Metabolisme Purin Dan Pirimidin (1).docx

TUGAS BIOKIMIA II: METABOLISME METABOLISME PURIN PIRIMIDIN

Disusun oleh: 1. Danny Adi Kurniawan

(16030234010)

2. Fitri Anggun Verdiana

(16030234015)

3. Sa’adah

(16030234016)

KIMIA B 2016 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN KIMIA 2019

BAB I PENDAHULUAN

Metabolisme dalam tubuh manusia sangat diperlukan dalam aktivitasnya sehari-hari. Tanpa adanya metabolisme, tubuh manusia tidak dapat beraktivitas karena tidak dihasilkannya energi dari metabolisme. Pada tubuh manusia, tubuh memetabolisir bahan-bahan yang dihasilkan tubuh maupun makanan yang kita makan. Salah satunya adalah purin dan pirimidin. Pada kesempatan ini, kami akan menjelaskan tentang purin dan pirimidin, bahan makanan yang mengandung purin dan pirimidin, sintesis dari purin dan pirimidin, hasil akhir dari katabolisme purin dan pirimidin.

BAB II ISI

A. Pengertian Purin Dan Pirimidin Purin dan pirimidin merupakan sebuah senyawa yang sangat penting untuk kelangsungan hidup sel. Dalam tubuh manusia, basa purin dan pirimidin berguna sebagai pembentuk asam nukleat atau bahan pembentuk DNA/RNA. Pada DNA maupun RNA, terdapat basa purin seperti Adenin dan Guanin. Sedangkan basa pirimidin yang terdapat pada DNA adalah sitosin dan timin. Lalu pada RNA terdapat basa pirimidin sitosin dan urasil. Selain sebagai komponen DNA dan RNA, purin dan pirimidin merupakan komponen dari beberapa koenzim, yaitu koenzim A, FAD, NAD+, dan NADP+ di dalam sel.1 Purin serta Pirimidin merupakan basa nitrogen. Jika basa nitrogen tersebut diberi dengan gugus pentose akan menjadi nukleosida. Lalu akan terbentuk nukelotida jika nukleosida yang berasal dari penambahan gugus pentose dari basa nitrogen diberi gugus fosfat. Jadi nukleotida merupakan nukleosida yang diberi dengan gugus fosfat.1 Purin dan Pirimidin merupakan unsur yang non esensial secara dietetik artinya manusia dapat mensintesis nukleotida secara de novo (dari senyawa intermediet anfibolik), meskipun tidak mengkonsumsi asam nukleat. Purin dan pirimidin memiliki beberapa peran dalam tubuh, diantaranya adalah sebagai sumber energy berupa ATP, GTP, UTP, CTP, ADP, GDP, dll. Sebagai koenzim berupa FAD, FMN, NAD, NADP, koenzim A. Sebagai second messenger dalam bentuk cAMP dan cGMP. Sebagai sumber metil, S-adenosil metionin. Sebagai building blocks RNA dan DNA. Membentuk senyawa aktif seperti UDP-glukosa, UDP-galaktosa, asetil KoA, siksinil koA, dll. Asam nukleat dari makanan akan dicerna diusus, diubah menjadi mononukleotida, kemudian menjadi mononukleosida, lalu menjadi basa purin dan pirimidin, baru direabsorbsi dan masuk ke dalam darah. Purin dari makanan di usus akan dioksidasi menjadi sam urat dan dieksresikan melalui urin. Basa purin dan pirimidin perenteral dapat digunakan untuk sintesis asam nukleat.2 Berikut adalah skema metabolisme purin dan pirimidin. NUKLEOPROTEIN

ASAM NUKLEAT

MONONUKLEOTIDA

ASAM URAT

PURIN

PIRIMIDIN

CO2 dan H2 O



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 basapirimidin

B. Tata Nama

C. Strktur Purin dan Pirimidin Rumus bangun dan tata cara pemberian nama basa purin Adenin = 6-amino purin (adenine) Hiposantin = 6-oksi purin (hypoxanthine)

