SISTEM ENDOKRIN DAN METABOLISME

Oleh :

Dr. Rosdiana Natzir, Ph.D

( Bagian Biokimia )

METABOLISME LEMAK :

• Lemak ==> bahan bakar untuk jangka lama.

• Kelebihan glukosa ==> menjadi lemak ==> trigliserida.

• Timbunan lemak di jar.adiposa subkutan; p.darah; rongga perut.

• Fungsi lemak pelarut vitamin ; kolesterol; asam empedu; hormon steroid; prostaglandin; plasma lipoprotein.

Asam lemak :

• Struktur kimia : R-COOH ==> R- rantai alkil.

• Berasal dari : diet dan glukosa ==> asam lemak di hati; trigliserida di jar. Adiposa.

• Terdiri dari :

1. Saturated = jenuh ==> rantai alkilnya tidak

mempunyai ikatan rangkap

 

H H H H

-- C------C-----C----C---

H H H H

  

• 2.      Unsaturated = tidak jenuh ===> mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap ==> sehingga disebut sebagai monounsaturated atau polyunsaturated.

 

  H H H H H H H H H H H

---C---C=C---C--- ---C—C = C—C—C= C--C

H H H H H

Monounsaturated Polyunsaturated

Klasifikasi berdasarkan panjangnya rantai : 

1. rantai pendek : 2 – 4 atom C

2. rantai sedang : 6 – 10 atom C

3. rantai panjang : 12 – 26 atom C

Asam lemak tidak jenuh terbagi dalam 4 kelas :

Kelas Asam lemak Struktur

  Omega – 7 Asam Palmitoleat 9 – 16 : 1

Omega – 9 Asam Oleat 9 – 18 ; 1

Omega – 6 Asam Linoleat 9,12 – 18 ; 2

Omega – 3 Asam Linolenat 9,12,15 – 18: 3

Ke -4 asam lemak ini disebut sebagai ‘parent fatty acids’

Contoh : sintesis asam arakidonat berasal dari omega-6

Asam lemak tak jenuh yang lain : 

EPA ( eikosapentanoat ) :

5,8,11,14,17-20:5 disebut juga omega–3. Omega-3 ini ===>menghambat reaksi proinflamasi dan prokoagulasi yang dapat dilakukan oleh asam arakidonat.

Omega-3 ===> substrat untuk sintesis prostaglandin .

 

DHA ( dokosaheksanoat ) :

4,7,10,13,16,19-22:6 disebut juga omega – 3.

Dalam jumlah yang cukup besar terdapat didalam retina dan otak ==> dibutuhkan untuk perkembangan penglihatan pada mata dan sistem saraf pusat pada bayi.

EPA dan DHA terdapat didalam susu formula bayi.

Asam lemak Esensial :

• Asam lemak esensial yaitu asam lemak yang tidak dapat disintesis di dalam tubuh mamalia tapi dibutuhkan oleh tubuh, sehingga harus terdapat di dalam diet meskipun dalam jumlah yang kecil oleh karena perlu untuk mencapai tubuh yang sehat.

• Yang termasuk asam lemak esensial adalah :

> asam linoleat ( omega-6)

> asam linolenat ( omega-3 )

===> banyak ditemukan didalam tumbuh-tumbuhan.

Oksidasi Asam Lemak ===> β– Oksidasi

CH3--CH2--CH2--CH2--CH2--CH2--CH2—COSCoA

CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—COSCoA CH3—COSCoA + 5 ATP

CH3—CH2—CH2—COSCoA CH3—COSCoA + 5 ATP

CH3—COSCoA CH3—COSCoA + 5 ATP

Satu rangkaian B-oksidasi menghasilkan===>

1 mol asetil-koA dan 5 mol ATP.

Oksidasi Asam lemak Konversi karbohidrat ===> lemak

Asam lemak Glukosa Glukosa Asam lemak

Asam lemak-koA asam lemak-koA

Piruvat piruvat

Karnitin-palmitoil-

transferase

asil karnitin asil karnitin

piruvat asetil-koA

dehidrogenase

β –oksidasi

Asetil-koA sitrat

Asetil-koA malonil-koA

Asam-asam lemak

Mekanisme umum sintesis de novo asam lemak ===> lipogenesis.

  Terutama di jaringan hati; ginjal; otak; paru-paru; kelenjar payudara; dan adiposa. Sel adiposit dan hepatosit mula-mula mengoksidasi dulu glukosa ===>asetil-koA. Kemudian rantai

diperpanjang dengan penambahan gugus asetil, satu demi satu secara berturut-turut. Tiap penambahan diikuti dengan reaksi reduksi, menghasilkan gugus asam lemak yang semakin panjang.

 

CO2 ATP

Asetil-koA Malonil- koA ADP+Pi Asetil-koA karboksilase

Sintase asam-lemak.

Palmitat asam oleat (lemak hewan)

Pemanjangan rantai pada retikulum endoplasma :

Pemanjangan rantai lebih baik pada asam lemak tidak jenuh.

Asam lemak jenuh ==> perpanjangan rantai menjadi asam stearat.

      Palmitat ===> menjadi palmitoil-koA.       Linoleat ===> menjadi arakidonat ( zat bakal hormon prostaglandin ).

Rantai panjang asam lemak tidak dapat menembus matriks mitokondria melalui membran dalam mitokondria ===> untuk melintasi membran ,asam lemak mengalami trans-esterifikasi dengan karnitin ( karnitin berasal dari lisin dan metionin ).

GLISEROL/GLISERIDA

terdiri dari :

> Monogliserida

> Digliserida

> Trigliserida

SINTESIS TRIGLISERIDA

• Lintasan Intestinal : 2-monogliserida asil-koA trigliserida

. Lintasan Umum : glukosa * gliserol 3P * asam fosfatidat ** 1,2 –digliserida * trigliserida

CDP-etanolamin CDP-kolin

fosfatidil-etanolamin fosfatidil-kolin

* fosfat ** asil-koA

Diet trigliserida dan proses absorpsi didalam sel mukosa usus :

Diet trigliserida o/ enzim lipase pankreas ===> emulsifikasi ====>

mol.kecil =====> o/ 2 mol. ATP absorpsi membentuk trigliserida ===>

limfe (kilomikron) ===> darah ===> o/ lipase liporotein ===> asam lemak

glukosa =====> jaringan ===> TG

(+)

stimulasi insulin piruvat

“

asetil-koA

“

asam lemak-koA

Mobilisasi trigliserida dari jaringan lemak :

• Trigliserida /TG dihidrolisis ==> asam lemak dan gliserol sebelum meninggalkan jaringan adiposa.

• Asam lemak ke peredaran darah sebagai free fatty acids /FFA .

• FFA membentuk kompleks dengan albumin didalam plasma.

• Gliserol masuk kedalam plasma ==> ke hati menjadi glukosa melalui proses glukoneogenesis.

• FFA banyak meninggalkan adiposa selama masa puasa; kecemasan atau kegiatan fisik.

• Obat golongan metilxantin seperti kafein dan teofilin ===> menyokong pergerakan asam lemak dan gliserol meninggalkan adiposa.

• Prostaglandin E2; Insulin dan asam nikotinat ===> menghambat mobilisasi asam lemak.

SINTESIS BENDA KETON ===> KETOGENESIS :

TG dari adiposa ===> darah ===> hati ( 2 asetil-koA ) + asetil-

koA ===> HMG-koA o/ enzim liase ===>

asetoasetat ===> asetoasetil-koA ** non-enzim; CO2 -hidroksibutirat aseton===> respirasi

asetoasetil-koA

** NADH + H+ Kadar benda keton dalam darah +/- 7 mmol/LKetosis ==> napas berbau aseton; ketonuria : >>>dalam urin.Ketogenesis meningkat bila cadangan glikogen dan TG habis.

KOLESTEROL

• Merupakan komponen dari sel membran ;plasma lipoprotein; untuk sintesis empedu; hormon steroid.

• Sumber : jaringan binatang; telur; bentuk ester ( mentega; keju; cream ).

• Pitosterol dan ß-sitosterol ( dari tumbuhan ) ===> justru menghambat absorpsi kolesterol.

Pencernaan; absorpsi; ekskresi dari kolesterol : pankreas esterase

Diet ( jar.binatang ) usus halus (misel: C+CE) misel-C

cairan empedu

Hepar (CE ==>C) plasma limfe sel mukosa (CE) ileum

feses

C+bakteri usus - netral sterol

asam empedu

Misel terdiri dari :asam empedu; fosfolipid; C ( emulsifikasi )

Kilomikron : >>>CE ( C=kolesterol; CE= ester kolesterol)

Sintesis Kolesterol :Asetil-koA sintase HMG-koA mevalonat

HMG-koA reduktase absorpsi diet kolesterol

kolesterol skualen

** Insulin dan T3/triiodotironin ===> meningkatkan aktivitas enzim HMG-koA sintase.

** Glukagon dan kortisol ===> aktivitas enzim HMG-koA menurun.

Metabolisme Kolesterol :

Kolesterol dari diet dan asetil-koA ===> ester kolesterol ====> di hidrolisis ==> o/ esterase ==> kolesterol dan asam lemak ===> asam empedu.

Kadar normal kolesterol dalam plasma = 120-220 mg/dl.70% total kolesterol ===> LDL & 20% ==> HDL.

Hiperkolesterolemia ===> atherosklerosis ===> stroke.

LDL= low-density lipoprotein.VLDL= very LDL.HDL=High DL.

