MAKALAH BIOKIMIA

KATABOLISME LIPID

Disusun oleh:1. Viki Ambarwati

14304241005

2. Fajar Gunadi

14304241014

3. Estu Ria Dwi Y

14304241019

4. Dhias Kartika Ningrum

14304241024

PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

BAB I

PENDAHULUANLipid adalah suatu golongan senyawa organik yang meliputi sejumlah senyawa yang terdapat di alam yang dapat larut dalam pelarut-pelarut organik tetapi sukar larut atau tidak larut dalam air. Secara klasik, jalur metabolisme pada lipid terdiri dari anabolisme dan katabolisme. Kedua macam jalur ini kemudian bertemu pada jalur pusat. Pada setiap tubuh manusia memiliki beberapa molekul dalam setiap kinerja dan proses metabolismenya, dan memiliki bermacam macam reaksi untuk mengatur sistem kinerja metabolisme dalam tubuhnya itu sendiri. Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti: glukosa, asam amino, dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses kehidupan seperti: sumber energi (ATP).Katabolisme adalah suatu fase metabolisme terjadinya pembongkaran atau degradasi senyawa-senyawa bermolekul besar menjadi senyawa-senyawa bermolekul kecil dengan pembentukan ATP dan NADH. Jalur katabolisme dapat dibedakan menjadi dua macam tahap. Yang pertama adalah molekul-molekul polimer besar zat makanan dipecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan tahap kedua adalah molekul-molekul kecil yang dihasilkan memasuki sel-sel dan didegradasi lebih lanjut dalam plasma sel (Damin Sumardjo, 2008: 24).Energi (ATP) yang dihasilkan pada proses katabolisme, digunakan oleh organisme untuk pemeliharaan, pembentukan dan perkembangbiakan, serta untuk transduksi menjadi bentuk-bentuk energi lain (Purwo Arbianto, 1994: 158).BAB IIPEMBAHASAN

1. Pemecahan Lipid

Lipid sisebut juga trigliserida. Trigliserida ini jika terhidrolisis akan terpecah menjadi asam lemak dan gliserol. Berikut ini reaksi pemecahan lipid:

a. Gliserol

Gliserol atau gliserin adalah suatu tribasic alcohol yang terdapat di alam dalam bentuk trigliserida yang merupakan trigliseril ester dari asam lemak. Gliserol disebut juga 1,2,3-propanatriol memiliki rumus bangun CH2OHCHOHCH2OH. Gliserol berwujud cairan bening, higroskopis, kental, dan terasa manis akan tetapi bersifat racun. Berikut adalah rumus struktur dari gliserol:

b. Asam Lemak

Asam lemak atau asil lemak adalah istilah yang digunakan untuk menjabarkan bermacam molekul yang disintesis dari polimerisasi asetil-KoA dengan gugus malonil-KoA atau metilmalonil-KoA di dalam sebuah proses yang disebut sintesis asam lemak. Asam lemak terdiri dari rantai hidrokarbon yang berakhiran dengan gugus asam karboksilat; penyusunan ini memberikan molekul ujung yang polar dan hidrofilik, dan ujung yang nonpolar dan hidrofobik yang tidak larut di dalam air.Struktur dari asam lemak adalah:

Struktur asam lemak merupakan salah satu kategori paling mendasar dari biolipid biologis dan dipakai sebagai blok bangunan dari lipid dengan struktur yang lebih kompleks. Rantai karbon, biasanya antara empat sampai 24 panjang karbon, baik yang jenuh ataupun tak jenuh dan dapat dilekatkan ke dalam gugus fungsional yang mengandung oksigen, halogen, nitrogen, dan belerang.

Ketika terdapat sebuah ikatan valensi ganda, terdapat kemungkinan isomerisme geometri cis atau trans, yang secara signifikan memengaruhi konfigurasi molekuler molekul tersebut. Ikatan ganda-cis menyebabkan rantai asam lemak menekuk, dan hal ini menjadi lebih mencolok apabila terdapat ikatan ganda yang lebih banyak dalam suatu rantai. Pada gilirannya, ini memainkan peranan penting di dalam struktur dan fungsi membran sel. Asam lemak yang paling banyak muncul di alam memiliki konfigurasi cis, meskipun bentuk trans di beberapa lemak dan minyak yang dihidrogenasi secara parsial. Berikut ini adalah struktur asam lemak berisomer cis dan trans:

