10

TUGAS BIOKIMIA II

Metabolisme Purin dan Pirimidin

Kelompok 10Alfian Fajar A. 12030234005Rozamela Yulia W.12030234011Meita Kurniasari12030234023

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMJURUSAN KIMIAPROGRAM STUDI KIMIA2014

Metabolisme Purin dan PirimidinNukleotida merupakan unit pembangun dari DNA dan RNA. Beberapa nukleotida (seperti ATP) berfungsi sebagai kosubstrat dan yang lainnya (sperti AMP siklik dan GTP) merupakan senyawa pengatur. Salah satu komponen yang terdapat pada setiap nuleotida adalah basa purin dan pirimidin. Semua organisme dan sel dapat mensintesis nukleotida purin dan pirimidin karena molekul ini sangat esensial untuk arus informasi. Langkah pertama pada proses degradasi nukleotida purin adalah menghilangkan gula oleh hidrolisa ikatan N-glikosida. Primata mengekskresikan asam urat sebagai produk akhir dari metabolisme purin, mamalia lainnya mendegradasi allantoin sebelum mengekskresikannya. Katabolisme pirimidin juga terjadi setelah gula dihilangkan. Jalannya proses biosintesis purin dan pirimidin hampir sama. Namun sintesis pirimidin memiliki mekanisme yang lebih sederhana. Cincin dasar pirimidin merupakan turunan dari asam aspartat, ammonia, dan CO2 sedangkan cincin dasar purin merupakan turunan dari prekursor yang lebih kompleks.

Sintesis Nukleotida PurinMekanisme pembentukan purin yang pertama, PRPP bereaksi dengan glutamin membentuka fosforibosilamin, direaksi ini menghasilkan nitrogen 9 cincin purin dengan katalis PRPP glutamin amidotransferase; suatu enzim yang dihambat oleh tiga jalur: IMP, AMP dan GMP. Nukleotida tersebut juga menghambat sintesis PRPP sehingga produksi nukleotida purin menjadi terhambat dengan menurunkan kadar substrat PRPP. Kemudian metenil tetrahidrofolat menediakan karbon8, nitrogen 3 disediakan glutamin, CO2 menyediakan karbon 6, nitrogen 1 oleh aspartat, dan karbon 2 oleh formilhidrofolat.Reaksi kedua, prekursor yang seddang tumbuh ditambahkan keseluruhan dari gugus glisin. Karbon 4, karbon 5 dan nitrogen 7 pada cincin purin diseddiakan oleh glisin. Dalam jalur ini nukleotida purin pertama adalah ionisin monofosfat (IMP). Nukleotida ini mengandung basa hipoxantin yang disatukan oleh ikatan nglikosidat dari nitrogen 9 cincin purin ke karbon 1 pada ribosa. Fungsi dari IMP adalah sebagai titik cabang, nukleotida adenin dan guanin dibentuk dari IMP. Adenosin monofosfat berasal dari IMP melalui penambahan sebuah gugus amino dari aspartat ke karbon 6 cincin purin dalam reaksi yang memerlukan GTP. Guanosin monofosfat (GMP) berasal dari IMP melalui pemindahan sebuah gugus amino dari amida glutamin ke karbon 2 cincin purin. Dalam hal ini, reaksi membutuhkan ATP. AMP dan GMP masing-masing menghambat pembentukannya sendiri dari IMP.

cincin purin

Gambar 1. Sumber atom pada de novo sintesisSintesis cincin purin lebih rumit dibandingkan dengan sintesis pirimidin. Struktur cincin purin tidak disintesis sebagai basa bebas tapi sebagai substituent dari ribosa 5-fosfat. Ribosa 5-fosfat untuk biosintesis purin berasal dari 5-fosforibosil 1-pirofosfat (PRPP). PRPP disintesis dari ribosa 5-fosfat dan ATP yang dikatalisis oleh sintetase PRPP, PRPP kemudian menyumbangkan ribosa 5-fosfat sebagai struktur pembangun purin. Produk awal dari biosintesis nukleotida purin adalah inosin 5-monofosfat (IMP atau inosianat) nukleotida yang mengandung hipoxantin atau 6-oxopurin sebagai basa. Mekanisme de novo sintesis dari nukleotida purin digambarkan pada gambar berikut.

