Materi.Co.ID – Hay hay bertemu lagi dengan artikel materi.co.id . Kali ini kita akan membahas tentang siklus urea. Simak ulasan lengkap nya dibawah ini.
Pengertian Siklus Urea
Siklus urea merupakan suatu reaksi pengubahan amonia (NH3) menjadi urea ((NH2)2CO). Reaksi kimia ini sebagian besar berlangsung di hati dan sedikit terjadi di ginjal. Hati menjadi pusat pengubahan amonia menjadi urea berhubungan dengan fungsi hati sebagai tempat menetralkan racun.
Tahapan reaksi pengubahan amonia menjadi urea terdiri atas 5 tahapan reaksi (siklus urea), 2 tahapan terjadi di mitokondria serta 3 tahapan terjadi di sitoplasma.
Tahapan Siklus Urea
- Reaksi 1 Sintesis Karbamil Fosfat
Reaksi sintetis karbamil fosfat yang merupakan tahap yang pertama dari siklus urea ini yang berlangsung di matriks mitokondria hati. Ion ammonium, karbon dioksida, dan fosfat (yang berasal dari ATP) sebagai bahan baku reaksi berkondensasi guna membentuk karbamil fosfat dikatalisis oleh enzim karbamil fosfat sintase I, yaitu enzim yang terdapat pada mitokondria hati organisme urotelik.
2 ATP yang dihidrolisis selama reaksi ini menyiapkan tenaga penggerak untuk sintesis 2 ikatan kovalen-ikatan amida dan ikatan campuran asam karboksilat-asam fosfat anhidrida dari karbamil fosfat, dengan kata lain reaksi ini membutuhkan energi ditandai dengan adanya perubahan ATP menjadi ADP (tampak pada skema reaksi). Selain Mg2+ suatu asam dikarboksilat, lebih disukai N-asetil glutamat dimana peranannya dalam reaksi ini sebagai kofaktor. Kofaktor ini mengakibatkan banyak perubahan konformasional (penyesuaian bentuk) dalam struktur karbamil fosfat sintase yang membuka (expose) gugus sulfidril tertentu, menyembunyikan gugus lainnya, dan mempengaruhi afinitas enzim untuk ATP.
- Reaksi 2 Sintesis Sitrulin
Setelah reaksi sintetis karbamil fosfat kemudian ialah reaksi sintesis sitrulin dimana reaksi ini berlangsung di matrik mitokondria hati pula sama seperti reaksi sintesis karbamil fosfat. Pemindahan gugus karbamil dari karbamil fosfat ke ornitin membentuk sitrulin + Pi (ortofosfat/ fosfat anorganik), dikatalisis oleh enzim L-ornitin transkarbamoilase mitokondria hati. Reaksi sangat karakteristik untuk ornitin serta keseimbangan cenderung kuat ke sintesis sitrulin.
- Reaksi 3 Sintesis Asam Argininosuksinat
Reaksi asam argininosuksinat merupakan reaksi pertama yang berlangsung di sitosol hati, ditandai dengan masuknya ornitin (hasil reaksi sebelumnya ke sitosol). Pada reaksi sintesis asam argininosuksinat, aspartat serta sitrulin ini akan diikat bersamaan melalui gugus amino aspartat diikat bersamaan dengan enzim argininosuksinat sintetase. Reaksi ini memerlukan ATP yang ditandai dengan adanya perubahan ATP menjadi AMP serta keseimbangan cenderung kuat ke sintesis arginosuksinat.
- Reaksi 4 Penguraian Asam Argininosuksinat
Reaksi penguraian asam argininosuksinat berlangsung di sitosol hati. Penguraian asam argininosuksinat memproduksi arginin dan asam fumarat, reaksi ini dikatalisis oleh enzim argininosuksinase, suatu enzim yang berasa dari hati dan jaringan ginjal. Reaksi berlangsung melalui mekanisme pembuangan trans. Fumarat yang dibentuk bisa dikonversi menjadi oksaloasetat melalui reaksi fumarase dan melat dehidrogenase dan kemudian ditransaminasi untuk membentuk kembali (regenerasi) aspartat.
- Reaksi kelima Pembelahan arginin menjadi ornitin dan urea
Reaksi ini melengkapi siklus urea dan membentuk kembali (regenerasi ornitin), substrat untuk reaksi 2. Pembelahan hidrolitik gugus guanidino dari arginin akan dikatalisis dengan arginase, yang berada dalam hati semua organisme ureotelik. Dalam jumlah yang lebih kecil, arginase juga berada dalam jaringan ginjal, otak, kelenjar mamae, jaringan testikuler dan kulit. Arginase hati mamalia diaktifkan oleh Co2+ atau Mn2+ Ornitin dan lisin merupakan penghambat kuat yang bersaing dengan arginin.
Reaksi Siklus Urea
Reaksi keseluruhan siklus urea ini ialah sebagai berikut :
2NH3+CO2+3ATP+2H2O ® Urea+2ADP+AMP+2Pi+Ppi
Oleh sebab pisofosfat yang terbentuk dalam reaksi (PPi) terhidrolisis lebih lanjut menjadi fosfat, maka pembentukan satu molekul urea membentuk 4 ikatan fosfat memiliki energi tinggi.
