Metabolisme Nukleotida Purin Dan Pirimidin Repaired

30
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Purin dan Pirimidin merupakan komponen utama DNA, RNA, koenzim (NAD, NADP, ATP, UDPG). Inti purin dan pirimidin adalah inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Contoh Pirimidin: (sitosin, urasil, timin) → dimetabolisme jadi CO2 dan NH3. Sedangkan contoh Purin adalah Adenin dan Guanin. Purin dan Pirimidin merupakan unsur yang nonesensial secara dietetik artinya manusia dapat mensintesis nukleotida secara denovo (dari senyawa intermediet anfibolik), meskipun tidak mengkonsumsi asam nukleat. Sintesis purin terjadi di hati. Sintesis dari nukleotida purin dimulai dengan PRPP dan mengarah ke penuh pertama terbentuk nukleotida, inosine 5′- monophosphate (IMP). jalur ini adalah diagram di bawah ini. Basis purin tanpa terikat pada molekul ribosa terlampir adalah Hipoxantina. Basis purin dibangun di atas ribosa dengan beberapa amidotransferase dan reaksi transformylation. Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol glutamin, satu mol glisin, satu mol

description

Metabolisme Nukleotida Purin

Transcript of Metabolisme Nukleotida Purin Dan Pirimidin Repaired

Metabolism purin dan pirimidin

BAB I

PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPurin dan Pirimidin merupakan komponen utama DNA, RNA, koenzim (NAD, NADP, ATP, UDPG). Inti purin dan pirimidin adalah inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Contoh Pirimidin: (sitosin, urasil, timin) dimetabolisme jadi CO2 dan NH3. Sedangkan contoh Purin adalah Adenin dan Guanin. Purin dan Pirimidin merupakan unsur yang nonesensial secara dietetik artinya manusia dapat mensintesis nukleotida secara denovo (dari senyawa intermediet anfibolik), meskipun tidak mengkonsumsi asam nukleat. Sintesis purin terjadi di hati. Sintesis dari nukleotida purin dimulai dengan PRPP dan mengarah ke penuh pertama terbentuk nukleotida, inosine 5-monophosphate (IMP). jalur ini adalah diagram di bawah ini. Basis purin tanpa terikat pada molekul ribosa terlampir adalah Hipoxantina. Basis purin dibangun di atas ribosa dengan beberapa amidotransferase dan reaksi transformylation. Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol glutamin, satu mol glisin, satu mol CO 2, satu mol aspartate dan dua mol formate. Para moieties formil dilakukan pada tetrahydrofolate (THF) dalam bentuk N 5, N 10-methenyl-THFdan N 10-formil-THF.Sintesis AMP dan GMP dari IMPSintesis pertama terbentuk sepenuhnya nukleotida purin, monophosphate inosine, IMP dimulai dengan 5-phospho--ribosyl-1-pirofosfat, PRPP. Melalui serangkaian reaksi menggunakan ATP, tetrahydrofolate (THF) derivatif, glutamin, glisin dan aspartate ini menghasilkan jalur IMP. Tingkat membatasi reaksi ini dikatalisis oleh glutamin amidotransferase PRPP, enzim ditunjukkan oleh 1 pada Gambar tersebut. Struktur nucleobase dari IMP (Hipoxantina) akan muncul.IMP merupakan titik cabang untuk biosintesis purin, karena dapat dikonversi menjadi baik AMP atau GMP melalui dua jalur reaksi yang berbeda. jalur yang mengarah ke AMP memerlukan energi dalam bentuk GTP; yang mengarah ke GMP memerlukan energi dalam bentuk ATP. Pemanfaatan GTP dalam jalur untuk sintesis AMP memungkinkan sel untuk mengontrol proporsi AMP dan GMP untuk dekat kesetaraan. GTP akumulasi kelebihan akan menyebabkan sintesis AMP dipercepat dari IMP sebaliknya, dengan mengorbankan sintesis GMP. Sebaliknya, sejak konversi IMP untuk GMP memerlukan ATP, akumulasi kelebihan ATP menyebabkan sintesis percepatan GMP atas yang AMP. Sintesis dari pirimidin kurang kompleks dibandingkan dengan purin, karena dasar jauh lebih sederhana. Basis menyelesaikan pertama adalah berasal dari 1 mol glutamin, salah satu mol ATP dan satu mol CO 2 (yang merupakan karbamoilfosfat) dan satu mol aspartate. Sebuah mol tambahan glutamin dan ATP yang diperlukan dalam konversi UTP untuk CTP adalah. Jalur biosintesis pirimidin yang digambarkan di bawah ini. Karbamoilfosfat digunakan untuk sintesis nukleotida pirimidin berasal dari glutamin dan bikarbonat, dalam sitosol, yang bertentangan dengan siklus karbamoil fosfat urea berasal dari amonia dan bikarbonat dalam mitokondria. Reaksi siklus urea dikatalisis oleh sintetase karbamoilfosfat I (CPS-I) sedangkan prekursor nukleotida pirimidin disintesis oleh CPS-II. karbamoilfosfat kemudian kental dengan aspartat dalam reaksi dikatalisis oleh enzim yang membatasi laju biosintesis nukleotida pirimidin, transcarbamoylase aspartate (ATCase). 1.2 Rumusan Masalah1. Apakah pengertian dari purin dan pirimidin?2. Bagaimana struktur purin dan pirimidin?

