MATA KULIAH : BIOKIMIA
"METABOLISME NUKLEOTIDA PURIN DAN PIRIMIDIN"
DISUSUN OLEH: KELOMPOK
SANTRI M NINGSIH H31113328
SARIFAH H31113329
SUCI PARAMITA H31113330
ROSDIANA H31113333
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmatnya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah ini yang membahas tentang METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN.
Makalah ini merupakan hasil diskusi kelompok kami.Pembahasan di dalamnya kami dapatkan dari kuliah, browsing internet, diskusi anggota, dll. Dengan pemahaman berdasarkan pokok bahasan masalah Metabolisme Purin dan Pirimidin.
Kami sadari makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Kritik dan saran yang membangun dari semua pihak sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah yang selanjutnya.Demikian yang dapat kami sampaikan, semoga makalah ini dapat bermanfaat khususnya bagi kami yang sedang menempuh pendidikan dan dapat dijadikan pelajaran bagi teman-teman dan kami khususnya.
Makassar, 26 Oktober 2014
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB I. PENDAHULUAN
Latar Belakang……………………………………………………………………...4
Rumusan Masalah………………………………………………………………..…5
Tujuan Penulisan…………………………………………………………………...6
BAB II. PEMBAHASAN
Pengertian Purin dan Pirimidin……………………………………………….……7
2.1.2 Tata Nama……………………………………………………………………7
Bentuk Struktur Purin dan Pirimidin………………………………………………7
Metabolisme Purin dan Pirimidin………………………………………………….9
Metabolisme Purin…………………………………………………………..9
Biosintesis Purin……………………………………………………….9
Katabolisme Purin……………………………………………………..9
Metabolieme Pirimidin……………………………………………………13
Biosintesis Pirimidin………………………………………………….13
Katabolisme Pirimidin………………………………………………..16
2.4 Kelainan Metabolisme Purin dan Pirimidin……………………………………….17
BAB III. PENUTUP
Kesimpulan……………………………………………………………………….19
Saran………………………………………………………………………………19
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................20
BAB I
PENDAHULUAN
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.
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).
RUMUSAN MASALAH
Apakah pengertian dari purin dan pirimidin?
Bagaimana struktur purin dan pirimidin?
Bagaimana metabolisme purin dan pirimidin?
Bagaimana biosintesis nukleotida purin dan pirimidin?
Bagimana katabolisme purin dan pirimidin?
Bagimana kelainan purin dan pirimidin?
TUJUAN PENULISAN
Untuk mengetahui pengertian dari purin dan pirimidin?
Untuk mengetahui bagaimana struktur purin dan pirimidin?
Untuk mengetahui bagaimana metabolisme purin dan pirimidin?
Untuk mengetahui bagaimana biosintesis purin dan pirimidin?
Untuk mengetahui bagaimana katabolisme purin dan pirimidin?
Untuk mengetahui bagimana kelainan purin dan pirimidin?
BAB II
PEMBAHASAN
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 NH3
2.1.2 Tata Nama
Bentuk Struktur Purin dan Pirimidin
PURIN
PIRIMIDIN
Metabolisme Purin dan Pirimidin
METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDINNUKLEOPROTEINASAM NUKLEATMONONUKLEOTIDAMONONUKLEOSIDAPURINPIRIMIDINASAM URATCO2 DAN H2O
METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN
NUKLEOPROTEIN
ASAM NUKLEAT
MONONUKLEOTIDA
MONONUKLEOSIDA
PURIN
PIRIMIDIN
ASAM URAT
CO2 DAN H2O
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
Metabolisme Purin
Biosintesis Nukleotida Purin
Hasil penelitian dengan menggunakan radioisotop, ternyata setiap komponen yang dijumpai dalam kerangka inti purin berasal dari bermacam-macam sumber diantara lain :
Atom C (6) inti purin berasal dari atom karbon molekul CO2 udara pernafasan.
Atom N (1) inti purin bersal dari atom nitrogen gugus amino (-NH2) molekul aspartat.
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).
Atom N (3) dan atom N (9) berasal dari nitrogen gugus amida molekul glutamin.
Atom C (4) atom C (5) dan atom N (7) merupakan molekul glisin.
Tahapan biosintesis Purin
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.
Selanjutnya pembentukan senyawa 5-Phosphoribosilamin dari hasil reaksi PRPP dengan glutamin. Reaksi ini menghasilkan pula asam amino glutamat + Ppi.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
Gugus amino akan dilepaskan dari AMP membentuk IMP, atau dari adenosin membentuk inosin (hipoxantin).
IMP dan GMP oleh enzim 5'-nukleotidase akan diubah ke bentuk nukleosida, yaitu inosin dan guanosin.
Purine nukleosida fosforilase akan menubah inosin dan guanosin menjadi basa purin, yaitu hipoxantin dan guanin.
Guanin akan mengalami deaminasi menjadi xantin.
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
Biosintesis 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.
Tahapan biosintesis pirimidin
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.
Berikutnya karbamoil-P berkondensasi dengan asam aspartat menghasilkan senyawa karbamoil-asparta. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase.
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.
Berikutnya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim DHOA dehidrogenase dengan koenzim NAD+, DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid).
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).
Akhirnya enzim orotidilat dikarboksilase mengkatalisis reaksi dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan uridilat (uridin mono phosphate)yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin.
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
Katabolisme Pirimidin
Kelainan Metabolisme Purin dan Pirimidin
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.
Masalah klinik metabolisme purin
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
Gout terjadi ketika cairan tubuh sangat jenuh akan asam urat. Karna kadar nya yang tinggi.
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.
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.
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.
Metabolisme Pirimidin
Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO2, ammonia, betalanin dan propionat 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.
Masalah klinik metabolisme pirimidin
Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya.
Kelainan autosomal resesif
Hereditary orotic aciduria
tipe I:
tipe yang lebih sering def. orotat fosforibosil transferase & orotidilat dekarboksilase
terjadi anemia megaloblastik, tdp kristal jingga dalam urine.
Tipe II :
Karena defisiens6i orotidilat dekarboksilas.
Reye's Syndrome
Gangguan pada mitokondria hati
Orotikasiduria sekunder karena ketidakmampuan mitokondri memakai karbamoil fosfat (pada defisiensi ornitin trankarbamoilase) over produksi asam orotat
BAB III
PENUTUP
3.1 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
Diharapkan kepada seluruh mahasiswi untuk dapat memehami isi dari materi ini.
Diharapkan setelah mempelajari materi ini mahasiswi bisa menambah wawasannya mengenai materi ini.
DAFTAR PUSTAKA
Harper, 2001, Biokimia Edisi Ke-27, Buku Kedokteran (EGC), Jakarta.
