Transcript metabolisme lipid

METABOLISME
LIPID
METABOLISME LIPID
1. FUNGSI LIPID
SEBAGAI SUMBER
ENERGI
2.BIOSINTESIS LIPID
3.PENGANGKUTAN
DAN PENYIMPANAN
LIPID
4. METABOLISME
KOLESTEROL
RINGKASAN METABOLISME LIPID
2CO2
PENGGUNAAAN LIPID :
1. FUNGSI LIPID
SEBAGAI SUMBER ENERGI
Asam lemak yang ada di dalam sel
( sitosol ) berasal dari 2 sumber :
- Asam lemak bebas dari darah
-Hasil pemecahan triasilgliserol sel
oleh enzim lipase
Selanjutnya untuk menghasilkan
energi, asam - asam lemak tersebut
harus dioksidasi.
Proses oksidasi asam lemak
berlangsung di dalam mitokondria
Jadi asam lemak yang ada di
sitosol harus dikirim ke dalam
mitokondria untuk bisa mengalami
proses oksidasi
MITOKONDRIA :
ASAM LEMAK DAPAT MASUK KE DALAM
MITOKONDRIA MELALUI TAHAP – TAHAP
SEBAGAI BERIKUT :
OKSIDASI ASAM LEMAK
Setelah asam lemak ada di dalam
mitokondria, akan terjadi proses
oksidasi, yang dikenal dengan nama
oksidasi beta.
Oksidasi beta pada asam lemak jenuh
OKSIDASI BETA PD ASAM LEMAK TAK JENUH
Δ3 Trans enoil co-A
OKSIDASI BETA PADA ASAM LEMAK
DENGAN JUMLAH RANTAI KARBON GANJIL
OKSIDASI BETA YANG DILANJUTKAN
DENGAN SIKLUS KREBS
Asetil – KoA yang telah terbentuk dari hasil
oksidasi asam LEMAK di dalam mitokondria,
dihadapkan pada 2 alternatif / kemungkinan
proses selanjutnya yaitu :
1. Asetil – KoA akan langsung dioksidasi lebih
lanjut menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat /
siklus Krebs.
2. Asetil – KoA akan diubah menjadi badan keton
untuk dikirim ke jaringan perifer. (Selanjutnya
di jaringan perifer badan keton akan dioksidasi)
Yang terutama menentukan jalur mana yang akan
dilalui asetil – KoA adalah :
TERSEDIANYA OKSALOASETAT untuk memulai
masuknya asetil – KoA ke dalam siklus asam
sitrat.
Bila konsentrasi oksaloasetat rendah (pada
keadaan : puasa, diet rendah karbohidrat,
penyakit diabetes melitus yang tidak terkontrol )
maka hanya sedikit asetil – KoA yang masuk ke
dalam siklus asam sitrat, sehingga jalur
pembentukan “ badan keton “ yang akan terjadi.
Asetil – KoA bisa diubah menjadi “ badan keton”:
- Asetoasetat
- Aseton
- D-b-hidroksibutirat
Berikut ini adalah proses pembentukan
badan keton ( yang terjadi di hepar ) :
Benda keton selanjutnya akan dikirim ke
jaringan ekstrahepatik guna dioksidasi
untuk menghasilkan energi.
D- b-hidroksibutirat : dioksidasi menjadi asetoasetat
D – b -hidroksibutirat dehidrogenase
D-b-hidroksibutirat + NAD+
asetoasetat + NADH + H+
Asetoasetat yang terbentuk lalu diaktifkan membentuk
ester Ko-Anya :
3 – ketoasil – KoA transferase
Suksinil – S-KoA + Asetoasetat
suksinat + asetoasetil-S-KoA
Asetoasetil –S-KoA yang terbentuk lalu diuraikan
menjadi Asetil-KoA
Tiolase
Asetoasetil-S-KoA + KoA-SH
2 asetil-S-KoA
Asetil – KoA yang dihasilkan lalu memasuki siklus
Asam sitrat / siklus Krebs
MENGHITUNG ENERGI YANG DIHASILKAN
DALAM PROSES OKSIDASI LIPID :
HASIL ATP DI DALAM TAHAP – TAHAP OKSIDATIF
SELAMA OKSIDASI SATU MOLEKUL
PALMITOIL – KoA MENJADI CO2 + H2O
Tahap yang
berkaitan
dengan NAD
Asil-KoA dehidrogenase
Tahap yang
berkaitan
dengan FAD
ATP
7
14
3-Hidroksiasil-KoA
dehidrogenase
7
21
Isositrat dehidrogenase
8
24
a-ketoglutarat
dehidrogenase
8
24
Suksinil-KoA * sintetase
8
Suksinat dehidrogenase
Malat dehidrogenase
8
8
16
24
Total ATP yang terbentuk
:
131
•: Anggaplah bahwa GTP yang dibentuk bereaksi
dengan ADP menghasilkan ATP
PENJELASAN
2. BIOSINTESIS LIPID
BIOSINTESIS ASAM LEMAK :
Tahap – tahap biosintesis asam lemak
adalah sebagai berikut :
1. Proses transport asetil – KoA dari mitokondria
ke sitosol
2. Proses pembentukan asetil – KoA menjadi
Malonil – KoA
3. Pembentukan rantai asam lemak dengan
menggunakan sistem asam lemak sintase
Proses transport asetil – KoA dari
mitokondria ke sitosol :
- Asetil – KoA tersebut tidak dapat menembus
membran mitokondria
( Padahal proses biosintesis lipid terjadi di
sitosol ).