3. Bagaimana metabolisme purin dan pirimidin?4. Bagaimana biosintesis nukleotida purin dan pirimidin?

5. Bagimana katabolisme purin dan pirimidin?

6. Bagimana kelainan purin dan pirimidin?

1.3 Tujuan Penulisan1. Untuk mengetahui pengertian dari purin dan pirimidin?

2. Untuk mengetahui bagaimana struktur purin dan pirimidin?

3. Untuk mengetahui bagaimana metabolisme purin dan pirimidin?

4. Untuk mengetahui bagaimana biosintesis purin dan pirimidin?

5. Untuk mengetahui bagaimana katabolisme purin dan pirimidin?6. Untuk mengetahui bagimana kelainan purin dan pirimidin?BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Purin dan Pirimidin

Purin dan Pirimidin merupakan komponen utama DNA, RNA, koenzim (NAD, NADP, ATP, UDPG). Inti purin dan pirimidin adalah inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Contoh Pirimidin: (sitosin, urasil, timin) dimetabolisme jadi CO2 dan NH3. Sedangkan contoh Purin adalah Adenin dan Guanin. Purin dan Pirimidin merupakan unsur yang nonesensial secara dietetik artinya manusia dapat mensintesis nukleotida secara denovo (dari senyawa intermediet anfibolik), meskipun tidak mengkonsumsi asam nukleat.Nukleosida diberi nama sesuai nama basa pembentuknya: adenin nukleisida (adenosin), guanin nukleisida (guanosin), urasil nukleosida (uridin), timin nukleisida (timidin), sitosin nukleisida (sitidin).

Purin dan pirimidin merupakan komponen utama DNA, RNA, koenzim, (NAD, NADP, ATP, UDPG)

Contoh Purin: (adenin, guanin, hipoxantin, xantin) dimetabolisme jadi asam urat

Contoh Pirimidin: (sitosin, urasil, timin) dimetabolisme jadi CO2 dan NH32.1.2 Tata Nama2.2 Bentuk Struktur Purin dan Pirimidin a. PURIN

b. PIRIMIDIN

2.3 Metabolisme Purin dan PirimidinPurin dan pirimidin merupakan inti dari senyawa komponen molekulnukleotida asam nukleat RNA dan DNA.Contoh Purin yakni : Adenin, guanin,hipoxantin, xantin. Di metabolisme menjadi asam urat.Contoh Pirimidin yakni : Sitosin,urasil, timin. Dimetabolisme menjadi CO2 dan NH3.

