BIOKIMIA

Biosintesis Purin dan Pirimidin

Oleh :

Nenny Aulia Rochman 121810401036

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2013

A. Metabolisme Purin dan Pirimidin

      Purin dan pirimidin merupakan inti dari senyawa komponen molekul

nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Purin dan pirimidin dapat disintesis

oleh prototrophic. Contoh Purin : Adenin, guanin, hipoxantin, xantin kemudian

dimetabolisme menjadi asam urat, sedangkan contoh Pirimidin : Sitosin, urasil,

dan timin kemudian dimetabolisme menjadi CO2 dan NH3.

Gambar 1. Alur Sintesis Purin dan Pirimidin

Asam Nukleat di dalam makanan berbentuk nukleoprotein, dengan

bantuan enzim proteolitik di dalam usus dipecah menjadi protein + Asam

Nukleat. Selanjutnya oleh enzim Ribonuklease, Deoksiribonuklease dan

Polinukleotidase, asam nukleat tersebut dipecah menjadi Nukleotida yang mana

Mononukleotida dihidrolisis oleh enzim Nukleotidase dan Fosfatase menjadi

Nukleosida + Asam Sulfat. Nukleosida yang ada di usus dengan bantuan enzim

Fosforilase diubah menjadi basa Purin / Pirimidin yang mana nantinya Purin akan

dioksidasi menjadi asam urat yang diabsorbsi di usus dan dikeluarkan sebagai

asam urat bersama urin.

Gambar 2. Struktur Molekul Purin dan Pirimidin

B. Biosintesis Nukleotida Purin

Proses biosintesis purin pada manusia digunakan untuk memenuhi

kebutuhan asam nukleat. Ureotelic adalah bahan akhir dari bahan nitrogen

yang tidak berguna yaitu berupa ureum dan asam urat (ekskresi melalui urine).

Adapun Inhibitor dari beberapa metabolit yang mirip dengan glutamine

(antifolate drugs) antara lain:

- Azaserin = pada reaksi 5

- Diazanorleusin = pada reaksi 2

- 6-merkapto purin = pada reaksi 13 dan 14

- Asam mikrofenolat = pada reaksi 14

Gambar 3. Analog Sintesa Purin dan Pirimidin

Gambar 4. Biosintesis Nukleotida Protein

Atom C (6) inti purin berasal dari atom karbon molekul CO2 yaitu udara

pernafasan.

Atom N (1) inti purin berasal dari atom nitrogen gugus amino (-NH2) yaitu

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.

Gambar 5.Biosintesis Purin

Berikut ini adalah tahapan - tahapan biosintesis Purin :

Sintesis purin diawali dengan reaksi sintesis PRPP yang berasal dari

senyawa Ribose 5-Phospate melibatkan ATP dan ion Mg²+ sebagai aktivator

membentuk molekul PRPP (5-Phosphoribosyl pyrophosphate).

Selanjutnya pembentukan senyawa 5-Phospho ribosilamin dengan bantuan

PRPP Glutamyl Amdotransferase yang melibatkan PRPP dengan glutamin.

Reaksi ini juga menghasilkan asam amino glutamat + PPi.

Berikutnya pembentukan senyawa GAR (Glycinamide ribosyl-5-

phosphate) dari hasil reaksi senyawa 5-Phospho ribosilamin dengan glisin yang

mana Mg²+ sebagai aktivator untuk mentransformasi ATP menjadi ADP + Pi- .

Kemudian GAR melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim

transformilase dengan koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dan senyawa donor gugus

formil, membentuk senyawa Formylglycinamide ribosyl-5-phosphate. Atom

karbon gugus formil tersebut menempati posisi atom C-8 inti purin.

Kemudian senyawa Formylglycinamide ribosyl-5-phosphate melakukn

reaksi aminasi (pada atom karbon ke 4) dengan senyawa donor amino (berupa

glutamin) dan membentuk senyawa Formylglycinamide ribosyl-5-phosphate

dengan atom N gugus amino yang baru menempati posisi N-3 inti purin.

Selanjutnya terjadi reaksi penutupan rantai senyawa Formylglycinamide

ribosyl-5-phosphate dan membentuk senyawa Aminoimidazole ribosyl-5-

phosphate, yaitu dengan sintetase H2O yang membutuhkan ATP + Mg2+.

Senyawa Aminoimidazole ribosyl-5-phosphate melakukan fiksasi CO2

(carboxylase) membentuk senyawa Aminoimidazole carboxylate ribosyl-5-

phosphate dan atom karbon yang difiksasi tersebut menempati atom C (6) inti

purin.

Reaksi berikutnya yaitu sintesis aspartate dan H2O membentuk senyawa

Aminoimidazole succinyl carboxamide ribosyl-5-phosphate.

Dengan bantuan adenylosuccinase senyawa Aminoimidazole succinyl

carboxamide ribosyl-5-phosphate disinteis dengan fumarate menjadi senyawa

Aminoimidazole carboxamide ribosyl-5-phosphate.