Gambar 2. De novo sintesis dari nukleotida purin.

Sintesis Nukleotida PirimidinNukleotida pirimidin terbentuk dari asam aspartate, PRPP, dan Karbamiol phosphate.Uridine 5-monofosfat adalah salah satu prekursor nukleotida pirimidin. Jalannya biosintesis UMP lebih sederhana dari pada sintesin purin dan memerlukan sedikit molekul ATP. Atom pada cincin pirimidin berasal dari bikarbonat dengan menyumbangkan C-2, grup amida dari glutamine (N-3), dan aspartat dengan menyumbangkan atom yang tersisa. C-2 dan N-3 bergabung setelah terbentuknya senyawa intermediet karbamoil fosfat.5-fosforibosil 1-pirofosfat (PRPP) dibutuhkan pada biosintesis nukleotida pirimidin, dengan gula fosfat dari PRPP disumbangkan setelah cincin terbentuk. Senyawa dengan cincin lengkap pirimidin-orotate (6-karboksiurasil) bereaksi dengan PRPP untuk membentuk ribonukleotida pirimidin.

Gambar 3. Sumber cincin atom dari pirimidin

Mekanisme Sintesis PirimidinMekanisme sintesis pirimidin ada 6 tahapan yang mana dari masing-masing tahapan tersebut dikatalisa oleh enzim-enzim yang berperan penting didalamnya. Tahapan pertama yaitu pembentukan karbamoil fosfat.

Gambar 4. pembentukan karbamoil fosfatSenyawa dasar biosintesis dari pirimidin adalah CO2 dari bikarbonat, NH3 dari glutamin yang kemudian bergabung membentuk senyawa antara yaitu karbamoil fosfat. Prosesnya dikatalisa dengan bantuan enzim karbamoil-fosfat transferase.Untuk tahapan kedua dst, merupakan tahapan pembentukan cincin pirimidin hingga terbentuknya UMP. Selanjutnya karbamoil fosfat dengan asam aspartate akan bergabung membentuk cincin pirimidin yang terbuka dengan bantuan aspartate trans-carbomylase. Penutupan cincin dilakukan oleh dihidroorotase dengan melepaskan H2O. Asam L-dihidroorotat yang terbentuk mengalami dehidrogenasi membentuk asam uritidilat. Gugus karboksil pada asam orotidilat amat labil dan mudah meninggalkan senyawa induknya menghasilkan asam uridilat. Senyawa dengan cincin lengkap pirimidin-orotat bergabung dengan PRPP untuk membentuk UMP.

Gambar 5. Pembentukan UMPUMP merupakan senyawa dasar pada pembentukan nukleotida sitidin, agar terbentuk CTP maka UMP diubah dulu ke bentuk aktifnya yaitu UTP melalui reaksi bertahap. UTP yang dihasilkan menangkap NH3 dan berubah menjadi CTP.

