OKSIDASI ASAM LEMAK

Aktivasi asam lemak

Seperti pada metabolisme glukosa, asam lemak mula-mula harus diubah dalam

suatu reaksi dengan ATP menjadi zat antara yang aktif sebelum mereka bereaksi dengan

enzim-enzim yang bertanggung jawab untuk metabolisme mereka selanjutnya. Ini adalah

satu-satunya langkah pada pemecahan sempurna asam lemak yang memerlukan energi

dari ATP. Dengan adanya ATP dan koenzim A. enzim tiokinase (asil-Ko A sintesa)

mengkatalisis perubahan asam lemak (atau asam lemak bebas) menjadi “asam lemak

aktif” atau asil-Ko A disertai oleh pemakaian satu ikatan fosfat berenergi tinggi.

Asam lemak + ATP + KoA Asil-KoA + PPi + AMP

Adanaya pirofosfate anorganik menjamin bahwa pengaktifan menjadi sempurna karena

hlangnya ikatan fosfat berenergi tinggi pirofosfat dipermudah. Dengan demikian,

diperlukan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi selama pengaktifan setiap molekul asam

lemak.

PPi + H2O 2 Pi

Tiokinse ditemukan di dalam dan di luar mitokondria. Beberapa tiokinase telah dikenal,

masing-masing spesiik untuk asam lemak yang panjang rantainya berbeda. Selain itu,

terdapat pula tiokinase mitokondria GTP-spesifik yang tidak pula tiokinase mitokondria

GTP-spesifik yang tidak seperti enzim yang ATP-spesifik, membentuk GDP+Pi sebagai

hasil dan bukan pirofosfat.

Peranan karnitin pada oksidasi asam lemak

Karnitin (-hidroksi--trimetilamonium butirat), (CH3)3N+-CH(OH)-CH2-COO-

merangsang oksidasi asam lemak rantai panjang oleh mitokondria. Karnitin tersebar luas

terutama berlimpah-limpah dalam otot. Pengaktifan asam lemak ranti panjang menjadi

asil_KoA terjadi dalam mikrosom dan pada membrane luar mitokondra. Pengaktifan

asam lemak rantai pendek dapat terjadi dalam mitokondria,

Asil-KoA + Karnitin Asil-karnitin + Ko A

Tidak tergantung pada karnitin. Asil-KoA rantai panjang tidak dapat menembus

mitokondria dan menjadi teroksidasi keculai terdapat karntin. Suatu enzim, karnitin-

asil transferase I,

Asetil-Ko A + Karnitin Asetil – Karnitin + KoA

dihubungkan dengan membran dalam bagian luar mitokondria dan memungkinkan gugus

asil rantai panjang (sebagai asilkarnitin) menembus mitokondria dan berhasil masuk ke

system -oksidasi. Mekanisme yang mungkin terjadi untuk peranan karnitin dengan

mempermudah oksidasi asam lemak oleh mitokondria, karnitin-asetil asiltransferase,

terdapat dalam mitokondria dan mengkatalis pemindahan gugus asil rantai pendek antara

KoA dan karnitin. Fungsi enzim ini sedikit kabur, tetapi dapat mempermudah pengakutan

gugus asetil melalui dinding mitokondria. Defisiensi karnitin mengganggu oksidsi asam

lemak, dan triasilgliserol tertimbun. Karnitin disintesis dari lisin dalam hati dan ginjal.

β-Oksidasi asam lemak

Beberapa enzim dikenal secara kolektif sebagai “oksidase asam lemak”,

ditemukan dalam matriks mitokondria dekat rantai pernafasan (yang ditemukan pada

Karnitin-Asetil Setiltransferase

Karnitin-Asetil Setiltransferase

membrane dalam). Enzim-enzim ini mengkatalisis oksidasi asik-KoA menjadi asetil Ko-

A, system ini dikopel dengan fosforilasi ADP menjadi ATP (gambar 17-3).

Setelah dibentuk asetil Ko-A dan penembusan gugus asetil Ko-A melalui

membran mitokondria lewat system transfer karnitin, berikutnya terjadi pembuangan dua

atom hydrogen dari karbon α dan β, yang dikatalisis oleh asil Ko-A dehidrogenase. Ini

menghasilkan pembentukan α, β-unsaturated atau A2 unsaturated asil Ko-A. Koenzim

untuk dehidrogenase adalah suatu flavoprotein, mengandung flavin adenin dinukleotida

(FAD) sebagai gugus prostetik, yang oksidasi kembalinya oleh rantai pernafasan

memerlukan perantara flavoprotein lain, disebut flavoprotein pemindah elektron. Air

ditambahkan untuk menjenuhkan ikatan rangkap dan membentuk β-hidroksiasil Ko-A,

dikatalisis oleh enzim A2-enoil-koA hidratase (krotonase). Derivat β-hidroksi selanjutnya

mengalami dehidrogenase pada karbon beta (beta hidroksilasi-KoA dehidrogenase) untuk

membentuk senyawa β-ketoasil-KoA yang sesuai. Dalam hal ini, nikotinamid adenin

dinuklotida (NAD) adalah koenzim yang berperan pada dehidrogenasi. Akhirnya β-

kotoeasil-KoA dipecah pada posisi β oleh tiolase (β-ketotiolase atau asetil-KoA asil

transferase), yang mengkatalisis suatu pemecahan tiolotik yang menyangkut molekul

KoA lainnya. Hasil-hasil reaksi ini adalah asetil-KoA dan suatu derivate asil-KoA yang

mengandung dua karbon lebih sedikit daripada molekul asil-KoA asalnya yang

mengalami oksidasi. Asil-KoA yang dibentuk dalam reaksi pembelahan kembali masuk

dalam jalan oksdasi pada reaksi (2) (gambar 17-3). Dengan cara ini asam lemak rantai

panjang dapat dipecahkan seluruhnya menjadi asetil-KoA (unit C2). Karena asetil-KoA

dapat dioksidasi menjadi CO2 dan air melalui siklus asam sitrat (yang juga ditemukan

dalam mitokondria), oksidasi lengkap asam lemak telah dicapai.

Asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil dioksidasi melalui jalan β-

oksidasi sampai tersisa residu 3 karbon (propionil KoA). Senyawa ini diubah menjadi

suksinil KoA, suatu unsur siklus asam sitrat.

Energetika oksidasi asam lemak

Transfor elektron dalam rantai pernafasan dari flavoprotein tereduksi dan

NAD akan menyebabkan sintesis dari 5 ikatan fosfat berenergi tinggi untuk tiap-tiap 7

molekul asetil-KoA pertama yang dibentuk oleh β-oksidasi palminat (7 × 5 = 35). Dari

seluruh 8 mol asetil-KoA yang dibentuk, masing-masing akan memberikan paling sedikit

12 ikatan berenergi tinggi pada oksidasi dalam siklus asam sitrat, menghasilkan 8 x 12 =

96 ikatan berenergi tinggi berasal dari asetil-KoA yang dibentuk dari palmitat, dikurangi

2 untuk permulaan pengaktifan asam lemak, hasil bersihnya 129 ikatan berenergi

tinggi/mol, atau 129 x 36,8=4747 kJ. Karena energy bebas pembakaran asam palmitat

adalah 9791 kJ/mol, proses menangkap sebagai fosfat berenergi tinggi paling sedikit 48%

dari energy total pembangkaran asam lemak.

Oksidasi asam lemak peroksisomal

Suatu bentuk modifikasi β-oksidasi ditemukan dalam peroksisom yang

mengakibatkan pembentukan asetil-KoA dan H2O2 (dari flavoprotein yang dihubungkan

dengan langkah dehidrogenase) system tidak dihubungkan langsung dengan fosforilasi

dan pembentukan ATP tetapi membantu oksidasi asam lemak rantai sangat panjang

( misalnya C20, C22) dan dapat diinduksi oleh diet tinggi lemak dan obat-obat

hipolipidemik separti klofibrat.

α-&-ω- oksidasi asam

secara kuantitatif β-oksidasi adalah jalan yang paling penting untuk

oksidasi asam lemak. Akan tetapi, α-oksidasi, yaitu pembuangan satu karbon setiap kali

dari ujung karboksil molekul, telah ditemukan pada jaringan otak. Ini tidak memerlukan

zat antara KoA dan tidak menyebabkan dibentuknya fosfat berenergi tinggi. Orang

dengan penyakit Refsum mempunyai gangguan hereditetr dalam α-oksidasi karena tidak

mampu mengoksidasi asam fitanat yang dibentuk dari fitol dan terdapat dalam tumbuh-

tumbuhan yang dimakan. Asam fitanat mengandung gugus-CH3 pada karbon-β yang

menghambat β-oksidasi. Orang normal dapat mengatasi hambatan dengan

mempergunakan α-oksidasi sebagai permukaan.

ω-oksidasi dilakukan oleh enzim-enzim hidroksilasi yang memerlukan

sitokson P-450 dalam mikrosom. Gugus –CH3 diubah menjadi suatu gugus –CH2OH

yang selanjutnya dioksidasi menjadi –COOH, dengan demikian membentuk suatu asam

dikarboksilat. Ini di β-oksidasi, biasanya menjadi asam adipat dan asam substrat, yang

terdapat dalam urin penderita ketotik. Sumber asam dikarboksilat adalah C10-C14 asam

monokarboksilat dalam jaringan adipose, yang dimobilisasikan ke hati pada keadaan

ketosis.

Oksidasi asam lemak tak jenuh

Ester-ester KoA asam-asam ini dipecah oleh enzim-enzim yang biasanya

berfungsi untuk β-oksidasi sampai dibentuk∆3-sis-asil-KoA atau senyawa ∆2-sis-asil-

KoA, tergantung pada posisi ikatan rangkapnya (gambar 17-4). Senyawa yang pertama

diisomerisasikan (∆3-sis-∆2-trans-eniol-KoA isomerase) menjadi tingkat ∆2-trans-KoA

yang sesuai, yang selanjutnya dihidrasi oleh ∆2-enoil hidratase menjadi derivat D( - )-β-

hidroksi-asil-KoA. Ini mengalami epimerisasi (D- )-β-hidroksi-asil-KoA epimerase untuk

membentuk L(+)-β-hidroksi-asil-KoA yang biasa pada β-oksidasi.

Peroksidasi mikrosomal dari asam lemak poliunsaturated

Peroksidasi lipid dihasilkan in vivo pada destruksi asam lemak

poliunsaturated dalam membran lipid. Mula-mula satu atom hydrogen dilepaskan,

meninggalkan suatu radikal lipid bebas. Sesudah pengaturan kembali ikatan rangkap,

molekul oksigen ditambahkan untuk membentuk suatu lipid hidroperoksida atau

endoperoksida. Bila asam lemak asli paling sedikit mengandung tiga ikatan rangkap,

malondialdehida dapat dideteksi sebagai produk akhir. Peroksidasi asam lemak tak jenuh

yang memerlukan NADPH dikatalisis oleh enzim mikrosomal. Zat anti dioksidans BHT

(butilated hidroksitoluen) dan α-tokoferol (vitamin E) menghambat peroksidasi lipid

mikrosomal.