Selanjutnya senyawa Aminoimidazole carboxamide ribosyl-5-phosphate

melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim transformilase dengan

koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dan senyawa donor gugus formil, maka membentuk

senyawa Formimidoimidazole carboxamide ribosyl-5-phosphate.

Akhirnya terjadilah reaksi penutupan cincin yang kedua kalinya dengan

bantuan IMP Cyclohydrolase dan terbentuklah derivat purin yang pertama berupa

IMP (Inosin Monophosphate = Inosinic Acid). Sedangkan AMP dan GMP

diturunkan dari IMP.

Gambar 6. Perubahan IMP menjadi AMP dan GMP

Adenylosuccinate membantu mensintesis Inosin Monophosphate (IMP)

menjadi Adenylosuccinate (AMPS) dengan membutuhkan GTP dan Mg2+ untuk

dehidrasi NH3. Selanjutnya dengan bantuan Adenylosuccinase AMPS diubah

menjadi Adenosine monophosphate (AMP) yaitu merubah atom C yang rantainya

tunggal menjadi rangkap.

Sedangkan untuk merubah IMP menjadi GMP yaitu dari proses IMP

Dehydrogenase (NAD+ menjadi NADH + H+ ) membentuk Xanthosine

monophosphate (XMP). Selanjutnya XMP membutuhkan ATP utuk mengubah

Glutamine menjadi Glutamate dan membentuk Guanosine monophospate (GMP).

C. Katabolisme Purin

Hasil akhir dari katabolisme purin pada manusia adalah asam urat dengan

99% asam urat manusia didapat dari substrat oleh nukleosida purin fosforilase.

Xantin oksidase sangat aktif pada hati, usus halus, ginjal yang mana

menghambat pembentukan asam urat serta memegang peranan penting pada

keadaan hiperurikemia dan gout.

Pada orang normal (dalam jumlah kecil): asam urat diabsorbsi dan

langsung diekskresi, sedangkan pada golongan primata rendah: terdapat enzim

urikase yang merubah asam urat menjadi allantoin yang sangat mudah larut dalam

air.

D. Biosintesis Pirimidin

Pada biosintesis Pirimidin memerlukan bahan yang sama seperti PRPP,

glutamin, CO2, aspartat, dan H4 folat. Ada satu perbedaan antara biosintesis Purin

dan Pirimidin yaitu pada saat terjadinya penambahan gugus ribosa phosphate,

pada biosintesis purin penambahan tersebut berlangsung ditahap awal, sedangkan

pada biosintesis pirimidin berlangsung setelah perjalanan beberapa tahap lebih

jauh. Pada reaksi 4 dengan bantuan enzim Dihydroorotate dehydrogenase terjadi

di dalam mitokondria, sedangkan reaksi yang lannya terjadi di dalam sitosol.

Gambar 7. Biosintesis Pirimidin

Berikut ini adalah tahap - tahap biosintesis pirimidin :

Biosintesis pirimidin diawali oleh reaksi pembentukan senyawa

Carbamoyl phosphate (CAP) dan Aspartic acid yang dihasilkan dari reaksi antara

glutamin, ATP dan CO2 yang dikatalisis oleh enzim phosphate sintetase yang

berlangsung didalam sitosol.

Berikutnya Carbamoyl phosphate berkondensasi dengan Aspartic acid

menghasilkan senyawa Carbamoyl aspartic acid (CAA) yang dikatalisis oleh

enzim Aspartate Transcarbamoylase.

Setelah itu terjadi reaksi penutupan rantai Carbamoyl aspartic acid

bersamaan dengan pembebasan H2O dengan bantuan enzim Dihydroorotase

menghasilkan Dihydroorotic acid (DHOA).

Melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim Dihydroorotate Dehydrogenase

(NAD+ menjadi NADH + H+ ) mengubah DHOA menjadi Orotic acid (OA).

Selanjutnya terjadi reaksi penambahan gugus ribosa phosphate pada (OA).

Reaksi ini dikatalisis oleh enzim Orotate Phosphoribosyl Transferase dan

menghasilkan orotidilat OMP (Orotidin monophosphate).

Akhirnya enzim Orotidylic Acid Decarboxylase mengkatalisis OMP dan

menghasilkan uridilat UMP (Uridin monophosphate) yaitu produk nukleotida

pertama pada biosintesis pirimidin, tetapi bukan basa murni pirimidin yang tidak

dapat diubah secara bebas oleh mammalia melainkan melalui salvage pathway

untuk mengubah nukleosida pirimidin, uridin, sitidin dan timidin menjadi

nukleotida pirimidinnya.

E. Katabolisme Pirimidin

Hasil akhir katabolisme Pirimidin berupa zat-zat yang mudah larut dalam

air alanin (dari sitosin dan urasil) dan amino isobutirat (dari timin) yang terjadi di

hati, sedangkan hasil akhir katabolisme purin sukar larut (asam urat, sodium urat).

DAFTAR PUSTAKA

Widodo, F.Y. 2008. Metabolisme Nukleotida Purin & Pirimidin,

Surabaya: Fakultas Kedokteran Universitas Wijaya Kusuma Surabaya