Guanin = 2-amino-6-oksi purin (Guanine) Santin = 2,6-dioksi purin (xanthine) Rumus bangun dan tata cara pemberian nama basa pirimidin (pyrimidine) Sitosin = 2-oksi 4-amino pirimidin Orotat = 2,4-dioksi 6-karboksil pirimidin Urasil = 2,4-dioksi pirimidin (Uracil) Timin = 2,4-dioksi 5 –metil pirimidin

Gambar: Struktur purin

Gambar: Struktur pirimidin

D. Kegunaan Nukleotida: 1. Sebagai sumber energi yang mendorong bermacam-macam reaksi (ATP), terlibat dalam sintesis protein dan beberapa reaksi (GTP). UTP untuk aktivasi glukosa dan galaktosa. CTP se-bagai sumber energi dalam metabolisme lipida. 2. Merupakan bagian dari coenzim (AMP, NAD, KoA). 3. Sebagai regulator dan “second messenger” (cAMP, cGMP) 4. Sebagai penyusun RNA dan DNA.

E. Sintesis Purin dan Pirimidin Sintesis purin terdiri dari tiga macam proses, yaitu sintesis de novo, fosforibolisasi purin serta fosforilasi nukelosida purin. Sintesis de novo merupakan proses sintesis purin yang paling penting. Sedangkan proses sintesis yang lain lebih kepada jalur penyelamatan yang akan dibahas setelah sintesis purin dan pirimidin.1,2 Sintesis de novo merupakan proses pembentukan purin yang terjadi pada hati. Sintesis ini bermula pada senyawa ribose-5-P dan memiliki enzim regulator atau enzim kunci yaitu PRPP sintase (fosforibosil pirofosfat) yang diaktivasi oleh

Pi (fosfat inorganik) dan dihambat oleh nukleosida purin difosfat dan trifosfat (produk sintesis de novo). Selain itu, sintesis de novo juga memerlukan ATP; serta asam amino seperti glutamin, glisin, aspartat; CO2; tetra hidrofolat/asam folat. Pada sintesis ini, nukleotida yang pertama kali terbentuk adalah IMP (Inosin Mono Fosfat). Setelah itu, jika IMP diberi glutamin makan akan menjadi GMP (Guanosin Mono Fosfat) dan jika IMP diberi aspartate akan menjadi AMP Adenin Mono Fosfat).2 Tahapan sintesis purin adalah sebagai berikut. 1. Sintesis purin diawali oleh reaksi pembentukan molekul PRPP (5-phospho ribosil

pyro phosphate)

yang berasal

dari

ribosa-5P yang

mengkaitkan ATP dan ion Mg²+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 reaksiribosilamin-5P dengan glisin yang mengaktipkan ATP dan Mg²+sebagai aktivatordan yang dikatalisis oleh enzim GAR syn-thetase. 4. Kemudian GAR melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim transformilasedengan koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dan senyawa donor gugus formil, membentuksenyawa formil glisin amid ribosil-5P nya. Atom karbon gugus formil tersebutmenempati posisi atom C-8 inti purin.

5. Kemudian senyawa formil glisin amid ribosil 5P melakukn reaksi aminasi (pada atomkarbon ke-4 nya) dengan senyawa donor amino (berupa glutamin) dan terbentuknyasenyawa 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-5Pmelakukan fiksasi CO2 dengan biotin sebagai koenzim dan atom karbon yang difiksasitersebut menempati atom C (6) inti purin. Dilanjutkan reaksinya dengan aspartatmembentuk senyawa 5amino- 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) dansenyawa donor gugus formil, maka terbentukny senyawa 5-formamido-4-imidazolekarboksamide-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.