Asam lemak dengan isomer cis

Asam lemak dengan isomer trans

2. Aktivasi Asam Lemak Di Sitoplasma

Asam lemak difosforilasi dengan menggunakan satu molekul ATP dan diaktifkan dengan asetil Co-A menghasilkan asam lemak-CoA, AMP, dan pirofosfat inorganik. Reaksinya sebagai berikut :

Asam lemak sebelum masuk ke mitokondria harus diaktivasi terlebih dahulu di sitoplasma. Aktivasi ini melibatkan asil-CoA sintetase. RCOOH diatas melambangkan asam lemak berantai panjang. Pada reaksi ini terbentuk suatu ikatan tioester di antara gugus karboksil asam lemak dan gugus tiol koenzim A, menghasilkan asil lemak-CoA. Bersamaan dengan itu ATP mengalami penguraian menghasilkan AMP dan pirofosfat anorganik. Energi yang dihasilkan dari penguraian ATP menjadi AMP dan firofosfat pada sisi aktif dimanfaatkan untuk membuat ikatan tioester baru. Pirofosfat yang terbentuk selanjutnya dapat dihidrolisis oleh enzim kedua anorganik pirofosfat dengan reaksi :

Pirofosfat + H2O 2 fosfatPengangkutan asam lemak-CoA

Ester asil-lemak-CoA tersebut tidak dapat menembus dinding dalam mitokondria, tetapi, enzim karnitin asiltransferase I, yang terdapat pada dinding luar dari membram dalam ini, mengkatalis reaksi kedua pada proses masuknya asam lemak dengan reaksi :

Asil lemak-S-CoA +karnitin asil lemak-karnitin + CoA-SH

Kemudian asil lemak-karnitin menembus melalui membran dalam, menuju bagian matriks dari mitokondria. Pada tahap terakhir proses masuknya gugus asil lemak secara enzimatik ialah dengan memindahkan asil dari karnitin menuju CoA di dalam mitokondria oleh asil karnitin transferase II. Enzim tersebut terletak pada permukaan sebelahdalam dari membran dalam , tempat enzim ini membuat kembali asil-lemak-CoA dan membebaskannya ke dalam matriks mitokondria.

3. Oksidasi Asam Lemak

Pada tahun 1904, Franz Knoop menerangkan bahwa asam lemak itu dipecah melalui oksidasi pada karbon. Kemudian padatahun 1949 Eugene Kennedy dan Lehninger menerangkan bahwa terjadinya oksidasi asam lemak di mitokondria. Di mana asam lemak sebelum memasuki mitokondria mengalami aktivasi adenosin trifosfat ( ATP ) memacu pembentukan ikatan tioester antara gugus karboksil asam lemak dengan gugus sulfhidril pada KoA. Reaksi pengaktifan ini berlangsung di luar mitokondria dan dikatalisis oleh enzim asil KoA sintetase ( tiokinase asam lemak) Paul Berg membuktikan bahwa aktivasi asam lemak terjadi dalam dua tahap. Pertama, asam lemak bereaksi dengan ATP membentuk asil adenilat. Dalam bentuk anhidra campuran ini, gugus karboksilat asam lemak diikatkan dengan gugus fosforil AMP. Dua gugus fosforil lainnya dari ATP dibe baskan sebagai pirofosfat. Gugus sulfhidril dari KoA kemudian bereaksi dengan asila adenilat yang berikatan kuat dengan enzim membentuk asil KoA dan AMP.Asam lemak diaktifkan di luar membran mitokondria, proses oksidasi terjadi di dalam matriks mitokondria. Molekul asil KoA rantai panjang tidak dapat melintasi membran mitokondria, sehingga diperlukan suatu mekanisme transport khusus. Asam lemak rantai panjang aktif melintasi membran dalam mitokondria dengan cara mengkonjugasinya dengan karnitin, suatu senyawa yang terbentuk dari lisin. Gugus asil dipindahkan dari atom sulfur pada KoA ke gugus hidroksil pada karnitin dan membentuk asil karnitin. Reaksi ini dikatalisis oleh karnitin transferase I, yang terikat pada membran diluar mitokondria.a. Selanjtunya,asil karnitin melintasi membran dalam mitokondria oleh suatu translokase. Gugus asil dipindahkan lagi ke KoA pada sisi matriks dari membran yang dikatalisis oleh karnitinasil transferase II. Akhirnya karnitin dikembalikan ke sisi sitosol oleh translokase menggantikan masuknya asil karnitin yang masuk. Molekul asil KoA dari sedang dan rantai pendek dapat menembus mitokondria tanpa adanya karnitin. Kelainan pada transferase atau translokase atau defisiensi karnitin dapat menyebabkan gangguan oksidasi asam lemak rantai panjang, Kelainan tersebut di atas ditemukan pada kembar identik yang menderita kejang otot disertai rasa nyeri yang dialami sejak masa kanak-kanak.. Rasa nyeri diperberat oleh puasa, latihan fisik, atau diet tinggi lemak; oksidasi asam lemak adalah proses penghasil energi utama pada ketiga keadaan tersebut. Enzim glikolisis dan glikogenolisis dalam keadaan normal. b. Oksidasi Asam Lemak Jenuh Beratom C Genap