Nukleoprotein asam nukleat + protein

Asam nukleat gabungan nukleotida

Nukleotida nukleosida + asam fosfat

Nukleosida basa purin/pirimidin + pentosa

Hidrolisis nukleoprotein protein, asam fosfat, pentosa, basa purin atau basa pirimidin.2.3.1 Degradasi PurinAsam nukleat yang dilepas dari pencernaan asam nukleat dan nukleoprotein di dalam traktus intestinalis akan diurai menjadi mononukleotida oleh enzim ribonuklease, deoksiribonuklease, danpolinukleotidase.Enzim nukleotidase dan fortase menghidrolisis mononukleotida menjadi nukleosida yang kemudian bisa diserap atau diurai lebih lanjut olehenzim fosforilaseintestinal menjadi basa purin serta pirimidi. Basa purin akanteroksidasi menjadi asam urat yang dapat diserap dan selanjutnyadieksresikan ke dalam urin.

Vertebrata terestial ( urea ( ureotelicBurung dan reptil ( asam urat ( uricotelic

Binatang di air ( ammonia ( ammonotelic2.3.2 Metabolisme Purin

2.3.2.1 Biosintesis Nukleotida PurinHasil penelitian dengan menggunakan radioisotop, ternyata setiap komponen yang dijumpai dalam kerangka inti purin berasal dari bermacam-macam sumber diantara lain :1. Atom C (6) inti purin berasal dari atom karbon molekul CO2 udara pernafasan.2. Atom N (1) inti purin bersal dari atom nitrogen gugus amino (-NH2) molekul aspartat.3. Atom C (2) dan atom C (8) inti purin adalah produk reaksi transformilasi yang berasal dari senyawa donor gugus formil yang mengakibatkn koenzim FH4 (tetra hidro folat).

4. Atom N (3) dan atom N (9) berasal dari nitrogen gugus amida molekul glutamin.5. Atom C (4) atom C (5) dan atom N (7) merupakan molekul glisin.

Tahapan biosintesis Purin1. Sintesis purin diawali oleh reaksi pembentukan molekul PRPP (5-phospho ribosil pyro phosphate) yang berasal dari ribosa-5P yang mengkaitkan ATP dan ion Mg+ sebagai aktivator.

2. Selanjutnya pembentukan senyawa 5-Phosphoribosilamin dari hasil reaksi PRPP dengan glutamin. Reaksi ini menghasilkan pula asam amino glutamat + Ppi.3. Berikutnya pembentukan senyawa GAR (glycin amid ribosil-5P) dari hasil reaksi ribosilamin-5P dengan glisin yang mengaktipkan ATP dan Mg+ sebagai aktivator dan yang dikatalisis oleh enzim GAR syn-thetase.4. Kemudian GAR melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim transformilase dengan koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dan senyawa donor gugus formil, membentuk senyawa formil glisin amid ribosil-5P nya. Atom karbon gugus formil tersebut menempati posisi atom C-8 inti purin.5. Kemudian senyawa formil glisin amid ribosil 5P melakukn reaksi aminasi (pada atom karbon ke-4 nya) dengan senyawa donor amino (berupa glutamin) dan terbentuknya senyawa formil- glisinamidin- ribosil-5P.atom N gugus amino yang baru menempati posisi N-3 inti purin.6. Selanjutnya terjadi reaksi penutupan rantai dan terbentuknya senyawa amino- imidazole- ribosil-5P, selanjutnya senyawa-senyawa amino- imidazole- ribosil-5P melakukan fiksasi CO2 dengan biotin sebagai koenzim dan atom karbon yang difiksasi tersebut menempati atom C (6) inti purin. Dilanjutkan reaksinya dengan aspartat membentuk senyawa 5-amino- 4- imidazole- N- suksinil karboksamid ribosil-5P.7. Senyawa 5-amino- 4- amidazole- karboksamid- ribosil- 5P, melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim transformilase dengan koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dan senyawa donor gugus formil, maka terbentukny senyawa 5- formamido- 4- imidazole karboksamide- ribosil-5P.8. Akhirnya terjadilah reaksi penutupan cincin yang ke-2 kalinya terbentuklah derivat purin yang pertama berupa IMP (inosin monophosphate= inosinic acid) yaitu derivat hiposantin atau 6- oksipurin. Sedangkan AMP dan GMP diturunkan dari IMP.

