Pembentukan deoksiribonukleotida

 Sel yang khas berisi 5 to10 kali lebih banyak RNA (mRNA, rRNA dan tRNA) sebagai DNA. Oleh karena itu, mayoritas biosintesis nukleotida memiliki sebagai tujuan produksi rNTPs. Namun, karena sel-sel proliferasi perlu untuk mereplikasi genom mereka, produksi dNTP juga diperlukan. Proses ini dimulai dengan pengurangan rNDPs, diikuti oleh fosforilasi untuk menghasilkan dNTP. Fosforilasi dNDPs untuk dNTP dikatalisis oleh nukleosida difosfat kinase yang sama yang phosphorylates rNDPs untuk rNTPs, menggunakan ATP sebagai donor fosfat.
Ribonucleotide reduktase (RR) adalah enzim multifungsi yang berisi aktif tiol kelompok-redoks untuk transfer elektron selama reaksi reduksi. Dalam proses mengurangi rNDP untuk dNDP sebuah, RR menjadi teroksidasi. RR berkurang pada gilirannya, baik oleh thioredoxin atau glutaredoxin. Sumber utama dari elektron NADPH. Elektron shuttled melalui serangkaian langkah-langkah yang melibatkan kompleks enzim yang menumbuhkan bentuk penurunan thioredoxin atau glutaredoxin. Enzim ini thioredoxin reductase dan glutathione reduktase masing-masing.

