Pirimidin

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

            Manusia melakukan biosintesis purin dan pirimidin dalam asam nukleat jaringan tubuh.a 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).

            Keadaan defisiensi purin pada manusia terutama disebabkan oleh defisiensi asam folat dan kadang-kadang oleh defisiensi B12, kalau keadaan ini menimbulkan defisiensi sekunder deriva folat (victor W. Rodwell, Phd).

1.2 Tujuan Penulisan

1.Mahasiswa mampu mengetahui dan memahami mengenai  

  metabolisme pirimidin

2.Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Biokimia

1.3 Rumusan Masalah

1.Purin dan pirimidin merupakan unsure yang monoesensial secara dietik

2. bagaimana mekanisme metabolisme pirimidin

3.Boisintesa nukleotida pirimidin

4. Katabolisme pirimidin

BAB 2. PEMBAHASAN

Pengertian Oksidasi Biologis

            Secara kimiawi, oksidasi didefinisikan sebagai pengeluaran electron dan reduksi sebagai pemeroleh electron. Oksidasi akan selalu disertai reduksiakseptor electron. Prinsip oksidasi reduksi ini berlaku pula pada berbagai system biokimia dan merupakan konsep penting yang melandasi pemahaman sifatoksidasi biologi. Dalam reaksi yang melibatkan oksidasi dan reduksi pertukaran energy bebasadalah sebanding dengan kecenderungan reaktan memberi atau menerima electron, perubahan energy bebas dapat dieksperikan secara numeric, dalam suatu cara yang analog, sebagai potensial oksidasi-reduksi atau potensial redoks (E0) merupakan hal yang biasa untuk membandingkan potensial redokssuatu sistem(E0) terhadap potensial elektroda hydrogen, yang pada pH 0dinyatakan sebesar 0,0 volt. Meskipun demikian, bagi suatu system biologic,adalah normal untuk mengekspresikan potensial redoks(E0) pada pH 7,0 ; pada pH ini, potensial elekroda hydrogen adalah -0,42 volt.

ASAM NUKLEAT

•           Asam nukleat atau asam inti, dikatakan demikian karena asam tersebut       pertama kali diketemukan didalam inti sel.

•           Didalam inti sel asam nukleat ada dalam bentuk: DNA dan RNA.

•           DNA (Deoksiribo Nukleic Acid) merupakan bahan genetik yang disebut    Gen.

•           RNA (Ribo Nukleic Acid) merupakan bahan cetakan (template) informasi genetic.

NUKLEOPROTEIN

•           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

MACAM ASAM NUKLEAT

Macam asam nukleat:

1.    DNA (deoksiribonucleic acid)

2.    RNA (ribonucleic acid)

DNA:

•      Pentosa: deoksiribosa

•      Basa: adenin, guanin, sitosin, timin

RNA:

•      Pentosa: ribosa

•      Basa: adenin, guanin, sitosin, urasil

NUKLEOSIDA ALAM

•           Adenin nukleotida /Adenosin Mono fosfat (AMP)

•           Guanin nukleotida /Guanosin Mono fosfat (GMP)

•           Hipoksantin nukleotida/Inosin Mono fosfat (IMP)

•           Urasil nukleotida/Uridin Mono fosfat (UMP)

•           Sitidin nukleotida/Sitidin Mono fosfat (SMP)

•           Timin nukleotida/Timidin Mono fosfat (TMP)

•           Adenosin Trifosfat (ATP) → ikatan energi tinggi

•           Uridin Trifosfat (UTP) → ikatan energi tinggi

BEDA DNA DAN RNA

MACAM RNA

•           mRNA (messenger RNA): membawa kode genetik dari inti ke ribosom (sebagai tempat sintesa protein), kode terdiri 3 nukleotida yang disebut Kodon

•           tRNA (transfer RNA): membawa bahan sintesa protein dari sitoplasma ke ribosom, sesuai kode yang dibawa mRNA, kode dalam rRNA disebut: Antikodon

•           rRNA (ribosomal RNA): tempat sintesa protein

2.1  Pengertian Pirimidin       

            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.

Golongan basa nitrogen pada DNA/ RNA                                                            

            Derivat Pirimidin berupa senyawa sitosin, urasil dan timin.  Nukleosida diberi nama sesuai nama basa pembentuknya yaitu adenin nukleisida (adenosin), guanin nukleisida (guanosin), urasil nukleosida (uridin), timin nukleisida (timidin), sitosin nukleisida (sitidin).

