1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan nukleosida dan nukleotida! Nukleotida adalah molekul yang tersusun dari gugus basa nitrogen, gula, dan satu atau lebih gugus fosfat. Basa penyusun nukleotida biasanya adalah berupa purina atau pirimidina, sementara gulanya adalah pentosa (ribosa), (ribosa), baik berupa deoksiribosa maupun ribosa. Nukleosida adalah turunan purin dan pirimidin yang memiliki sebuah gula yang terikat dengan nitrogen cincin. 2. Sebutkan fungsi-fungsi nukleotida! Fungsi Nukleotida adalah : a) Nukleotida berperan dalam metabolisme sel. Contohnya saja nukleotida jenis Adenosin triposphat, yang merupakan pembawa energi utama ke dalam sel tubuh. Sel tubuh tidak akan berfungsi tanpa nukleotida ini. b) Nukleotida juga berfungsi untuk membantu sintesa lemak, karbohidrat, dan protein. c) Nukleotida berperan penting dalan membangun kekebalan tubuh terhadap infeksi.. Hal tersebut merupakan salah satu alasan mengapa anak yang diberikan ASI jarang terkena batuk, pilek, dan berbagai penyakit lain. d) Nukleotida mencegah infeksi saluran pencernaan. Terjadinya diare pada anakanak biasanya disebabkan oleh infeksi virus di saluran perncernaan (gastroenteritis). (gastroenteritis). Terkadang diare juga disebabkan oleh bakteri atau parasit. Nukleotida tidak hanya dapat melindungi anak anda dari infeksi saluran cerna yang parah, tapi juga membantu pencegahan dan penyembuhan diare. 3. Jelaskan peranan nukleotida sebagai “energy currency” di dalam sel! Nukleotida berperan sebagai senyawa penukar energi yang universal. ATP merupakan suatu nukleotida adenin. Rantai respirasi menyediakan sebagian besar energy yang di tangkap di dalam metabolisme ADP merupakan molekul yang ditangkap sebagian energy bebas dalam bentuk fosfat berenergi tinggi, yang di lepas oleh proses katabolisme. ATP yang dihasilkan akan menghanarkan energi.
4. Sebutkan basa purin dan pirimidin pembentuk DNA dan RNA! -
Basa purin pada DNA: Adenin (A) dan Guanin (G)
-
Basa purin pada RNA: Adenin (A) dan Guanin (G)
-
Basa pirimidin pada DNA: Sitosin (C) dan Timin (T)
-
Basa pirimidin pada RNA: Sitosin (C) dan Urasil (U)
5. Apa perbedaan struktur basa purin dan pirimidin pada DNA dan RNA? Jelaskan! DNA mengandung Timin (T) sedangkan RNA mengandung Urasil (U). Perbedaan antara Timin dan Urasil adalah Timin mengandung gugus metil sedangkan Urasil tidak mengandung gugus metil. 6. Sebutkan beberapa contoh basa yang tidak lazim! 4
-
Cytosine tidak lazim: N -Acetylcytosine
-
Uracil tidak lazim: Pseudoracil
-
Adenine tidak lazim: N -N -Dimethyladenine
6
6
7. Terangkan sistem penomoran atom pada cincin basa purin dan pirimidin, serta penamaan atom karbon senyawa pentosa pada nukleotida! a) Sistem penomoran atom pada cincin basa purin dan pirimidin Atom pada cincin basa purin dan pirimidin diberi nomor menurut sistem internasional. Atom pada cincin pirimidin disebutkan 1 sampai 6, sedangkan dalam purin 1 sampai 9. b) Penamaan atom karbon senyawa pentosa pada nukleotida Bila senyawa pentosa tersebut merupakan ribosa, maka disebut sebagai 5’ribonukleotida. Apabila senyawa pentosa tersebut merupakan deoksiribosa, maka disebut 5’-deoksiribonukleotida. 8. Jelaskan ikatan fosfat pada pentosa dari suatu nukleotida! Nukleotida merupakan senyawa nukleosida dengan tambahan satu atau dua gugus fosfat yang terikat pada atom ke lima (5’ -OH) dari pentosa. Bila hanya satu gugus fosfat yang terikat pada karbon ke lima dari pentosa, maka disebut nukleosida monofosfat (NMP) seperti AMP (Adenosin Monofosfat) dan CMP; bila dua gugus fosfat disebut nukleosida difosfat (NDP) seperti ADP (Adenosin Difosfat); bila terdapat tiga gugus fosfat disebut nukleosida trifosfat (NTP) seperti ATP (Adenosin Trifosfat).