Ribonucleotide reduktase reaksi

Biokimia Sel

“ SEL “
A. Pengertian.
Sel yaitu bagian terkecil dari tubuh manusia, yang ukurannyasangat kecil
sekali sehingga hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Tiap – tiap jasad yang
bernyawa, tumbuh – tumbuhan maupun hewan terdiri dari sebuah sel ataupun
susunan sel – sel yang teratur bentuk dan susunannya. Sel sebagai unit dasar
kehidupan dari setiap makhluk hidup karena sel merupakan kesatuan struktual
makhluk hidup, kesatuan fungsioanal, kesatuan pertumbuhan, dan kesatuan
hereditas makhluk hidup
.
B. Bentuk dan Ukuran Sel
Bentuk sel bermacam – macam sesuai bentuk dan fungsinya atau tugasnya
serta letaknya pada organisme:
· Ada yang berbentuk bola, misalnya sel telur.
· Ada yang berbentuk seperti bintang, misalnya sel – sel jaringan ikat.
· Ada yang berbentuk seperti labah – labah, misalnya sel syaraf.
· Ada yang berbentuk seperti tabung, misalnya sel efitel usus.
Beberapa sel ada yang dapat berubah bentuknya, misalnya sel darah putih.
Sel yang berubah –ubah bentuknya disebut sel amoeboid
Ukuran sel berbeda – beda. Tetapi, pada umumnya ukuran sel sangat kecil
sehingga menggunakan mikroskop untuk melihatnya. Rata – rata ukuran sel
berkisar antara 5 – 15 mikron. Sel darah merah berukuran rata- rata 7,5 mikron,
sel terbesar yaitu yolk ( kuning telur ) bangsa burung dan ikan hiu, yang memiliki
garis tengah 10 milimeter. Sel syaraf termasuk berukuran yang besar. Sel terkecil (
menurut Storer ) adlah sel bakteri.
C. Membran Plasma.
Untuk melaksanakan aktivitas kehidupan seperti absorsi, traspor zat,
biosintesis, sekresi, eksresi, dan respirasi, didalam sel terdapat organela sel yaitu
membran plasma. Membran plasma membatasi isi sel dengan sekitarnya secara
selektif.
Masuknya subtansi zat kedalam sel hidup dan mengeluaran subtansi zat
dari dalam tergantung tergantung dari sifat permeabel membran plasma. Mambran
dikatakan permeabel apabila ia dapat dilalui oleh molekul zat pelarut maupun
molekul zat terlarut. Dikatakan semi permeabel, apabila membran tersebut dapat
dilalui oleh beberapa molekul zat tertentu saja, tetapi tidak dapat dilalui molekul
zat lainnya. Begitu pula membran dikatakan impermeable apabila tidak dapat
dilalui oleh molekuk zat. Membran semipermiable disebut juga selektif permeable
atau diferensial permiable.
Fungsi membran plasma antara lain mengatur pertukaran subtansi zat
antara sel dengan sel tetangganya dan antara sel dangan lingkungannya.
Pertukaran zat tersebut terjadi secara difusi, osmosi atau pengaangkutan secara
aktif.
D. Struktur Sel.
Bagian – bagian sel meliputi:
1) Dinding Sel ( Selaput Sel ).
Yaitu selaput sel yang tipis melindungi sel atau bagian sel yang
ada didalamnya. Disamping itu dinding sel berfungsi untuk memberikan
kesempatan memasukan zat yang diperlukan dan mengeluarkan zat – zat
yang tidak diperlukan.
2) Protoplasma.
Merupakan badan sel yang terdiri dari suatu zat yang kental, yang
didalamnya mengandung suatu larutan koloid dari protein, hidrat arang,
lemak, garan –garam, vitamin dan air yang berguna untuk pertumbuhan
sel. Protoplasma dengan inti disebut sitoplasma.
3) Inti sel ( Nukleus ).
Pada umumnya terletak ditengah sel, merupakan pusat kegiatan
kimiawi untuk hidupnya sel dalam mengatur pertumbuhan,
perkembangan, dan pembelahan sel. Di dalam inti sel terdapat suatu bahan
yang disebut linin ( benang – benang berbentuk jala ). Dan diantara
pembelahan sel akan berubah memjadi kromosom ( pembawa sifat
keturunan ). Disamping bagian tersebut di atas masih ada bagian lain dari
sel yang terdapat di bagian sitplasma, yaitu: Sentrosom. Letaknya
disebelah atas dari inti sel, fungsinya pada waktu terjadinya pembelahan
sel ( merupaka pusat pembagian sel ).
E. Uniseluler.
Merupakan suatu makhluk hidup yang terdiri dari hanya satu sel, misalnya
amuba, ia dapat bergerak dengan merubah bentuk protoplasmanyadengan
membentuk kaki palsu, pergerakan ini disebabkan oleh karena di dalam sel itu
sendiri terjadi oksidasi ( pembakaran ). Kalau kita lihat makhluk hidup
( khususnya manusia ) yang tumbuh yang tubuhnya terdiri dari bermacam –
macam susunan sel – sel, maka masing – masing sel tersebut memerlukan
makanan, oksigen untuk keperluan hidupnya yang di dapat dari lingkungan
sekitarnya yaitu cairan jaringan. Cairan jaringan ini melalui permukaan dari sel
dapat mengambil bahan – bahan yang diperlukannya dan mengeluarkan sisa
pembakaran ( ampas ). Adapun zat yang terkandung dalam cairan jaringan,
kandungannya sama dengan zat –zat yang terdapat dalam cairan darah. Masuknya
zat –zat yang diperlukan ( zat makanan, oksigen, dan lain – lain ) kedalam sel
yaitu dengan cara difusi dan osmosa.
Peristiwa masuknya zat – zat terssebut kedalam sel dimana zat – zat
tersebut dirubah menjadi bagian – bagian dari sel disebut anabolisme ( peristiwa
pembentukan sel ). Sedangkan peristiwa pemecahan zat – zat itu di dalam sel
terjadinya pembakaran dengan prantara oksigen untuk mendapatkan tenaa dan
panas disebut katabolisme ( peristiwa pemecahan \ pembakaran sel ). Kedua
peristiwa ini ( anabolisma dan katabolisme ) yang terjadi di dalam sel disebut
pertukaran zat metabolisme.
Dengan adanya maka akan kelihatan tanda – tanda hidup dari pada sel
yang meliputi : Bernapas, menerima zat asam dan mengeluarkan zat asam arang,
menerima zat makanan, tumbuh dan berkembang ( bertanbah besar ), bergerak dan
memperbanyak diri.

