Metabolisme Lemak
Triasilgliserol = trigliserida • 9 kkal/g vs 4 kkal/g (glikogen) • Terdiri dari: 3 asam lemak (gugus asil) dan gliserol.
• Asam lemak: jenuh (cth: as palmitat) tak jenuh (cth: as oleat)
Gliserol
Gugus asil
Lipoprotein (fungsi & struktur) Kelas Kilomikron (CM) Very low density lipoprotein (VLDL) Low density lipoprotein (LDL) High density lipoprotein (HDL)
Diameter (nm)
Sumber dan fungsi
Apolipoprotein utama
≈ 500
Usus halus; Mentransport triasilgliserol dari asupan
A, B48, C (I, II, III), E
≈ 43
Hati; Mentransport triasilgliserol yang disintesis oleh tubuh
B100, C (I, II, III), E
≈ 22
Terbentuk dari degradasi IDL. Mentransfer kolesterol ke jaringan perifer
B100
≈8
Hati; Mengambil kolesterol dari jaringan untuk dibawa ke hati.
A, C (I, II, III), D, E
Penggunaan asam lemak sebagai bahan bakar • Ada 3 tahapan proses: – triasilgliserol dipecah menjadi asam lemak dan gliserol di dalam jaringan adiposa yang kemudian ditransportkan ke jaringan lain. – Asam lemak diaktivasi dan ditransport ke dalam mitokondria. – Asam lemak dipecah menjadi asetil–KoA (senyawa berkarbon 2) Siklus asam sitrat.
Metabolisme gliserol Gliserol diubah menjadi senyawa antara glikolisis ke lintasan glikolisis
masuk
Oksidasi Beta Asam Lemak Terjadi dalam mitochondria • Unit 2-C yang dilepas adalah asetil-CoA, bukan asetat bebas • Prosesnya diawali dg oksidasi dari karbon"beta" dari karbon karboksil, oleh karena itu disebut "beta-oxidation“ untuk hasilkan energi • Terdiri dari 4 tahapan reaksi/siklus
Oksidasi asam lemak
Transport Melalui Membran Mitokondria Asam lemak tidak dapat langsung melalui membran dalam mitokondria Asil KoA ditransfer ke karnitin → asil-karnitin Membutuhkan enzim karnitin palmitoil transferase I dan II
4 Tahapan reaksi β-Oksidasi 1. Dehidrogenasi → oksidasi asil-KoA menjadi trans-∆2-Enoil-KoA 2. Hidratasi → Hidratasi trans-∆2-Enoil-KoA menjadi L–3–Hidroksilasil-KoA 3. Dehidrogenasi → Oksidasi L–3–HidroksilasilKoA menjadi 3–Ketoasil-KoA 4. Thiolisis → Tiolisis 3–Ketoasil-KoA menghasilkan Asetil–KoA
1 putaran β-oksidasi menghasilkan: 1 NADH, 1 FADH2 dan 1 asetil-KoA
contoh: Asam Palmitat (C 16) Melalui 7 kali oksidasi = 7 NADH & 7 FADH2
Menghasilkan 8 asetil-KoA ≈ 24 NADH, 8 FADH2, dan 8 ATP Asetil-KoA yang dihasilkan kemudian dioksidasi lagi untuk menghasilkan energi melalui siklus asam sitrat dan STE Energi oksidasi 1 molekul As. Palmitat ≈ 108 ATP (NADH : FADH = 2.5 : 1.5)
Sintesis asam lemak • Lintasan yang dilalui untuk mensintesis asam lemak berbeda dengan pemecahannya. – Sintesis asam lemak terjadi di sitosol/sitoplasma. – Senyawa intermediet terikat oleh acyl carrier protein (ACP), bukan asetil-KoA. – Senyawa pengawal terjadinya sintesis adalah malonil–ACP. – Menggunakan NADPH + H+. – Perpanjangan rantai berhenti pada C16 (asam palmitat)
Pembentukan malonil-KoA
Acyl Carrier Protein (ACP) • Senyawa intermediet pada sintesis asam lemak terikat secara kovalen pada acyl carrier protein (ACP)
Perpanjangan rantai • Pada Bakteri enzim yang berperan dalam proses ini merupakan molekul protein yang berbeda; pada organisme tingkat tinggi yang berperan adalah protein yang sama. – Reaksi perpanjangan diawali dengan terjadinya perpindahan gugus KoA pada acetil-KoA dan malonil-KoA oleh ACP.
Perpanjangan rantai • Asetil-ACP dan malonil-ACP berkondensasi membentuk asetoasetil-ACP
Perpanjangan rantai • Reaksi selanjutnya sama seperti kebalikan dari lintasan degradasi asam lemak, kecuali: – menggunakan NADPH bukan NADH dan FADH2 – Terbentuk D–Hidroksibutirat bukan L–Hidroksibutirat
Perpanjangan rantai • Perpanjangan terus berulang sampai 6 kali menggunakan malonil-KoA, sehingga terbentuk palmitoil-ACP. • Enzim tioesterase kemudian memotong gugus palmitoil dari ACP dan digabung dengan KoA Palmitoil-KoA.