Gambar: Sintesis de novo purin2

Sintesis pirimidin berbeda dengan sintesis purin. Sintesis purin diawali dengan ribose-5-P yang sudah berbentuk cincin. Sedangkan pada sintesis pirimidin, terjadi pembentukan cincin terlebih dahulu. Sintesis yang terjadi di sitosol atau sitoplasma ini memerlukan CO2, glutamin dan ATP sebagai senyawa awal. Sintesis pirimidin juga memerlukan CPS II (Karbomoil Fosfat Sintase II) sebagai enzim regulator. Selain itu, sintesis ini juga perlu asam amino aspartate, NAD, tetrahidrofolat / asam folat dan perlu PRPP. Hasil awal dari sintesis ini berupa OMP (Orotate Mono Fosfat).2 Sintesis pirimidin diawali dari pembentukan karbamoil fosfat dari glutamin dan CO2 yang dikatalisa oleh enzim karbamoil fosfat sintase II (CPS II). CPS II akan diaktivasi oleh ATP dan PRPP, dan akan dihambat oleh UTP. Setelah karbamoil fosfat terbentuk, enzim aspartate transkarbamoilase akan membentuk senyawa karbamoil aspartate dari karbamoil fosfat. Lalu akan terjadi penutupan cincin pirimidin yang dilakukan oleh enzim dihidroorotase. Senyawa orotat yang terbentuk dari penutupan cincin akan dioksidasi menjadi asam orotat. Selanjutnya, cincin pirimidin akan dikonversi menjadi nukleotida orotidin mono fosfat (OMP) oleh enzim orotat fosforibosil transferase. Pada sintesis pirimidin, PRPP berperan sebagai sumber ribose-5-P (prekursor). Setelah itu, UMP akan dibentuk dari OMP menggunakan enzim orotidilat dekarboksilase.2 Berikut adalah tahapan sintesis pirimidin. Biosintesis pirimidin diawali oleh reaksi pembentukan karbamoil-P yang dihasilkandari 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 reaksinya berlangsung bukan di dalam sitosol melainkan di dalam mitokondria. 1. Berikutnya

karbamoil-P

berkondensasi

dengan

asam

aspartat

menghasilkan senyawa karbamoil-asparta. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase. 2. Berikutnya terjadi reaksi penutupan rantai sambil membebaskan H2O dari molekul karbamoil-aspartat sehingga dihasilkan asam dehidro orotat (DHOA= dihidrooroticacid). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim dihidroorotase.

3. Berikutnya

melalui

reaksi

yang

dikatalisis

oleh

enzim

DHOA

dehidrogenase dengankoenzim NAD+, DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid). 4. Selanjutnya terjadi reaksi penambahan gugus ribosa-P pada asam orotat. Reaksi inidikatalisis oleh enzim orotat fosforibosil transferase dan dihasilkan orotidilat OMP (orotidin mono posphate). 5. Akhirnya

enzim

orotidilat

dikarboksilase

dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan

mengkatalisis

reaksi

uridilat (uridin mono

phosphate) yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin. 6. 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 dihidrofolatharus direduksi kembali menjadi tetrahidrofolat, reaksi ini dikatalisis oleh dehidrofolat reduktase. Oleh karena itu, sel yang sedang membelah, yang harus mengasilkan TMP dan dihidrofolat.

Gambar: Sintesis pirimidin2

F. Katabolisme Purin dan Pirimidin Purin dan pirimidin tidak hanya dibentuk oleh tubuh, tetap juga akan di katabolisme atau akan di degradasi di dalam tubuh terutama pada hati. Purin dan pirimidin memiliki perbedaan pada hasil akhir katabolismenya. Pada purin, hasil katabolismenya berakhir sebagai asam urat yang tidak dapat larut dalam air dan juga dapat mengendap pada sendi-sendi pada tubuh manusia. Sedangkan hasil katabolisme dari pirimidin sangat larut dalam air seperti CO2, NH3, β-alanin dan

β-aminoisobutirat. Selain itu, β-aminoisobutirat mengalami transaminase menjadi metilmalonat semialdehida yang kemudia membentuk suksinil-KoA.2

Gambar: Katabolisme purin2 Hasil Katabolisme Purin Manusia mengubah adenosin dan guanosin menjadi asam urat. Adenosin mula – mula diubah menjadi inosin oleh adenosin deaminase. Uratase (uricase) mengubah asam urat menjadi alatoin, yaitu suatu produk yang larut dalam air pada mamalia. Namun manusia tidak memiliki uratase, produk akhir metabolisme purin adalah asam urat. Gangguan Metabolik Katabolisme Purin 1. Gout Ketika kadar asam urat melebihi batas kelarutanya, terjadi kristalisasi natrium urat di jaringan lunak dan sendi sehingga menimbulkan reaksi inflamasi, artritis gout. Namun sebagian besar hout mencerminkan gangguan pengaturan asam urat di ginjal. 2. Lesch-Nyhan sindrom Lesch-Nyhan sindrom disebabkan karena kehilangan fungsi gene HGPRT. Kelainan ini diturunkan melalui sex-linked. Gene HGPRT terdapat dalam X chromosom. Penderita dengan kelainan ini selain gejala gout yang parah juga memperlihatkan malfungsi dari sistem syaraf (mental retardasi dan “palsylike-spasticity”). Pada penderita yang “severe” terjadi “selfmutilation”, kematian terjadi sebelum penderita mencapai usia 20 tahun.

