asam lemak

Download asam lemak

Post on 06-Aug-2015

165 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

MAKALAH FISIOLOGI MIKROBA METABOLISME LEMAK DAN ASAM AMINO

Oleh Kelompok 1 Dini Jannatul Putri Khairatul Inam Lastri Nur Niko Sentosa

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2012

Metabolisme Lemak

Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Katabolisme lemak dimulai dengan pemecahan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol yang merupakan senyawa dengan 3 atom C dapat dirubah menjadi gliseral dehid 3-fosfat. Selanjutnya gliseral dehid 3-fosfat mengikuti jalur glikolisis sehingga terbentuk piruvat. Sedangkan asam lemak dapat dipecah menjadi molekul-molekul dengan 2 atom C. Molekul dengan 2 atom C ini kemudian diubah menjadi asetil koenzim A dapat dihitung satu. Sehingga jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi. Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energy

A. Katabolisme Asam Lemak (-oksidasi asam lemak)

Sebagian prokariota (seperti Pseudomonas, Bacillus dan E.coli) dapat tumbuh pada media yang mengandung lemak. Lemak lebih dahulu dideesterifikasi menjadi asam lemak. Asam lemak lemudian siap mengalami oksidasi menjadi asetil koA. Karena terjadi oksidasi di atom karbon , maka oksidasi tersebut dinamakan -oksidasi. Pada prinsipnya, -oksidasi mengurai atau memotong asam lemak menjadi satuan (monomer) asetil koA. Reaksi pada -oksidasi berikut : Asam lemak memperoloh gugus KoA, sehingga membentuk asil KoA dengan bantuan asil KoA sintase. Reaksi itu memerlukan energi dari ATP. Kemudian, asil KoA mengalami asil koA tidak jenuh (mengalami ikatan rangkappada atom karbon ). Hidrogen yang dihasilkan, ditangkap FAD+. Reaksi itu dikatalis oleh asil KoA dehidrigenase. Hidrasi ikatan rangkap pada asil KoA tidak jenuh, sehingga menghasilkan hidroksil KoA. Reaksi ini dikatalis hidroksiasil KoA, sehingga menghasilkan gugus keto. Reaksi itu dikatalisis hidroksiasil dehidrogenase. Hidrogen diterima oleh NAD+. Pemutusan ikatan karbon pada posisi akibat serangan Koa shingga menghasilkan asil KoA (lebih pendk 2 atom karbon) dan asetil KoA. Reaksi ini dikatalis -

ketothiolase. Asil KoA kemudian mengalami perulangan reaksi seperti di atas, sehingga dihasilkan asil KoA yang lebih pendek 2 atom C. Asetil KoA dioksidasi menjadi NADH, FADH, ATP dan CO2 melalui siklus asam sitrat atau difermentasi melalui siklus reduktifasam sitrat menghasilkan prekursor bagi biosintesis asam amino.

Jika jumlah atom karbon genap, maka senyawa terakhir adalah asetil KoA. Akan tetapi, jika jumlah atom karbon asam lemak ganjil, maka senyawa terakhir adalah pripionil KoA. Pripionil KoA tidak mengalami dekarboksilasi, tetapi mengalami oksidasi menjadi piruvat. Secara energetik asam lemak lebih banyak menghasilkan energi daripada glukosa. Total ATP yang dihasilkan dari pemecahan asam lemak C6 melalui -oksidasi adala 3 asetil KoA, 2 NADH dan 2 FADH2 mnus 2 ATP. Oksidasi 3 asetil KoA menjadi CO 2 dan H2O

melalui siklus asam sitrat menghasilkan 3 ATP, 3 FADH2 dan 9 NADH. Total energi yang dihasilkan adalah 49,3 ATP.

Total ATP yang dihasilkan dari pemecahan glukosa adalah glikolisis. Glukosa menjadi 2 piruvat meghasilkan 2ATP dan 2NADH. Konversi 2 piruvat menjadi 2 asetil KoA menghasilkan 2 NADH. Oksidasi 2 asetil KoA melalui siklus asam sitrat menghasilkan 2 ATP,2 FADH2 dan 6 NADH. Jika oksidasi 1 NADH menghasilkan 3,3 ATP dan 1 FADH 2 menghasilkan 2 ATP, maka total energi yang dihasilkan adalah 41 ATP. Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase). Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin, dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO-. Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:

1.

Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase.

2.

Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna mitokondria.

3.

Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.

4.

Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.

5.

Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta.

Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon asam lemak dioksidasi menjadi keton. Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut: 1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P (+2P) 2. 3. Delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P) 4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA. Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.

B. Biosintesis Lemak 1. Biosintesis asam lemak jenuh Biosintesis lemak dimulai dengan biosintesis asam lemak. Prekursor biosintesis asam lemak adalah asetil KoA. Rute biosintesis asam lemak berbeda dengan rute -oksidasi asam lemak. Biosintesis asam lemak adalah karboksilasi asetil KoA menjadi malonil KoA. Reaksi ini memerlukan energi yang dikatalisasetil KoA karboksilase. Penggantian gugus KoA dengan gugus ACP. Gugus KoA dari asetil KoA diganti dengan gugus ACP sintase. Asil ACP dan malonil ACP mengalami kondensasi, sehingga menghasilkan 3-ketoasil ACP dan melepaskan CO2 dan gugus ACP. Reaksi tersebut dikatalis ketoasil ACP sintase. Dehidrogenasi3-ketoasil ACP (pada C no. 3) sehingga menghasilkan 3-hidroksiasil ACP. Reaksi tersebut dikatalis ketoasil ACP reduktase. Dehidrasi pada atom C no. 3, sehingga eghasilkan ikatan rangkap (senyawanya disebut enoil asil ACP). Reaksi tersebut dikatalis hidroksiasil ACP dehidrase. Dehidrogenasi pada ikatan rangkap enoil asil ACP, sehingga menghasilkan asil (C4) ACP. Reaksi tersebut dikatalisis enoil asil ACP. Kemudian, asil ACP mengalami pemanjangan yaitu berkondensasi dengan malonil ACP. Reaksi tersebut sama dengan reaksi asetil ACP dan malonil ACP seperti diatas. Ketika jumlah karbon dirasa mencukupi, asil ACP ditransfer ke membran fosfolipid. Proses tersebut dikatalis gliserol fosfatase asiltransferase.

2. Biosintesis asam lemak tidak jenuh Biosintesis asam lemak tidak jenuh terjadi melalui 2 cara, yaitu aerobik dan anaerobik. Anaerobik hanya terjadi pada prokariota (Clostrodium, Latobacillus dan E.coli), sedangkan anaerobik terjadi pada eukariota dan prokariota (Bacillus, Corynebacterium, Micrococcus dan Mycobacterium). Pada prokariota asam lemak tidak jenuh didominasi oleh asam lemak tidak jenuh tunggal, misalnya asam palmitoleat (C16) dan asam oleat (C18). Pada saat proses biosintesis asam palmitoleat secara anaerob tidak dihasilkan asil (C10) ACP, tetapi dihasilkan 3-hidroksiasil (C10) ACP. Kemudian 3-hidroksiasil (C10) ACP mengalami dehidrasi oleh dehidrogenase,sehingga menghasilkan enoil (C10) ACP. Jenis ikatan rangkap pada enoil (C10) ACP dapat berupa is - (ikatan rangkap C nomor ganjil) atau cis - (ikatan rangkap C nomor genap). Hal itu tergantung jenis dehidrogenase yang

mengkatalis. Selanjutnya enoil (C10) ACP mengalami perpanjangan sampa menghasilkan enoil (C16) ACP. Enoil (C16) ACP mengalami hidrasi, sehingga menghasilkan asam palmitoleat (C16). Terdapat 2 model biosintesis lemak secara aerob, yaitu pembentukan ikatan rangkap setelah atom karbon lengkap dan pembentukan ikatan rangkap sebelum atom karbon lengkap. Pada model pertama menghasilkan asil ACP demgan jumlah atom karbon lengkap. Selanjutnya, asil ACP mengalami oksidasi pada posisi C yang diinginkan, sehingga menghasilkan ikatan rangkap yang diinginkan. Oksidase yang mengkatalisis pembentukan ikatan rangkap memerluakan oksigen dan NADPH. Bakteri menyintesis asam oleat dari bentuk asam stearat. Pada model kedua (asam palmitoleat) menghasilkan derivat cis - dekanoil ACP (prosesnya sama dengan biosintesis asam lemak tidak jenuh secara anaerob). Cis - dekanoi