Biosintesis Nukleotida
Nukleotida ini memerankan peran kunci dalam dalam hampir semua peristiwa biokimia : 1. Merupakan prekursor aktif untuk DNA & RNA 2. Derivat nukleotida merupakan zat antara aktif pada banyak proses biosintesis. Misalnya, UDP-Glukosa dan CDP-Diasilgliserol merupakan prekursor glikogen dan fosfogliserida. SAdenosil metionin membawa gugus metil aktif. 3. ATP yaitu suatu nukletida adenin, adalah suatu penukar energi yang universal pada sistem biologiGTP merupakan sumber sumber energi pada banyak jenis gerakan makromolekul seperti translokasi rantai peptida Nasens pada ribosom dan pengaktifan protein yang terangkai dengan sinyal. 4. Nukleotida adenin mempunyai komponen 3 macam koenzim terpenting : NAD+, FAD dan KoA. 5. Nukelotidajuga berperan sebagai regulator metabolik. AMP siklik, yang tersebar luas merupakan mediator pada kerja berbagai ber bagai hormon. Modifikasi kovalen pada ATP mengubah aktivitas berbagai enzim seperti pada fosforilasi Glikogen sintase dan Glutamin sintetase.
Nukleotida disintesis dari :
1. Unit-unit penyusun yang sederhana (Sintesis De Novo) Purin dan Pirimidin dibentuk secara De Novo dari asam-asam amino, derivat tetrahidrofolat, NH4+ dan CO2. 2. Atau melalui pendauran ulang basa-basa yang sudah terbentuk (Sintesis Penyelamatan / Salvage) Fragmen gula fosfor pada ribonukleotida berasal dari 5-fosforibosil-1-pirofosfat yang metupakan donor aktif. Deoksiribonukleotida disintesis melalui reduksi (dTMP) dibentuk pada metilasi dioksidasi uridilat (dUMP). Akan kita lihat bagaimana berbagai nukleotida diolah dari unit-unit penyusun sederhana yang tertentu juga sama menariknya adalah sirkuit pengatur yang berliku-liku agar terj adi sintesis nukleotida-nukleotida utama yang sesuai keperluan. Suatu pengertian mengenai metabolisme nukleotida juga berguna untuk memberikan pengertian mengenai proses penyakit dan pengobatannya. pengobatannya. Analog-analog nukleotida merupakan obat penting pada pengobatan kanker, infeksi vir us, penyakit otoimun, dan kelainan genetic seperti piral.
aBiosintesis Nukleotida
Purin dan pirimidin biosintesis sangat penting untuk semua sel karena molekul ini digunakan untuk mensintesis ATP, beberapa kofaktor, asam ribonukleat (RNA), asam deoksiribonukleat (DNA), dan komponen sel penting lainnya. Hampir semua mikroorganisme dapat mensintesis purin dan pirimidin karena ini sangat penting untuk replikasi DNA dan transkripsi untuk fungsi sel. Purin dan pirimidin adalah basa nitrogen siklik dengan beberapa ikatan ganda. Adenin dan guanin adalah purin, yang terdiri dari dua cincin bergabung, sedangkan pirimidin (urasil, sitosin, dan, timin) hanya memiliki satu cincin. Sebuah purin atau pirimidin dasar bergabung dengan gula pentosa, baik ribosa atau deoksiribosa, adalah nukleosida. Sebuah nukleotida adalah nukleosida dengan satu atau lebih gugus fosfat melekat pada gula. Asam amino berpartisipasi dalam sintesis basa nitrogen dan nukleotida dalam berbagai cara, termasuk menyediakan nitrogen yang merupakan bagian dari semua purin dan pirimidin. Fosfor hadir dalam nukleotida disediakan oleh mekanisme lain.
