BAB I PENDAHULUAN
Lipid merupakan senyawa organic yang tidak larut dalam air, tetapi dapat diekstraksi dengan pelarut non polar seperti kloroform, eter, benzena dan alcohol. Triasilgliserol merupakan lipid lipid yang yang paling paling sederh sederhana ana Trias Triasil ilgli gliser serol ol juga juga sering sering dinama dinamakan kan lemak lemak atau atau trigli trigliser serida. ida. Triasilgliserol merupakan cadangan energi yang besar karena dalambentuk tereduksi dan bentuk anhidr anhidrat. at. Oksida Oksidasi si sempur sempurna na asam asam lemak lemak mengha menghasil silkan kan energy energy sebesa sebesarr 9kkal/ 9kkal/g g sedang sedangkan kan karbohidrat dan protein hanya menghasilkan sekitar kkal/g. Triasilgliserol sangat non polar sehingga sehingga tersimpan tersimpan dalam bentuk anhidrat, anhidrat, sedangkan sedangkan protein protein dan karbohidrat jauh lebih polar sehingga lebih bersifat terhidratasi. Tahapan awal penggunaan lemak sebagai sumber energy adalah melalui hidrolisis triasil gliserol gliserol oleh lipase. lipase. !idrolisi !idrolisiss triasilglis triasilgliserol erol akan menghasilkan menghasilkan gliserol dan tiga asam lemak yang terdapat gugus esternya. Terda Terdapat pat " fase fase pada metabol metabolism ismee yaitu yaitu katabo katabolis lisme me dan anaboli anabolisme sme.. #atabol #atabolism ismee merupakan fase metabolisme yang bersifat menguraikan yang menyebabkan molekul organik nutrien seperti karbohidrat, lipid, dan protein dari lingkungan atau dari cadangan makanan sel itu sendir sendirii terura teruraii didalam didalam reaksi reaksi reaksi reaksi bertah bertahap ap menjad menjadii produk produk akhir akhir yang lebih lebih kecil kecil dan sederhana seperti asam laktat, $O" dan ammonia. Katabolisme diikuti oleh pelepasan energi bebas yang telah tersimpan didalam struktur kompleks molekul organic yang lebih besar tersebut. %ada tahap tahap tertentu didalam lintas katabolik, banyak dari energi bebas ini yang disimpan melalui reaksi reaksi enzimatik yang saling berkaitan didalam bentuk molekul pembawa energi Adenosin energi Adenosin Trifosfat Trifosfat &'T%(. &'T%(. )ejumlah energi mungkin tersimpan didalam atom hidrogen berenergi tinggi yang dibawa oleh koenzim nikotinamida adenine dinukleotida fosfat dalam dalam bentuk tereduksinya, yaitu *'+%!.
#atabolisme lipid adalah pemecahan molekul yang besar menjadi molekul yang lebih kecil dengan melepas energy. #unci utama proses katabolisme lipid adalah reaksi oksidasi &oidation(. erdasarkan jumlah karbonnya, asam lemak dibagi menjadi " yaitu asam lemak dibagi menjadi " yaitu asam lemak berkarbon genap dan asam lemak bekarbon ganjil. )edangkan
berdasarkan jenis ikatannya, asam lemak dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. %ada makalah ini, untuk biosintesis asam lemak hanya akan dibicarakan tentang asam lemak berkarbon genap, sedangkan untuk oksidasi asam lemak, hanya akan dibicarakan tentang oksidasi pada asam lemak berkarbon genap dan asam lemak berkarbon ganjil.
BAB II ISI '. %emecahan Triasilgliserol !idrolisis triasilgliserol akan menghasilkan gliserol dan tiga asam lemak yang terdapat gugus esternya. Triasilgliserol dihidrolisis oleh lipase. 'kti0itas lipase diatur oleh
beberapa
glucagon,
hormon
dan
yaitu
hormone
epinefrin,
norepinefrin,
adrenokortikotropik
yang
mengaktifkan adenilat siklase dengan cara memicu reseptorreseptor berheliks 1.
'denilat siklase mengubah 'T%
menjadi c'2% &'2% siklik(. %eningkatan '2% siklik merangsang protein kinase ' yang akan mengaktifkan lipase dengan cara fosforilasi. 3nzim lipase ini akan memecah triasilgliserol menjadi asam lemak bebas dan gliserol. !ormon epinefrin, norepinefrin, glucagon, dan hormone adrenokortikotropik lemak(.