9. Sebutkan senyawa-senyawa pembentuk atom dari cincin pirin! Cincin purin terdiri dari asam amino (aspartat, glisin, dan glutamin), CO2, dan derivat tetrahidrofolat.
10. Jelaskan secara singkat pembentukan cincin purin! Cincin purin dibentuk pada senyawa ribosa 5-fosfat yang telah ada. 11. Terangkan secara singkat sintesin senyawa PRPP (5 fosforibosil 1 pirofosfat) beserta faktor penghambat dan faktor yang mengaktivasi pembentukannya! Terjadi Sintesis PRPP dari ATP dan ribosa 5 -fosfat. PRPP (ribosa fosfat pirofosfokinase) diaktivasi oleh Pi dan dihambat oleh nukleosida purin difosfat dan trifosfat. PRPP juga berperan dalam sintesis pirimidin serta jalur reaksi penyelamatan purin dan pirimidin. 12. Jelaskan secara singkat pembentukan fosforibosilamin! Sintesis 5'-fosforibosilamin terjadi dari PRPP dan glutamin. Gugus amida dari glutamin akan menggantikan gugus pirofosfat yang terikat pada karbon 1 dari PRPP. Enzim yang berperan yaitu glutamin:fosforibosil pirofosfat amidotransfease dihambat oleh AMP, GMP, dan IMP yang merupakan senyawa akhir. Kecepatan reaksi ini juga tergantung pada konsentrasi PRPP dan glutamin. 13. Terangkan mekanisme pembentukan senyawa Inosine Monophospate (IMP) ! Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol glutamin, salah satu mol glisin, satu mol CO 2, satu mol aspartate dan dua mol formate. Para gugus formil dilakukan pada tetrahydrofolate (THF) dalam bentuk N
5,
N
10-methenyl-THF
Enzim nama: 1. Glutamin amidotransferase phosphoribosylpyrophosphate 2. Glycinamide sintase ribotide
dan N
10-formil-THF.
3. Glycinamide transformylase ribotide 4. Formylglycinamide sintase 5. Sintase ribotide aminoimidazole 6. Karboksilase ribotide aminoimidazole 7. Succinylaminoimidazolecarboxamide sintase ribotide 8. Adenylosuccinate lyase 9. Transformylase aminoimidazole ribotide karboksamida 10. IMP cyclohydrolase Sintesis membentuk nukleotida purin penuh pertama, monofosfat inosin, IMP dimulai dengan 5-phospho-α-ribosyl-1-pirofosfat, PRPP. Melalui serangkaian reaksi menggunakan ATP, tetrahydrofolate (THF) derivatif, glutamin, glisin dan aspartate IMP ini menghasilkan jalur. Tingkat membatasi reaksi dikatalisis oleh glutamin amidotransferase PRPP, enzim ditandai dengan 1 pada Gambar tersebut. Struktur nucleobase dari IMP (hipoksantin) ditunjukkan. 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 membutuhkan energi dalam bentuk GTP; yang mengarah ke GMP memerlukan energi dalam bentuk ATP.
14. Mengapa IMP disebut sebagai “Parent Purine Nucleotide”?
15. Sebut dan jelaskan contoh-contoh inhibitor pada sintesis purin! Beberapa senyawa inhibitor sintesis purin dipakai dalam pengobatan terhadap berbagai mikroorganisme misalnya: sulfonamid. Senyawa yang merupakan analog dari asam folat yaitu metotreksat banyak dipakai dalam pengobatan kanker, dimana senyawa tersebut akan menginterferensi sintesis nukleotida. Selain itu, ada berbagai senyawa inhibitorik dan reaksi yang dihambat senyawa tersebut mencakup azaserin, diazanorleusin, 6-merkaptopurin, dan asam mikofenolat.
16. Jelaskan proses konversi IMP menjadi AMP dan GMP! Pembentukan AMP memerlukan GTP sebagai sumber energi, sebaliknya pembentukan GMP memerlukan ATP.
17. Jelaskan proses konversi NMP menjadi NDP dan NTP! NMP akan diubah menjadi NDP oleh enzim nukleosida monofosfat kinase dimana AT P berperan sebagai sumber fosfat. AMP + ATP 2 ADP ( adenilat kinase ) GMP + ATP GDP + ADP ( guanilat kinase ) Adenilat kinase sangat aktif dihati dan otot, dimana proses pertukaran energi dari AT P berlangsung cepat. Interkonversi antara NDP dan NTP dilakukan oleh enzim nukleo sida difosfat kinase.
GDP + ATP GTP + ADP CDP + ATp CTP + ADP 18. Apa yang dimaksud dengan jalur penyelamatan purin? -
Menyelamatkan purin dari basis yang berasal dari degradasi asam nukleat me lalui pembalikan jalur katabolisme yang dapat diubah kembali menjasi NTP.
-
Sintesis nukleotida dalam otak dengan bantuan enzim APRT (adenin fosforibo sil transferase) dan enzim HGPRT (hipoxantin guanin foaforibosil transferase).
19. Enzim apa yang terlibat dalam jalur penyelamatan purin? Enzim yang terlibat dalam jalur penyelamatan purin yaitu: -
Adenin fosforibosil transferase (APRT)
-
Hipoxantin guanin fosforibosil transferase (HGPRT)
20. Jelaskan yang saudara ketahui tentang sindrom Lesch Nyhan! Sindrom Lesch Nyhan adalah kelainan yang deisebabkan oleh defisiensi HGPRT yaitu Hipoxantin Guanin Fosforibosil Transferase yang merupakan enzim yang terlibat dalam jalur penyelamatan purin. 21. Terangkan jalur degradasi nukleotida purin! Pada manusia hasil akhir katabolisme purin ialah asam urat. Sebagian mamalia (tidak termasuk manusia) dapat mengoksidasi asam urat menjadi allantonin, yang selanjutnya dapat didegradasi menjadi urea dan amonia. 22. Apa hasil akhir dari katabolisme purin pada manusia? Hasil akhir dari katabolisme purin pada manusia adalah Asam Urat 23. Jelaskan secara singkat pembentukan asam urat! -
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 mengubah 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.
24. Berikan beberapa contoh kelainan genetik yang berhubungan dengan proses degenerasi purin!
25. Terangkan degradasi asam nukleat di saluran pencernaan? Di
dalam
usus
halus
terjadi
pemutusan
ikatan
fosfodiester
oleh
endonuklease(pankreas) menjadi oligonukleotida. Dipecah lebih lanjut dengan fosfodiesterase (ensimexonuclease non spesifik) menjadi monofosfat. Dipecah lebih lanjut fosfomonoesterase dikenal sebagai nukleotidase menghasilkan nukleosida and orthophosphate. Nucleosida phosphorylase menghasilkan basa dan andribose-1-
phosphate. Jika basa atau nukleosida tidak digunakan kembali utk salvage pathways, basa akan lebihlanjut didegradasi menjadi asam urat (purin), ureidopropionat (pyrimidine). 26. Apa perbedaan pembentukan cincin pirimidin dan cincin purin? Pada saat terjadinya penambahan gugus ribose –P (pada biosintesis purin) , penambahan gusus ribosa-P tersebut sudah berlangsung ditahap awal. Sedangkan pada biosintesis pirimidin berlangsung setelah perjalanan beberapa tahap jauh. 27. Sebutkan sumber atom karbon dan nitrogen dari cincin pirimidin ! Dalam reaksi pertama jalur, PRPP bereaksi dengan glutamin membentuk fostoribosil amin. Reaksi ini menghasilkan Nitrogen 9 cincin purin. Dalam reaksi kedua, keseluruh an gugus glisin ditambahkan ke prekursor yang sedang tumbuh. Glisin menyediakan Karbon 4 dan 5, serta Nitrogen 7 pada cincin purin. Karbon 8 diswdiakan oleh metenil tetrahidrofolat, Nitrogen 3 oleh glutamin, Karbon 6 oleh O2, dan Nitrogen 1 oleh aspartat, Karbon 2 oleh formil tetrahidrofolat. 28. Jelaskan perbedaan enzim karbomil fosfat sintetase I dan karbomil fosfat sintetase II !
Enzim karbamoil fosfat sintetase I, merupakan enzim pengatur, enzim ini me merlukan N-asetil glutamat sebagai modulator positif (perangsangnya).
Merupakan senyawa berenergi tinggi, molekul ini dapat dipandang sebagai p emberi gugus karbamoil yang telah aktif kepada ornitin untuk membentuk sit rulin dan membebaskan fosfatnya. Dikatalis oleh ornitin transkarbamoilase y ang terdapat pada bagia mitokondria sel hatinya dan memerlukan Mg
2+.
Sedangkan enzim karbamoil fosfat sintetase II, memakai glutamin dan, tidak memerlukan N-asetil glutamat
29. Terangkan kelainan “orotic aciduria”? Enzim apa yang terlibat? Dan jelaskan akibat nya! -
Orotic aciduria adalah kelainan yang terjadi karena defisiensi enzim orotat fos foribosil transferase dan orotidilat dekaroksilase
-
Enzim yang terlibat adalah orotat fosforibosil transferase dan orotidilat dekar oksilase.
-
Mengakibatkan pertumbuhan yang abnormal, anemia, dll.
30. Jelaskan pembentukan cytidine triphosphate (CTP) Sintesis pirimidin berbeda dalam dua cara yang signifikan dari yang purin. Pertama, struktur cincin dipasang sebagai basa bebas, tidak dibangun di atas PRPP. PRPP ditambahkan ke dasar pirimidin pertama sepenuhnya terbentuk (asam orotic), membentuk orotate monophosphate (OMP), yang kemudian dekarboksilasi untuk UMP. Kedua, tidak ada cabang di jalur sintesis pirimidin. UMP adalah terfosforilasi dua kali untuk menghasilkan UTP (ATP merupakan donor fosfat). Fosforilasi pertama adalah dikatalisis oleh kinase uridylate dan kedua oleh nukleosida difosfat kinase mana-mana. Akhirnya UTP aminated oleh aksi sintase CTP, menghasilkan cytidine triphosphate (CTP).
31. Jelaskan tentang jalur penyelamatan pirimidin! 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).
Synthesis of carbamoyl phosphate by CPS II Sintesis karbamoilfosfat oleh CPS II
Enzim: -
Aspartate transcarbamoylase, ATCase
-
Karbamoil dehydratase aspartate
-
Dihydroorotate dehidrogenase
-
Orotate fosforibosiltransferase
-
-5'-fosfat karboksilase orotidine Sintesis UMP dari karbamoilfosfat. Karbamoil fosfat digunakan dalam sintesis nukleotida pirimidin berbeda dari yang disintesis pada siklus urea, melainkan disintesis dari glutamin bukan amonia dan disintesis dalam sitosol. Reaksi ini dikatalisis oleh sintetase karbamoil fosfat II (CPS-II). Selanjutnya karbamoilfosfat
dimasukkan
ke
dalam
jalur
biosintesis
nukleotida
pirimidin
melalui
aksi
transcarbamoylase aspartat, ATCase (enzim # 1) yang adalah tingkat membatasi langkah dalam biosintesis pirimidin. Setelah penyelesaian sintesis UMP dapat difosforilasi menjadi UTP dan digunakan sebagai substrat untuk sintase CTP untuk sintesis nukleotida CTP uridin. juga merupakan prekursor untuk sintesis de novo dari nukleotida timin. Tempatkan mouse di atas nama menengah hijau untuk melihat struktur. Sintesis pirimidin berbeda dalam dua cara yang signifikan dari tahun purin.Pertama, struktur cincin dipasang sebagai basa bebas, tidak dibangun di atas PRPP. PRPP is added to the first fully formed pyrimidine base (orotic acid), forming orotate monophosphate (OMP), which is subsequently decarboxylated to UMP. PRPP ditambahkan ke base pirimidin terbentuk penuh pertama (asam orotic), membentuk monofosfat orotate (OMP), yang kemudian dekarboksilasi untuk UMP. Second, there is no branch in the pyrimidine synthesis pathway. Kedua, tidak ada cabang di jalur sintesis pirimidin. UMP is phosphorylated twice to yield UTP (ATP is the phosphate donor). UMP adalah fosforilasi dua kali untuk menghasilkan UTP (ATP merupakan donor fosfat). The first phosphorylation is catalyzed by uridylate kinase and the second by ubiquitous nucleoside diphosphate kinase. Yang pertama adalah fosforilasi dikatalisis oleh kinase uridylate dan yang kedua oleh nukleosida difosfat kinase mana-mana. Finally UTP is aminated by the action of CTP synthase, generating CTP. Akhirnya UTP aminated oleh aksi sintase CTP, menghasilkan CTP. The thymine nucleotides are in turn derived by de novo synthesis from dUMP or by salvage pathways from deoxyuridine or deoxythymidine. Para nukleotida timin pada gilirannya diturunkan oleh sintesis de novo dari DUMP atau dengan jalur penyelamatan dari deoxyuridine atau deoxythymidine. 32. Jelaskan tentang jalur penyelamatan pirimidin! Cincin pirimidin dapat mengalami degradasi menjadi senyawa yang soluble (larut dalam air). Selain itu, pirimidin dapat memasuki jalur penyelamatan pirimidin (Salvage Pathway), dan diubah menjadi nukleotida oleh enzim pirimidin fosforibosil transferase, yang seperti pada jalur penyelamatan purin, juga memerlukan PRPP
sebagai sumber ribosa 5-fosfat. 33. Terangkan proses konversi riboknukleotida menjadi deoksiribosanukleotida !
-
Nukleotida untuk sintesis DNA adalah 2’-deoksiribosanukleotida,yang dihasilkan dari ribonukleosida difosfat.
-
Riboknukleotida reduktase (ribonukleosida difosfat reduktase) berperan dala proses reduksi nukleosida difosfat (ADP, GDP, CDP, dan UDP), menjadi bentuk deoksi (dADP,dGDP,dCDP,dan dUDP)
-
Donor atom hydrogen untuk proses reduksi ini ialah gugus sulfhidril dari enzim tersebut,yang kemudian akan membentuk ikatan disulfida.
34. Jelaskan yang saudara ketahui mengenai enzim ribonukleotida reduktase ! Enzim Riboknukleotida Reduktase berperan dalam proses reduksi nukleosida difosfat (ADP,
GDP,CDP, dan UDP) menjadi bentuk deoksi (dADP, dGDP,dCDP, dan dUDP).
Donor atom hydrogen untuk proses reduksi ini ialah gugus sulfhidril dari enzim tersebut,yang kemudian akan membentnuk ikatan disulfida. 35. Apa peranan senyawa thioredoxin pada enzim ribonukleotida reduktase? Sebagai donor gugus pereduksi (ko-enzim) yang berfungsi aktif membentuk deoksiribonukleotida. 36. Senyawa apa yang diperlukan untuk mereduksi thioredoksin? +
Gugus pereduksi berasal dari NADPH + H dan dikatalisa oleh tioredoksin reduktase.
37. Jelaskan mekanisme regulasi enzim ribonukleotida reduktase! Ribonukleotida reduktase berperan dalam proses reduksi nukleosida difosfat (AGD, GDP, CDP, dan UDP) menjadi bentuk deoksi (Dadp, dGDP, dCDP, dan dUDP). Donor atom hidrogen untuk proses reduksi ini ialah gugus sulfhidril dari enzim tersebut, yang kemudian akan membentuk ikatan disulfida. 38. Terangkan mekanisme pembentukan dTMP ; senyawa apa yang dapat menghambat pembentukannya ? Katabolisme dari nukleotida pirimidin akhirnya menyebabkan β -alanin (ketika CMP dan UMP yang rusak) atau β -aminoisobutyrate (ketika dTMP diturunkan) dan NH dan CO
2.
The β-alanin dan β-aminoisobutyrate berfungsi sebagai donor-NH
2
3
di
transaminasi dari α-ketoglutarate untuk glutamat.Reaksi selanjutnya mengubah produk untuk malonyl-KoA (yang dapat dialihkan ke sintesis asam lemak) atau methylmalonyl-KoA (yang dikonversikan ke succinyl-KoA dan dapat didorong dengan siklus TCA). Sisa barang dari basa pirimidin memiliki signifikansi klinis kurang daripada purin, karena kelarutan dengan-produk katabolisme pirimidin. Namun, seperti yang ditunjukkan di atas, jalur penyelamatan untuk sintesis nukleotida timidin sangat penting dalam persiapan untuk pembelahan sel. Urasil dapat diselamatkan untuk membentuk UMP melalui tindakan bersama dari fosforilase uridina dan uridina kinase, seperti ditunjukkan: urasil fosfat + ribosa-1 uridina + ATP
uridina + P i
ADP + UMP
Deoxyuridine juga merupakan substrat untuk fosforilase uridina. Pembentukan dTMP, dengan menyelamatkan dari dTMP membutuhkan fosforilase timin dan sebelumnya dihadapi kinase timidin:
timin + deoksiribosa-1-fosfat timidin + ATP
timidin + P i
ADP + dTMP
Sisa barang dari deoxycytidine ini dikatalisis oleh kinase deoxycytidine:
deoxycytidine + ATP
dCMP + ADP
Deoxyadenosine dan juga substrat untuk kinase deoxycytidine, meskipun
m
K untuk
substrat ini jauh lebih tinggi daripada deoxycytidine. Fungsi utama dari kinase pirimidin nukleosida adalah untuk menjaga keseimbangan selular antara tingkat pirimidin nukleosida dan monophosphates pirimidin nukleosida. Namun, karena keseluruhan selular dan konsentrasi plasma dari pirimidin nukleosida, serta mereka yang ribosa-1-fosfat, rendah, sisa barang dari pirimidin oleh kinase ini relatif tidak efisien.
