MAKALAH DASAR DASAR

TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

METABOLISME

Oleh :Kelompok I

1. Fiska Fibi Harlia(141710101072)2. Nugraha Yuwana(141710101057)3. Nurul Ummah U.(141710101096)4. Tasnim Anifah

(141710101120)5. Tri Angga Maulana(141710101027)JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS JEMBER

2014A. METABOLISME KARBOHIDRAT GLIKOLISIS

Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat. Dilihat dari keseluruhan, glikolisis terbagi menjadi dua bagian atau fase :

Fase 1 : meliputi tahap reaksi enzim yang memerlukan ATP, yaitu tahap reaksi dari glukosa sampai dengan pembentukan fruktosa 6-fosfat (dari tahap 1 tahap 5)

Fase 2 : meliputi tahap reaksi yang menghasilkan energi (ATP dan NADH) yaitu dari gliseraldehide 3-fosfat sampai dengan piruvat (dari tahap 6 tahap 10)Tahap 1 :Fosforilasi GlukosaReaksi : Glucose + ATP4- -> Glucose-6-phosphate2-+ ADP3-+ H+

Reaksi fosforilasi.

Reaksi yang irreversibel (tidak dapat balik)

Dikatalis oleh Heksokinase : Tranfer gugus fosfat pada molekul heksosa.Tahap ke 2 : Pengubahan glukosa 6-posfat menjadi Fruktosa 6-FosfatReaksi : glucose-6-phosphate2- -> fructose-6-phosphate2-

Reaksi isomerasi

Reaksi yang reversibel (berjalan 2 arah/dapat balik)

Dikatalisis fosfoglukoisomerase : Perubahan isomer dari aldosa (glukosa 6-fosfat) ke ketosa (fruktosa 6-fosfat)

Tahap ke 3 : Fosforilasi Fruktosa 6-Fosfat menjadi Fruktosa 1,6-DiFosfatReaksi : Fructose-6-phosphate2-+ ATP4- -> fructose-1,6-diphosphate4-+ ADP3-+ H+

Dikatalisis oleh fosfofruktokinase (enzim pengatur utama pada glikolisis).

Reaksi berlangsung irreversibel

Tahap ke 4 : Penguraian Fruktosa 1,6-DifosfatReaksi : Fructose-1,6-bisphosphate4- -> dihydroxyacetone phosphate2-+ glyceraldehyde-3-phosphate2-

Reaksi yang reversibel (berjalan 2 arah/dapat balik)

Dikatalisis oleh Fructose-1,6-Bisphosphate Aldolase.(Aldolase fruktosa difosfat)

Tahap ke 5 : Interkonversi Triosa FosfatReaksi :Dihydroxyacetone phosphate2- -> glyceraldehyde-3-phosphate2-

Reaksi isomerasi

Dikatalisis oleh Triose Phosphate Isomerase

Reaksi yang reversibel (dapat balik)

Tahap ke 6 : Pembentukkan 1,3-bisphosphoglycerateReaksi :glyceraldehyde-3-phosphate2-+ Pi2-+ NAD+ > 1,3-bisphosphoglycerate4-+ NADH + H+

Dikatalisis oleh hidroginase gliseraldehida fosfat

Reaksi yang reversibel (dapat balik)

Tahap ke 7 : pengubahan 1,3-bisphosphoglycerate menjadi 3-phosphoglycerateReaksi : 1,3-bisphosphoglycerate4-+ ADP3- > 3-phosphoglycerate3-+ ATP4-

Dikatalis oleh Enzim Kinase fosfogliserat untuk ADP menjadi ATP dan 3-fosfogliserat

Reaksi yang reversibel (dapat balik)

Tahap ke 8 : Pengubahan 3 fosfogliserat menjadi 2-fosfogliseratReaksi : 3-phosphoglycerate3- > 2-phosphoglycerate3-

Reaksi yang reversibel (dapat balik)

