metabolisme lipid 11
DESCRIPTION
forTRANSCRIPT
METABOLISME ASAM LEMAK
Sumber lemak : Makanan Biosintesis de novo Simpanan tubuh adiposit
Masalah utama sifatnya tidak larut dalam air. Lemak diemulsi oleh garam empedu – disintesis oleh liver
& disimpan dlm empedu mudah dicerna & diserap Transportasi membentuk kompleks dg protein
lipoprotein
Garam empedu terdiri dr asam empedu yg berasal dari kolesterol
Garam empedu bersifat amfifatik mengemulsi lemak membentuk misel
Lemak dipecah oleh lipase pankreas hasil?
Struktur & tatanama asam lemak
penamaan sistematis : nama hk induk huruf -a terakhir diganti –oat Mis. as lemak jenuh C18 (18:0) : as oktadekanoat
(18:2) : ada 2 ikt rangkap Posisi ikt rangkap
Mis sis-9 : ada terdapat ikt rangkap sis antara atom C 9 dan 10
trans-2 :ada ik rangkap trans antara atom C 2 dan 3. Cara lain menunjukkan posisi ikatan rangkap :
dengan menghitung dari ujung distal dengan atom karbon (karbon metil) diberi nomor 1 Mis Asam lemak -3
CH3 CH2 CH COO-C C
HH
Jumlah Karbon
Jumlah Ikatan
rangkap
Nama umum
Nama sistematik Rumus
12 14 16 18 20 22 24
0 0 0 0 0 0 0
Laurat Miristat Palmitat Stearat
Arakidat Behenat
Lignoserat
n-Dodekanoat n-Tetradekanoat n-Heksadekanoat n-Oktadekanoat
n-Eikosanoat n-Dokosanoat
n-Tetrakosanoat
CH3(CH2)10COO- CH3(CH2)12COO- CH3(CH2)14COO- CH3(CH2)16COO- CH3(CH2)18COO- CH3(CH2)20COO- CH3(CH2)22COO-
16 18 18
18
20
1 1 2
3
4
Palmitoleat Oleat
Linoleat
Linolenat
Arakidonat
sis-9-heksadesenoat sis-9-oktadesenoat
sis- sis-9-12-oktadekadienoat
semua sis-9-12-15-oktadekatrionat
semua sis-5-8-11-14-eikosatetraenoat
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COO- CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO-
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COO-
CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COO-
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COO-
Beberapa Jenis Asam Lemak
Triasilgliserol
bentuk simpanan energi metabolisme yang pekat berada dalam bentuk tereduksi dan anhidrat Perolehan energi :
oksidasi sempurna asam lemak : 9 kcal g-1 (38 kJ g-1) karbohidrat dan protein hanya : 4 kcal g-1 (17 kJ g-1)
Pada sel mamalia, tempat akumulasi triasilgliserol adalah sitoplasma dari sel-sel adiposa (sel lemak). Tetesan-tetesan atau butiran-butiran triasilgliserol bergabung membentuk gumpalan besar yang dapat menempati sebagian besar volume sel lemak
PROSES PEMAKAIAN ASAM LEMAK SBG BAHAN BAKAR 3 tahap :
1. Mobilisasi triasilgliserol 2. Aktivasi dan transportasi asam
lemak 3. Pemecahan asam lemak menjadi
asetil koA (β-oksidasi)
Mobilisasi asam lemak
• Hidrolisis triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol di dalam sel lemak • pelepasan asam lemak dari sel lemak, ditransport ke jaringan-jaringan yang memerlukan energi
Hidrolisis triasilgliserol
Aktivasi enzim lipase Enzim lipase dalam jaringan adiposa (jaringan lemak)
diaktivasi oleh hormon-hormon : epinefrin, norepienfrin, glukagon, dan adrenokortikotropik.
Hormon-hormon tsb merangsang reseptor 7TM yang mengaktivasi adenilat siklase sehingga cAMP meningkat, yang akan mengaktifkan protein kinase A, selanjutnya mengaktifkan lipase dengan cara fosforilasi
• Gliserol yang terbentuk pada lipolisis diabsorpsi oleh liver •difosforilasi dan dioksidasi menjadi dihidroksiaseton fosfat •diisomerisasi menjadi gliseraldehid-3-fosfat
• Jadi gliserol dapat diubah menjadi piruvat atau glukosa di hati.
Metabolisme gliserol
Metabolisme asam lemak β-oksidasi asam lemak
Tahapan : 1. Aktivasi asam lemak 2. Transport asil lemak koA (Fatty Acyl CoA) 3. Reaksi-reaksi :
Oksidasi Hidrasi Oksidasi Pemutusan ikatan C-C (reaksi thiolisis)
Aktivasi Asam Lemak Asam lemak dioksidasi di mitokondria Asam lemak mengalami aktivasi sebelum memasuki
mitokondria ATP memacu pembentukan ikatan tioester antara gugus
karboksil asam lemak dan gugus sulfhidril pada KoA Reaksi aktivasi berlangsung di membran luar
mitokondria dikatalis oleh enzim asil KoA sintetase
Reaksi: FA + CoA + ATP asil lemak koA + AMP + 2Pi
+ 34 kJ/mol
Trasportasi asil-koA • Gugus asil pada asil-koA ditransfer ke gugus OH karnitin membentuk asil karnitin yg dikatalis karnitin asiltransferase I pd membran luar mitokondria • Asil karnitin melintasi membran dalam mitokondria yg dikatalis enzim translokase • Gugus asil ditransfer kembali ke koA yg berada dalam matriks mit. yg dikatalis karnitin asiltransferase II • enzim translokase memindah kembali karnitin ke sitosol
Rate-limiting step of FA oxidation
Trasportasi ester Asil-koA
Reaksi β oksidasi Terdiri dari 4 proses utama: Dehidrogenasi Hidratasi Dehidrogenasi Thiolisis
Berapakah jumlah reaksi yang dibutuhkan untuk mengoksidasi asam palmitat menjadi asetil Co A?
Step 1 : dehidrogenasi / oksidasi
• Berperan pada pembentukan rantai ganda antara atom C2 – C3.
• Mempunyai akseptor hidrogen FAD+.
• Antara asam lemak yg berbeda panjangnya beda enzimnya,
Step2 : Hidrasi • Mengkatalisis hidrasi trans
enoyl CoA
• Penambahan gugus hidroksi pada C no. 3
• Ensim bersifat stereospesifik
• Menghasilkan 3-L-hidroksiasil Co. A
Step 3 : dehidrogenasi/ oksidasi • Mengkatalisis oksidasi -OH pada C no. 3 / C β menjadi keton
• Akseptor elektronnya : NAD+
Step 4 : thiolisis • β-Ketothiolase mengkatalisis
pemecahan ikatan thioester. • Asetil-koA dilepas dan tersisa
asil lemak ko A yang terhubung dgn thio sistein mll ikatan tioester.
• Tiol HSCoA menggantikan cistein thiol, menghasilkan asil lemak-koA (dengan pemendekan 2 C)
β-oksidasi asam palmitat
Repeat Sequence (a)
Perolehan ATP pada oksidasi asam lemak Energi yang diperoleh pada oksidasi asam lemak dapat
dihitung berdasarkan stoikhiometri setiap siklus sebagai berikut: asilKoA dipendekkan sebanyak 2 karbon dengan
pelepasan FADH2, NADH dan asetil KoA Reaksi :
Cn-asil KoA + FAD + NAD+ + H2O + KoA Cn-2-asil KoA + FADH2 + NADH + asetil KoA + H+
Perolehan ATP pada Oksidasi Asam Palmitat : Pemecahan palmitoil KoA (C18-asil KoA) : perlu 7 daur reaksi
Pada daur ke -7, C4-ketoasil KoA mengalami tiolisis menjadi dua molekul asetil KoA
Palmitoil KoA + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 KoA + 7 H2O → 8 asetil KoA + 7 FADH2 +7 NADH + 7 H+ Pembentukan ATP :
Oksidasi NADH → 2,5 ATP FADH2→ 1,5 ATP asetil KoA → 10 ATP
Jumlah ATP yang terbentuk pada oksidasi palmitoil KoA : 108 10,5 dari 7 FADH2
17,5 dari 7 NADH 80 dari 8 mol asetil KoA
Dua ikatan fosfat energi tinggi dipakai untuk mengaktifkan palmitat (ATP → AMP + 2 Pi)
Jadi oksidasi sempurna satu mol palmitat menghasilkan 106 ATP
Degradasi asam lemak tak jenuh Membutuhkan 2 enzim
tambahan yi Enoyl CoA isomerase 2,4 dienoyl CoA
reduktase
Degradasi asam lemak dengan jumlah atom C ganjil
Degradasi FA dgn jumlah C ganjil pd akhir beta oksidasi asetoasetil Ko A dipecah akan menghasilkan propionil Ko A dan Asetil Ko A
Propionil Ko A diubah menjadi metilmalonil Ko A suksinil KoA TCA
Penggunaan Asetil KoA Asetil KoA yang terbentuk pada oksidasi asam lemak
dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat hanya apabila degradasi lemak dan degradasi karbohidrat berjalan seimbang.
Proses masuknya asetil KoA ke dalam siklus asam sitrat tergantung pada keberadaan oksaloasetat dari sitrat. Konsentrasi oksaloasetat rendah apabila karbohidrat tidak tersedia atau digunakan secara berlebihan.
Secara normal aksaloasetat dihasilkan dari piruvat (produk glikolisis) oleh enzim piruvat karboksilase.
Pembentukan badan keton Selama puasa atau pada diabetes oksaloasetat dikonsumsi untuk menghasilkan glukosa
melalui jalur glukoneogenesis, sehingga tidak ada yang dapat digunakan untuk kondensasi dengan asetil KoA.
asetil KoA diubah menjadi asetoasetat dan D-3-hidroksibutirat. Senyawa-senyawa asetoasetat, D-3-hidroksibutirat dan aseton dinamakan badan-badan keton.
Penderita diabetes yang tidak diobati, maka badan-badan keton ditemukan dalam darahnya dengan kadar yang tinggi.
