memiliki gugus R yang tidak bermuatan • Serin , threonin, sistein, metionin, asparagin, glutamin • Bersifat hidrofilik  mudah larut dalam air • Cenderung terdapat di bagian luar protein • Sistein berbeda dgn yg lain, karena ggs R terionisasi pada pH tinggi (pH = 8.3) sehingga dapat mengalami oksidasi dengan sistein membentuk ikatan disulfide • (-S-S-) sistin (tdk tmsk dlm a.a. standar karena selalu tjd dari 2 buah molekul sistein dan tidak dikode oleh DNA) KRT-2011

  12. Asam amino dengan gugus R aromatik • Fenilalanin, tirosin dan triptofan • Bersifat relatif non polar  hidrofobik • Fenilalanin bersama dgn V, L & I  a.a plg hidrofobik • Tirosin  gugus hidroksil , triptofan  cincin indol • Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen  penting untuk menentukan struktur ensim • Asam amino aromatik mampu menyerap sinar UV λ 280 nm  sering digunakan utk menentukan kadar protein KRT-2011

  13. Asam amino dengan gugus R bermuatan positif • Lisin, arginin, dan histidin • Mempunyai gugus yg bsft basa pd rantai sampingnya • Bersifat polar  terletak di permukaan protein dapat mengikat air. • Histidin mempunyai muatan mendekati netral (pd gugus imidazol) dibanding • lisin  gugus amino • arginin  gugus guanidino • Krn histidin dpt terionisasi pada pH mendekati pH fisioligis  sering berperan dlm reaksi ensimatis yg melibatkan pertukaran proton KRT-2011

  14. Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif • Aspartat dan glutamat • Mempunyai gugus karboksil pada rantai sampingnya  bermuatan (-) / acid pada pH 7 KRT-2011

  15. KRT-2011

  16. KRT-2011

  17. KRT-2011

  18. Asam amino standar • Asam amino yang menyusun protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar • Diketahui asam amino ke 21 disebut selenosistein (jarang ditemukan) Terdapat di beberapa enzim seperti gluthatione peroxidase • Selenenosistein mempy kode genetik: UGA  biasa utk stop kodon  tjd pd mRNA dgn struktur 2nd yg banyak. KRT-2011

  19. Asam amino non standar • Merupakan asam amino diluar 20 mcm as. Amino standar • Terjadi karena modifikasi yang terjadi setelah suatu asam amino standar menjadi protein. • Kurang lebih 300 asam amino non standar dijumpai pada sel modifikasi serin yang mengalami fosforilasi oleh protein kinase KRT-2011

  20. modifikasi prolin  dlm proses modifikasi posttranslasi, oleh prokolagen prolin hidroksilase. • Ditemukan pada kolagen untuk menstabilkan struktur • Dari modifikasi Glu oleh vit K. •  karboksi glutamat mampu mengikat Ca  penting utk penjendalan darah. • Ditemukan pd protein protombin KRT-2011

  21. Modifikasi lisin. Terdapat di kolagen dan miosin (protein kontraksi pd otot) dan berperan untuk sisi terikatnya polisakarida • Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun protein  merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin dan urea) KRT-2011

  22. AMINO ACID BIOSYNTHESIS • ESSENTIAL AMINO ACIDS *ARGININE METHIONINE HISTIDINE PHENYLALANINE ISOLEUCINE THREONINE LEUCINE TRYPTOPHAN LYSINE VALINE • NOTE • ARG IS ESSENTIAL IN INFANTS AND CHILDREN • MOST SYNTHESIZED ARG ORNITHINE AND UREA VIA THEUREA CYCLE KRT-2011

  23. AMINO ACID BIOSYNTHESIS • NONESSENTIAL AMINO ACIDS ALANINE GLUTAMINE ASPARAGINE GLYCINE ASPARTATE PROLINE *CYSTEINE SERINE GLUTAMATE *TYROSINE • NOTE: • CYS GETS ITS SULFUR ATOM FROM MET • TYR IS HYDROXYLATED PHE • SO IT’S NOT REALLY NONESSENTIAL KRT-2011

  24. AMINO ACID BIOSYNTHESIS • ALL ARE SYNTHESIZED FROM COMMON METABOLIC INTERMEDIATES • NON-ESSENTIAL • TRANSAMINATION OF -KETOACIDS THAT ARE AVAILABLE AS COMMON INTERMEDIATES • ESSENTIAL • THEIR -KETOACIDS ARE NOT COMMON INTERMEDIATES (ENZYMES NEEDED TO FORM THEM ARE LACKING) • SO TRANSAMINATION ISN’T AN OPTION • BUT THEY ARE PRESENT IN COMMON PATHWAYS OF MICRO-ORGANISMS AND PLANTS KRT-2011