Pada eukariota, siklus urea merupakan bagian dari siklus nitrogen, yang mencakup reaksi konversi amonia menjadi urea. Siklus ini ditemukan pertama kali pada tahun 1932 oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit.
Pada mamalia, siklus urea terjadi di dalam hati, produk urea lalu dikirimkan ke organ ginjal untuk diekskresi. Dua jenjang reaksi pada siklus urea terjadi di dalam mitokondria. Ringkasan reaksi siklus urea ialah:
- Amonia
Amonia merupakan hasil dari reaksi deaminasi oksidatif yang bersifat toksik. Pada manusia, kegagalan salah satu tahapan pada siklus urea dapat berakibat fatal, sebab tidak terdapat lintasan alternatif untuk membebaskan sifat toksik tersebut selain mengubahnya menjadi urea.
Defisiensi enzimatik pada siklus ini bisa menyebabkan simtoma hiperamonemia yang dapat berujung padakelainan mental, kerusakan hati dan kematian. Sirosis pada hati yang diakibatkan oleh konsumsi alkohol berlebih terjadi akibat defisiensi enzim yang memproduksi Sarbamil fosfat pada jenjang reaksi pertama pada siklus ini.
Ikan mempunyai rasio amonia yang rendah di dalam darah, sebab amonia diekskresi sebagai gugus amida dalam senyawa glutamina. Reaksi hidrolisis pada glutamina akan memodifikasinya menjadi asam glutamat dan melepaskan gugus amonia. Sementara manusia hanya mengekskresi sedikit sekali amonia, yang dimodifikasi oleh asam di dalam urin menjadi ion NH4+, sebagai respon terhadap asidosis sebab amonia mempunyai kapasitas sepertilarutan penyangga yang mempertahankan pH darah dengan menetralkan kadar asam yang berlebih.
- Urea
Urea ialah suatu zat diuretik higroskopik dengan menyerap air dari plasma darah menjadi urin. Kadar urea dalam darah manusia dinamai BUN (Blood Urea Nitrogen). Peningkatan nilai BUN terjadi pada simtoma uremia dalam keadaan gagal ginjal akut dan kronis atau kondisi gagal jantung dengan konsekuensi tekanan darah menjadi rendah dan penurunan laju filtrasi pada ginjal. Pada kasus yang lebih buruk, hemodialisis dilewati untuk menghilangkan larutan urea dan produk akhir metabolisme dari dalam darah.
Pada hewan seperti burung dan reptil yang harus menyediakan cadangan air di dalam tubuhnya, nitrogen diekskresi sebagai asam urat yang bersenyawa dengan sedikit kandungan air. Sementara pada manusia, asam urat tidak disintesis dari amonia, tetapi dari adenina dan guanina yang ada pada berbagai nukleotida.
Asam urat umumnya diekskresi dalam jumlah sedikit, melalui urin. Kadar asam urat dalam darah bisa bertambah pada penderita gangguan ginjal dan leukimia. Bentuk garam dari asam urat dapat mengendap akan menjadi batu ginjal maupun batu kemih. Pada artritis, endapan garam dari asam urat berlangsung pada tulang rawan yang berada pada persendian.
- Jenjang reaksi
Sarbamil fosfat sintetase, sebuah enzim, merupakan katalis pada reaksi dengan substrat NH3, CO2 dan ATP menjadi sarbamil fosfat, lalu diaktivasi oleh asam N-asetilglutamat yang terbentuk dari asam glutamat dan asetil-KoA dengan enzim N-asetilglutamat sintetase. N-asetilglutamat termasuk regulator yang penting dalam ureagenesis selain arginina, kortikosteroid dan protein yang lain.
Reaksi kondensasi yang berlangsung pada ornitina lantas menimbulkan konversi sarbamil fosfat menjadi sitrulina dengan bantuan enzim ornitina transarbamilase. Selanjutnya sitrulina dilepaskan dari dalam matriks menuju sitoplasma, dan kondensasi terjadi dengan asam aspartat dan enzim argininosuksinat sintetase, membangun asam argininosuksinat, lalu diiris oleh argininasuksinat liase menjadi asam fumarat dan arginina.
Asam fumarat akan dioksidasi dalam siklus sitrat dalam mitokondria, sementara arginina akan teriris menjadi urea serta ornitina dengan enzim arginase hepatik. Baik argininosuksinat liase maupun arginase akan diinduksi oleh rasa lapar, dibutiril cAMP dan kortikosteroid.
Demikianlah bahasan kita mengenai siklus urea. Terima kasih bagi yang menyempatkan waktu untuk membaca dan mampir di artikel √ Siklus Urea : Pengertian, Tahapan & Reaksinya Secara Lengkap. Semoga bermanfaat dan menambah wawasan kamu ?
Baca Juga Artikel Lainnya
- √ Siklus Hidup Kupu-Kupu : Pengertian, Ciri & Fasenya Lengkap
- √ Siklus Hidup Nyamuk : Fase & Cara Berkembang Biaknya Lengkap
- √ Siklus Hidup Capung : Pengertian, Fase & Morfologinya Lengkap
- √ Siklus Hidup Belalang : Pengertian, Fase & Jenisnya Lengkap
- √ Siklus Hidup Kecoa : Pengertian & Fasenya Secara Lengkap
