[ppt]biochemistry 6/e - staff official site unila | blog...

Biochemistry 6/e

METABOLISME LEMAK

dr.Syazili Mustofa

Departemen Biokimia

Fakultas Kedokteran

Unila

Pendahuluan

Lipid yg tdpt dlm makanan sebagian besar berupa lemak, shg metabolisme yg akan dibicarakan ini adalah metabolisme lemak

Lemak adalah bentuk simpanan energi utama dlm tubuh

Pencernaan lemak terjadi di dlm usus halus krn pd mulut & lambung tdk ada enzim lipase

Lemak ditransfer ke hati

Lemak beredar dalam darah dan ditransfer kejaringan ekstrahepatik

Lemak digunakan sebagai energi cadangan

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

4

Digesti, mobilisasi & transport lemak

Lemak (triasil gliserol = TAG) yg msk ke tubuh akan dicerna di dalam usus halus

Garam2 empedu yg dikeluarkan oleh kantung empedu (gall baldder) terlebih dahulu akan mengemulsi lemak (yg relatif tdk larut dlm air) shg membentuk misel

Misel akan dipecah oleh enzim lipase pankreas mjd gliserol & asam lemak.

Garam empedu terdiri dr asam empedu yg berasal dari kolesterol

Garam empedu bersifat amfifatik mengemulsi lemak membentuk misel

Lemak dipecah oleh lipase pankreas hasil?

6


Gliserol & asam lemak akan masuk ke sel mukosa usus halus

Pd sel mukosa usus halus tjd sintesis kembali asam lemak & gliserol mjd lemak

Lemak ini akan bergabung dg apoprotein, fosfolipid dan kolesterol membentuk kilomikron yg bersifat larut dlm darah

Kilomikron ,merp suatu lipoprotein yg akan masuk dlm pembuluh darah & ikut dlm aliran darah


Kilomikron yg ikut dlm aliran darah ini kemungkinan dapat mengalami dua peristiwa:

1. masuk ke sel lemak (adiposit) utk kemudian

disimpan mjd lemak simpanan (sbg sumber

energi cadangan)

2. masuk ke sel otot (miosit) utk digunakan

segera sbg sumber energi


Lemak yg akan msk ke sel adiposit terlebih dahulu akan dipecah oleh enzim lipoprotein lipase & masuk ke sel lemak sbg asam lemak & gliserol

Di dlm sel adiposit, asam lemak & gliserol akan disintesis kembali mjd lemak, kemudian disimpan didalam droplet lemak (fat droplet)


Bila sel-sel otot (miosit) membutuhkan, lemak/TAG ini akan dipecah kembali mjd asam lemak & gliserol oleh enzim lipase sel adiposit

Asam lemak akan dibawa ke sel otot oleh protein albumin serum

Pd sel otot asam lemak akan mengalami peristiwa -oksidasi yang akan menghasilkan karbondioksida & energi yg akan digunakan oleh miosit


Asam lemak yg masuk ke sel otot/miosit tdk dpt lgsg mglm -oksidasi krn tdk dpt menembus membran dlm mitokondria

-oksidasi terjadi pd matriks mitokondria

Asam lemak yg msk ke sel miosit akan bereaksi dg KoA untk mbtk asam asil Koa


Pd ruang intermembran mitokondria Asil koA bereaksi dg karnitin mbtk asil karnitin

Asil karnitin inilah yg dpt melewati membran dlm mitokondria

Di dlm matriks mitokondria asil karnitin akan kembali mjd asil ko A

Asil koA inilah yg akan masuk ke jalur -oksidasi

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 :

Mobilisasi triasilgliserol

Aktivasi dan transportasi asam lemak

Pemecahan asam lemak menjadi asetil koA (-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

17

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

20

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

-oksidasi asam lemak

Tahapan :

Aktivasi asam lemak

Transport asil lemak koA (Fatty Acyl CoA)

Reaksi-reaksi :

Oksidasi

Hidrasi

Oksidasi

Pemutusan ikatan C-C (reaksi thiolisis)

22

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 oksidasi

Terdiri dari 4 proses utama:

Dehidrogenasi

Hidratasi

Dehidrogenasi

Thiolisis

Berapakah jumlah reaksi yang dibutuhkan untuk mengoksidasi asam palmitat menjadi asetil Co A?

27

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,

28

Step2 : Hidrasi

Mengkatalisis hidrasi trans enoyl CoA

Penambahan gugus hidroksi pada C no. 3

Ensim bersifat stereospesifik

Menghasilkan 3-L-hidroksiasil Co. A

29

Step 3 : dehidrogenasi/ oksidasi

Mengkatalisis oksidasi -OH

pada C no. 3 / C menjadi keton

Akseptor elektronnya : NAD+

30

Step 4 : thiolisis

-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)

31

-oksidasi asam palmitat

Repeat Sequence

(a)

34

35

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

38

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

39

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.

42

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

PerbedaanSintesis asam lemakDegradasi asam lemakLokasiTerjadi di sitosolTerjadi di matriks mitokondriaBentuk senyawa antaraTerikat secara kovalen pada karier gugus asil yang dinamakan ACP (acyl carier protein)Terikat secara kovalen pada Koenzim A (KoA)Enzim-enzim yang terlibatBerasosiasi dalam sebuah rantai polipeptida yang dinamakan fatty acid synthaseTidak berasosiasiKebutuhan oksidator / reduktorMemerlukan senyawa reduktor NADPHMemerlukan 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

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

Amen Dak lemak ..dak makan

Selamat Belajar

[ppt]biochemistry 6/e - staff official site unila | blog...

Documents