2.2  Sistematika Biosintesis Pirimidin

            Biosintesis Pirimidin memerlukan PRPP, glutamin, CO2, aspartat dan H4folat. Berbeda dengan biosintesis purin yaitu dengan ribosefosfat. Ribosefosfat disini diikat pada akhir reaksi. Enzim pd reaksi (4) terjadi dalam mitokondria dan yang lainnya terjadi dalam sitosol.

2.3 Katabolisme Pirimidin

            Katabolisme pirimidin terutama terjadi di hati. Ekskresi aminoisobutirat meningkat pada leukemia dan radiasi sinar X akibat peningkatan destruksi sel dan DNA nya. Ekskresi aminoisobutirat juga meningkat pada 25% orang normal dari etnis Cina dan Jepang.

            Untuk pseudouridin yang terdapat dalam tRNA, tidak ada mekanisme hidrolisa atau fosforilasi untuk nukleosida ini menjadi basa pirimidinnya (urasil), sehingga pseudouridin diekskresikan sebagai pseudouridin dalam urine manusia. Hasil akhir katabolisme pirimidin berupa CO2, ammonia, beta alanin dan propionat serta mudah larut dalam air

a.  Ciri Katabolisme Pirimidin

            1. Ekskresi asam amino isobutirat meningkat pada leukemia dan radiasi       sinar X,akibat peningkatan destruksi sel dan DNA nya.

            2. Ekskresi asam amino isobutirat juga meningkat pada 25% orang normal dari etnis Cina dan Jepang

            3. Untuk pseudouridin yang terdapat dalam tRNA, tidak ada mekanisme   hidrolisa atau fosforilasi untuk nukleosida ini menjadi basa pirimidinnya       (urasil), sehingga pseudouridin diekskresikan sebagai pseudouridin dalam urine manusia

b. Proses Katabolisme Protein

         Sitosin → Urasil → Dihidrourasil → Asam β ureidopropionat → CO2 +     NH3

         Timin → Dihidrotimin → Asam β ureidoisobutirat → CO2 + NH3

         Katabolisme pirimidin terutama berlangsung di hati

2.4  Regulasi Biosintesis 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

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

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

            2.3  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.

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

            2.5  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).

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

Regulasi biosintesis pirimidin dilakukan melalui 2 mekanisme, yaitu :

1.         Dua enzim pertama diregulasi secara allosterik (karbamoil fosfat      sintetase dan aspartat transkarbamoilase)

            Karbamoil fosfat sintetase:                                     

            - dihambat oleh UTP dan nukleotida purin

            - diaktivasi oleh PP ribose P

            Aspartat transkarbamoilase dapat dihambat oleh CTP

2. Tiga enzim pertama dan dua enzim terakhir diregulasi secara represi dan             derepresi yang terkoordinasi

2.5 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

2.6 Kelainan Metabolisme Pirimidin

            Hasil akhir katabolisme pirimidin berupa CO2, ammonia, beta alanin dan propionat  serta mudah larut dalam air. Namun bila over produksi, didapati kelainan-kelainan. Kelainan – kelainan tersebut antara lain :

            Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP, yaitu peningkatan nukleotida dan peningkatan ekskresi dari beta alanin

             Defisiensi folat dan vitamin B12 à defisiensi TMP

            Aminoisobutirat Aciduria, yaitu kelainan autosomal resesif. Sifatnya diturunkan, terutama pada orang-orangAsia dan tidak ada hubungannya dengan penyakit lain.

            Reye’s Syndrome yaitu gangguan pada mitokondria hati

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

            Defisiensi ornitin transkarbamoilase (enzim dalam mitokondria hati untuk sintesa urea dan arginin) yaitu terjadi peningkatan ekskresi dari asam orotat, urasil, dan uridin. Karena blok enzim sehingga terjadi akumulasi enzim tersebut dalam mitokondria. Enzim ini dapat berdifusi keluar dari sitosol dan katalisa intesis pirimidin.

2.7 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, terdapat kristal jingga dalam urine.

•           Tipe II :

-          karena defisiensi orotidilat dekarboksilase

         Reye’s Syndrome

• Gangguan pada mitokondria hati

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

 

BAB 3. PENUTUP

          Pirimidin terdiri dari Sitosin, urasil, timin. Dimetabolisme menjadi CO2 dan NH3.

            Biosintesis pirimidin memerlukan bahan pembentuk yaitu PRPP, glutamin, CO2, asam aspartat dan FH4. Sedangkan pirimidin mempunyai kelainan kekurangan enzim. Metabolisme pirimidin larut dalam air.