Reaksi -oksidasi asam lemak jenuh berlangsung dalam 4 tahap, yaitu :

1. Dehidrogenasi I, yaitu dehidrogenasi Asam lemak-CoA yang sudah berada di dalam mitokondrion oleh enzim acyl-CoA dehidrogenase, mengha-silkan senyawa enoyl-CoA. Pada reaksi ini, atom hidrogen yang dilepaskan dari asil lemak CoA dipindahkan ke FAD yang merupakan gugus prostetik yang terikat kuat pada dehidrogenase asil-CoA. Bentuk tereduksi dehidrogenase ini lalu memberikan elektronnya kepada molekul pembawa elektron, yang disebut flavoprotein pemindahan elektron (ETFP), yang selanjutnya memindahkan pasangan elektron ke ubikuinon pada rantai respirasi mitokondria. Selama transport pasangan elektron ini selanjutnya ke oksigen oleh rantai respirasi, dua ATP dihasilkan oleh fosforilasi oksidatif. Reaksinya sebagai berikut :

Asil lemak-S-KoA + E-FAD trans-2-enoil-S-KoA + E-FADH2

Lambang 2 menunjukan letak ikatan ganda dan ikatan ganda yang baru terbentuk ini memiliki konfigurasi trans (Lehninger, 1982: 201).

2. Hidratasi, yaitu ikatan rangkap pada enoyl-CoA dihidratasi menjadi 3-hidroxyacyl-CoA oleh enzim enoyl-CoA hidratase.3. Dehidrogenase II, yaitu dehidrogenasi 3-hidroxyacyl-CoA oleh enzim -hidroxyacyl-CoA dehidrogenase dengan NAD+ sebagai koenzimnya menjadi -ketoacyl-CoA. NADH yang terbentuk dari NAD+ dapat dioksidasi kembali melalui mekanisme fosforilasi oksidatif yang dirangkaikan dengan rantai pernafasan menghasilkan ATP. Reaksinya adalah :

L-3-Hidroksiasil-S-CoA + NAD+ 3-ketoasil-S-CoA + NADH + H+

Seperti pada semua substrat lain dari dehidrogenase yang berkaitan dengan NAD pada mitokondria, tiga ATP dihasilkan dari ADP per pasangan elektron yang mengalir gari NADH ke oksigen melalui rantai transport elektron (Lehninger, 1982: 203).4. Tiolase, tahap keempat dan tahap yang terakhir dari siklus oksidasi asam lemak dikatalis oleh asetil-CoA asetiltransferase (lebih dikenal sebagai tiolase). Pada reaksi ini satu molekul ketoacyl-CoA menghasilkan satu molekul asetyl-CoA dan sisa rantai asam lemak dalam bentuk CoA-nya, yang mempunyai rantai dua atom karbon lebih pendek dari semula. Reaksinya adalah :

3-Ketoasil-S-CoA + CoA-SH asil lemak-S-CoA yang diperpendek + asetil-S-CoA

Reaksi tiolisis analog dengan proses hidrolisis, karena -ketoasil-CoA dipotong oleh reaksi dengan gugus tiol CoA (Lehninger, 1982: 203).c. Oksidasi Asam Lemak Jenuh Beratom C Genap