Pergerakan Uniselular.
1) Kaki Palsu ( Pseudopodia ).
Mula – mula sebuah sel membuat tonjolan dari tubuhnya makin lama
makin besar, setelah cukup besar di pindahkan nukleusnya kedalam
pseudopodia ini
sehingga sel itu dapat berpindah tempat.
2) Bulu Cambuk ( Flagela ).
Adalah semacam ekor yang dimiliki oleh sel, dengan gerakan ini
maka sel dapat bergerak seperti kecubung atau berudu.
3) Bulu Getar ( Silia ).
Semacam bulu – bulu yang jumlahnya sangat banyak yang tumbuh
dipermukaan sel membran. Silia ini dapat digerakkan sehingga sel dapat
berenang.
F. Reproduksi Sel.
Setiap makhluk hidup tumbuh dan berkembang . pertumbuhan diawalin
dari pembelahan sel adalah reprudksi sel secara asksual atau repruduksi vegetatif.
Sebuah sel membelah diri menjadi dua sel anak, kemudian membelah lagi menjadi
4, 8, 16, 32, dan seterusnya. Dengan cara ini, anggota organisasi unisel bertambah
jumlahnya, sehingga populasinya semakin besar. Pada organisme multisel, seperti
tumbuhan dan hewan tingkat tinggi, pembelahan sel atau reproduksi sel adalah
cara pertumbuhan dan perkembangan organisme ini menjadi tambah besar
ukurannya, isinya ssehingga mencapai ukuran dewasa.
Sel Berproduksi Secara.
1) Amitosis.
Pembelahan amitosis adalah pembelahan sel secara langsung.
Pembelahan ini dimualai dengan pembelahan inti sel ( nukleus ) menjadi dua
bagian secara langsung tanpa melalui pembentukan benang spindel, tanpa
adanya pelarutan dinding nukleus serta kromoson tidak tampak. Kromosom
yang terdapat dalam nukleus sel induk di distribusikan kepada kedua anak
nukleus secara acak. Urutan pembelahan juga tidak ada. Contoh, pembelahan
sel endosperma tumbuhan Angiospermae, dan pembelahan makronukleus pada
hewan siliata.
2) Mitosis.
Mitosis adalah proses pembelahan inti sel ( nukleus ) menjadi dua
anakan nukleus yang masing – masing anakan nukleus menerima ( mewarisi )
sel kromoson yang jumlahnya identik ( sama ) dengan jumlah kromosom yang
dimiliki oleh sel induknya. Nukleus sel induk mengandung 2n kromosom dan
nukleus masing – masing anakan sel juga mewarisi 2n kromosom. Pembelahan
mitosis terjadi pada perbanyaka sel tubuh atau sel somatik, misalnya sel
meristem pada tumbuhan, seperti pada ujung batang, ujung akar, dan sel
kambium. Apabila sel ini membelah, jumlah sel menjadi berlipat ganda,
akibatnya tubuh tumbuhan bertambah besar ukurannya. Peristiwa yang terjadi
di dalam nukleus saat berlangsung saat berlangsung pembelahan mitosis
dibagi menjadi beberapa fase atau tahapan pembelahan, yaitu; Profase,
Metafase, Anafase, dan Telefase. Antara mitosis pertama dan mitosis
berikutnya terdapat interfase, yang sebenarnya bukan tahapan mitosis, dan
sering dinamakan fase istirahat.
a) Propase.
Pada awal propase kromosom berbentuk benang kromatin halus
dan panjang. Benang kromatin tersebut berangsur – angsur berubah
menjadi menebal dan memendek dan terdiri dari dua kromatia. Dengan
demikian pada akhir propase kromosom telah mulai tampak.
b) Metafase
Pada metafase, kromosom yang sudah terdiri atas dua karomatid
dan bergandengan pada sentromer menyusun diri pada bidang ekuator
( bidang pembelahan ). Kromosom tersebut terkait pada benang spindel di
bagian sentromer.
c) Anafase
Pada anafase, sentromer membelah menjadi dua, sehingga
karomatid terpisah satu dengan yang lainnya. Benang spindel menarik
kromatid – kromatid tersebut menuju kemasing – masing kutub sel.
Setelah sampai di kutub sel, masing – masing karomatid menjadi
kromosom.
d) Telofase
Pada fase telofase, pada masing – masing kutub sel terjadi
pembentukan membran anakan nukleus yang membungkus ( membatasi )
kromosom yang ada di situ. Kemudian kromosom yang berada di nukleus
akan berangsur – angsur menjadi pipih, dan akhirnya lenyap tidak tampak
lagi. Begitu pula benang spindel juga menghilang,bersamaan dengan
kejadian tersebut terjadi pembelahan ( pembagian ) isi sel menjadi dua
bagian yang sama, perisiwa ini dinamakan Sitokinesis.
Fungsi Mitosis :
a ) Menjaga faktor genetik agar tetap ( sama ).
b ) Pada organisme multisel, mitosis berperan untuk pertumbuhan.
c ) Pada organisme unisel, mitosis berperan sebagai alat reproduksi
3) Miosis
Miosis adalah bentuk pembelahan nukleus yang mengakibatkan
pengurangan jumlah dari jumlah kromosom diploid ( 2n ) menjadi jumlah
kromosom hiploid ( n ). Karena terjadi pengurangan jumlah kromosom, maka
pembelahan miosis disebut pemblahan reduksi ( meio artinya reduksi ).
Pembelahan meiosis terjadi pada gonade atau alat reproduksi pada hewan,
terjadi pada testis ketika membentuk spermatozoa, dan pada ovarium ketika
membentuk ovum. Pada tumbuhan biji terjadi pada putik ketika membentuk
ovom dan benang sari ketika meme bentuk serbuksari.
Pembelahan miosis terjadi dua kali tampa diselingi interfase. Miosis 1 adalah
pembelahan reduksi dan meosis 2 adalah pembelahan mitosis.
Tujuan pembelahan mitosis adalah agar jumlah kromosom dari generasi
kegenerasi tetap yaitu 46 buah dan untuk menghindari jumlah kromosom yang
berlipat ganda pada generasi berikutnya.
Memperbanyak diri dengan berjenis kelamin.
Untuk ini diperlukan dua jenis sel yang berlawanan atau berlainan jenis yang
terdiri dari :
· Sel jantan ( Spermatozoa )
· Sel betina ( Ovum )
Kedua jenis sel ini disebut sel kelamin, jika kedua sel ini sudah cukup
umursatu sama lainnya bertemu, maka mereka akan bersenyawa menjadi
sebuah sel, persenyawaan ini akan segera mengalami mitosisi sehingga dapat
tumbuh menjadi embrio ( janin ). Embrio adalah janin dalam kandungan
sebelum umur 3 bulan kalau umur lebih dari 3 bulan disebut fetus. Bila sel
betina dibuahi maka berbentuk sebuah sel di mana terjadi perubahan –
perubahan dalam sel yang yang seterusnya mengakibatkan diferensiasi pada
sel.
G. Siklus Sel.
Urutan kejadian – kejadian yang berlangsung diantara pembentukan sel
dan pembelahan sel dalam bentuk anakan sel dinamakan siklus sel atau daur sel,
yang terdiri atas tiga tingkatan.
1 ) Interfrase
Fase interfrase merupakan periode sintesis dan pertumbuhan yang intensif.
Sel membentuk banyak materi zat yang diperlukan untuk pertumbuhan dan untuk
menyelenggarakan kegiatan sel,serta replikasi AND.
2 ) Mitosis
Mitosis adalah proses pembelahan nukleusyang melibatkan peisahan
kromatid dan pendistribusiannyasebagai kromosom kepada anakan sel. Mitosis
terdiri atas empat fase, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase.
3) Pembelahan Sel
Pembelahan sel terjadi pembagian sitoplasma dan organel kepada anak sel
dalam jumlah yang sama.
H. Gametogenesis.
Gametogenesis merupakan proses merupakan pembentukan gamet secara
mitosis meiosis yang terjadi dialat reproduksi. Pembentukan gamet terjadi secara
meiosis dan berlangsung dalam alat perkembangbiakan jantan dan betina pada
individu dewasa. Meiosis terjadi pada pembentukan sel – sel kelamin atau
pembentukan sel – sel gamet. Peristiwa ini disebut gametogenesisi, dan bertempat
( berlangsung ) di dalam gonad. Gametogenesis terutama terjadi pada hewan –
hewan tulang belakang, termasuk manusia. Gametogenesis terdiri atas
spermatogenesis, yaitu proses tejadinya pembentukan sperma di dalam testis dan
oogenesis, yaitu pembentukan sel telur ( ovum ) di dalam ovarium.
I. Metabolisme Sel.
Metabolisme adalah proses kimia atau perubahan reaksi kimia yang terjadi
di dalam sel jaringan tubuh organisme. Proses metabolisme di dalm sel melibatkan
enzim yang berperan sebagai biokatalisator pada reaksi – reaksi biokimia yang
terjadi di dalam sel jaringan.
Metabolisme dibagi menjadi dua golongan, yaitu proses kontruksi
( pembentukan ) dan proses destruksi ( pemecahan ). Proses kontruksi disebut
anabolisme, yaitu proses sintesis sebagai senyawa organik dari elemen anorganik,
misalnya sistesis zat gula pada peristiwa fotosintesis, serta sisntesis zat protein dan
zat lemak. Pada anabolisme terjadi penimbunan atau penyimpanan sejumlah
energi potensial pada subtansi yang dibentuk. Proses destruksi disebut
katabolisme yaitu proses pemecahan molekul – molekul zat yang komplek
menjadi molekul zat yang lebih sederhana, misalnya pemecahan molekul
karbohidrat menjadi molekul glukosa, pemecahan molekul protein menjadi asam
amino, serta pemecahan lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Proses
katabolisme terjadi pada respirasi sel, fermentasi, dan pencernaan makanan.pada
katabolisme, energi potensial yang semula disimpan di dalam subtansi zat
dibebaskan atau dilepaskan sebagai energi kerja ntuk dipergunakan dalam
berbagai aktivitas protoplasmasel hidup.