Dikatalisis oleh enzim fosfogliserat mutase

Tahap ke 9 : Pembentukkan senyawa berenergi tinggi ke IIReaksi : 2-phosphoglycerate3- > phosphoenolpyruvate3-+ H2O

Dikatalis oleh enolase

Tahap ke 10 : Fosforilasi tingkat substrat ke IIReaksi : phosphoenolpyruvate3-+ ADP3-+ H+ -> pyruvate-+ ATP4

Reaksi ini penting, karenaTahap terakhir pada glikolisis pemindahan gugus posfat beenergi tinggi dari fosfoenolfirufat ke ADP dengan katalis kinase piruvat

-Menghasilkan ATP dari reaksi fosforilasi tingkat subtrat ADP

-Reaksi ini secara energetik sangat bagus, sehingga berfungsi untuk menarik dua reaksi sebelumnya.

Proses pembentukan glikogen dari glukosa. Glikogenesis di aktivasi dalam hati oleh hormon insulin.

Tahap- tahap glikogenesis :

1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat yang dikatalis enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi dari ATP dan fosfat.(fosforilasi)

2. Glukosa 6-fosfat dengan bantuan enzimglukomutase menjadi glukosa 1-fosfat

3. Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan UTP(uridin tri phosphat) dengan enzim uridil trnsferase menghasilkan Uridin difoso glukosa.

4. Kondensasi uridin difosfo glukosa dengan glukosa no. 1 dalam rantai glikogen primer dan menghasilkan glikogen baru dengan tambahan 1 unit glukosa

GLIKOGENOLISIS

Glikogenolisis adalah proses hidrolisis glikogen menjadi glukosa dengan enzim glikogen fosforilase, glukosidase, fosfoglukomutase.hormon yang berperan glucagon dan adrenalin.

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase. Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat.dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.

GLUKONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah reaksi yang merubah senyawa bukan karbohidrat menjadi karbohidrat (glukosa) seperti asam piruvat, asam suksinat, asam laktat, asam oksaloasetat.

1. Perubahan piruvat menjadi fosfoenolpiruvat.

Piruvat berasal dari laktat dan asam amino.piruvat mengalami dekarboksilasi menjadi oksaloasetat oleh piruvat kaboksilase dan membutuhkan ATP(adenosine triphospat) Oksaloasetat direduksi menjadi malat oleh malat dehidrogenase mitokondria. Pada reaksi ini, glukoneogenesis secara singkat mengalami overlap (tumpang tindih) dengan siklus asam sitrat. Malat meninggalkan mitokondria dan dalam sitoplasma dioksidasi membentuk kembali oksaloasetat.kemudian oksaloasetatmengalami dekarboksilasi membentuk fosfoenolpiruvatyang di katalis fosfoenolpiuvat karboksikinase.2. Perubahan fosfoenolpiruvat menjadi fruktosa 1,6- bifosfat

3 bifosfogliserat mengalami fosforilasi menjadi 1,3 bifosfogliserat. Kemudian 1,3 bifosfogliserat di reduksi dengan menggunakan 1 NADH dirubah menjadi gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiseton fosfat yang akan berkondensasi membentuk fruktosa 1,6 bifosfat3. Perubahan fuktosa 1,6- bifosfat menjadi fruktosa 6- fosfat

Enzim fruktosa 1,6 bifosfatase mengalami hidrolisis dan melepas fosfat dari fuktosa 1,6- fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat.kemudian fruktosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat dengan enzim isomerase

4. Perubahan glukosa 6-fosfat menjadi Glukosa

Glukosa 6 fosfat mengalami hidrolisis menjadi glukosa dengan katalis glukosa 6 fosfatase. B. SIKLUS KREBSSebelum masuk ke siklus krebs, molekul asam piruvat hasil dari reaksi glikolisis, terlebih dahulu diubah menjadi asetil Ko-A dengan bantuan enzim Pyruvat Dehidrogenase. Nah, selama proses itu berlangsung, terjadi pelepasan CO2 dan 1 atom H serta penambahan molekul Ko-A. Atom H yang lepas tadi kemudian akan ditangkap oleh NAD+ sehingga menghasillkan NADH. Teruuus baru deeh asetil Ko-A yang terbentuk dari pengubahan asam piruvat tadi masuk ke dalam siklus krebs.

