DEGRADASI ASAM NUKLEAT

DEGRADASI ASAM NUKLEAT

Asam nukleat merupakan makromolekul yang kompleks, berbobot molekul tinggi dan tersusun atas rantai nukleotida yang di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat ditemukan pada semua sel makhluk hidup dan berada di inti sel (nukleus). Asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat RNA.

Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya-nya. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen yaitu basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), gula pentosa dan gugus fosfat. Setiap nukleotida dalam asam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Secara umum nukleotida adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat.

Dilihat dari strukturnya, asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat RNA pada asam nukleat mempunya struktur  yang berbeda terutama dari komponen gula pentosa. Pada RNA gula pentosanya adalah ribose sedangkan pada DNA gula pentose mengalami kehilangan satu atom O sehingga disebut deoksiribosa.

Telah dikatakan bahwa urutan basa N akan menentukan spesifisitas suatu molekul asam nukleat. Jadi, spesifitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh sekuens basanya, juga harus dilihat dari arah pembacanya.

1.      Struktur tangga berpilin (double helix) DNA

Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai dua rantai polinukleotida yang saling memilin dengan membentuk spiral dengan arah pilinan ke kanan. Basa bisiklik dan monosiklik selalu berpasangan, maka jarak antara kedua rantai polinukleotida di sepanjang molekul DNA akan selalu tetap. Bentuk DNA ada beberapa macam yang sifatnya fleksibel yang artinya dapat berubah dari satu ke yang lain bergantung pada kondisi lingkungan nya.

2.      Modifikasi struktur molekul RNA

Pada umumnya molekul RNA berupa rantai tunggal dan tidak berpilin (intramolekuler). Dengan adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal tiga macam RNA, yaitu mRNA (messenger-RNA), tRNA (transfer-RNA) dan rRNA (ribosomal-RNA). Struktur mRNA merupakan struktur primer dan tRNA dan rRNA adalah struktur sekunder yang mempunyai fungsi masing-masing.  

DNA sense template : CGA TGC CTC GAA GCC TCG ATC

         mRNA : GCU ACG GAG CUU CGG AGC UAG

Anti codons : CGA UGC CUC GAA GCC UCG AUC

Asam acid : Alanin,Threonine,Glutamine,Leucine,Argnine,Serine,STOP.

Hampir semua organisme mampu mensintesis nukleotida dari precursor yang lebih sederhana (jalur denovo). Nukleotida juga dapat disintesis dari hasil pemecahan nukleotida yang telah ada (salvage pathway) dari degredasi purin dan pirimidin. Jika basa atau nukleosida tidak digunakan kembali untuk salvage pathways, basa akan lebih lanjut didegredasi, asam urat (purin) dan ureidopropionat (pyrimidine).

DEGRADASI ASAM NUKLEAT BERSUMBER BAHAN MAKANAN

Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan tubuh sebagai nucleoprotein.

Nucleoprotein : asam nukleat + protein

Asam nukleat : gabungan nukleotida

Nukleotida : nukleosida + asam fosfat

Nukleosida : basa purin/pirimidin + pentosa

Hidrolisis nucleoprotein : protein, asam fosfat, pentose, basa purin atau pirimidin

Manusia mengkonsumsi makanan kaya akan nucleoprotein, basa nitrogen dari mkanan tidak bisa diinkoporasi secara langsung ke dalam asam nukleat jaringan tubuh. Biosintesis purin dan pirimidin dalam tubuh dilakukan dengan intermediet amfibolik (secara de novo). Didalam usus, asam nukleat dan nucleoprotein akan diuraikan menjadi mononukleotida (oleh enzim ribonuklease, dioksiribonuklease dan polinukleotidase). Kemudian enzim nukleotidase dan fosfatase menghidrolisis mononukleotida menjadi nukleosida yang diserap oleh enzim fosforilase intestinal menjadi basa purin dan pirimidin.

DEGRADASI PURIN

Degradasi nukleotida terjadi di dalam usus halus terjadi pemutusan ikatan fosfodiester oleh endonuclease (pancreas) menjadi oligonukleotida. Dipecah lebih lanjut dengan fosfodiesterase menjadi monofosfat.