KESIMPULAN
1 ) Sel adalah unit terkecil makhluk hidup.
2 ) Bagian – bagian sel terbagi menjadi :
a ) Dinding sel ( selaput sel )
b ) Protoplasma
c ) Inti sel ( nukleus )
3 ) Repruduksi sel terdiri atas :
a ) Amitosis, yaitu pembelahan nukleus secara langsung tanpa melalui
tahapan.
b ) Mitosis, yaitu pembelahan nukleus secara tidak langsung, melalui
tahapan profase, metafase, anafase, dan telofase.
c ) Meosis, yaitu pembelahan reduksi.
4 ) a ) Mitosis terjadi pada pembentukan sel tubuh ( somatik ) dan
menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom sama dengan sel induk (
2n ).
b ) meosis terjadi pada perbanyakan sel gonade pada saat membentuk
gamet. Sel anak memiliki kromosom separo jumlah sel induk.
5 ) Siklus Sel, terdiri atas :
a ) Interfase.
b ) Mitosis ,dan
c ) Pembelahan Sel.
6 ) Metabolisme adalah proses kimia ( reaksi kimia ) yang terjadi di dalam sel
organisme.
7 ) Proses metabolisme didalam sel melibatkan enzim dan berlangsung elalui
katabolisme.
8 ) Enzim adalah biokatalisator, yaitu zat yang mempercepat atau
memperlambat suatu reaksi dalam sel,dan dia sendiri tidak ikut bereaksi
sehingga sebelum dan sesudah reaksi zat tadi keadaanya tidak berubah (
tetap ).

