Anabolisme Lipid Biokimia Semester Gasal 2012/2013 Esti Widowati,S.Si.,M.P
Lemak Hewani dan Nabati Lemak hewani mengandung banyak sterol yang disebut kolesterol Lemak nabati mengandung fitosterol dan lebih banyak mengandung asam lemak tak jenuh sehingga umumnya berbentuk cair
Pembentukan lemak secara alami Hampir semua bahan pangan banyak mengandung lemak dan minyak, terutama bahan pangan yang berasal dari hewan Lemak dalam jaringan hewan terdapat dalam jaringan adiposa Lemak disintesis dari satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak yang terbentuk dari kelanjutan oksidasi karbohidrat dalam proses respirasi
Proses pembentukan lemak dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu : - pembentukan gliserol - pembentukan molekul asam lemak - kondensasi asam lemak dengan gliserol membentuk lemak
Sintesis gliserol Fruktosa difosfat diuraikan oleh enzim aldosa menjadi dihidroksi aseton fosfat (DHAP), kemudian direduksi menjadi α- gliserofosfat. Gugus fosfat dihilangkan melalui proses fosforilasi sehingga akan terbentuk molekul gliserol
Biosintesis Asam Lemak Sintesis asam lemak bukan kebalikan dari jalur katabolisme asam lemak Sintesis asam lemak berlangsung lewat jalur lain. Ada sebagian kecil asam lemak terbentuk melalui kebalikan reaksi katabolisme asam lemak Sintesis asam lemak berasal dari asetil KoA Reaksi sintesis di sitoplasma. Reaksi katabolisme di mitokondria
Sintesis asam lemak Asam lemak dapat dibentuk dari senyawa-senyawa yang mengandung karbon seperti asam asetat, asetaldehid, dan etanol yang merupakan hasil respirasi tanaman. Sintesis asam lemak dilakukan dalam kondisi anaerob
Ciri Penting dalam Sintesis Asam Lemak Sintesis asam lemak terjaid di sitoplasma, oksidasi di mitokondria Senyawa antara pada sintesis lemak terikat pada ACP sedangkan pada oksidasi asam lemak terikat pada KoA Katalis pada sintesis asam lemak merupakan kompleks multienzim. Pada reaksi oksidasi tidak terdapat multienzim NADPH sebagai reduktor di reaksi sintesis asam lemak Elongasi rantai C pada sintesis adalah penambahan 2 atom C berturut-turut dari asetil KoA. Donor unit 2 atom C adalah malonil KoA
Sintesis Asam lemak baik pada eukariotik dan prokariotik sama pada umumnya Biosintesis terdiri dari 3 langkah terpisah : Biosintesis asam lemak dari asetil CoA Pemanjangan/elongasi rantai asam lemak Desaturasi Lokasi dari masing-masing langkah : Biosintesis FA di sitosol Elongasi di mitokondria dan ER Desaturasi di ER Biosintesis asam lemak membutuhkan malonil Co A sebagai substrat
Diperlukan ATP untuk sintesis Reaksi biosintesis asam palmitat: Dari 8 acetyl-coas diperlukan 7 ATPs +14 NADPHs Enzim sintesis merupakan enzim komplek : fatty acid synthase yang terdiri dari 2 rantai polipeptida
Reaksi 1 : karboksilasi dalam sintesis malonyl-coa dari acetyl-coa, HCO - 3 dan ATP Dikatalisis oleh acetyl-coa carboxylase dan memerlukan ATP Sintesis malonil KoA dibantu malonil KoA karboksilase yang memiliki gugus prostetik biotin Reaksinya adalah biotin-enzim+atp+ HCO - 3 CO 2 -biotinenzim+adp+pi atau CO 2 -biotin-enzim+asetil KoA malonil KoA+biotinenzim
Biotin terikat pada suatu protein pengangkut karboksilbiotin dibantu biotin karboksilase Reaksi kedua adalah pemindahan gugus karboksilat pada asetil KoA dibantu transkarboksilase Malonyl-CoA dan acetyl-coa substrat untuk enzim fatty acid synthase complex