- Diperlukan suatu sistem ulang – alik gugus
asetil untuk memindahkan gugus asetil
melintasi membran mitokondria
SISTEM ULANG – ALIK GUGUS ASETIL
Proses pembentukan asetil – KoA
menjadi Malonil – KoA :
Reaksi pembentukan malonil – KoA dari
Asetil – KoA dikatalisis oleh : asetil – KoA
karboksilase, suatu sistem enzim yang
sangat kompleks yang mengandung biotin
sebagai gugus prostetiknya.
Pembentukan rantai asam lemak
dengan menggunakan sistem asam
lemak sintase
Enzimyang terlibat dalam biosintesis asam
lemak diatur dalam kelompok / sistem, yang
Disebut SISTEM ASAM LEMAK SINTASE
Sistem asam lemak sintase ini terdiri atas
7 tempat aktif, yaitu :
1. ACP (Acyl Carrier Protein / protein
pembawa asil)
2. Enzim asetil transferase
3. Enzim malonil transferase
4. Enzim 3 – ketoasil – PPA sintetase
5. Enzim 3 – ketoasil – ACP reduktase
6. Enzim 3 – hidroksiasil – ACP dehidratase
7. Enzim enoil – ACP reduktase
Kompleks enzim ini terletak di sitosol
Yang menjadi “pusat sistem” adalah ACP,
yang memiliki tangan pengayun ( gugus
prostetik 4’- fosfopantetein ) untuk membawa
gugus asil lemak dari satu tempat aktif enzim
menuju tempat berikutnya.
Asam lemak sintase mempunyai dua
gugus sulfihidril ( gugus – SH esensial ) ,
yaitu :
1.
2.
Diberikan oleh gugus prostetik
4’ – fosfopantetein ( Pn )
Diberikan oleh residu sistein spesifik
( Sis )
Gambar :
SH - Sis
E
SH - Pn
ACP
E = keseluruhan kompleks asam lemak sintase
TAHAP – TAHAP BIOSINTESIS ASAM LEMAK
a. Gugus sulfihidril dari asam lemak sintase diberi
muatan dengan gugus asil
Penting untuk diingat :
Gugus malonil hanya mengikat gugus pantetein – SH
a. Gugus pantetein dari asam lemak sintase diberi
muatan dengan gugus malonil
Penting untuk diingat :
Gugus malonil hanya mengikat gugus pantetein – SH
TAHAP – TAHAP BIOSINTESIS ASAM LEMAK
b. Penambahan unit 2 karbon :
Tahap 1 : KONDENSASI
Tahap 2 : REDUKSI
Tahap 3 : DEHIDRASI
Tahap 4 : PENJENUHAN
c. Memulai Putaran Reaksi Selanjutnya
untuk memperpanjang rantai dengan menambah
unit 2 karbon lainnya
Gugus butiril meninggalkan gugus SH – Sis, dan
menggantikan CO2 dari gugus malonil pada gugus
ACP - SH
Gugus pantetein dari asam lemak sintase diberi
muatan dengan gugus malonil yang lain;
dan diikuti lagi dengan tahap kondensasi
Dilanjutkan lagi dengan reduksi, dehidrasi, dan penjenuhan, dst…
Setelah melalui 7 siklus seperti tersebut di
atas, akan dihasilkan palmitoil – s – ACP
sebagai produk akhir
Proses perpanjangan ini berhenti
pada karbon 16
Selanjutnya asam palmitat bebas dilepaskan
dari molekul ACP
Oleh aktivitas enzim hidrolitik
STRUKTUR ASAM LEMAK SINTASE
PADA BEBERAPA ORGANISME
PERPANJANGAN RANTAI ASAM LEMAK
• Produk utama sintase asam lemak adalah
PALMITAT
• Palmitat disebut sebagai prekursor asam
lemak panjang lainnya karena : bisa
diperpanjang untuk membentuk Asam Stearat
( 18 karbon ) ataupun asam lemak yang lebih
panjang lagi.
