Pengertian dan Siklus Metabolisme Nitrogen

Apa itu Metabolisme Nitrogen?

Artikel tutorial biokimia Harian Sains kali ini dimulai dengan sebuah pertanyaan; ‘apa itu metabolisme nitrogen?’

Ada dua kata kunci dalam penjelasan yang akan dibahas dalam artikel ini yakni:

Perhatikan dan Pahami kata kunci berikut!

  1. Metabolisme: Perombakan dan penyusunan biomolekul untuk menghasilkan energi dan substansi yang digunakan untuk pertumbuhan makhluk hidup.
  2. Nitrogen: Senyawa yang melimpah dalam bentuk gas N2, tidak  mudah larut atau bereaksi, yang merupakan unsur makro terpenting untuk makhluk hidup . Nitrogen digunakan sebagai building block berbagai biomolekul seperti asam amino, asam nukleat dan berbagai metabolit lain.

Dari dua kata kunci tersebut, dapat disimpulkan bahwa metabolisme nitrogen adalah proses pemecahan dan pembentukan senyawa biomolekul berbahan dasar nitrogen.

Metabolisme nitrogen diawali dari sebuah siklus yang dimulai dari aktivitas mikroorganisme pemfiksasi nitrogen yang mampu mengikat gas nitrogen bebas diudara menjadi senyawa yang larut dalam air dan dapat digunakan dalam kegiatan biologis.

Siklus metabolisme nitrogen tersebut diawali dengan mereduksi gas nitrogen pada udara (N2) menjadi NH4+ dengan bantuan enzim nitrogenase yang dihasilkan oleh mikroorganisme penambat nitrogen seperti Rhizobium, Azotobacter dan beberapa jenis Actinomycetes.

NH4+ tersebut digunakan oleh sel untuk membentuk asam amino, asam nukleat dan senyawa-senyawa organik bernitrogen lain.

Lalu, bagaimana proses lengkap dari metabolisme nitrogen sendiri?

Well, untuk lebih lengkapnya, perhatikan penjelasan dari Kami dengan baik!

Metabolisme Nitrogen Adalah Metabolisme Asam Amino.

Bagaimana Asam Amino Dibentuk?

Asam amino adalah biomolekul ber-nitrogen yang memegang peranan penting dalam keseimbangan siklus metabolisme nitrogen dalam sistem biologis makhluk hidup.

Coba perhatikan kembali bagaimana cara nitrogen bebas yang bersifat inert diikat oleh mikroorganisme!

Nitrogen diikat oleh mikroorganisme dalam bentuk ion amonium atau amonia dengan bantuan enzim nitrogenase. Selanjutnya, Amonia yang dihasilkan berkondensasi (bereaksi dengan menghilangkan molekul air) dengan senyawa karbon yakni asam 2-oksoglutarat, yang dibantu oleh enzim glutamat dehidrogenase menjadi asam amino Glutamat.

metabolisme nitrogen
Siklus metabolisme nitrogen diawali dengan pembentukan glutamat oleh 2-oksoglutarat dan ion amonium yang diperoleh dari reduksi Nitrogen (N2) oleh mikroorganisme penambat nitrogen

Glutamat merupakan asam amino memegang peranan penting dalam proses biosintesis asm amino lain. perhatikan contoh berikut!

siklus metabolisme nitrogen
Asam amino glutamat adalah asam amino yang berperan dalam pembentukan beberapa asam amino lain pada metabolisme nitrogen. Contohnya adalah pembentukan asam amino aspartat

Aminotransferase: Enzim Yang Berperan Dalam Biosintesis Asam Amino.

Enzim aminotransferase (transaminase) adalah biokatalis yang bertanggung jawab dalam proses perpindahan gugus amina saat suatu asam amino disintesis.

pembentukan asam amino
Pembentukan asam amino dibantu oleh aminotransferase

Tidak mengerti arti gambar diatas?

Ayo kita pelajari bersama!

Perhatikan baik-baik,

bacalah reaksi diatas dari arah produk kearah reaktan (dari kanan kekiri) 

Pembetukan asam amino L-aspartat

  1. Aspartat dibentuk dari asam amino glutamat dan sebuah molekul oksaloasetat.
  2. Reaksi tersebut dikatalis oleh enzim Aminotransferase dengan menggunakan sebuah molekul sumber energi.
  3. Aminotransferase memindahkan gugus amina milik glutamat pada atom karbon nomor 2 oksaloasetat dan membentuk L-aspartat.
  4. Reaksi akhir dari proses tersebut adalah masing-masing sebuah molekul aspartat, 2-oksoglutarat.

Untuk biosintesis asam amino lain, Anda dapat mempelajarinya pada artikel ini

[Amino acid metabolism]

Memperoleh Energi Dari Metabolisme Nitrogen

Dengan bantuan Amonotransferase, Asam amino juga juga berperanmenjadi sumber energi dan biomolekul lain seperti lipid dan karbohidrat.

Perhatikan gambar berikut!

konversi asam amino menjadi biomolekul lain
Selain berperan dalam pembentukan asam amino, transaminase juga turut serta dalam penghasilan energi dan biomolekul lain dari asam amino

“Simpan” Pemahaman Anda akan gambar tersebut untuk penjelasan selanjutnya!

Protein Sebagai Cadangan Energi

Pernah membaca bahwa selain menjadi pembangun tubuh, protein yang terdiri dari asam amino adalah cadangan energi tubuh?

Lalu, bagaimana penjelasan dari pernyataan diatas?

Ingatlah, building block yang membentuk protein adalah asam amino. Dan asam amino umumnya memiliki kerangka senyawa karbon yakni oksaloasetat, ketoglutarat, oksoglutarat dll.

Kerangka karbon tersebut yang akan dimanfaatkan sebagai bahan bakar penghasil energi yang dikonversi dalam siklus asam sitrat atau siklus krebs. [Baca artikel ini untuk memahami siklus krebs]

Perhatikan skema berikut!

metabolisme asam amino
Konversi asam amino menjadi energi terjadi pada siklus asam sitrat atau siklus krebs

Ringkasnya, perhatikan bagian yang di block warna biru pada gambar berikut!

Beberapa building block asam amino yang berkaitan langsung dengan siklus krebs, siklus respirasi penghasil energi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Molekul-molekul diatas adalah building blocks atau kerangka karbon penyusun asam amino yang dihasilkan dari siklus asam sitrat atau siklus krebs.

Logikanya, jika sel hanya memiliki sejumlah asam amino sebagai sumber energi, maka asam amino tersebut akan dirombak, dihilangkan gugus amina-nya dengan transaminase dan diubah kembali menjadi kerangka karbon untuk diproses dalam siklus krebs, jika dibutuhkan energi.

Baca lebih lanjut penjelasannya di artikel ini [Amino Acid From Kreb’s Cycle Intermedietes]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *