[PPT]Biochemistry 6/e - Staff Official Site Unila | Blog...
Transcript of [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
Digesti, mobilisasi & transport lemak
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
Digesti, mobilisasi & transport lemak
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
Digesti, mobilisasi & transport lemak
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)
Digesti, mobilisasi & transport lemak
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
Digesti, mobilisasi & transport lemak
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
Digesti, mobilisasi & transport lemak
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