Zat-zat antara dalam sintesis asam lemak diikat oleh acyl carrier protein (ACP). Ikatan terjadi pada ujung molekul yang mengandung gugus SH (fosfopantoteinat). Gugus ini juga ada pada molekul KoA Asam lemak sintetase terdiri atas asetil KoA, malonil KoA dan NADPH
Tahap ketiga adalah pemanjangan rangkaian atom C dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan enzim asetiltransasilase dan maloniltransasilase Maloniltransasilase sangat khas Asetiltransasilase dapat memindah gugus asil selain asetil tetapi lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disintesis dari propionil ACP. Asetil ACP dan malonil ACP bereaksi membentuk asetoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase
1. Acetyl-CoA + ACP <=> Acetyl-ACP + CoASH (catalyzed by Acetyl-CoA-ACP Transacylase) 2. Malonyl-CoA + ACP <=> Malonyl-ACP + CoASH (catalyzed by Malonyl-CoA-ACP Transacylase
Reaksi kondensasi Senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan senyawa 3 atom C dan CO 2 dibebaskan Reduksi gugus keto pada C no.3, dari asetoasetil ACP menjadi 3-hidroksi butiril ACP dibantu ketoasil ACP reduktase 3-hidroksi butiril ACP menjadi krotonil ACP dengan reaksi dehidrasi dibantu enzim 3- hidroksi asil ACP dehidratase
Pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dibantu enoil ACP reduktase Putaran pertama pemanjangan rantai C adalah mengubah asetil KoA menjadi butiril ACP Putaran kedua dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP. Asam lemak yang terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACP
Sintesis asam palmitat setelah butiril Co A siklus akan berlanjut dari awal lagi sampai 7 x dan kemudian diakhiri dengan hidrolisis yang memecah palmitat dengan ACP Net reaksi biosintesis palmitat : Asetil CoA + 7 malonil CoA + 14 NADPH palmitat + 7 CO 2 + 17 NADP + + 8 CoA- SH + 6 H 2 O
Asam palmitat dapat juga dibuat dari 8 molekul asetil KoA, 14 NADPH dan 7 ATP Asam palmitat dibuat di sitoplasma, asetil KoA dibentuk dari asam piruvat dalam mitokondria Asetil KoA harus diangkut dari mitokondria ke sitoplasma Membran mitokondria impermeabel pada asetil KoA jadi diubah dulu menjadi asam sitrat Di sitoplasma, asetil koa dilepas dengan sitrat liase Reaksinya : asam sitrat+atp+hs KoA menjadi asetil KoA+ADP+Pi+oksaloasetat
Asam oksaloasetat harus dikembalikan ke mitokondria Membran mitokondria impermeabel terhadap asam oksaloasetat sehingga diubah dulu menjadi asam piruvat melalui asam malat NADPH dihasilkan dari NADH Asam oksaloasetat direduksi oleh NADH menjadi asam malat dengan enzim dehidrogenase pada sitoplasma
Elongasi Untuk menghasilkan asam lemak lebih dari C16 / palmitat Berbeda dengan sintesis yang terjadi di sitosol, elongasi terjadi di mitokondria dan ER (utama) Melibatkan koenzim A dan bukan ACP
Desaturasi Asam Lemak Membutuhkan Fatty acyl CoA desaturase Enzim yang menghasilkan asam oleat dan palmitoleat dari asam stearat dan palmitat -9 enzyme, Tidak ada desaturasi untuk lebih dari C-9
Mammalia tidak dapat mensintesis ikatan rangkap lebih dari C 9 Sehingga asam linoleat (9,12, 13) dan linolenat (9, 12, 15) harus diperoleh dari makanan
Control of Fatty Acid Synthesis Pada umumnya merupakan kontrol hormonal Insulin menstimulasi fatty acid synthesis dengan cara menstimulasi masuknya glucose ke dalam sel dan mengaktivasi pyruvate dehydrogenase complex. Acetyl-CoA carboxylase dihambat oleh fatty acyl-coas NADPH juga menghambat