Degredasi nukleotida : dimulai dengan degredasi nucleoprotein (asam nukleat – basa purin/pirimidin) – mengahasilkan guanin ( xantin) dan adenine (inosin, hipoxantin) – membentuk asam urat kemudian diabsorpsi di usus dan ekskresi sebagai asam urat di urine.

Katabolisme purin dengan hasil akhirnya adalah asam urat. Sekitar 99% asam urat merupakan hasil pemecahan oleh enzim nupkleosida purin fosforilase.

Degradasi purin :

1.      Gugus amino akan dilepaskan dari AMP membentuk IMP, atau dari adenosine membentuk inosin (hipoxantin)

2.      IMP dan GMP oleh enzim 5’- nukleotidase akan diubah ke bentuk nukleotidase, yaitu inosin dan guanosin

3.      Purin nukleosida fosforilase akan merubah inosin dan guanosin menjadi basa purin, yaitu hipoxantin dan guanine

4.      Guanin akan mengalami deminasi menjadi xantin

5.      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, asam urat akan di degradasi ke dalam urin.

DEGRADSI PIRIMIDIN

Katabolisme pirimidin dengan hasil akhirnya adalah CO₂, NH₃ dan Asam β- amino butirat yang mudah larut. Degradasi pirimidin adalah sebagai berikut :
Pirimidin juga didegradasi setelah gula di hilangkan sitosin diubah menjadi urasil,pemecahan hidrolisis dengan formasi β-alanin,NH₃ dan CO₂.timin juga di metebolisme dengan cara yang sama kecuali hasilakhirnya berupa β-amino asam isobutiratlebih dari sekedar β-alanin.

KELAINAN METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN

A.    Kelainan Metabolisme Purin

Hasil akhir katabolisme purin adalah asam urat ke urin. Asam urat merupakan asam lemah yang sukar larut dalam air dan dalam tubuh berupa garam Na urat. Garam Na urat bersifat lebih larut daripada asam urat yang dieskresikan melalui urin. Kristalisasi garam Na urat dapat terjadi di ginjal yang menyebabkan penyakit batu ginjal, jaringan lunak dan persendian yang terjadi endapan yang mengakibatkan inflamasi akut atau kronis (arthritis gout akut dan kronis). Selain penyakit gout, juga terdapat kelainan dari metabolisme purin.

Penyakit Herediter Metabolisme Purin

·         Hiperurisema

Tingginya kada Na urat dalam darah (< 7 mg%)

Bila timbul radang gout atritis akut

Klasifikasi :

1. Ekskresi urat normal (kelainan ginjal)

2.Ekskresi urat berlebihan

ü  Sekunder terhadap penyakit lain

ü  Cacat enzim

·         Hipourisemia

Rendahnya kadar Na urat dalam darah

Penurunan produksi

Peningkatan ekskresi

·         Xantin urea/Xantilitiasis

Defisiensi xantin okaidase

Batu ginjal

Penyakit Gout

Gout merupakan penyakit artritis berulang pada sendi articulation metatarso falangealis akibat peningkatan kadar asam urat. Peningkatan asam urat diakibatkan oleh produksi meningkat (leukemia, pneumonia) dan ekskresi menurun (gangguan ginjal) allopurinol yang meghambat pembentukan asam urat. Obat yang memacu pembuangan asam urat lewat ginjal misalnya pada Probenesid.

   B.     Kelainan Metabolisme Pirimidin

Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya. Ada dua penyakit bawaan (mempengaruhi sintesa pirimidin) yakni kelebihan ekskresi asam orotat orotat aciduria). Kelainan ini disebabkan oleh kekurangan enzim yang mempunyai dua fungsi sebagai orotat fosforibosil transferse dan OMP dekarboksilase.

Gejala dan tanda –tanda :

-          Hambatan pertumbuhan

-          Anemia berat hipokhromik

-          Sumsum tulang megaloblastik

-          Leukepeni juga sering dijumpai

Kelainan ini dapay diobati dengan uridin atau sitidin untuk meningkatkan UMP (nukleosida kinase). UMP akan menghambat CPS II dengan demikian mengurangi pembentukan asam orotat.