Aktivitas enzim hiposantin-guanin fosforibosiltransferase (HGPRT) kurang dari 1%. Akibatnya hiposantin dan guanin dipecah menjadi asam urat, yang mestinya dapat diubah kembali menjadi IMP dan GMP. PRPP yang tidak terpakai untuk “salvage” ini diperuntukkan sintesa de novo purin. Ekskresi asam urat melalui ginjal melebihi enam kali lipat. Penyebab sebenarnya terjadinya beberapa simptom dari kekurangan satu enzim ini belum diketahui. 3. Penyakit Von Gierke’s Penderita von Gierke mengalami kekurangan enzim glukosa 6 fosfatase. Akibatnya kelebihan glukosa 6 fosfat akan masuk ke dalam jalur HMP Shunt dan menghasilkan ribose 5 fosfat, yang selanjutnya akan meningkatkan

pembentukan

PRPP.

Peningkatan

PRPP

ini

akan

menyebabkan meningkatnya pembentukan purin dan hasil katabolismenya. 4. Hipourisemia Hipourisemia dan meningkatnya eksresi hipoxatin dan xantin disebabkan oleh defisiensi xantin oksidase, akibat defek genetik atau kerusakan heper yang parah.

Gambar: Katabolisme pirimidin2 Hasil Katabolisme Pirimidin Katabolisme pirimidin terutama terjadi di hati dengan hasil akhirnya berupa zat-zat yang mudah larut dalam air. Hasil akhir katabolisme purin sukar

larut (asam urat, sodium urat). Hasil akhir katabolisme pirimidin berupa β-alanin (dari sitosin dan urasil) dan β-amino isobutirat.

Kelebihan Katabolisme Pirimidin Jarang Menimbulkan Kelainan yang Signifikan Secara klinis. Karena hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya. Ada dua penyakit bawaan yang mempengaruhi sintesa pirimidin, dan menyebabkan meningkatnya eksresi asam orotat (orotat aciduria). Kelainan ini disebabkan karena kekurangan enzim yang mempunyai dua fungsi sebagai: Orotat fosforibosil transferase OMP dekarboksilase Gejala dan tanda-tanda klinik yang bisa dijumpai diantaranya: hambatan pertumbuhan (retarded growth, anemia berat hipokhromik dan sumsum tulang megaloblastik (megaloblastic bone marrow). Leukopeni juga sering dijumpai. Kelainan ini bisa diobati dengan uridin dan atau sitidin. Pemberian dua senyawa ini akan meningkatkan pembentukan UMP (nukleosida kinase). UMP akan menghambat CPS II, dengan demikian mengurangi pembentukan asam orotat. Gangguan katabolisme pirimidin 1. Asiduria Orotat Asiduria Oritat yang menyertai syindrom Reye mungkin terjadi akibat kerusakan parah mitkondria sehingga tidak mampu megguakan karbomoil fsft, sehingga teradi pembetuka asam rtat sistlik secara berlebihan. 2. Definisi suatu enzim siklus urea menyebabkan eksresi prekursor pirimidin Penigkatan eksresi asam orotat, urasil dan uridin meyertai defisiensi ornitin transkarbamilase hepar. Karbamoil fosfat yang berlebihan kemudian keluar ke sitosol dang merangsang biosintes nukleotida pirimidin.

