Proses penguraian protein dalam tubuh meliputi reaksi deaminasi, dekarboksilasi dan transaminasi. Proses ini juga berkaitan dengan siklus urea, beberapa biosintesis Asam-Asam Amino dan bagaimana keterkaitan antara metabolisme protein dengan metabolisme karbohidrat dan lipid ( Murray, 2001).

Hati merupakan organ tubuh di mana terjadi reaksi katabolisme maupun anabolisme protein. Asam-asam Amino yang terbentuk dibawa oleh darah ke dalam jaringan untuk digunakan. Proses anabolik maupun ka­tabolik juga terjadi dalam jaringan di luar hati. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber yaitu absorpsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel, dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Banyaknya asam amino dalam darah tergantung pada keseimbangan antara pembentukan asam amino dan penggunaannya. Bila  kelebihan asam amino dari jumlah yang digu­nakan untuk biosintesis protein, maka kelebihan asam amino akan diubah menjadi asam keto yang dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat atau diubah menjadi urea. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah (Stryer, 2000).

Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan-perubahan tertentu dengan kecepatan yang berbeda untuk tiap protein. Pro­tein dalam darah, hati dan organ tubuh lain mempunyai waktu paruh (half-life) antara 2,5 sampai 10 hari. Protein yang terda­pat pada jaringan otot mempunyai waktu paruh = 120 hari. Rata-rata tiap hari  1,2 gram protein per kilogram berat badan diubah menjadi senyawa lain.

Ada tiga kemungkinan mekanisme pengubahan protein yaitu (Stryer,2000) :

• Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau katabolisme dan dibentuk sel-sel baru.
• Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel yang mati.
• Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru.

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti protein dalam jaringan yang me­ngalami proses penguraian dan untuk mengganti nitrogen yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Ada beberapa asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tidak dapat di­produksi oleh tubuh dalam jumlah yang memadai. Oleh karena itu asam amino tersebut dinamakan asam amino esensial, harus diperoleh dari makanan (Murray, 2001).

Secara ringkas metabolisme protein mahluk hidup ditunjukkan pada Gambar berikut :

Jumlah Asam Amino dalam  darah tergantung dari jumlah yang diterima dan _.jumlah yang digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain ialah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase, tripeptidase dan dipeptidase (Murray, 2001).

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsi melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai ke dalam pembuluh darah. Proses absorpsi ini ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi. Asam-asam amino dikarboksilat atau asam diamino diabsorpsi lebih lambat daripada  asam amino netral.

Degradasi protein (katabolisme)  terjadi dalam dua tahap (Stryer, 2000) :

1. Protein mengalami modifikasi oksidatif untuk menghilangkan aktivitas enzimatis.
2. Penyerangan protease yaitu enzim yang berfungsi untuk mengkatalis degradasi protein.

Protein yang terdapat di dalam sel dan makanan didegradasi menjadi monomer penyusunnya (asam amino) oleh enzim protease yang khas. Protease tersebut dapat berada di dalam lisosom maupun dalam lambung dan usus. Katabolisme protein makanan pertama kali berlangsung di dalam lambung. Di tempat ini protease khas (pepsin) mendegradasi protein dengan memutuskan ikatan peptida yang ada di sisi NH₂ bebas dari asam amino aromatik, hidrofobik, atau dikarboksilat. Kemudian di dalam usus protein juga didegradasi oleh protease khas seperti tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase dan elastase. Hasil pemecahan ini adalah bagian-bagian kecil polipeptida. Selanjutnya senyawa ini dipecah kembali oleh aktivitas aminopeptidase menjadi asam-asam amino bebas. Produk ini kemudian melalui dinding usus halus masuk ke dalam aliran darah menuju ke berbagai organ termasuk ke dalam sel ( Murray, 2001).

• Reaksi Transaminasi asam amino

Katabolisme asam amino terjadi melalui reaksi transaminasi yang melibatkan pemindahan gugus amino secara enzimatik dari satu asam amino ke asam amino lainnya. Enzim yang terlibat dalam reaksi ini adalah transaminase atau aminotransaminase. Enzim ini spesifik bagi ketoglutarat sebagai penerima gugus amino namun tidak spesifik bagi asam amino sebagai pemberi gugus amino.

Transaminase mempunyai gugus prostetik, piridoksal fosfat, pada sisi aktifnya yang berfungsi sebagai senyawa antara pembawa gugus amino menuju ketoglutarat. Molekul ini mengalami perubahan dapat balik di antara bentuk aldehidanya ( piridoksal fosfat), yang dapat menerima gugus amino, dan bentuk teraminasinya (piridoksamin fosfat).

Dalam reaksi ini tidak terjadi deaminasi total, karena ketoglutarat teraminasi pada saat asam amino mengalami deaminasi. Dan reaksinya bersifat dapat balik karena tetapan keseimbangannya mencapai 1.0. Tujuan keseluruhan reaksi transaminasi adalah mengumpulkan gugus amino dari berbagai asam amino ke bentuk asam amino glutamat. Ada sekitar 12 asam amino protein yang mengalami reaksi transaminasi dalam proses degradasinya. Beberapa asam amino lain mengalami proses deaminasi dan dekarboksilasi.

• Reaksi Deaminasi Asam amino

Proses deaminasi asam amino dapat terjadi secara oksidatif dan non oksidatif. Contoh asam amino yang mengalami proses deaminasi oksidatif adalah asam glutamat. Reaksi degradasi asam glutamat dikatalis oleh enzim L­- glutamat dehidrogenase yang dibantu oleh NAD atau NADP.

Deaminasi non oksidatif ditunjukkan pada gambar di bawah ini, yaitu penghilangan gugus amino dari asam amino serin yang dikatalis oleh enzim serin dehidratase. Asam amino treonin juga dapat mengalami deaminasi non oksidatif dengan katalis treonin dehidratase menjadi keto butirat. Dekarboksilasi asam amino merupakan cara lain dalam degradasi asam amino penyusun protein. Reaksi ini menghasilkan senyawa amin.

Degradasi asam amino protein menghasilkan limbah nitrogen berupa amonia. Senyawa ini bersifat racun bagi organisme tertentu. Agar tidak beracun biasanya gugus amino diekskresi dari tubuh dalam bentuk urea, yaitu suatu senyawa yang larut dalam air bersifat nontoksik sebagai bentuk ekskresi nitrogen.