Asetil dilepaskan dari Asetil-CoA lalu bergabung dengan oksaloasetat sehingga terbentuk sitrat dengan penambahan air. Proses pembentukan sitrat ini dikatalisasi oleh enzim citrate synthase.

Sitrat kemudian diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim acotinase.

Kemudian isositrat akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H. Atom H yang dilepaskan akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim isocitrate dehydrogenase.

Alfa-ketoglutarat kemudian diubah menjadi suksinil-CoA dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H serta menempelkan satu molekul CoA. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Enzim yang berperan adalah alpha-ketoglutarate dehydrogenase.

Suksinil-CoA lalu diubah menjadi suksinat oleh enzim Succinyl-CoA synthetase. Pada proses ini molekul CoA akan dilepaskan, selain itu terdapat satu atom P yang ikut dalam reaksi dan kemudian akan ditangkap oleh ADP untuk membentuk ATP.

Langkah selanjutnya adalah perubahan suksinat menjadi Fumarat oleh enzim succinate dehydrogenase. Dua atom H akan dilepaskan dan ditangkap oleh FAD+ untuk membentuk FADH2.

Fumarat lalu diubah menjadi malat oleh fumarase dengan penambahan air.

Malat kemudian akan diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh enzim malate dehydrogenase. Satu atom H dilepaskan pada proses tersebut dan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH.

Hasil akhir dari siklus Krebs saja dari 1 molekul piruvat adalah 3 molekul NADH, 1 molekul FADH2, dan 1 molekul ATP. Namun kalau ditambah NADH yang dihasilkan pada perubahan piruvat menjadi asetil-CoA, maka total NADH yang dihasilkan adalah 4 molekul.NADH dan FADH2 yang terbentuk selama proses siklus krebs ini kemudian akan memasuki tahapan transpor elektron untuk diubah menjadi ATP.C. SISTEM TRANSPORT ELEKTRON

Transpor elektron merupakan suatu proses pengoksidasian NADH dan FADH2, yang menghasilkan energi (ATP) dan H2O dan terjadi di bagian dalam mitokondria (krista). NADH dan FADH2 tersebut berasal dari siklus krebs. Setelah memasuki reaksi ini, NADH dan FADH2 akan teroksidasi dan melepaskan elektron berenergi tinggi yang dapat menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b yang melepaskan elektron dan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c yang kemudian menghasilkan ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O) dan menghasilkan ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.

Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.

Setiap oksidasi NADH menghasilkan 3 ATP, dan 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP. Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif merupakan suatu proses yang menggunakan energi yang dilepaskan oleh oksidasi

HYPERLINK "http://wapedia.mobi/id/Nutrien"nutrien untuk menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) dan mereduksi gas O2 menjadi air. Selama fosforilasi oksidatif, elektron ditransfer dari pendonor elektron ke penerima elektron melalui reaksi redoks. Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk ATP. Pada eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh serangkaian kompleks protein di dalam mitokondria. Tetapi pada prokariota, protein-protein ini berada di membran dalam sel. Enzim-enzim yang saling berhubungan ini disebut sebagai rantai transpor elektron. Pada eukariota lima kompleks protein utama terlibat dalam proses ini, sedangkan pada prokariota terdapat banyak enzim-enzim berbeda yang terlibat.

Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melewati membran dalam mitokondria. Proses ini disebut kemiosmosis. Transpor ini menghasilkan energi potensial dalam bentuk gradien pH dan potensial listrik di sepanjang membran ini. Energi yang tersimpan dalam bentuk ini dimanfaatkan dengan cara mengijinkan proton mengalir balik melewati membran melalui enzim yang disebut ATP sintase. Enzim ini menggunakan energi seperti ini untuk menghasilkan ATP dari adenosina difosfat (ADP) melalui reaksi fosforilasi. Reaksi ini didorong oleh aliran proton, yang mendorong rotasi salah satu bagian enzim. Enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga merupakan target dari banyak obat dan racun yang dapat menghambat aktivitas enzim.

D. METABOLISME PROTEINProtein merupakan bentuk polimer dari asam amino yang satu dengan yang lain terikat dengan ikatan peptida membentuk rantai polipeptida dan membentuk struktur primer, sekunder, tersier dan kuarter.

Katabolisme Protein (Transaminasi, Deaminasi, Siklus urea)Langkah awal katabolisme protein adalah pelepasan gugus amina (NH2) sehingga terbentuk amoniak (NH3) yang bersifat racun khususnya bagi sel syaraf. Karena bersifat toksik maka harus didetoksifikasi dan di keluarkan dari tubuh. Dedoktofikasi amonia terutama dilakukan dengan mengkonversinya menjadi glutamin untuk di angkut ke hati.Ada 3 tahap dalam ekskresi katabolisme :1. Transaminasi

Transaminasi merupakan interkonvensi antara sepasang asam amino dan sepasang asam keto. Gugus -amino dari asam amino akan di pindahkan ke atom C suatu asam -keto sehingga terbentuk asam amino dan asam keto baru. Reaksi transaminasi ini di bantu oleh enzim alanin trasaminasi dan glutamate transaminasi serta membutuhkan piridoksal-fosfat sebagai koenzim.

2. Deaminasi

Deaminasi merupakan serangkaian reaksi kimiawi yang melepaskan gugus amina dari molekul senyawa asam amino. Gugus amina yang terlepas akan terkonversi menjadi amonia. Berdasarkan reaksi di atas, glutamat mengalami proses deaminasi menghasilkan ion amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium (NH4+) masuk ke dalam siklus urea.

Asam amino yang menjalani deaminasi oksidatif yaitu glutamat. Enzim glutamat dehidrogenase tersebut membutuhkan NAD+ atau NADP+ sebagai oksidan. Enzim ini terdapat pada sitoplasma maupun mitokondria secara katabolik reaksi ini menyalurkan nitrogen dari glutamat kepada urea. Secara anabolik, enzim ini mengkatalis aminasi -ketoglutarat melalui amonia bebas. Deaminasi oksidatif yang lain di katalis oleh oksidase asam amino yang sebagian besar terdapat dalam hati dan ginjal dengan menggunakan flavoprotein yang dapat mengoksidasi asam amino menjadi asam -imino dengan menambahkan air serta terurai menjadi -keto.3. Siklus Urea

Sintesis urea secara keseluruhan merupakan rekasi endergonik. Biosintesis urea merupakan proses siklik.

Tahapan siklus Urea :

1. Reaksi pembentukan karbamoil fosfat dari karbon dioksida, amonia dan 2 molekul ATP di dalam mitokondria. Reaksi bikarbonat dan ATP akan membentuk karbonil fosfat serta ADP. Kemudian amonia menggantikan ADP sehingga terbentuk karbamat dan ortofosfat. Akhirnya, fosforilasi karbamat oleh ATP yang kedua membentuk karbamoil fosfat. Karbamoil fosfat sintase I merupakan enzim yang berperan sebagai pengendali siklus urea.

2. Reaksi pembentukan sitrulin, terjadi pemindahan gugus karbamoil dari karbamoil fosfat kepada omitin yang membentuk sitrulin dan ortofosfat dan di katalis oleh Enzim-L-Ornitin transkarbamoilase di dalam matriks mitokondria. Tempat pembentukan sitrulin dan ornitin terdapat pada sitosol.

