Metabolisme Purin Pirimidin.docx

BAB I PENDAHULUAN

A. 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 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 IMP Sintesis pertama terbentuk sepenuhnya nukleotida purin, monophosphate inosine, IMP dimulai dengan 5-phospho-α-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. 1

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).

B. Rumusan Masalah 1. Apakah pengertian dari purin dan pirimidin? 2. Bagaimana struktur purin dan pirimidin? 3. Bagaimana metabolisme purin dan pirimidin? 4. Bagimana kelainan purin dan pirimidin?

C. Tujuan Penulisan 1. 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 bagimana kelainan purin dan pirimidin

2

BAB II ISI

A. 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. 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. Inti Purin dan Pirimidin adalah inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Derivat Purin berupa senyawa: Adenin dan Guanin, Contoh Purin: (adenin, guanin, hipoxantin, xantin) → dimetabolisme jadi asam urat. Sedangkan Derivat Pirimidin berupa senyawa: sitosin, urasil dan timin, Contoh Pirimidin (sitosin, urasil, timin) → dimetabolisme jadi CO2 dan NH3. B. Tata Nama

3

C. Bentuk Struktur Purin dan Pirimidin Bentuk Struktur Purin

Bentuk Struktur Pirimidin

4

D. Kegunaan Biomedis Purin dan Pirimidin -

Sebagai sumber energy (ATP )

-

Bagian dari Koenzim

-

Sebagai penyusun RNA dan DNA

E. Metabolisme Purin dan Pirimidin Umumnya 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.



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

5

Metabolisme Purin Tahapan biosintesis Purin 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 reaksi ribosilamin-5P dengan glisin yang mengaktipkan ATP dan Mg²+ 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 aminoimidazole- 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.

6

Lanjutan IMP

7

Katabolisme Purin Pada 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.

Metabolisme Pirimidin Tahapan biosintesis pirimidin 1. 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

8

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 –metilentetrahidrofolat 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.

9

Gambar Skema Biosintesis Pirimidin

10

Katabolisme Pirimidin

11

F. Kelainan Metabolisme Purin dan Pirimidin Masalah klinik metabolisme purin Asam urat adalah produk akhir katabolisme purin pada manusia, 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. 1. 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. 3. Penyakit von gierke adalah defisiensi glukosa fosfatase yang terjadi karena sekunder akibat peningkatan atau pembentukan prekursor PRPP, ribosa 5-fosfat, disamping itu asidosis laktat yang menyertai akan menikan ambang ginjal untuk urat sehingga terjadi peningkatan total kadar urat dalam tubuh.

Masalah klinik metabolisme pirimidin 1. Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO2, ammonia, betalanin dan propionat sangat mudah larut dalam air bila overproduksi dan jarang didapati kelainan. 2. Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP akan terjadi peningkatan nukleotida dan peningkatan ekskresi dari betalanin. 3. Defisiensi folat dan vitamin B12 dengan defisiensi TMP.

12

Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya.

13

BAB III PENUTUP

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.

14

DAFTAR PUSTAKA

Harper, 2001, Biokimia Edisi Ke-27, Buku Kedokteran (EGC), Jakarta. Toha, 2001, Biokimia, Metabolisme Biomolekul, Bandung, Alfabeta Poedjiadi, Supriyanti, 2007, Dasr-Dasar Biokimia, Bandung, UI Press

15