Biosintesis Nukleotida Pirimidin

Sintesis dari pirimidin kurang kompleks dibandingkan dengan purin, karena dasar jauh lebih sederhana.  Basis menyelesaikan pertama adalah berasal dari 1 mol glutamin, salah satu mol ATP dan satu mol CO ₂ (yang merupakan karbamoilfosfat) dan satu mol aspartate. Sebuah mol tambahan glutamin dan ATP yang diperlukan dalam konversi UTP untuk CTP adalah. Jalur biosintesis pirimidin yang digambarkan di bawah ini.
karbamoilfosfat digunakan untuk sintesis nukleotida pirimidin berasal dari glutamin dan bikarbonat, dalam sitosol, yang bertentangan dengan siklus karbamoil fosfat urea berasal dari amonia dan bikarbonat dalam mitokondria.  Reaksi siklus urea dikatalisis oleh sintetase karbamoilfosfat I (CPS-I) sedangkan prekursor nukleotida pirimidin disintesis oleh CPS-II. karbamoilfosfat kemudian kental dengan aspartat dalam reaksi dikatalisis oleh enzim yang membatasi laju biosintesis nukleotida pirimidin, transcarbamoylase aspartate (ATCase).

Synthesis of carbamoyl phosphate by CPS II Sintesis karbamoilfosfat oleh CPS II

Enzim nama:

1. Aspartate transcarbamoylase, ATCase

2. Karbamoil dehydratase aspartate

3. Dihydroorotate dehidrogenase

4. Orotate fosforibosiltransferase

5.-5'-fosfat karboksilase orotidine

Sintesis UMP dari karbamoilfosfat. Karbamoil fosfat digunakan dalam sintesis nukleotida pirimidin berbeda dari yang disintesis pada siklus urea, melainkan disintesis dari glutamin bukan amonia dan disintesis dalam sitosol. Reaksi ini dikatalisis oleh sintetase karbamoil fosfat II (CPS-II). Selanjutnya karbamoilfosfat dimasukkan ke dalam jalur biosintesis nukleotida pirimidin melalui aksi transcarbamoylase aspartat, ATCase (enzim # 1) yang adalah tingkat membatasi langkah dalam biosintesis pirimidin.  Setelah penyelesaian sintesis UMP dapat difosforilasi menjadi UTP dan digunakan sebagai substrat untuk sintase CTP untuk sintesis nukleotida CTP uridin. juga merupakan prekursor untuk sintesis de novo dari nukleotida timin. Tempatkan mouse di atas nama menengah hijau untuk melihat struktur.