• Selanjutnya asam palmitat dan asam stearat
juga berperan sebagai prekursor asam lemak
tidak jenuh
• Proses perpanjangan rantai asam lemak
tersebut terjadi dalam retikulum endoplasma
dalam suatu lintasan yang disebut : ‘sistem
mikrosom’.
• Proses pemanjangan rantai tersebut
menggunakan : Malonil-KoA sebagai donor
gugus asetil
• NADPH sebagai reduktor
• Sistem enzim fatty acid elongase sebagai
katalisator
PEMBENTUKAN IKATAN RANGKAP
a. Asam lemak tak jenuh tunggal
Pembentukan asam lemak tak jenuh tunggal
dikatalisis oleh sistem enzim : Δ9 Desaturase
Prosesnya terjadi di dalam retikulum
endoplasma
b. Asam lemak tak jenuh ganda
Pada binatang dan manusia, penambahan ikatan
rangkap berlangsung di sepanjang rantai yang
terletak di : antara ikatan rangkap yang sudah
ada dengan gugus karboksil dari molekul asam
lemak yang bersangkutan
Dalam sebagian besar tubuh hewan ( dan
manusia ),
ikatan rangkap dapat disisipkan pada posisi :
D3 , D4 , D5 , D6 , D9
( yang dihitung dari ujung terminal karboksil )
dan tidak pernah di atas posisi D9.
Pada tanaman, penambahan ikatan rangkap
berlangsung di sepanjang rantai yang terletak
di : antara ikatan rangkap yang sudah ada
dengan atom karbon – w dari molekul asam
lemak yang bersangkutan
Tanaman mampu menyisipkan ikatan
rangkap pada posisi di atas D9
Misalnya pada posisi D12 , D15
Dari keterangan di atas menjadi jelas
mengapa ASAM LINOLEAT dan ASAM a –
LINOLEAT tidak bisa disintesis sendiri di
dalam tubuh manusia dan hewan
Namun karena keduanya tetap diperlukan di
dalam tubuh untuk menjadi ‘prekursor’ pada
sintesis produk yang lain, maka kedua asam
lemak tersebut perlu ada di dalam diet /
makanan
Oleh karena itu, keduanya disebut sebagai
asam lemak esensial.
FUNGSI ASAM LEMAK ESENSIAL :
Asam lemak esensial akan membentuk asam
lemak C20 ( eikosanoat ), dan dari eikosanoat
akan dibentuk kelompok eikosanoid.
Kelompok eikosanoid ( senyawa yang sangat
penting dengan keaktifan fisiologis dan
farmakologis ) ini terdiri atas :
-Prostaglandin
-Tromboksan
-Leukotrien
-Lipoksin
PENGATURAN BIOSINTESIS ASAM LEMAK :
Kecepatan biosintesis asam lemak
terutama ditentukan oleh kecepatan reaksi
perubahan asetil – KoA menjadi malonil –
KoA yang dikatalisis oleh enzim Asetil
Ko – A karboksilase (suatu enzim alosterik)
Asetil – KoA karboksilase akan menjadi
aktif bila terdapat sitrat ( yang merupakan
modulator pengaktifnya )
Bila konsentrasi sitrat dalam mitokondria
meningkat, maka sitrat akan keluar dari
mitokondria menuju sitosol . Di sitosol
sitrat akan mengaktifkan enzim asetil – KoA
karboksilase
Sitrat yang berada di sitosol merupakan
isyarat alosterik bahwa siklus asam sitrat
sudah cukup memperoleh bahan bakar,
sehingga kelebihan asetil – KoA perlu
disimpan sebagai lemak
Beberapa jenis lipida utama dalam
jaringan golongan hewan dan manusia
( yang digolongkan berdasarkan struktur kimia ):
1.Triasilgliserol
2.Lilin
3.Fosfogliserida
a.Fosfatidiletanolamin
b.Fosfatidilkolin
c.Fosfatidilserin
d.Fosfatidilinositol
e.Kardiolipin
4.Sfingolipid
a.Sfingomielin
b.Serebrosida
c.Gangliosida
5.Sterol dan ester asam lemaknya
Lehninger, 1982
1. Triasilgliserol
Triasilgliserol adalah ester dari alkohol gliserol
dengan 3 molekul asam lemak
Fungsi : Sebagai sumber energi, di dalam
tubuh akan membentuk cadangan energi
terbesar, sebagai isolator termal, dan dapat
berperan sebagai bantalan mekanik
2. Fosfogliserida
Struktur :
• Memiliki tulang punggung gliserol, kemudian
terdapat 2 molekul asam lemak yang terikat
pada gugus hidroksil ke-1 dan ke-2 pada
gliserol
• Gugus hidroksil ke – 3 gliserol mengikat asam
fosfat
• Asam fosfat tersebut akan berikatan ester
dengan molekul alkohol yang kedua
Fosfogliserida adalah fosfolipida utama yang
ditemukan dalam membran sel.