2.3.2.2 Katabolisme PurinPada manusia hasil akhir katabolisme purin adalah asam urat. Sebagian mamalia (tidak termasuk manusia) dapat mengoksidasi asam urat menjadi allantoin, yang selanjutnya dapat didegradasi menjadi urea dan amonia.Tahapan reaksi pembentukan asam urat serta berbagai kelainan yang dapat terjadi akibat defisiensi enzim yang terkait adalah sebagai berikut: 1. Gugus amino akan dilepaskan dari AMP membentuk IMP, atau dari adenosin membentuk inosin (hipoxantin).

2. IMP dan GMP oleh enzim 5-nukleotidase akan diubah ke bentuk nukleosida, yaitu inosin dan guanosin.

3. Purine nukleosida fosforilase akan menubah inosin dan guanosin menjadi basa purin, yaitu hipoxantin dan guanin.

4. Guanin akan mengalami deaminasi menjadi xantin.

5. Hipoxantin akan dioksidasi oleh enzim xantin oksidase membentuk xantin, yang selanjutnya akan dioksidasi kembali oleh enzim yang sama menjadi asam urat, yang merupakan produk akhir dari proses degradasi purin pada manusia. Asam urat akan diekskresikan ke dalam urin.Hasil akhir katabolisme purin adalah asam urat (kurang lenih 99 %). Asam urat merupakan hasil pemecahan oleh enzim nukleosida purin fosforilase. Tingkat ekskresi pada manusia dewasa normal adalah sekitar 0,6 g/24 jam. Timbul sebagian dari purin yang diingesti dan sebagian dari turnover nukleotida purin dari asam nukleat. Asam urat bersifat asam lemah dan sukar larut dalam air, dalam cairan tubuh dapat berupa garam (Na urat). Garam Na urat bersifat lebih larut daripada asam urat yang juga dibuang melalui urin.

Kristalisasi garam Na urat dapat terjadi di :1. Ginjal karena kelebihan asam urat diendapkan di tubulus ginjal dan menyebabkan penyakit batu ginjal.

2. Jaringan lunak dan persendian yang membentuk endapan dan menyebabkan penyakit arthritis gout akut dan arthritis gout kronis. 2.3.3 Metabolisme Pirimidin