Sintesis pirimidin berbeda dalam dua cara yang signifikan dari tahun purin.Pertama, struktur cincin dipasang sebagai basa bebas, tidak dibangun di atas PRPP. PRPP is added to the first fully formed pyrimidine base (orotic acid), forming orotate monophosphate (OMP), which is subsequently decarboxylated to UMP. PRPP ditambahkan ke base pirimidin terbentuk penuh pertama (asam orotic), membentuk monofosfat orotate (OMP), yang kemudian dekarboksilasi untuk UMP. Second, there is no branch in the pyrimidine synthesis pathway. Kedua, tidak ada cabang di jalur sintesis pirimidin. UMP is phosphorylated twice to yield UTP (ATP is the phosphate donor). UMP adalah fosforilasi dua kali untuk menghasilkan UTP (ATP merupakan donor fosfat). The first phosphorylation is catalyzed by uridylate kinase and the second by ubiquitous nucleoside diphosphate kinase. Yang pertama adalah fosforilasi dikatalisis oleh kinase uridylate dan yang kedua oleh nukleosida difosfat kinase mana-mana. Finally UTP is aminated by the action of CTP synthase, generating CTP. Akhirnya UTP aminated oleh aksi sintase CTP, menghasilkan CTP. The thymine nucleotides are in turn derived by de novo synthesis from dUMP or by salvage pathways from deoxyuridine or deoxythymidine. Para nukleotida timin pada gilirannya diturunkan oleh sintesis de novo dari DUMP atau dengan jalur penyelamatan dari deoxyuridine atau deoxythymidine.

Sintesis CTP dari UTP

Katabolisme dan Pengangkatan Nukleotida Purine

Katabolisme dari nukleotida purin akhirnya lead ke produksi asam urat yang larut dan diekskresikan dalam urin sebagai kristal natrium urat.

 Katabolisme Nukleotida Purine

 Sintesis nukleotida dari basa purin dan nukleosida purin terjadi dalam serangkaian langkah-langkah yang dikenal sebagai jalur penyelamatan. Dasar bebas purin, adenin, guanin, dan hipoksantin, dapat dikonversi untuk nukleotida yang sesuai mereka dengan phosphoribosylation. Dua enzim transferase kunci yang terlibat dalam penyelamatan dari purin: fosforibosiltransferase adenosin (Aprt), yang mengkatalisis reaksi berikut:

adenine + PRPP <——> AMP + PP _i adenin + PRPP <-> AMP + PP _i

dan-guanin fosforibosiltransferase hipoksantin (HGPRT), yang mengkatalisis reaksi berikut:

hypoxanthine + PRPP <——> IMP + PP _i hipoksantin + PRPP <-> IMP + PP _i

guanine + PRPP <——> GMP + PP _i guanin + PRPP <-> GMP + PP _i

Sebuah penting enzim kritis sisa barang purin dengan cepat membagi sel adalah deaminase adenosin (ADA) yang mengkatalisis deaminasi adenosin untuk inosin. Kekurangan dalam hasil ADA dalam gangguan yang disebut imunodefisiensi gabungan yang berat, SCID (dan secara singkat diuraikan di bawah).

 Salvage jalur untuk nukleotida purin

 phosphorylases nukleotida Purine (PNPS) juga dapat berkontribusi untuk menyelamatkan dari basis melalui pembalikan dari jalur katabolisme. Namun, jalur ini kurang signifikan dibandingkan dikatalisis oleh phosphoribosyltransferases.
Sintesis AMP dari IMP dan menyelamatkan dari IMP melalui katabolisme AMP memiliki efek bersih dari deaminating aspartat untuk fumarat. Proses ini telah disebut siklus nukleotida purin (lihat diagram di bawah). Siklus ini sangat penting dalam sel otot. Peningkatan aktivitas otot membuat permintaan peningkatan siklus TCA , untuk menghasilkan NADH lebih untuk produksi ATP. Namun, otot tidak memiliki sebagian besar enzim reaksi anapleurotic utama. Otot replenishes-siklus intermediet TCA dalam bentuk fumarat dihasilkan oleh siklus nukleotida purin.

 Siklus nukleotida purin melayani fungsi penting dalam berolahraga otot. Generasi fumarat menyediakan otot rangka dengan hanya sumber 'atas substrat anapleurotic untuk siklus TCA . Dalam rangka untuk melanjutkan operasi dari siklus selama latihan, protein otot harus dimanfaatkan untuk memasok nitrogen amino untuk generasi aspartate. Generasi asparate terjadi oleh reaksi transaminasi standar yang interconvert asam amino dengan α-ketoglutarate untuk membentuk glutamat dan glutamat dengan oksaloasetat untuk membentuk aspartat. Myoadenylate deaminase adalah khusus isoenzyme AMP deaminase otot, dan kekurangan dalam deaminase myoadenylate menyebabkan kelelahan pasca-latihan, kram dan mialgia.