Fungsi utamanya adalah sebagai unsur struktural
membran.
Ada beberapa jenis fosfogliserida, dan dinamakan
menurut jenis alkohol kedua yang diikat oleh gugus
fosfat.
Asam fosfatidat : tidak memiliki alkohol kedua, tetapi merupakan
senyawa antara pada biosintesis fosfogliserida
Struktur
Fosfatidilkolin ( lesitin ) adalah senyawa Fosfogliserol yang
mengandung kolin.
-Kolin penting dalam proses transmisi saraf
-Dipalmitoilfosfatidilkolin : Zat aktif permukaan yang sangat efektif, dan
merupakan unsur utama pembentuk surfaktan ( defisiensi zat ini bisa
menyebabkan Respiratory distress syndrome )
Struktur :
Fosfatidiletanolamin ( sefalin
Struktur
Fosfatidilinositol : merupakan prekursor second messenger
Struktur
Fosfatidilserin
Struktur
Kardiolipin/ difosfatidilgliserol : merupakan fosfogliserida
“ganda”, dan ditemukan secara khas pada membran
mitokondria sebelah dalam
3. Sfingolipid
Merupakan kelas kedua terbesar dari lipida
membran.
Sfingolipida tidak mengandung gliserol,
tetapi mempunyai tulang punggung berupa
sfingosin ( suatu molekul alkohol amino
berantai panjang )
Pada sfingolipid, asam lemak digabungkan
oleh suatu ikatan amida terhadap gugus amino;
dan gugus polar kepalanya terikat pada gugus
hidroksil sfingosin
Kombinasi sfingosin dengan asam lemak
dikenal sebagai : Seramida
Terdapat 3 subkelas sfingolipid, yaitu :
1. SFINGOMIELIN
2. SEREBROSIDA
3. GANGLIOSIDA
Sfingomielin
Mengandung fosfat, jadi sering digolongkan
juga dalam fosfolipida
Terdapat dalam hampir semua membran sel
Selubung mielin yang mengelilingi sel – sel
syaraf tertentu amat kaya dengan
kandungan sfingomielin
Struktur Sfingomielin
Serebrosida
Tidak mengandung fosfat
Karena gugus pada bagian kepala
molekul ini secara khas terdiri dari satu
atau lebih unit gula, maka serebrosida
sering disebut sebagai glikosfingolipid
Glikosfingolipid digolongkan juga
sebagai glikolipida, karena merupakan
lipida yang memiliki gugus gula
Contoh dari serebrosida adalah
galaktoserebrosida
(yang secara khas
ditemukan pada membran sel otak)
Gangliosida
Merupakan sfingolipid yang paling
kompleks, karena mengandung bagian
‘kepala’ yang amat besar dan bersifat polar,
terbuat dari beberapa unit gula
Satu atau lebih unit gula terminalnya adalah
asam
N – asetilneuraminat yang khas
( asam sialat )
Menyusun ± 6% lipida membran pada
bagian abu – abu dari otak
Merupakan komponen penting dari sisi
reseptor spesifik pada permukaan membran
sel
Gangliosida
BIOSINTESIS TRIASILGLISEROL
Prekursor sintesis triasilgliserol adalah :
- asil lemak – KoA
- gliserol 3 – fosfat
Molekul gliserol 3 – fosfat dapat diperoleh
dari 2 jalan yaitu :
Dibentuk dari dihidroksiaseton fosfat yang
dihasilkan selama glikolisis, oleh aktivitas
enzim gliserol fosfat dehidrogenase
Atau bisa juga dibentuk dari gliserol oleh
kerja enzim gliserol kinase
BIOSINTESIS SPHINGOMYELIN dan CEREBROSIDA
BIOSINTESIS SFINGOSIN
Yang merupakan “ TULANG PUNGGUNG “
sfingolipid adalah : SFINGOSIN.
Pembentukan SFINGOSIN ;
Palmitoil – KoA
H+
CO2
Dehidrosfinganin
NADPH
NAD+
Dehidrosfingosin
FAD
FADH2
SFINGOSIN
+
serin
SFINGOSIN
Asil-KoA
KoA
SERAMID
Fosfatidil kolin
DAG
SFINGOMYELIN
UDP - Gula
UDP
SEREBROSID
gula
teraktivasi
GANGLIOSIDA
TERIMA KASIH