Exogenous lipid transport pathway :

Diet yang masuk ( TG + C ) ===>usus halus ===> kilomikron ( TG+C = 10:1 )

LPL

hepar sisa kilomikron FFA ke jaringan

TG:C = 1:1

Endogenous lipid transport pathway :

Hepar VLDL (TG:C=5:1) FFA

Jaringan LDL (TG:C=1:5) sisa VLDL (TG:C=1:1) ke jaringan

Ekstrahepatik LPL

FFA

Transport balik kolesterol dari jar.ekstrahepatik ke hati :

Jar. Ekstrahepatik HDL (FC) LCAT HDL (CE)

CETP

hepar Sisa CE LPL VLDL (CE) HDL (CE)

Kandung empedu ( asam empedu+FC)

FC = Free cholesterol

CE = cholesterol ester

CETP = cholesterol-ester transport protein

LCAT = lecithin-cholesterol acyltransferase

LPL = lipase lipoprotein

Komposisi lipid dan protein dalam plasma lipoprotein (%) : 

Komponen kilomikron VLDL LDL HDL

 

 

Protein 2 9 21 ** 50

Trigliserida **84 ** 54 11 4

Kolesterol 2 7 **8 2

Kolesterol ester 5 12 **37 20

Fosfolipid 7 18 22 **24

 

Pathway Organ Fungsi

 

Glikolisis hampir semua glukosa ↓; produk energi anaerob

jaringan

Glukoneo- hati; ginjal sintesis glukosa pada kelaparan;

genesis trauma; stress.

 

Glikogenolisis; hati; otot cadangan glikogen untuk glukosa

Glikogenesis di hati atau kebutuhan energi oleh

sel otot ↓.

 

Jalur pentosa hampir semua NADPH untuk biosintesis; ribose-5P

jaringan untuk sintesis asam nukleat.

 

Pathway Organ Fungsi

Lipogenesis hati; adiposa Konversi karbohidrat membentuk lipid.

Ketogenesis hati Sintesis keton sebagai bahan bakar cadangan

 

β -oksidasi hati; otot Oksidasi lipid untuk kebutuhan sel terhadap

energi.

 

Oksidasi keton otak; otot Oksidasi benda keton untuk kebutuhan sel

terhadap energi.

 

Penggunaan bahan bakar oleh organ otak dan otot.

 

Jaringan Bahan bakar Waktu penggunaannya

 

Otak Glukosa - setelah makan ; awal

kelaparan.

Keton - kelaparan jangka lama

( > 1 minggu )

Otot Glikogen - latihan berat

Asam lemak - istirahat; latihan lama; awal

kelaparan.

Keton - kelaparan jangka lama.

Efek Hormon Terhadap Metabolisme Sel :

Hormon Efek hormon Lokasi jaringan

Pengambilan glukosa ==> meningkat otot; adiposa Glikolisis ==> meningkat hati Glikogenolisis ==> meningkat hati; otot Insulin Lipolisis ==> meningkat hati; adiposa Glukoneogenesis ==> menurun hati Glikogenolisis ==> menurun hati; otot Lipolisis ==> menurun adiposa  Glikolisis ==> menurun hati Glikogenesis ==> menurun hati Lipogenesis ==> menurun hati

Glukagon Glukoneogenesis ==> meningkat hati Glikogenolisis ==> meningkat hati Lipolisis ==> meningkat adiposa 

Hormon Efek hormon Lokasi jaringan

Glikogenesis ==> menurun hati; otot

Adrenalin/ Glikogenolisis ==> meningkat hati; otot

Epinefrin Lipolisis ==> meningkat adipose

 

 

Glukoneogenesis ==> meningkat hati

Kortisol Lipolisis ==> meningkat adiposa

Keadaan Metabolisme dan Sinyal

Keadaan Respon Sinyal 

Makan Penyimpanan lemak; glukosa; protein Insulin ↑ ; glukagon ↓ ( sintesis glikogen; lemak; protein ). 

Puasa Penggunaan kembali glukosa; lemak Insulin ↓ ; glukagon ↑ ( degradasi glikogen; lemak; protein ) 

Kelaparan Penggunaan kembali lemak ; protein Insulin ↓ ; glukagon ↑ ( penggunan total glukosa; degradasi lemak; degradasi protein yang berlebih ).  

Kegembiraan Penggunaan kembali glukosa; lemak Epinefrin ↑ dengan cepat. ( degradasi glikogen; lemak; protein ).

  Diabetes Penggunaan kembali lemak; protein Insulin ↓ ; glukagon ↑ ( degradasi glikogen; lemak; protein ). 

 

RANGKUMAN :

1.  ATP merupakan sumber energi yang dapat diperoleh dengan segera pada proses-proses yang terjadi di dalam sel.

2.   ATP diperoleh dari hasil oksidasi bahan bakar antara lain glukosa; asam lemak; dan asam-asam amino melalui proses glikolisis; β-oksidasi; siklus asam sitrat atau transport electron.

3.    NADPH merupakan donor elektron terbesar pada proses biosintesis reduktif ( berasal dari jalur pentosa fosfat ( pentose phosphate pathway ).

4. Glikogen ==> bentuk cadangan jangka pendek dari glukosa

5. Lemak ==> bentuk penyimpanan jangka panjang untuk energi ( ATP ).

6. Protein ==> cadangan penyimpanan jangka panjang dari glukosa dan energi => penggunaan energi jangka lama dan glukosa yang akan menghilangkan massa dari otot.

7. Otot membutuhkan bahan bakar untuk jangka pendek, pada latihan yang berat :

Lari cepat ==> otot membutuhkan lebih banyak energi dalam waktu singkat ==> pada menit yang kedua saat latihan berat keratin-fosfat akan membentuk ATP