Biosintesis Purin
Jalur biosintesis untuk purin sangat kompleks, urutan 11 langkah di mana tujuh molekul yang berbeda memberikan kontribusi bagian untuk kerangka purin akhir . Jalur ini dimulai dengan ribosa 5-fosfat dan kerangka purin disusun pada gula ini. Oleh karena itu produk purin
pertama dari jalur adalah asam inosinic nukleotida, bukan basa purin bebas. Kofaktor asam folat sangat penting dalam biosintesis purin. Turunan asam folat berkontribusi karbon dua dan delapan sampai kerangka purin. Setelah asam inosinic telah dibentuk, jalur yang relatif singkat mensintesis adenosin monofosfat dan guanosin monofosfat, dan menghasilkan difosfat nukleosida trifosfat dan oleh transfer fosfat dari ATP. DNA mengandung asam deoksiribonukleat (ribosa tidak memiliki gugus hidroksil pada karbon dua) bukan ribonucleotides yang ditemukan di RNA. Deoksiribonukleotida timbul dari pengurangan difosfat nukleosida atau trifosfat nukleosida mengandung dua rute yang berbeda. Beberapa mikroorganisme mengurangi trifosfat dengan sistem sebagai kofaktor. Beberapa mikroba lainnya seperti E. coli, mengurangi membutuhkan vitamin B 12 ribose dalam difosfat nukleosida. Kedua sistem menggunakan sedikit protein yang mengandung sulfur yang disebut thioredoxin sebagai reduktor mereka.
Biosintesis Pirimidin
Pirimidin biosintesis dimulai dengan asam aspartat dan karbamoilfosfat, molekul energi tinggi disintesis dari bikarbonat dan amonia yang diberikan oleh asam amino glutamin. Aspartat karbamoiltransferase mengkatalisis kondensasi dua substrat untuk membentuk carbamoylaspartate, yang kemudian diubah menjadi produk pirimidin awal, asam orotic. Sebuah nukleotida dihasilkan oleh penambahan ribosa 5-fosfat, dengan menggunakan energi tinggi antara 5-phosphoribosyl 1-pirofosfat. Dengan demikian pembangunan cincin pirimi din
selesai sebelum ribose ditambahkan, berbeda dengan sintesis cincin purin, yang dimulai dengan ribosa 5-fosfat. Monofosfat Orotidine dekarboksilasi, menghasilkan uridin monofosfat. Ini diikuti dengan pembentukan uridin tri-fosfat dan cytidine trifosfat. Kedua nukleotida dikurangi dengan cara yang sama bahwa nukleotida purin yang membuat deoksi bentuk yang diperlukan untuk sintesis DNA. Deoksitimidin mono-fosfat dibuat ketika monofosfat deoxyuridine yang termetilasi dengan turunan asam folat.
Tahapan biosintesis Purin 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.
2.Selanjutnya pembentukan senyawa 5-Phosphoribosilamin dari hasil reaksi PRPP dengan glutamin. Reaksi ini menghasilkan pula asam amino glutamat + Ppi.
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.
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. 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.
6.Selanjutnya terjadi reaksi penutupan rantai dan terbentuknya senyawa amino- imidazoleribosil-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-amino4- imidazole- N- suksinil karboksamid ribosil-5P.
7.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.
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
Tahapan biosintesis pirimidin
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 bekerja pada reaksi pembentukan urea, dimana reaksi nya berlangsung bukan didalam sitosol melainkan didalam mitokondria.
2.Berikutnya karbamoil-P berkondensasi dengan asam aspartat menghasilkan senyawa karbamoil-asparta. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase.
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.
4.Berikutnya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim DHOA dehidrogenase dengan koenzim NAD+ , DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid).
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).
6.Akhirnya enzim orotidilat dikarboksilase mengkatalisis reaksi dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan uridilat (uridin mono phosphate)yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin.
7.Pada reaksi (12) adalah satu-satunya reaksi biosintes is nukleotida pirimidin yang membutuhkan turunan tetrahidrofolat. Gugus metilen pada N5N10 – metilen-tetrahidrofolat direduksi menjadi gugus metal yang ditransfer dan tetr ahidrofolat 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.
BIOSINTESIS
Biosintesis adalah : suatu proses yang dikatalisis oleh enzim yang terjadi dalam organisme hidup, dimana substrat diubah menjadi senyawa lain (produk) yang biasanya memiliki struktur lebih kompleks, proses biosintesis biasanya terdiri atas beberapa tahap, dimana produk dari satu tahap akan menjadi substrat bagi tahpa berikutnya. Sedangkan Nukleotida merupakan struktur pembentuk inti sel – DNA dan RNA yang penting untuk perkembangan sel, fungsi-fungsi tubuh dan penggantian jaringan yang rusak. Nukleotida tersebut terdapat di semua sel tubuh. Nukleotida adalah molekul yang tersusun dari gugus basa heterosiklik, gula, dan satu atau lebih gugus fosfat. Basa pe nyusun nukleotida biasanya adalah berupa purina atau pirimidina sementara gulanya adalah pentosa (ribosa), baik berupa deoksiribosa maupun ribosa.