Biosintesis TAG Prekursor utama : Fatty acyl CoA Glycerol 3 P G3P berasal dari reduksi DHAP (G3P DH) dan fosforilasi dari ATP oleh glycerol kinase G3P + Fatty Asil Co A monoasilgliserol3p monoasilgliserol3p + Fatty asil CoA Diasilgliserol 3 P (asam fosfatidat)
Asam fosfatidat prekursor TAG dan fosfolipid
Biosintesis Trigliserida Tahap pertama adalah pembentukan gliserolfosfat dari gliserol (reaksi 1) maupun dari dihidroksi aseton fosfat (DHAP)(reaksi 2) Reaksi 1 berlangsung di hati dan ginjal. Reaksi 2 berlangsung di dalam mukosa usus dan jaringan adiposa Gliserolfosfat bereaksi dengan 2 molekul asil KoA membentuk asam fosfatidat (reaksi 3)
Reaksi hidrolisis asam fosfatidat dengan fosfatase menghasilkan 1,2-digliserida (reaksi 4) Asilasi terhadap 1,2-digliserida merupakan reaksi pada tahap akhir karena molekul asli KoA akan terikat pada atom C no.3 sehingga terbentuk trigliserida (reaksi 5)
Biosintesis Fosfolipid 1,2-digliserida bereaksi dengan sitidindifosfat-kolin (CDP-kolin) menghasilkan fosfatidilkolin (reaksi 10) atau 1,2-digliserida dapat juga bereaksi dengan sitidindifosfat-etanolamina menghasilkan fosfatidiletanolamina (reaksi 6)
Etanolamina atau kolin mengikat gugus fosfat dari ATP dengan enzim kinase menghasilkan fosfoetalonamina atau fosforikolin Fosfoetanolamina atau fosforikolin bereaksi sebagai sitidintrifosfat (CTP) menghasilkan CDP-etanolamina atau CDP-kolin Hasil diatas dapat bereaksi dengan 1,2- digliserida membentuk fosfatidil etanolamina atau fosfatidil kolin
Fosfatidil etalonamina dapat juga terbentuk dari fosfatidil serin dengan reaksi karboksilasi (reaksi 7) Fosfatidil serin dapat terbentuk dari fosfatidil etanolamina dengan serin. Pada reaksi ini terjadi penggantian gugus serin (reaksi 8)
Biosintesis Kolesterol Kolesterol disintesis dari asetil KoA Asetil KoA diubah menjadi isopentenil pirofosfat dan dimetalil pirofosfat dibantu enzim Isopentenil pirofosfat dan dimetalil pirofosfat bereaksi membentuk kolesterol Pembentukan ini membentuk senyawa antara yaitu geranil pirofosfat, skualen dan lenosterol
Kecepatan pembentukan kolesterol dipengaruhi konsentrasi kolesterol dalam tubuh Jika dalam tubuh kolesterol cukup maka kolesterol akan menghambat sendiri reaksi pembentukannya (hambatan umpan balik) dan sebaliknya
Biosintesis Kolesterol
Hormon
Pembentukan Aseton Asam asetoasetat terbentuk dari asetil KoA melalui tiga tahap reaksi Tahap 1 = 2 molekul asetil KoA berkondensasi membentuk asetoasetil KoA. Enzim ketotiolase (katalis) Tahap 2 = asetoasetil KoA bereaksi dengan asetil KoA dan air menghasilkan 3-hidroksi-3-metilglutaril KoA. Enzim hidroksi metilglutaril KoA sintetase
Tahap 3 = pemecahan 3-hidroksi-3- metilglutaril KoA menjadi asetil KoA dan asam asetoasetat Asam asetoasetat kemudian secara spontan membentuk aseton dengan dekarboksilasi Asam 3-hidroksi-butirat dapat dibentuk dari asam asetoasetat dengan reduksi Enzim D-3-hidroksibutirat dehidrogenase dengan NADH sebagai koenzim
Pembentukan asam asetoasetat dan 3- hidroksibutirat berlangsung di hati (jadi sumber energi respirasi sel Otot jantung menggunakan asam asetoasetat sebagai sumber energi Sel otak menggunakan glukosa atau asam asetoasetat (penderita diabetes atau saat puasa) sebagai sumber energi