Gambar 6. Pembentukan CTP

Pengaturan Sintesis PirimidinPengaturan biosintesis pirimidin juga berbeda diantara prokariotik dan eukariotik. Walaupun keenam langkah proses enzimatik pada keduanya sama, namun enzim yang berperan akan berbeda pada organisme yang berbeda. Pada Escherichia coli, keenam reaksi dikatalisis oleh enzim secara terpisah. Pada eukariotik, protein multifungsional pada sitosol yang dikenal sebagai sintase dihidrooratate mengandung sisi katalitik yang terpisah (carbamoyl phospate synthetase II, ATCase, dan dihidroorotase) untuk mekanisme pertama dan ketiga.Enzim selanjutnya adalah transkarbomoylase aspartat (ACTase). ACTase dari E.coli telah dipelajari dan termasuk enzim allosterik. Enzim ini dihambat oleh nukleotida pirimidin dan diaktifkan secara in vitro oleh ATP. ACTase eukariotik bukan inhibitor reversible. Sisa Purin dan PirimidinPada metabolisme sel normal asam nukleat terdegradasi menjadi mononukleotida, nukleosida, dan pada akhirnya menjadi basa heterosiklik. Purin dan pirimidin terbentuk selama proses pencernaan lebih mungkin terdegradasi sedangkan yang terbentuk di dalam sel biasanya merupakan sisa. Daur basa keseluruhan menghasilkan enegi sel. Degradasi nukleotida purin menjadi masing-masing purin dan sisanya melalui reaksi dengan PRPP digambarkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 7. Mekanisme salvage pathwaySisa pirimidin didapatkan melalui reaksi fosforibosiltransferase orotat yang dikatalisis enzim.

Katabolisme purinKebanyakan molekul bebas purin dan pirimidin merupakan sisa dari proses katabolisme. Seperti yang kita tahu pada burung, beberapa reptil, dan primata (meliputi manusia) nukleotida purin diubah menjadi asam urat yang diekskresikan. Katabolisme purin (adenin dan guanin) lebih rumit. Satu segi penting dari katabolisme purin adalah sehubungan dengan penyakit encok biasa. Ini merupakan suatu kelainan turun-temurun dari katabolisme yang mempengaruhi sekitar tiga orang tiap seribu. Pada manusia dan binatang menyusui tingkat tinggi yang lain, asam urat dikeluarkan dalam urin. Secara singkat katabolisme purin digambarkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 8. Katabolisme Purin

Gambar 9. Siklus nukleotida purin

Katabolisme Pirimidin 5-metil sitosin diubah ke timin. Kemudian timin direduksi menjadi turunan dihidro. Tahap selanjutnya, pembukaan cincin, yaitu pemutusan ikatan antara nitrogen 1 dan karbon 2 untuk membentuk asam -aminoisobutyric (dari dihydrothymine). -alanin yang mudah dideaminasi menghasilkan amonia, dan dari pemecahan sebelumnya, dari urea. Metabolisme lebih lanjut dari asam -aminoisobutyric yang nantinya akan menjadi propionil CoA, sedangkan -alanin akan menjadi asetil CoA.

Gambar 10. Katabolisme uracil dan timin

Daftar PustakaAnonim. Tanpa Tahun. Bab II Tinjauan Pustaka Asam Urat. digilib.unimus.ac.id/download.php?id=2958. (diakses pada 11 Pebruari 2015)Horton, Robert H. dkk. 2006. Principle of Biochemistry. America. Pearson Education, Inc.Hanafi, Mohammad. Tanpa Tahun. Metabolisme Purin dan Pirimidin Nukleotida. https://mhanafi123.files.wordpress.com/2010/01/purin-pirimidin-d3.pdf. (diakses pada 15 Pebruari 2015)Lehninger, Albert L. 1982. Principles Of Biochemistry. 4th edition. Worth Publisher, Inc.Page, David S. 1989. Prinsip-Prinsip Biokimia. Alih bahasa R. Soendro. Jakarta. Erlangga.Setiawan, Tirta. 2013. Anabolisme Asam Nukleat Hewan Dan Tumbuhan. Bogor: Institut Pertanian Bogor.Soeharsono, Martoharsono. 2005. Biokimia 2. Yogyakarta. Gadjah Mada University Press.Suarsana. I Nyoman. 2011. Metabolisme Asam Nukleat. staff.unud.ac.id/~suarsana/wp.../MK-Metabolisme-Asam-Nukleat-1.pdf. (diakses pada 11 Pebruari 2015)Suttie, John W. 1982. Introduction to Biochemistry. Japan. Holt-Saunders Japan.

Metabolisme Purin dan Pirimidin