2.3.3.1 Biosintesis PirimidinUmumnya biosintesis pirimidin dan purin memerlukan bahan pembentukan yang sama misalnya PRPP, glutamin, CO2, asam aspartat, koenzim tetrahidrofolat (FH4).Tetapi ada satu perbedaan yang jelas sekali yaitu pada saat terjadinya penambahan gugus ribosa-P (pada biosintesis purin), penambahan gugus ribosa-P tersebut sudah berlangsung ditahap awal. Sedangkan pada biosintesis pirimidin berlangsung setelah perjalanan beberapa tahap lebih jauh. Tahapan biosintesis pirimidin1. Biosintesis pirimidin diawali oleh reaksi pembentukan karbamoil-P yang dihasilkan dari reaksi antara glutamin, ATP dan CO2 yang dikatalisis oleh enzim karbamoil-P sintetase yang berlangsung didalam sitosol. Berbeda dengan enzim karbamoil-P sinthase yang bekerja pada reaksi pembentukan urea, dimana reaksi nya berlangsung bukan didalam sitosol melainkan didalam mitokondria.2. Berikutnya karbamoil-P berkondensasi dengan asam aspartat menghasilkan senyawa karbamoil-asparta. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase.3. Berikutnya terjadi reaksi penutupan rantai sambil membebaskan H2O dari molekul karbamoil-aspartat sehingga dihasilkan asam dehidro orotat (DHOA= dihidroorotic acid). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim dihidroorotase.4. Berikutnya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim DHOA dehidrogenase dengan koenzim NAD+, DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid).5. Selanjutnya terjadi reaksi penambahan gugus ribosa-P pada asam orotat. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim orotat fosforibosil transferase dan dihasilkan orotidilat OMP (orotidin mono posphate).6. Akhirnya enzim orotidilat dikarboksilase mengkatalisis reaksi dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan uridilat (uridin mono phosphate)yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin.7. Pada reaksi (12) adalah satu-satunya reaksi biosintesis nukleotida pirimidin yang membutuhkan turunan tetrahidrofolat. Gugus metilen pada N5, N10 metilen-tetrahidrofolat direduksi menjadi gugus metal yang ditransfer dan tetrahidrofolat dioksidasi menjadi dihidrofolat. Agar sintesis pirimidin dapat berlangsung dihidrofolat harus direduksi kembali menjadi tetrahidrofolat, reaksi ini dikatalisis oleh dehidrofolatreduktase. Oleh karena itu, sel yang sedang membelah, yang harus mengasilkan TMP dan dihidrofolat.Gambar skema biosintesis pirimidin

2.3.3.2 Katabolisme Pirimidin

Sitosin ( urasil ( dihidrourasil ( asam ureidopropionat ( CO2 + NH3 Timin ( dihidrotimin ( asam ureidoisobutirat ( CO2 + NH3Katabolisme pirimidin terutama berlangsung di hati. Hasil akhir katabolisme pirimidin : CO2, amonia, betalanin dan propiaonat sangat mudah larut dalam air bila overproduksi dan jarang didapati kelainan. Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP akan terjadi peningkatan nukleotida dan peningkatan ekskresi dari betalanin. Defisiensi folat dan vitamin B12 dengan defisiensi TMP.2.4. Kelainan Metabolisme Purin dan PirimidinMetabolisme PurinAsam urat adalah produk akhir katabolisme purin yaitu salah satu komponen asam nukleat yang terdapat dalam inti sel tubuh. Peningkatan kadar asam urat dapat mengakibatkan gangguan pada tubuh manusia seperti rasa linu-linu di daerah persendian dan sering disertai timbulnya rasa nyeri yang teramat sangat bagi penderitanya. Hal ini disebabkan oleh penumpukan kristal di daerah tersebut akibat tingginya kadar asam urat dalam darah. Penyakit ini sering disebut dengan Gout. Asam urat merupakan produk akhir katabolisme purin yang berasal dari degradasi nukleotida purin yang terjadi pada semua sel. Urat dihasilkan oleh sel yang mengandung xanthin oksdase, terutama hepar dan usus kecil.