Asam lemak yang tidak jenuh banyak dijumpai dalam alam. Tiga diantaranya termasuk dalam golongan asam lemakesensialyaituasam linoleat,asam linolenatdan asam arakhidonat.Pemecahan asam lemak-asam lemak tersebut pada dasarnya tidak berbeda dari degradasi asam lemak jenuh yang telah diterangkan sebelumnya. Tetapi karena adanya ikatan ganda, yang pada umumnya adalahsis, maka perlu ada cara khusus untuk menanganinya ( Lehninger,1982: 205).Dari tahapan reaksi oksidasi asam lemak jenuh dapat diketahui bahwa senyawa hasil antara pemecahan asam lemak ada satu yang berikatan ganda. Bentuk ikatan tersebut adalahtrans.Oleh karena itu perlu adanya enzim khusus yang dapat mengubah bentuk ikatan darisismenjaditrans.Melalui kerja 2 enzim pembantu, siklus oksidasi asam lemak yang dijelaskan di atas dapat juga mengoksidasi asam lemak tidak jenuh yang biasa dimanfaatkan oleh sel sebagai bahan bakar. Kerja 2 enzim ini, yang satu suatu isomerase, dan yang lain sebagai epimerase dapat digambarkan oleh 2 contoh berikut.Pertama, pada proses oksidasi asam oleat, suatu asam lemak tidak jenuh terdiri dari 18 karbon yang banyak dijumpai. Ikatan gandanya terjadi pada ikatan atom C nomor 9 dan 10 dan berbentuksis.Oleil-KoAini termasuk ke dalam jalur-oksidasidan secara bertahap dipisahkanasetil-KoAnya. Asam oleat pertama-tama diubah menjadi oleil KoA yang diangkut melalui membran mitokondria sebagai oleil-karnitin dan diubah menjadi oleil-KoA di dalam matriks. Molekul oleil KoA memasuki 3 putaran melalui siklus oksidasi asam lemak, menghasilkan 3 molekul asetil KoA dan ester KoA asam lemak tidak jenuh 12-karbon, dengan ikatan ganda sisnya di antara karbon nomor 3 dan 4 ( Lehninger,1982: 205).Produk ini tidak dapat dikatalis oleh enzim selanjutnya pada siklus asam lemak normal, yaitu hidratase enoil-KoA, yang bekerja hanya terhadap ikatan ganda trans. Namun demikian, dengan kerja satu di antara dua enzim pembantu, yaitu isomerase enoil-KoA, sis 3-enoil-KoA diisomerasi menjadi trans-2-enoil-KoA yang merupakan substrat normal bagi enoil KoA hidratase, yang lalu mengubahnya menjadi L-3-hidroksiasil-KoA yang bersangkutan. Produk ini sekarang dikatalis oleh enzim-enzim lainnya pada siklus asam lemak, menghasilkan asetil KoA dan asam lemak jenuh 10 karbon sebagai ester KoA nya. Senyawa yang terakhir ini mengalami 4 putaran lagi mengalami siklus normal asam lemak, menghasikan 9 asetil KoA lainnya, dari satu molekul asam oleat 18 karbon. ( Lehninger,1982: 206)Enzim pembantu lainnya, epimerase diperlukan untuk oksidasi banyak asam lemak tidak jenuh. Sebagai contoh, asam linoleat dengan 18 karbon yang memiliki 2 ikatan ganda sis, satu di antara karbon 9 dan 10 dan yang lain di antara karbon nomor 12 dan 13. Linoleil-KoA mengalami 3 putaran melalui urutan oksidasi asam lemak baku yang telah kita kenal, menghasilkan 3 molekul asetil-KoA dan ester KoA asam lemak tidak jenuh 12 karbon dengan ikatan ganda sis di antara karbon 3 dan 4 seperti dalam oleil KoA, dan ikatan ganda sis lainnya di antara karbon nomor 6 dan 7. Ikatan ganda sis pada 3lalu diisomerisasi oleh enoil-KoA isomerase menjadi trans 2-enoil-KoA, yang mengalami reaksi selanjutnya dari urutan normal oksidatif, menghasilkan molekul asetil KoA. 1 putaran selanjutnya menghasilkan asil lemak KoA tidak jenuh dengan 8 karbon, selain molekul asetil-KoA. Asil lemak tersebut mengandung ikatan ganda sis 2. Molekul dapat dikatalisa oleh hidratase enoil-KoA, tapi produknya dalam hal ini adalah D stereoisomer dari 3-hidroksiasil-KoA,dan bukannya streoisomer L, yang biasanya terbentuk pada oksidasi asam lemak jenuh. ( Lehninger,1982: 207)

Pada saat ini, enzim pembantu yang kedua, yaitu epimerase 3-hidroksiasil KoA menjalankan peranannya. Enzim ini melangsungkan epimerase D menjadi L-3-hidroksiasil-KoA yang sekarang dapat melangsungkan reaksi normal menjadi asetil KoA dan 6 karbon molekul asil KoA yang jenuh. Molekul ini lalu dioksidasi sepeti proses yang telah kita kenal, menghasilkan tambahan 3 asetil KoA. Hasil keseluruhannya adalah bahwa asam linoleat di ubah menjadi 9 asetil KoA dengan bantuan 2 enzim pembantu. ( Lehninger,1982: 207-208).