Translokasi asetil-KoA • Asetil–KoA disintesis di dalam matriks mitokondria, sedangkan asam lemak disintesis di sitosol. – Unit asetil-KoA ditransfer ke dalam mitokondria sebagai sitrat
Metabolisme Nukleotida
Metabolisme Nukleotida (nukleosida trifosfat) Nukleotida: Senyawa ester fosfat dari suatu gula pentosa dengan basa nitrogen yang terikat pada atom C1 dari pentosa Basa : Purin (Adenin, Guanin) ; Pirimidin (Urasil, Timin, Sitosin) Gula : Ribosa (RNA), Deoksi ribosa (DNA) Unit monomer yang berfungsi sebagai prekursor asam nukleat dan fungsi biokimia lainnya contoh : AMP, GMP, UMP, TMP, CMP
Katabolisme Nukleotida Asam nukleat (DNA dan RNA) dari diet didegradasi menjadi nukleotida oleh nuklease pankreas dan fosfodiesterase usus halus Nukleotida didegradasi menjadi nukleosida oleh nukleotidase dan nukleosida fosfatase Nukleosida diserap langsung Degradasi lanjutan Nukleosida + H2O basa + ribosa (nukleosidase) Nukleosida + Pi basa + r-1-fosfate (n. fosforilase)
Katabolisme Purin : 90% digunakan kembali (salvage) (pada mamalia) 10% didegradasi menjadi asam urat Basa adenin → inosin → hipoksantin; adenosin deaminase, nukleosidase
Katabolisme Pirimidin : Reaksi : defosforilasilasi, deaminasi, dan pemutusan ikatan glikosida. Urasil dan timin direduksi di hati Produk akhir: ß-alanina (dari sitosin dan urasil) ß-aminoisobutirat (dari timin)
Biosintesis Nukleotida Biosintesis purin (Adenin dan Guanin) o Jalur de novo → dari prekursor sederhana o Jalur salvage → dari hasil degradasinya Biosintesis Pirimidin (Sitosin, Urasil, dan Timin)
Biosintesis Purin jalur de novo Diawali dengan sintesis IMP (Inosin MonoPhosphate) Terbuat dari 6 prekursor sederhana (CO2; Glisin; 2 Format; Glutamin; dan Aspartat) Sintesis IMP terdiri dari 11 tahapan reaksi
11 tahapan Reaksi Sintesis IMP 1. Aktivasi ribosa-5-fosfat 2. Penambahan glutamin → atom N9 3. Penambahan glisin → C4, C5, dan N7 4. Penambahan format → C8 5. Penambahan glutamin → N3 6. Pembentukan cincin imidazola 7. Penambahan bikarbonat → C6 8. Penambahan aspartat → N1 9. Eliminasi fumarat 10. Penambahan format → C2 11. Siklisasi IMP
Sintesis AMP dan GMP 1. Adenilosuksinat sintase 2. Adenilosuksinase 3. IMP dehidrogenase 4. Transamidinase 1
IMP
AMPs
3
2
4 XMP
AMP
GMP
Regulasi sintesis Purin
Biosintesis Purin jalur salvage Penggunaan ulang hasil degradasi nukleotida menjadi nukleotida Memerlukan energi yang lebih rendah daripada sintesis de novo Memerlukan 2 enzim penting HGPRT (hipoksantin-guanin fosforibosil transferase) APRT (Adenin fosforibosil transferase)
Jalur salvage Adenin
Jalur salvage Guanin
Biosintesis Pirimidin Diawali dengan sintesis UMP (Uridin MonoPhosphate) Terbuat dari 3 prekursor sederhana (HCO3-; Aspartat; dan glutamat) Sintesis UMP terdiri dari 6 tahapan reaksi
Sintesis UTP
Sintesis CTP
Metabolisme Lipid Lipid • Senyawa organik tidak larut dalam air • Larut dalam pelarut organik non polar (hidrokarbon atau dietil eter) • Contoh : Triasilgliserol (lemak dan minyak), lilin, terpena, dan steroid.
Triasilgliserol Disebut juga trigliserida Bentuk utama penyimpan energi metabolik pada manusia Terdiri dari 3 asam lemak dan gliserol Asam lemak : jenuh (ex: palmitat )dan tak jenuh (ex: asam oleat)
Lipase
Metabolisme gliserol : diubah menjadi senyawa antara glikolisis
Oksidasi asam lemak • • • • •
Untuk menghasilkan energi Terjadi di matriks mitokondria Franz Knoop (1904) → 1950-an Melalui β-oksidasi Diawali dengan aktivasi asam lemak dan transport ke mitokondria • Terdiri dari 4 tahapan reaksi (per-siklus)
Aktivasi asam lemak Terjadi di luar mitokondria Dikatalisis oleh enzim asil KoA sintetase (thiokinase) Menghasilkan Asil-KoA
Transport Melalui Membran Mitokondria Asam lemak tidak dapat langsung melalui membran dalam mitokondria Asil KoA ditransfer ke karnitin → asil-karnitin Membutuhkan enzim karnitin palmitoil transferase I dan II
Tahapan reaksi β-Oksidasi 1. Dehidrogenasi → oksidasi asil-KoA menjadi trans-∆2-Enil-KoA 2. Hidratasi → Hidratasi trans-∆2-Enil-KoA menjadi L–3–Hidroksiasil-KoA 3. Dehidrogenasi → Oksidasi L–3–HidroksiasilKoA menjadi 3–Ketoasil-KoA 4. Thiolisis → Tiolisis 3–Ketoasil-KoA menghasilkan Asetil–KoA
1
2
4 3