Badan-badan keton Tempat pembentukan asetoasetat dan D-3-
hidroksibutirat : liver Senyawa ini berdifusi dari mitokondria liver menuju
darah kemudian ditransport ke jaringan-jaringan perifer. Otot jantung dan korteks ginjal menggunakan
asetoasetat sebagai pengganti glukosa Otak juga dapat beradaptasi ketika dalam kondisi
berpuasa atau diabetes sehingga dapat menggunakan asetoasetat Selama puasa jangka lama, 75 % bahan bakar yang diperlukan
otak dipenuhi oleh badan-badan keton.
Reaksi pembentukan badan keton
Reaksi degradasi badan keton 3-hidroksibutirat dioksidasi menghasilkan
asetoasetat dan NADH (selanjutnya diproses di rantai fosforilasi oksidatif menghasilkan energi)
Asetoasetat diaktivasi melalui transfer KoA dari suksinil KoA membentuk asetoasetil KoA oleh enzim KoA transferase. Kemudian asetoasetil KoA didegradasi oleh tiolase menghasilkan asetil KoA (siap diproses di siklus asam sitrat untuk menghasilkan energi)
Sintesis Asam Lemak
Tidak sepenuhnya merupakan kebalikan dari degradasi asam lemak
Enzim yang berbeda bekerja dlm reaksi yang berlawanan : degradasi vs biosintesis
Perbedaan jalur sintesis dan degradasi asam lemak
Perbedaan Sintesis asam lemak Degradasi asam lemak Lokasi Terjadi di sitosol Terjadi di matriks
mitokondria Bentuk senyawa antara Terikat secara kovalen
pada karier gugus asil yang dinamakan ACP (acyl carier protein)
Terikat secara kovalen pada Koenzim A (KoA)
Enzim-enzim yang terlibat Berasosiasi dalam sebuah rantai polipeptida yang dinamakan fatty acid synthase
Tidak berasosiasi
Kebutuhan oksidator / reduktor
Memerlukan senyawa reduktor NADPH
Memerlukan senyawa oksidator NAD+ dan FAD
Sintesis Asam Lemak Sintesis Asam lemak
pada eukariotik dan prokariotik : sama Biosintesis terdiri dari 3 langkah :
Biosintesis asam lemak dari asetil CoA (di sitosol) Pemanjangan rantai asam lemak (di mitokondria & ER) Desaturasi (di ER)
Biosintesis as lemak membutuhkan malonil Co A sebagai substrat
Diperlukan ATP Reaksi biosintesis asam palmitat:
Dari 8 acetyl-CoA diperlukan 7 ATP +14 NADPH Enzim untuk sintesis asam lemak : komplek fatty acid synthase
Tahapan Sintesis Asam Lemak 1. Reaksi awal - Karboksilasi gugus asetil menjadi malonil-KoA - Reaksi dikatalis oleh asetil KoA karboksilase Biotin-enzim + ATP + HCO3
- CO2-biotin-enzim + ADP + Pi
CO2-biotin-enzim + asetil KoA malonil KoA + biotin-enzim
2. Pemanjangan rantai putaran 1: pembentukan asetil ACP dan malonil ACP reaksi dikatalis oleh asetil transasilase dan malonil
transasilase Asetil KoA + ACP asetil ACP + KoA Malonil KoA + ACP malonil ACP + KoA Reaksi kondensasi
Asetil ACP + malonil ACP asetoasetil ACP + ACP + CO2
Reaksi Kondensasi
Reduksi gugus keto pada C-3 menjadi gugus metilen (1) asetoasetil ACP direduksi menjadi 3-hidroksi
butiril ACP. Reaksi ini memerlukan NADPH sebagai pereduksi.
(2) Dehidrasi 3-hidroksi butiril ACP menjadi krrotonil ACP (merupakan trans-2 enoyl ACP).
(3) Reduksi krotonil ACP menjadi butiril ACP dengan menggunakan senyawa peredusi NADPH, yang dikatalis oleh enzim enoyl ACP reduktase.
Reaksi reduksi I
Reaksi dehidrasi
Reaksi reduksi II
3. Pemanjangan rantai 2 Reaksi pemanjangan rantai putaran 2 : kondensasi
buritil ACP dengan malonil ACP membentuk C6--ketoasil ACP
Reaksi ini sama dengan reaksi pemanjangan rantai putaran 1. Selanjutnya pemanjangan rantai diteruskan sampai terbentuk C16 asil ACP
Stoikiometri Sintesis Asam palmitat Asetil KoA + 7 Malonil KoA + 14 NADPH + 20 H+ → palmitat + 7 CO2 + 14 NADP+ + 8 KoA + 6 H2O Reaksi tersebut memerlukan malonil KoA yang disintesis
dari : 7 Asetil KoA + 7 CO2 + 7 ATP → 7 malonil KoA + 7
ADP + 7 Pi + 14 H+ Jadi stoikhiometri keseluruhan sintesis palmitat adalah: 8 Asetil KoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6 H+ → palmitat + 14 NADP+ + 8 KoA + 6 H2O + 7 ADP + 7 Pi