Biosintesis Nukleotida

Biosintetis nukleotida Purin

Situs utama dari sintesis purin dalam hati. Sintesis dari nukleotida purin dimulai dengan PRPP dan mengarah pada nukleotida sepenuhnya terbentuk pertama, 5'inosin-monophosphate (IMP).  Jalur ini yang digambarkan di bawah ini. Basis purin tanpa gugus ribosa terlampir adalah hipoksantin. Basis purin dibangun di atas ribosa dengan beberapa amidotransferase dan reaksi transformylation.  Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol glutamin, salah satu mol glisin, satu mol CO _2, satu mol aspartate dan dua mol formate. Para gugus formil dilakukan pada tetrahydrofolate (THF) dalam bentuk N ^5, N ^{10-methenyl-THF} dan N ^{10-formil-THF.}

Enzim nama:

1. Glutamin amidotransferase phosphoribosylpyrophosphate

2. Glycinamide sintase ribotide

3. Glycinamide transformylase ribotide

4. Formylglycinamide sintase

5. Sintase ribotide aminoimidazole

6. Karboksilase ribotide aminoimidazole

7. Succinylaminoimidazolecarboxamide sintase ribotide

8. Adenylosuccinate lyase

9. Transformylase aminoimidazole ribotide karboksamida

10. IMP cyclohydrolase
Sintesis membentuk nukleotida purin penuh pertama, monofosfat inosin, IMP dimulai dengan 5-phospho-α-ribosyl-1-pirofosfat, PRPP. Melalui serangkaian reaksi menggunakan ATP, tetrahydrofolate (THF) derivatif, glutamin, glisin dan aspartate IMP ini menghasilkan jalur. Tingkat membatasi reaksi dikatalisis oleh glutamin amidotransferase PRPP, enzim ditandai dengan 1 pada Gambar tersebut.  Struktur nucleobase dari IMP (hipoksantin) ditunjukkan. 

IMP merupakan titik cabang untuk biosintesis purin, karena dapat dikonversi menjadi baik AMP atau GMP melalui dua jalur reaksi yang berbeda. Jalur yang mengarah ke AMP membutuhkan energi dalam bentuk GTP; yang mengarah ke GMP memerlukan energi dalam bentuk ATP. Pemanfaatan GTP dalam jalur untuk sintesis AMP memungkinkan sel untuk mengontrol proporsi AMP dan GMP untuk dekat kesetaraan. Akumulasi dari GTP berlebih akan menyebabkan sintesis AMP dipercepat dari IMP sebaliknya, dengan mengorbankan sintesis GMP. Sebaliknya, karena konversi IMP untuk GMP membutuhkan ATP, akumulasi dari kelebihan ATP menyebabkan sintesis dipercepat GMP atas bahwa dari AMP.

Synthesis of AMP and GMP from IMP Sintesis AMP dan GMP dari IMP

Biokimia Protein

A. Definisi

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

B.Struktur

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Sementara itu, struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;
beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);
beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan
gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").

Gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder akan menghasilkan struktur tiga dimensi yang dinamakan struktur tersier. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.

Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.

Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.

C. Sumber Protein

Daging,Ikan,Telur,Susu, dan produk sejenis Quark,Tumbuhan berbji,Suku polong-polongan,Kentang

Studi dari Biokimiawan USA Thomas Osborne Lafayete Mendel, Profesor untuk biokimia di Yale, 1914, mengujicobakan protein konsumsi dari daging dan tumbuhan kepada kelinci. Satu grup kelinci-kelinci tersebut diberikan makanan protein hewani, sedangkan grup yang lain diberikan protein nabati.

Dari eksperimennya didapati bahwa kelinci yang memperoleh protein hewani lebih cepat bertambah beratnya dari kelinci yang memperoleh protein nabati. Kemudian studi selanjutnya, oleh McCay dari Universitas Berkeley menunjukkan bahwa kelinci yang memperoleh protein nabati, lebih sehat dan hidup dua kali lebih lama.

D. Sintesis

Protein digabungkan dari asam amino menggunakan informasi dalam gen. Setiap protein memiliki urutan asam amino unik yang ditetapkan oleh nukleotida. Dengan kode genetika maka kumpulan tiga set nukleotida yang disebut kodon dan setiap kombinasi tiga nukleotida membentuk asam amino, misalnya Aug (adenine - urasil - guanin) adalah kode untuk methionine.

