Metabolisme protein adalah berbagai proses biokimia yang bertanggung jawab atas sintesis protein dan asam amino, dan pemecahan protein dengan katabolisme. Protein pertama-tama dipecah menjadi asam amino oleh berbagai enzim dan asam hidroklorida yang terdapat di saluran gastrointestinal. Asam amino ini selanjutnya dipecah menjadi asam α-keto yang dapat di daur ulang di dalam tubuh untuk menghasilkan energi serta produksi glukosa, lemak, atau asam amino lainnya. Pecahnya asam amino ke asam α-keto terjadi di hati (liver) dengan proses yang dikenal sebagai transaminasi, yang mengikuti mekanisme bimolekuler ping-pong.
Baca juga: 17 Fungsi Protein Bagi Tubuh Manusia
1. Sintesis Protein
Biosintesis protein terdiri dari empat proses, yaitu:
- Sintesis asam amino, adalah sekumpulan proses biokimia dimana asam amino diproduksi dari senyawa lain. Substrat untuk proses ini adalah berbagai senyawa dalam makanan. Tidak semua organisme mampu mensintesis semua asam amino, termasuk manusia. Manusia hanya dapat mensintesis 11 dari 20 asam amino non-esensial.
- Sintesis RNA, adalah proses pembentukan RNA dari DNA. Sintesis RNA biasanya membutuhkan satu atau lebih enzim seperti RNA polimerase. Untai DNA digunakan sebagai template atau panduan terbentuknya RNA. Karena RNA berupa protein, proses ini menjadi cara DNA mempertahankan cetak biru protein tanpa meninggalkan inti sel.
- Transkripsi, adalah langkah awal ekspresi gen, dimana segmen DNA tertentu disalin ke RNA (terutama mRNA) oleh enzim RNA polymerase. Baik DNA dan RNA adalah asam nukleat, yang menggunakan pasangan basa nukleotida sebagai pelengkap. Selama transkripsi, urutan DNA dibaca oleh RNA polimerase, yang menghasilkan untaian RNA antiparalel komplementer yang disebut transkrip primer.
- Translasi, adalah proses di mana ribosom di sitoplasma atau retikulum endoplasma mensintesis protein setelah proses transkripsi DNA ke RNA di inti sel. Seluruh proses tersebut disebut ekspresi gen. Dalam penerjemahan, mRNA didekodekan oleh ribosom yang berada di luar nukleus untuk menghasilkan rantai asam amino tertentu atau polipeptida. Polipeptida kemudian dilipat menjadi protein aktif beserta fungsinya di dalam sel.
Anabolisme protein adalah proses terbentuknya protein dari asam amino.
2. Pemecahan Protein
Katabolisme protein adalah proses dimana protein dipecah menjadi asam amino. Proses ini juga disebut proteolisis. Hal ini dapat diikuti oleh degradasi asam amino. Tanpa katalis, proses ini sangat lambat bahkan hingga ratusan tahun. Proteolisis biasanya dikatalis oleh enzim protease. Namun dapat pula terjadi tanpa enzim. pH rendah atau suhu tinggi dapat menyebabkan proteolisis non-enzimatik.
Fungsi proteolisis sangat banyak seperti menyediakan asam amino bagi organisme, rantai polipeptida yang dihasilkan berguna untuk memproduksi protein aktif yang penting bagi beberapa pengaturan proses fisiologis dan sel, dan mencegah akumulasi protein yang tidak diinginkan atau abnormal.
3. Metabolisme Asam Amino
Metabolisme asam amino adalah proses pertukaran zat atau senyawa secara kimiawi untuk membentuk protein. Terdapat 2 proses pemindahan gugus amino yaitu:
- Transaminasi, adalah proses katabolisme yang melibatkan proses pemindahan gugus amino satu dengan yang lain. Proses ini terjadi di cairan sitoplasma atau mitokondria dalam sel. Gugus amino akan dipindah ke salah satu dari tiga senyawa keto (asam piruvat, oksaloasetat, dan alfa ketoglutarat). Proses ini dipengaruhi oleh dua enzim yang berperan sebagai katalis yaitu glutamat transaminase dan alanin transaminase. Hasil dari transaminasi adalah asam glutamat.
- Deaminasi, adalah proses kimiawi metabolisme asam amino untuk melepaskan gugus amina yang berasal dari senyawa asam amino. Gugus amina yang sudah dilepaskan dan diproses akan berubah menjadi amonia. Proses ini dibagi menjadi dua proses, yaitu deaminasi oksidatif (aerobik) dan deaminasi non-oksidatif.