3. Sitrulin yang terbentuk kemudian bereaksi dengan aspartat membentuk argininosuksinat oleh argininosuksinat sintase. Reaksi ini membutuhkan ATP dan melibatkan pembentukan sitrulil-AMP .

4. Argininosuksinat selanjutnya di pecah menjadi arginin dan fumarat di katalis oleh argininosuksinase dalam hati. Arginin selanjutnya memasuki reaksi 5 sedangkan fumarat dapat membentuk L-malat melalui reaksi penambahan air yang dapat di oksidasi menjadi oksaloasetat melalui reaksi yang bergantung pada NAD+ di katalis oleh fumarase dan malat dehidrogenase.

5. Reaksi terakhir yaitu reaksi pemecahan arginin menjadi ornitin dan urea. Reaksi ini merupakan reaksi pemecahan hidrolitik gugus guanidino pada arginin dan di katalis oleh enzim arginase. Ormitin di hasilkan kembali oleh mitokondria menjadi substrat reaksi 2 siklus urea.

Biosintesis Protein

Proses sintesis protein dapat dibedakan menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang akan membawa kode genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt.

Transkripsi

Proses transkripsi merupakan proses pencetakan atau penulisan ulang DNA ke dalam mRNA terjadi di dalam nukleus. Pasangan tiga basa nitrogen disebut triplet. Triplet yang terdapat pada rantai sense ADN yang mencetak ARNd disebut kodogen. Triplet yang terdapat pada ARNd disebut kodon. Triplet yang terdapat pada ARNt disebut antikodon.

Langkah transkripsi berlangsung sebagai berikut:1. Sebagian rantai ADN membuka, kemudian disusul oleh pembentukan rantai ARNd. Rantai ADN yang mencetak ARNd disebut rantai sense/template. Pasangan rantai sense yang tidak mencetak ARNd disebut rantai antisense.

2. Pada rantai sense ADN didapati pasangan tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen. Triplet ini akan mencetak triplet pada rantai ARNd yang disebut kodon. Kodon inilah yang disebut kode genetikayang berfungsi mengkodekan jenis asam amino tertentu yang diperlukan dalam sintesis protein. Selanjutnya boleh dikatakan bahwa ARNd atau kodon itulah yang merupakan kode genetika. Lihat daftar kodon dan asam amino yang dikodekannya di bawah ini.

3. Setelah terbentuk, ARNd keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti menuju ke ribosom dalam sitoplasma. Untuk setiap satu molekul protein yang dibentuk akan selalu dimulai dengan kodon inisiasi atau kodon start yaitu AUG yang mengkodekan asam amino metionin. Jika satu molekul protein telah terbentuk akan selalu diakhiri dengan tanda berupa kodon stop atau kodon terminasi, yaitu UGA, UAA, atau UAG.

Translasi

Translasi merupakan tahap penerjemahan kode mRNA oleh tRNA ke dalam urutan asam amino yang terjadi di dalam sitoplasma dengan bantuan ribosom. Tahap translasi mirip tahap transkripsi. Keduanya menggunakan enzim untuk membuat rantai polimer polinukleotida pada transkripsi dan polipeptida pada translasi. ARNt memiliki triplet yang merupakan pasangan kodon dan disebut antikodon. Setiap ARNt hanya dapat mengikat satu jenis asam amino sesuai yang dikodekan oleh kodon. Jadi dalam translasi terjadi penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd (kodon) oleh ARNt (antikodon) dengan cara ARNt mengikat satu asam amino yang sesuai.

Tahapan proses translasi :

Setelah ARNd keluar dari dalam inti, selanjutnya ia bergabung dengan ribosom dalam sitoplasma.

Langkah berikutnya adalah penerjemahan kode genetik (kodon) yang dilakukan oleh ARNt. Caranya, ARNt akan mengikat asam amino tertentu sesuai yang dikodekan oleh kodon, lalu membawa asam amino tersebut dan bergabung dengan ARNd yang telah ada di ribosom. Langkah tersebut dilakukan secara bergantian oleh banyak ARNt yang masing-masing mengikat satu jenis asam amino yang lain.