Karena DNA berisi empat nukleotida, total jumlah kemungkinan kodon adalah 64.Oleh karena itu, ada beberapa kelebihan dalam kode genetik, dan beberapa asam amino dapat ditentukan oleh lebih dari satu codon. Kode gen DNA yang pertama di transkripsi menjadi pra - messenger RNA (mRNA) oleh enzim seperti RNA polymerase. Sebagian besar organisme maka proses pra-mRNA (juga dikenal sebagai dasar transkrip) menggunakan berbagai bentuk pasca transcriptional modifikasi untuk membentuk mRNA matang, yang kemudian digunakan sebagai template untuk sintesis protein oleh ribosome. Dalam prokariotik mRNA yang dibuat bisa digunakan segera, atau diikat oleh ribosome setelah dipindahkan dari inti sel. Sebaliknya, eukariotik membuat mRNA di inti sel dan kemudian memindahkan ke sitoplasma, dimana sintesis protein yang kemudian terjadi. Laju sintesis protein yang lebih tinggi dapat terjadi di prokaryotes maupun eukariotik yang dapat mencapai hingga 20 asam amino per detik.

Proses yang sintesis protein dari mRNA template dikenal sebagai translasi/terjemahan. MRNA yang diambil ke ribosome kemudian membaca tiga nukleotida dan mencocokan kodon dengan pasangan antikodonnya yang terletak pada RNA transfer yang membawa asam amino sesuai dengan kode kodon. Enzim aminoacyl tRNA synthetase menyusun molekul tRNA dengan asam amino yang benar. Polipeptida berkembang yang sering disebut rantai peptida. Protein selalu dibiosintesiskan dari N-terminal ke C-terminal.

Ukuran panjang sintesis protein dapat diukur dengan melihat jumlah asam amino yang berisi dengan total massa molekul, yang biasanya dilaporkan dalam unit daltons (identik dengan unit massa atom), atau turunan unit kilodalton (kDa). Yeast protein rata-rata panjangnya adalah 466 asam amino dan 53 kDa di massa. Protein terbesar adalah titins, komponen dari otot sarkomer, dengan massa molekular hampir 3.000 kDa, dan total panjang hampir 27.000 asam amino.

E. Manfaat Protein

Sumber energi, Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan, Sebagai sintesis, hormon, enzim, antibodi, dan Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel.

F. Akibat Kekurangan Protein

Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet-atlet.

Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:

1. Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin)
Yang paling buruk ada yang disebut dengan Kwasiorkor, penyakit kekurangan protein. Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung lapar, yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah sehingga menimbulkan odem.

2. hipotonus (lemah otot)

3. gangguan pertumbuhan

4. hati lemak

5. Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.

Biokimia

Biokimia adalah kimia mahluk hidup. Biokimiawan mempelajari molekul dan reaksi kimia terkatalisis oleh enzim yang berlangsung dalam semua organisme. Lihat artikel biologi molekular untuk diagram dan deskripsi hubungan antara biokimia, biologi molekular, dan genetika.

Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen selular, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat-sifat protein.

Saat ini, biokimia metabolisme sel telah banyak dipelajari. Bidang lain dalam biokimia di antaranya sandi genetik (DNA, RNA), sintesis protein, angkutan membran sel, dan transduksi sinyal.

Perkembangan biokimia

Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 3183 oleh Anselme Payen. Tahun 1828, Friedrich Wöhler menerbitkan sebuah buku tentang sintesis urea, yang membuktikan bahwa senyawa organik dapat dibuat secara mandiri. Penemuan ini bertolak belakang dengan pemahaman umum pada waktu itu yang meyakini bahwa senyawa organik hanya bisa dibuat oleh organisme. Istilah biokimia pertama kali dikemukakan pada tahun 1903 oleh Karl Neuber, seorang kimiawan Jerman. Sejak saat itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik baru seperti kromatografi, difraksi sinar X, elektroforesis, RMI (nuclear magnetic resonance, NMR), pelabelan radioisotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular. Teknik-teknik ini memungkinkan penemuan dan analisis yang lebih mendalam berbagai molekul dan jalur metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam peramalan dan pemodelan struktur molekul raksasa.

Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai bidang, mulai dari genetika hingga biologi molekular dan dari pertanian hingga kedokteran. Penerapan biokimia yang pertama kali barangkali adalah dalam pembuatan roti menggunakan khamir, sekitar 5000 tahun yang lalu.

Biokimia secara prinsip merupakan kimia zat-zat yang bisa digolongkan ke dalam beberapa kategori utama:

• karbohidrat,
• lipid,
• protein dan asam amino,
• asam nukleat (DNA, RNA).