4. Oksidasi Asam Lemak Beratom C GanjilAsam lemak dengan atom karbon ganjil jarang ditemui di alam. Cara oksidasi asam lemak beratom karbon ganjil adalah sama dengan oksidasi asam lemak beratom karbon genap, kecuali pada daur akhir degradasi akan terbentuk propionil KoA dan asetil KoA, bukan dua molekul asetil KoA. Unit tiga karbon aktif pada jalur propionil KoA memasuki daur asam sitrat setelah diubah menjadi suksinil KoA ( Lehninger,1982: 208)Propionil KoA mengalami karboksilasi menggunakan ATP dan menghasilkan metal-malonil KoA isomer D. Malonil KoA mengalami rasemasi menjadi isomer L, suatu substrat untuk enzim mutase yang mengubahnya menjadi suksinil KoA ( Lehninger,1982: 208)Suksinil KoA dibentuk dari L metalmalonil KoA melalui penataan kembali intramolekul. Gugus CO-S-KoA bergeser dari C-2 ke C-3 menggantikan atom H. Isomerasi yang sangat tidak biasa ini dikatalisis oleh enzim metilmalonil KoA mutase, satu dari dua enzim mamalia yang diketahui mengandung derivate vitamin B12sebagai koenzimnya. Jalur dari propionil KoA ke suksinil KoA juga berperan sebagai tempat masuk untuk beberapa karbon dari metionin, isoleusin, dan valin ( Lehninger,1982: 209-10)5. Penghitungan ATP

1. Pembentukan asil Ko A radi asam lemak R-CH2CH2COOH berlangsung dengan katalis enzim asil Ko-A sintetase atau disebut juga tiokinase dalam dua tahap yaitu :

2. Reaksi kedua yaitu pembentukan enoil KoA dengan cara oksidasi. Enzim asil Ko A dehidrogenase berperan sebagai katalis dalam reaksi ini, sedangkan Koenzim yang dibutuhkan adalah FAD yang berperan sebagai akseptor hidrogen. Dua molekul ATP dibentuk untuk tiap pasang elektron yang ditransportasikan dari molekul FADH2 melalui sistem transpor elekton.

3. Dalam reaksi ketiga, enzim enoil KoA hidratase merupakan katalis yang menghasilkan L-hidroksiasil koenzim A. Reaksi ini adalah reaksi hidrasi terhadap ikatan rangkap antara C-2 dan C-3

4. Reaksi keempat adalah reaksi oksidasi yang mengubah hidroksiasil koenzim A menjadi ketosiasil koenzim A. Enzim L-hidroksiasil koenzim A hidrogenase merupakan katalis dalam reaksi ini NAD+ tereduksi menjadi NADH.

5. Tahap kelima adalah reaksi pemcahan ikatan C-C sehingga menghasilkan asetil koenzim A dan asil koenzim A yang mempunyai jumlah atom C dua buah lebih pendek dari molekul semula.Asil koenzim A yang terbentuk pada reaksi 5 mengalami metabolisme lebih lanjut melalui reaksi tahap 2 -5 hingga rantai C pada asam Lemak terpecah menjadi molekul-molekul asetil Ko A . Selanjutnya Asetil Ko A dapat teroksidasi menjadi CO2 dan H2O melalui siklus asam sitrat atau digunakan untuk reaksi-reaksi yang memerlukan asetil koenzim A.

NoReaksiIkatan Berenergi Tinggi

1Asam heksanoat --------( heksanoil SKoA-2

2Heksanoil SkoA ----------( 3 asetil SKoA

a. 2 FADH2 -----------( 2 FAD (2x2 )4

b. 2 NADH + H+ ----------( 2 NAD+ + H2 (2 x 3)6

3 3 asetil SkoA ---------( 6 CO2 + 3H2O + 3 HSKoA (3 x 12 )36

Jumlah44

DAFTAR PUSTAKA

Damin, Sumardjo. 2008. Pengantar Kimia Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran. Jakarta: EGC.

Lehningher, Albert L. 1982.Dasar-dasar Biokimia Jilid 1. Jakarta : Erlangga.Mark, Dawn B, dkk. 2000. BIOKIMIA KEDOKTERAN DASAR. Jakarta : EGC.Poedjiadi, A. 2006. Dasar Dasar Biokimia. Edisi Revisi. Jakarta: UI - Press.Purwo, Arbianto. 1994. Biokimia: Konsep-Konsep Dasar. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.