Guanin yang berasal dari guanosin dan hiposantin yang berasal dari andenosin melalui pembentukan santin keduanya dikonversi menjadi asam urat, reaksinya berturut-turut dikatalisis oleh enzim guanase dan santin oksidase.2.4.1 Masalah klinik metabolisme purin1. Gout adalah suatu penyakit dimana terjadi penumpukan asam urat dalam tubuh secara berlebihan, baik akibat produksi yang meningkat, pembuangan melalui ginjal yang menurun atau peningkatan asupan makanan kaya purin.1) Gout terjadi ketika cairan tubuh sangat jenuh akan asam urat. Karna kadar nya yang tinggi.2) Gout ditandai dengan :Serangan berulang dari athritis yang akut, kadang disertai pembentukan kristal natrium urat yang besar dinamakan tophus deformitas (kerusakan) sendi secara kronis, dan cedera pada ginjal. 2. Sindrom Lesch-nyhan adalah suatu hiperurisemia over produksi yang sering disertai litiasis asam urat serta sindrom self-mutilation terjadi karena tidak berfungsinya enzim hipoxantin-guanin fosforibosil transferase yang merupakan enzim pada penyelamatan pada reaksi purin. Hiperuricemia disebabkan oleh sintesa purin berlebih dalam darah (lebih dari 7,0 mg/dL) karena pola makan yang tidak teratur dan proses pengeluaran asam urat dari dalam tubuh yang mengalami gangguan. Faktor-faktor yang diduga yang juga mempengaruhi penyakit ini adalah diet, berat badan dan gaya hidup. (Price & Wilson, 1992).3. Penyakit von gierke adalah defisiensi glukosa fosfatase yang terjadi karena sekunder akibat peningkatan atau pembentukan prekursor PRPP, ribosa 5-fosfat, disamping it asidosis laktat yang menyertai akan menikan ambang ginjal untuk urat sehingga terjadi peningkatan total kadar urat dalam tubuh.2.4.2 Masalah klinik metabolisme pirimidinHasil akhir metabolisme pirimidin adalah CO2, NH3 dan asam -amino butirat yang mudah larut. Reakisnya adalah :

Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya. Tetapi ada dua penyakit bawaan (mempengaruhi sintesa pirimidin) karena kenaikan ekskresi asam orotat (orotat aciduria). Nama kelainannya adalah leokopeni. Kelainan ini disebabkan karena kekurangan enzim yang mempunyai dua fungsi sebagai orotat fosforibosil trnasferase dan OMP dekarboksilase. Gejala dan tanda-tanda dari kelainan metabolisme pirimidin yaitu :1. Hambatan pertumbuhan (retarded growth)2. Anemia berat hipokhromik3. Sumsung tulang megaloblastik (megaloblastic bone marrow)Kelainan ini bisa diobati dengan uridin dan atau sitidin. Uridin atau sitidin dapat meningkatkan UMP (nukleosida kinase). UMP akan menghambat CPS II, dengan demikian akan mengurangi pembentukan asan orortat.Kelainan autosomal resesif1. Hereditary orotic aciduriatipe I:a) tipe yang lebih sering def. orotat fosforibosil transferase & orotidilat dekarboksilaseb) terjadi anemia megaloblastik, terhadap kristal jingga dalam urine.Tipe II :Karena defisiens6i orotidilat dekarboksilas.2. Reyes Syndromea) Gangguan pada mitokondria hatib) Orotikasiduria sekunder karena ketidakmampuan mitokondri memakai karbamoil fosfat (pada defisiensi ornitin trankarbamoilase) over produksi asam orotatBAB III

PENUTUP3.1 Kesimpulan

Purin dan Pirimidin merupakan komponen utama DNA, RNA, koenzim (NAD, NADP, ATP, UDPG). Inti purin dan pirimidin adalah inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Contoh Pirimidin: (sitosin, urasil, timin) dimetabolisme jadi CO2 dan NH3. Sedangkan contoh Purin adalah Adenin dan Guanin. Purin dan Pirimidin merupakan unsur yang nonesensial secara dietetik artinya manusia dapat mensintesis nukleotida secara denovo (dari senyawa intermediet anfibolik), meskipun tidak mengkonsumsi asam nukleat.3.2 Saran

1. Diharapkan kepada seluruh mahasiswi untuk dapat memehami isi dari materi ini.

2. Diharapkan setelah mempelajari materi ini mahasiswi bisa menambah wawasannya mengenai materi ini.

DAFTAR PUSTAKAHarper, 2001, Biokimia Edisi Ke-27, Buku Kedokteran (EGC), Jakarta.

NUKLEOPROTEIN

ASAM NUKLEAT

MONONUKLEOTIDA

MONONUKLEOSIDA

PURIN

PIRIMIDIN

ASAM URAT

CO2 DAN H2O

METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN