Contoh Makalah Metabolisme Purin Dan Pirimidin

Mata Kuliah         : Biokimia Gizi

Dosen                  : dr. Nancy S.H. Malonda, MPH

                               Prof. dr. Nova H. Kapantow, DAN,MSc,SpGk

                               Maureen Irinne. Punuh, SKM, MSi

                               Meiske Korua, SKM,MGz

“  Metabolisme Nukleotida, Purin, dan Pirimidin Serta Kaitannya Secara Klinis “

Disusun oleh:

Kelompok 8

Miracle Brite Waani                                15111101262

Sri Gamar Sahara                                     15111101229

Armianty Bluku                                       15111101270

Kristi Kumoris                                         13111101301

Fakultas Kesehatan Masyarakat

Universitas Sam Ratulangi

Manado

2017

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karuniaNya sehingga saya dapat menyusun makalah ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam makalah ini saya membahas tentang Metabolisme nukleotida, purin, dan pirimidin serta kaitannya secara klinis.

Makalah ini dibuat dengan berbagai sumber kajian dan beberapa  bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.

Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar  pada makalah ini. Oleh karena itu kami mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun kami. Kritik dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya.

Penyusun        

Kelompok 8   

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar belakang

Manusia melakukan biosintesis purin dan pirimidin dalam asam nukleat jaringan tubuh. ATP, NAD+, koenzim A dan lain-lain dari senyawa antara amfibolik. Namun demikian senyawa analog purin dan pirimidin yang disuntikan, termasuk obat-obat yang potensial sebagai preparat anti kanker. Dapat disatukan kedalam DNA. Biosintesis purin serta pirimidin oksi dan deoksiribonukleotida (NTP dan dNTP), merupakan peristiwa yang diatur secara akurat serta dikoordinasikan lewat mekanisme umpan balik yang menjamin produksi senyawa ini dengan kuantitas yang tepat kadang-kadang disesuaikan menurut berbagai kebutuhan fisiologik (misalnya pembelahan sel). Penyakit manusia yang meliputi kelainan dalam metabolisme purin atau pirimidin mencakup penyakit gout, sindrom lesch-Nyhan, defisiensi adenosin deaminase dan defisiensi fosforilase nukleosida purin. Penyakit pada biosintesis pirimidin lebih langka dan mencakup asiduria orotat. Karena, berbeda dengan urat, produk hasil katabolisme pirimidin bersifat sangat larut(karbon dioksida, amonia dan β-aminoisobutirat), maka jumlah kelainan yang bermakna secara klinik pada katabolisme pirimidin hanya beberapa (Victor W. Rodwell, Phd).

1.2  Rumusan Masalah

1.      Apa pengertian Nukleosida dan Nukleotida ?  

2.      Apa itu Metabolisme Nukleotida purin dan pirimidin ?

3.      Apa Struktur Purin dan pirimidin ?

4.      Apa Biosintesis Purin dan Pirimidin ?

5.      Tahapan biosintesis purin dan pirimidin ?

6.      Kelainan metabolime purin dan pirimidin ?

1.3  Tujuan

1.      Mempelajari sistem tata nama yang digunakan untuk menerangkan nukleotida dan bagian komponennya.

2.      Mengetahui nama basa purin dan pirimidin , nukleosida dan nukleotida yang umum.

3.      Mampu menyebutkan subtrat dan produk lintasan yang berperanan pada sintesis ribonukleotida de novo.

BAB II

PEMBAHASAN

.         2.1 Pengertian Nukleotida

Nukleotida adalah senyawa mengandung nitrogen yang berperanan penting pada peranan biologik dan merupakan basa heterosiklik aromatik. Terdiri dari basa purin atau pirimidin yang dihubungkan oleh glikosidik ke gula pentosa selanjutnya mengalami esterifikasi pada satu gugus fosfatnya atau lebih. Adalah nukleosida yang mengalami fosforilasi.

Peran Nukleosida dan Nukleotida yaitu :

1.      Sebagai karier metabolisme energi (ATP)

2.       Sebagai subtrat untuk sintesis asam nukleat RNA dan DNA

3.      Sebagai komponen enzim-enzim (NAD,NADP,FAD) koenzimA

4.      Sebagai pengatur alosterik aktivitas enzim

Nukleotida purin dan pirimidin merupakan unsur non esensial secara dieretik. Asam nukleat  dalam makanan akan diurai menjadi nuklesida purin dan pirimidin didalam usus. Manusia dapat mensintesis nukleotida purin dan pirimidin secara de novo (dari intermediat amfibolik). Vitamin asam folat dan B12 (kobalamin) memegang peranan penting metabolisme nukloetida, bila tidak ada biosintesis nukloetida akan terhambat.

2.2 Metabolisme Nukleotida

Pembentukan secara de novo dengan senyawa amfibolik. Penyelamatan nukloetida yang dikeluarkan pada saat degradasi asam nukleat. Ada 3 proses yang berperan dalam biosintesis nukleotida purin yaitu:

1.      Sintesis dari zat antara amfibolik (sintesis de novo),

2.      Fosforibosilasi,

3.      Fosforilasi nukleosida purin.

2.3 Biosintesis Nukleotida Pirimidin

Katalis reaksi awalnya adalah karbamoil fosfat sintase II sitosilik, suatu enzim yang berbeda dari karbamoil fosfat sintase II mitokondria yang berperan dalam sintesis urea. Karena itu perbedaan letak mini menghasilkan dua kompartemen karbamoil fosfat yang independent. PRPP salah satu zat yang berperan pada awal sintesis nukleotida purin akan ikut serta pada tahap yang jauh lebih.

2.4 Katalis Multifungsi Ikut Serta dalam Biosintesis Nukleotida purin

Pada prokariot, setiap reaksi dikatalis oleh polipeptida yang berlainan. Sebaliknya, pada eukariot enzim-enzim nya adalah polipepetida yang mempunyai aktivitas katalitik multiple dan tempat-tempat katalitik nya saling berdekatan sehingga zat-zat antara mudah disalurkan diantara tempat-tempat tersebut.

2.5 Metabolisme purin dan pirimidin

Purin dan pirimidin merupakan inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA.

Contoh Purin : Adenin, guanin, hipoxantin, xantin. Di metabolisme menjadi asam urat.

Contoh Pirimidin : Sitosin, urasil, timin. Dimetabolisme menjadi CO2 dan NH3.

2.6 Struktur Purin dan pirimidin

1.      Reaksi Penyelamatan Mengubah Purin dan Nukleosidanya menjadi Mononukleotida Perubahan purin, ribonukleosida dan deoksiribonukleosida nya menjadi mononukleotida memerlukan apa yang disebut sebagai reaksi penyelamatan.

Reaksi ini jauh lebih sedikit memerlukan energi dibanding sintesis de novo. Mekanisme yang lebih penting melibatkan fosforibolisasi oleh PRPP purin bebas (Pu) untuk membentuk purin 5’-mononukleotida (Pu-RP).

Pu + PR-PP → PRP + PP

Dua fosforibosil transferase kemudian mengubah adenine menjadi AMP serta mengubah hipoxantin dan guanin menjadi IMP atau GMP. Mekanisme penyelamatan kedua melibatkan transfer fosforil dari ATP ke ribonukleosida purin (PuR):

PuR + ATP → PuR – P + ADP

Adenosin kinase mengatalisis fosforilasi adenosin dan deoksiadenosin menjadi AMP dan dAMP, dan deoksisitidin kinase memfosforilasi deoksisitidin dan 2’-deoksiguanosin menjadi dCMP dan dGMP.

Hepar sebagai tempat utama biosintesis nukleotida purin menyediakan purin dan nukleotida purin untuk “diselamatkan” dan digunakan oleh jaringan-jaringan yang tidak mampu membentuk kedua zat tersebut. Contohnya, otak manusia memiliki PRPP glutamil amidotransferase dalam kadar yang rendah sehingga bergantung pada purin eksogen.

2.       Umpan balik AMP dan GMP Meregulasi PRPP Glutamil Amidotransferase

Karena membutuhkan glisin, glutamine, turunn tetrahidrofolat, aspartat, serta ATP, biosintesis IMP bermanfaat dalam regulasi biosintesis purin. Hal yang paling menentukan laju biosintesis nukleotida purin de novo adalah konsentrasi PRPP, laju sintesis, pemakaian, dan penguraiannya. Laju sintesis PRPP bergantung pada ketersedian ribose 5’-fosfat dan pada aktivitas PRPP sitase, suatu enzim yang peka terhadap inhibisi umpan balik AMP, ADP, GMP, dan GDP.

3.      Reduksi ribonukleosida Difosfat Membentuk Deoksiribonukleosida Difosfat

Reduksi 2’-hidroksil ribonukleosida purin dan pirimidin yang dikatalis oleh kompleks ribonukleotida reduktase membentuk deoksiribonukleotida difosfat (dNDP). Kompleks enzim ini aktif hanya jika sel sedang aktif menyintesis DNA. Reduksi memerlukan tioredoksin, reduktase, dan NADPH. Reduktan yang terbentuk yaitu tioredoksin terekdusi, dihasilkan oleh NADPH tioredoksin redutase. Reduksi ribonukleosida difosfat (NDP) menjadi deoksiribonukleosida difosft (dNDP) berada dibawah kontrol regulatorik yang rumit agar tercapai produksi deoksiribonukleotida yang seimbang untuk sintesis DNA.

2.7  Biosintesis Purin dan Pirimidin

1.      Purin

Hasil penelitian dengan menggunakan radioisotop, ternyata setiap komponen yang dijumpai dalam kerangka inti purin berasal dari bermacam-macam sumber diantara lain :

1.1   Atom C (6) inti purin berasal dari atom karbon molekul CO2 udara pernafasan.

1.2   Atom N (1) inti purin bersal dari atom nitrogen gugus amino (-NH2) molekul aspartat.

1.3   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).

1.4   Atom N (3) dan atom N (9) berasal dari nitrogen gugus amida molekul glutamin.

1.5   Atom C (4) atom C (5) dan atom N (7) merupakan molekul glisin.

2.      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.

2.8 Tahapan biosintesis purin dan pirimidin

1.      Tahapan biosintesis Purin

1.1  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.

1.2  Selanjutnya pembentukan senyawa 5-Phosphoribosilamin dari hasil reaksi PRPP dengan glutamin. Reaksi ini menghasilkan pula asam amino glutamat + Ppi.

1.3  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.

1.4  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.

1.5  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.

1.6  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.

1.7  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 terbentuknya senyawa 5- formamido- 4- imidazole karboksamide- ribosil-5P.

1.8  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.

2.      Tahapan biosintesis pirimidin

2.1  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.

2.2   Berbeda dengan enzim karbamoil-P sinthase yang bekerjapada reaksi pembentukan urea, dimana reaksi nya berlangsung bukan didalam sitosol melainkan didalam mitokondria.

2.3  Berikutnya karbamoil-P berkondensasi dengan asam aspartat menghasilkan senyawa karbamoil-asparta. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase.

2.4  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.

2.5   Berikutnya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim DHOA dehidrogenase dengan koenzim NAD+, DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid).

2.6  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).

2.7  Akhirnya enzim orotidilat dikarboksilase mengkatalisis reaksi dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan uridilat (uridin mono phosphate)yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin.

2.9 Kelainan metabolime purin dan pirimidin

1.      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.

2.      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

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.

3.      Metabolisme pirimidin

a.       Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO2, ammonia, betalanin dan propionat sangat mudah larut dalam air bila overproduksi dan jarang didapati kelainan.

b.      Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP akan terjadi peningkatan nukleotida dan peningkatan ekskresi dari betalanin.

c.       Defisiensi folat dan vitamin B12 dengan defisiensi TMP.

4.      Masalah klinik metabolisme pirimidin

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

b.      Kelainan autosomal resesif

1)      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 :

§   krn defisiensi orotidilat dekarboksilase

2)      Gangguan pada mitokondria hati

Orotikasiduria sekunder karena ketidakmampuan mitokondri memakai karbamoil fosfat (pada defisiensi ornitin trankarbamoilase) overproduksi asam orotat.

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Purin dan pirimidin merupakan komponen utama RNA dan DNA. Purin terdiri dari Adenin, guanin, hipoxantin, xantin. Di metabolisme menjadi asam urat sedangkan pirimidin yaitu Sitosin, urasil, timin. Dimetabolisme menjadi CO2 dan NH3. Hasil penelitian dengan menggunakan radioisotop, ternyata setiap komponen yang dijumpai dalam kerangka inti purin berasal dari bermacam-macam antara lain atom C (6), atom N (1), atom C (2), atom N (3), atom C (4), atom C (5) dan atom N (7). Dan tahapan purin diawali dengan pembentukan molekul PRPP(5-phospho ribosil pyro phosphate) dan slanjutnya membentuk senyawa 5-phosphoribosilamin dari hasil PRPP dan membentuk senyawa GAR kemudian GAR membentuk reaksi formilase yang dikatelisis oleh enzim kemudian senyawa formil glisin amid ribosil 5P sehingga terjadi penutup rantai, senyawa 5 amino-4-imidazole-karboksamid- ribosil-5P akhir dari penutupan cicncin yang k-2.Sedangkn biosintesis pirimidin memerlukan bahan pembentuk yang sama yaitu PRPP, glutamin, CO2, asam aspartat dan FH4, adapun kelainan metabolisme purin yaitu gout, Sindrom Lesch-nyhan dan Penyakit von gierke. Sedangkan pirimidin mempunyai kelainan kekurangan enzim. Metabolisme pirimidin larut dalam air.

3.2  Saran

Berdasarkan kesimpulan  diatas saran yang dapat kita buat yaitu untuk memperdalam lagi tentang metabolisme purin dan pirimidin. Dalam penulisan dan pembahasan makalah ini,tentunya belum sempurna dan masih banyak kekurangan,Oleh sebab itu Kami sebagai penulis sangat mengharapkan kritik ataau saran dari pihak dapat memperbaiki atau menyempurnakan makalah kami.

DAFTAR PUSTAKA

Hardjasasmita, 1996. Ikhtisar Biokimi Dasar. Jakarta: FKUI

Poedjiadi Anna, 1944. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UIP

http://dr-suparyanto.blogspot.com/2010/metabolisme purin dan pirimidin

http://google.com