  25. AMINO ACID BIOSYNTHESIS OVERVIEW(USE OF COMMON INTERMEDIATES) GLUCOSE  GLUC-6-PHOSPHATE    RIB-5-PHOS→ HIS   3-PHOSPHOGLYCERATE  SERINE    GLYCINE E-4-PHOS + PEP CYSTEINE   PHE→TYR PYRUVATE ALA TRP VAL CITRATE LEU, ILE ↓ OXALOACETATE, -KETOGLUTARATE ASP, ASN, GLU, GLN, PRO, ARG,LYS, THR, MET KRT-2011

  26. SYNTHESIS OF NON-ESSENTIAL AMINO ACIDS • ALL (EXCEPT TYR) SYNTHESIZED FROM COMMON INTERMEDIATES SYNTHESIZED IN CELL • PYRUVATE • OXALOACETATE • -KETOGLUTARATE • 3-PHOSPHOGLYCERATE KRT-2011

  27. SYNTHESIS OF NON-ESSENTIAL AMINO ACIDS • TRANSAMINATION REACTIONS: ONE STEP • PYRUVATE + AA  ALANINE + -KETOACID • OXALOACETATE + AA  ASPARTATE + -KETOACID • -KETOGLUTARATE + AA  GLUTAMATE + -KETOACID • TRANSAMINASES: EQUILIBRATE AMINO GROUPS REQUIRE PYRIDOXAL PHOSPHATE (PLP) • ALL AAs, EXCEPT LYS, CAN BE TRANSAMINATED • MOST TRANSAMINASES GENERATE GLU OR ASP • WHY? • LOOK AT MECHANISM OF PLP (PAGE 987 IN TEXT) KRT-2011

  28. SYNTHESIS OF NONESSENTIAL AMINO ACIDS • ATP-DEPENDENT AMIDATION OF ASP, GLU •  ASN, GLN • GLU + ATP + NH3  GLN + ADP + Pi • GLUTAMINE SYNTHETASE • NH3 IS TOXIC; IT’S STORED AS GLN • GLN DONATES AMINO GPS IN MANY REACTIONS • ASP + ATP + GLN  ASN + AMP + PPi + GLU • ASPARAGINE SYNTHETASE KRT-2011

  29. SYNTHESIS OF NONESSENTIAL AMINO ACIDS • NITROGEN METABOLISM IS CONTROLLED BY REGULATION OF GLUTAMINE SYNTHETASE • IN MAMMALS, GLN SYNTHETASES ACTIVATED BY -KG • EXCESS AAs TRANSAMINATED TO GLU • OXIDATIVE DEAMINATION OF GLU  -KG + NH3 • NH3 UREA OR GLN (STORAGE) • -KG IS A SIGNAL THAT ACTIVATES GLN SYNTHETASE KRT-2011

  30. Histidine Purine Amino acid biosynthesis • Similarities to nucleotide synthesis • Nitrogen • Intermediates • Types of reactions • Structures • Regulation • Pathways KRT-2011

  31. Nitrogen cycle KRT-2011

  32. Glutamate and glutamine KRT-2011

  33. Regulation of nitrogen metabolism KRT-2011 Back

  34. Regulation of nitrogen metabolism KRT-2011

  35. Reactions in amino acid synthesis • Transaminations • Transfer of one-carbon groups • Transfer of amino groups from Gln KRT-2011

  36. Amino acid biosynthesis KRT-2011

  37. Precursors in AA synthesis 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP) Ribose-5-P + ATP ------------------- PRPP + AMP Ribose phosphate phosphokinase KRT-2011

  38. a-Ketoglutarate KRT-2011

  39. KRT-2011

  40. 3-Phosphoglycerate KRT-2011

  41. In plants and bacteria… KRT-2011

  42. In mammals… KRT-2011

  43. Oxaloacetate and pyruvate Transamination Amidation of Asp (N from Gln) Transamination KRT-2011

  44. Phosphoenolpyruvate and erythrose 4-phsophate KRT-2011

  45. Ribose 5-phosphate KRT-2011

  46. Regulation of amino acid synthesis • Allosteric feedback inhibition • Concerted inhibition • Sequential feedback inhibition KRT-2011

  47. Molecules derived from AAs • Nucleotides • Nucleotide coenzymes • Porphyrins • Neurotransmitters • Other molecules KRT-2011

  48. Porphyrins KRT-2011

  49. Porphyrins KRT-2011

  50. Neurotransmitters • Decarboxylation using PLP KRT-2011

More Related