Setelah asam amino dibawa ARNt bergabung dengan ARNd di ribosom, selanjutnya akan terjadi ikatan antar asam amino membentuk polipeptida. Protein akan terbentuk setelah berlangsung proses polimerisasi.

E. METABOLISME LIPID Sintesis Kolestrol

Sintesis kolestrol diawali dengan penggabungan 3 molekul asetil-KoA menjadi mevalonat. Mevalonat terfosfolirasi menjadi 3-fosfo-S-pirofosfomevalonat. Setelah itu 3-fosfo-S-pirofosfomevalonat akan melepaskan CO2 dan fosfat sehingga terbentuk 3-isopentenil pirofosfat. Enam gugus isopentenil lalu bergabung dengan membebaskan gugus pirofosfatnya dan menghasilkan hidrokarbon skualen. Kemudian struktur linear skualen melipat dan membentuk lingkaran (melalui reaksi enzimatis) sehingga tebentuk lanosterol. Lanosterol lalu diubah menjadi kolesterol.

Beta Oksidasi, dehidrogenasi dan hidratasi

Proses oksidasi ini berlangsung dalam mitokondria.

1. Tahap pertama adalah menggiatkan asam palmitat bebas dengan asetil koA dalam sitoplasma, oleh enzim asil koA sintetase menghasilkan palmitoil koA.

2. Tahap reaksi kedua, palmitoil KoA diangkut dari sitoplasma ke dalam mitokondria dengan bantuan molekul pembawa yaitu karnitin yang terdapat dalam membran mitokondria.

3. Reaksi tahap ketiga adalah proses dehidrogenasi palmitoil koA yang telah berada di dalam mitokondria dengan enzim asil koA dehidrogenase yang menghasilkan senyawa enoil koA. Pada reaksi ini FAD (flavin adenin dinukleotida) yang bertindak sebagai koenzim direduksi menjadi FADH2. Dengan mekanisme fosforilasi bersifat oksidasi melalui rantai pernafasan suatu molekul FADH2 dapat menghasilkan dua molekul ATP.

4. Pada tahap reaksi keempat, ikatan rangkap pada enoil koA dihidratasi menjadi 3-hidroksipalmitoil koA hidratase.

5. Reaksi tahap kelima adalah dehidrogenase dengan enzim 3-hidroksianil koA dehidrogenase dan NAD+ sebagai koenzimnya. Pada reaksi ini 3-hidroksipalmitoil koA dioksidasi menjadi 3-ketopalmitoil koA, sedangkan NADH yang terbentuk dari NAD+ dapat dioksidasi kembali melalui mekanisme fosforilasi bersifat oksidasi yang dirangkaikan dengan rantai pernafasan menghasilkan 3 molekul ATP.

6. Reaksi tahap terakhir adalah mekanisme -oksidasi adalah pemecahan molekul dengan enzim asetil koA asetiltransferase atau disebut juga tiolase. Pada reaksi ini satu molekul koA bebas berinteraksi dengan 3-ketopalmitoil koA menghasilkan satu molekul asetil koA dan sisa rantai asam lemak dalam bentuk koA-nya, yang mempunyai rantai dua atom karbon lebih pendek dari palmitoil koA semula.

7. Proses degradasi asam lemak selanjutnya adalah pengulangan mekanisme-oksidasisecara kontinu sampai rantai panjang asam lemak tersebut habis dipecah menjadi molekul asetil koA. Dengan demikian satu molekul asam palmitat (C16) menghasilkan 8 molekul asetil koA (C2) dengan melalui tujuh kali -oksidasi.

F. METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN

Basa purin dan pirimidin ditemukan di dalam nukleotida dan dalam asam nukleat. Basa-basa tersebut dibentuk de novo oleh jalur yang menggunakan asam amino sebagai precursor dan menghasilkan nukleotida. Sebagian besar sintesis de novo terjadi di hati, dan

basa bernitrogen serta nukleosida kemudian diangkut ke jaringan lain oleh sel darah merah. Otak juga membentuk nukleotida dalam jumlah yang bermakna.

Pembentukan Nukleotida Purin dan Pirimidin Pembentukan Nukleotida Purin 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP) adalah sumber gugus ribosa. Senyawa ini disintesis dari ATP dan ribosa 5-fosfat, yang dibentuk dari glukosa melalui jalur pentosa fosfat. Basa purin dibentuk pada gugus ribosa (pada gambar 1)

Gambar 1. Biosintesis purin. A. Reaksi dalam jalur biosintesis. B. Asal atom pada basa purin . RR = ribonukleotida reduktase; FH4 = tetrahiddrofosfat.

Dalam reaksi pertama jalur, PRPP bereaksi dengan glutamin membentuk fosforibosilamin (Gbr 2). reaksi ini, yang menghasilkan nitrogen 9 cincin purin, dikatalisis oleh PRPP glutamil amidotransferase, suatu enzim yang dihambat oleh tiga produk jalur, IMP, AMP, dan GMP. Ketiga nukleosida ini juga menghambat sintesis PRPP sehingga memperlambat produksi nukleotida purin dengan menurunkan kadar substrat PRPP.

Dalam reaksi kedua, keseluruhan gugus glisin ditambahkan ke prekursor yang sedang tumbuh. Glisin menyediakan karbon 4 dan 5 serta nitrogen 7 pada cincin purin (Gbr. 3).

Kemudian, karbon 8 disediakan oleh metenil tetrahidrofolat, nitrogen 3 oleh glutamin, karbon 6 oleh CO2, nitrogen 1 oleh aspartat, dan karbon 2 oleh formil tetrahidrofolat. Gambar 1.1 memperlihatkan sumber masing-masing atom cincin purin.

Nukleotida purin pertama yang dibentuk oleh jalur ini adalah inosin monofosfat (IMP). Nukleotida ini mengandung basa hipoxantin yang disatukan oleh ikatan N- glikosidat dari nitrogen 9 cincin purin ke karbon 1 pada ribosa (Gbr.4)

IMP berfungsi sebagai titik cabang, serta nukleotida adenin dan guanin dibentuk dari IMP (lihat Gbr.1). Adenosin monofosfat (AMP) berasal dari IMP melalui penambahan sebuah gugus amino dari aspartat ke karbon 6 cincin purin dalam reaksi yang memerlukan GTP. Guanosin monofosfat (GMP) berasal dari IMP melalui pemindahan sebuah gugus amino dari amida glutamin ke karbon 2 cincin purin. Dalam hal ini, reaksi membutuhkan ATP. AMP dan GMP masing-masing menghambat pembentukannya sendiri dari IMP. AMP dan GMP dapat mengalami fosforilase ke tingkat difosfat dan trifosfat dan digunakan untuk proses yang memerlukan energi di dalam sel. Purin nukleosida trifosfat juga digunakan sebagai prekursor untuk sintesis RNA (lihat gambar 1).

Untuk sintesis DNA, gugus ribosa harus direduksi menjadi deoksiribosa (Gbr. 5). reduksi ini terjadi di tingkat dinukleotida dan dikatalisis oleh ribonukleotida reduktase, yang memerlukan protein tioreduksin. Deoksiribonukleosida difosfat dapat mengalami fosforilase ke tingkat trifosfat dan kemudian digunakan sebagai prekursor untuk sintesis DNA.