G. Jalur Penyelamatan Purin dan Pirimidin Perubahan purin, ribonukleosida dan deoksiribonukleosida menjadi mononukleotida memerlukan proses yang disebut reaksi penyelamatan (salvage reaction). Proses penyelamatan purin ini juga terjadi di hepar. Mekanisme yang lebih penting melibatkan fosforibosilasi oleh PRPP purin bebas untuk membentuk

purin 5’-mononukleotida. Dua fosforibosil transferase kemudian mengubah adenine menjadi AMP, serta mengubah hipoxantin dan guanine menjadi IMP atau GMP. Mekanisme penyelamatan kedua melibatkan transfer fosforil dari ATP ke ribonukleosida purin. Adenosin kinase mengkatalisis fosforilasi adenosine dan deoksiadenosin

menjadi

AMP

dan

dAMP,

dan

deoksisistidin

kinase

memfosforilasi deoksisistidin dan 2-deoksiguanosin menjadi dCMP dan dGMP. Enzim yang terlibat adalah adenine fosforibosil transferase (APRT) dan hipoxantin guanine fosforibosil transferase (HGPRT).2 Dua mekanisme meregulasi perubahan IMP menjadi GMP, masing-masing menginhibisi adenilosuksinat sintase dan IMP dehidrogenase. Selain itu, perubahan IMP menjadi AMP memerlukan GTP, dan perubahan XMP menjadi GMP memerlukan ATP. Oleh karena itu, regulasi silang jalur-jalur metebolisme IMP ini berfungsi menurunkan sintesis sebuah nukleotida purin jika terjadi defisiensi nukleotida lain. AMP dan GMP juga menginhibisi HGPRT, yang mengubah hipoxantin dan guanine menjadi IMP dan GMP dan umpan balik GMP menginhibisi PRPP glutamil amidotransferase.2

H. Makanan yang Mengandung Purin Asam urat merupakan hasil dari katabolisme dari purin. Purin yang dikatabolisme dapat dihasilkan oleh tubuh dan juga dapat berasal dari makanan yang kita makan. Berikut makanan yang mengandung purin. Setiap makanan mengandung nukleoprotein. Sehingga makanan yang dimakan oleh manusia terdapat purin yang akan dikatabolisme menjadi asam urat. Tetapi, makanan yang dimakan tersebut dapat dibedakan menjadi makanan yang dihindari pada penderita asam urat dan juga makanan yang dapat dikonsumsi oleh penderita asam urat.3,4 Makanan yang harus dihindari oleh penderita asam urat adalah minuman beralkohol, ragi, makanan yang diawetkan dalam kaleng seperti kornet dan sarden, sayuran bayam, asparagus, kembang kol, sup kental dan soto sulung, kerang, cumi-cumi, jengkol, petai, melinjo, jantung, hati, kornet sapi, usus, limpa, paru, otak, dan bebek. Sebaiknya makanan yang disebutkan tadi dihindari karena dapat menyebabkan penderita asam urat dapat mengalami nyeri pada persendian.3

Makanan yang dapat dikonsumsi oleh penderita asam urat adalah daging, ayam, ikan tongkol, ikan tenggiri, ikan bawal, ikan bandeng sebesar 50 gr sehari, sayuran selain sayuran di atas. Makanan ini dapat di konsumsi tetapi dalam jumlah yang tidak berlebih.3

BAB III PENUTUP

Kesimpulan Purin dan pirimidin dalam tubuh dapat disintesis dan juga didapat dari makanan yang dimakan. Hasil akhir dari katabolisme purin merupkan asam urat. Jika asam urat yang dihasilkan tubuh dari katabolisme purin semakin banyak maka asam urat akan mengendap pada persendian dan menimbulkan rasa nyeri. Tidak hanya mengendap, asam urat juga dieksresikan oleh tubuh melalui urin.

DAFTAR PUSTAKA

(1)

Marks DB.Biokimia kedokteran dasar: sebuah pendekatan klinis. Jakarta: EGC.1996.h.615-22.

(2)

Murray RK.Biokimia harper. Jakarta: EGC.2009.h.311-9.

(3)

Penerbit Buku Kompas. Makan sehat hidup sehat. Jakarta : Kompas Media Nusantara.2006.h.30-6.

(4)

Hartono A. Terapi gizi & diet rumah sakit. Jakarta: EGC.2004. h.178-80

(5)

Krisnatuti D, Yenrina R, Uripi V. Perencanaan menu untuk penderita gangguan asam urat. Jakarta: Niaga Swadaya.2007.h.4

(6)

Colby, Diane S. 1985. Ringkasan biokimia Harper. San frasisco: EGC