Pembentukan Nukleotida Pirimidin

Dalam pembentukan nukleotida pirimidin, yang disintesis pertama kali adalah basa, kemudian basa tersebut dilekatkan ke gugus ribose 5-fosfat. Dalam reaksi pertama, glutamine bereaksi dengan CO2 dan ATP membentuk karbamoil fosfat. Reaksi ini analog dengan reaksi pertama pada siklus urea, kecuali bahwa digunakan glutamine sebagai sumber nitrogen (bukan amonia) dan terjadi di dalam sitosol (bukan di mitokondria). Reaksi ini dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase II, yang dihambat oleh UTP, salah satu produk jalur. Reaksi analog dalam pembentukan urea dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase I, yang diaktifkan oleh N-asetil glutamate.

Dalam reaksi selanjutnya pada biosintesis pirimidin, keseluruhan molekul aspartat ditambahkan ke karbamoil fosfat. Molekul ini kemudian menutup untuk membentuk struktur cincin, yang di oksidase menjadi asam orotat. Orotat bereaksi dengan PRPP, menghasilkan orotidin 5-fosfat, yangkemudian mengalami dekarboksilasi membentuk uridin monofosfat (UMP).

UMP mengalami fosforilasi menjadi UTP. Sebuah gugus amino, yang berasal dari amida glutamine, ditambahkan ke karbon 4 untuk menghasilkan CTP. UTPN dan CTP adalah precursor untuk sintesis RNA.

CTP mengalami defosforilasi membentuk CDP, dan pada tingkat difosfat ini gugus ribose di reduksi menjadi deoksiribosa oleh ribonukleotida reduktase (Gbr .5). dCDP mengalami defosforilasi dan deaminasi, membentuk dUMP. Metilen tetrahidrofolat memindahkan sebuah gugus metil ke dUMP membentuk dTMP. Reaksi fosforilasi menghasilkan dCTP dan dTTP, precursor yang digunakan untuk sintesis DNA

Penguraian Basa Purin dan Pirimidin Penguraian nukleotida purin (AMP dan GMP) terjadi terutama di hati . AMP mula-mula mengalami deamilasi menjadi IMP. Kemudian IMP dan GMP mengalami defosforilase, dan ribosa diputuskan dari basa. Hipoxantin, basa yang terbentuk dari pemutusan IMP, diubah oleh xantin oksidase menjadi xantin, dan guanin 8 mengalami diaminasi menghasilkan xantin. Jalur untuk penguraian adenin dan guanin menyatu di titik ini. Xantin diubah oleh xantin oksidase menjadi asam urat, yang diekskresikan dalam urine. Xantin oksidase adalah suatu enzim yang memerlukan molibdenum yang menggunakan oksigen molekular dan menghasilkan hidrogen peroksida (H202). Terdapat bentuk lain xantin oksidase yang menggunakan NAD+ sebagai akseptor electron.

Asam urat memiliki pK. 5,4. Didalam tubuh senyawa ini mengalami ionisasi membentuk urat. Urat tidak mudah larut dalam air. Jumlahnya didalam tubuh manusia normal sangat dekat dengan konstanta kelarutan.

Penguraian Basa Pirimidin

Nukleotida pirimidin mengalami defosforilasi, dan nukleosida mengalami pemutusan menghasilkan ribosa 1-fosfat dan basa pirimidin bebas yaitu sitosin,urasil, dan timin. Sitosin mengalami deaminasi membentuk urasil, yang diubah menjadi CO2, NH4+, dan -alanin. Timin diubah menjadi CO2, NH4+, dan -aminoisobutirat. produk-produk prnguraian pririmidin ini diekskresikan dalam urine atau diubah menjadi CO2, H2O, dan NH4+ (yang membentuk urea). produk-produk tersebut tidak menimbulkan gangguan pada tubuh, berbeda dengan urat, yang dibentuk dari purin dan dapat mengendap menimbulkan gout.

Daur siklus krebs

Gambar 3 penggabungan gglisin ke dalam precursor purin.

Gambar 2 Langkah pertama dalam biosintesis purin. Basa purin dibentuk pada gugus ribose. Produk jalur ini (IMP, MP, dan GMP) menghambat reaksi. ketersediaan substrat PRPP adalah penentu kecepatan reaksi ini.