4. 2etabolisme 5liserol
bersifat menginduksi lipolisis &pemecahan
5liserol yang terbentuk pada proses lipolisis mengalami fosforilasi dan dioksidasi menjadi dihidroksiaseton fosfat yang selanjutnya mengalami isomerasi menjadi gliseraldehida 6-fosfat. +engan demikian gliserol dapat diubah menjadi piru0at atau glukosa dihati. %roses kebalikannya dapat terjadi melalui reduksi dihidroksi aseton menjadi gliserol 6-fosfat &)tryer, 4997 8 77(.
". 2etabolisme 'sam Lemak a. 'kti0asi 'sam Lemak 'sam lemak dipecah dengan cara pelepasan unit " karbon secara berturut-turut. 'sam lemak dipecah melalui oksidasi pada karbon & oksidasi(. Tempat terjadinya oksidasi asam lemak adalah dimitokondria. )ebelum masuk ke matriks mitokondria asam lemak. 'T% memacu pembentukan ikatan tioester antara gugus karboksil asam lemak dengan gfugus sulfhidril pada ko-'. 'sam lemak mengalami akti0asi yang berlangsung dimembran luar mitokondria dan dikatalis oleh enzim asil ko-' sintetase &disebut juga tiokinase asam lemak(.
'kti0asi asam lemak terjadi dalam dua tahap. %ertama, asam lemak bereaksi dengan 'T% membentuk asil adenilat. +alam bentuk anhidrida campuran ini, gugus karboksil asam lemak diikatkan dengan gugus fosforil '2%. +ua gugus fosforil lainnya dari 'T% dibebaskan sebagai pirofosfat. 5ugus sulfhidril dari ko-' kemudian
bereaksi dengan asil adenilat yang berikatan kuat dengan enzim membentuk asil ko' dan '2%.
b. Trasportasi asil-ko' 2olekul asil ko-' rantai panjang tidak dapat melintasi membrane dalam mitokondria sehingga diperlukan suatu mekanisme khusus. 'sam lemak rantai panjang aktif diangkut melintasi membrane dalam mitokondria dengan cara mengkonjugasikannya dengan karnitin, suatu senyawa zwitterionik yang terbentuk dari lisin. 5ugus asil dipindahkan dari atom sulfur pada ko-' ke gugus hidroksil pada karnitin membentuk asil karnitin. :eaksi ini dikatalis oleh karnitin asil transferase ;, yang terikat pada membrane luar mitokondria. )elanjutn
ya, asil karnitin melintasi membran dalam mitokondria oleh suatu translokase. 5ugus asil dipindahkan lagi ke ko-' pada sisi matriks dari membrane. ;katan O-asil pada karnitin
memiliki potensial transfer gugus yang tinggi sehingga karnitin dikembalikan ke sisi sitosol oleh translokase menggantikan masuknya asil karnitin yang masuk.
c. :eaksi oksidasi oksidasi terdiri dari proses utama yaitu dehidrogenasi/oksidasi oleh <'+, hidrasi, dehidrogenasi/ oksidasi oleh *'+=, dan thiolisis oleh ko-'. 4. +ehidrogenasi/Oksidasi oleh <'+ )etiap daur pemecahan adalah oksidasi asil ko-' oleh asil ko-' dehidrogenase yang menghasilkan satu trans->"-enoil ko-' dengan ikatan rangkap trans antara $-" dan $-6. Oksidasi ini berperan pada pembentukan rantaii ganda pada atom $-" dan $-6. <'+ berperan sebagai akseptor electron dan akan membentuk <'+!".
". !idrasi
!idrasi merupakan proses penambahan air. !idrasi pada ikatan ganda antara $-" dan $-6 oleh enoil ko-' hidratase. 3nzim yang berperan bersifat stereospesifik. 3nzim tersebut juga menghidrasi ikatan rangkap !idrasi enoil ko-' menghasilkan L-6-hidroksi asil ko-'. trans-∆ 2-enoil ko-A + H2O
L-3-hidroksi asil ko-A
6. +ehidrogenasi/Oksidasi oleh *'+= !idrasi enoil ko-' membuka jalan bagi reaksi oksidasi kedua, yang mengubah gugus hidroksil pada $-6 menjadi gugus keto dan menghasilkan *'+!. Oksidasi ini dikatalis oleh L-6 dihidroksiasil ko' dehidrogenase yang mudah spesifik bagi substrat hidroksi asil isomer L. reaksinya adalah sebagai berikut 8 L-3-hidroksi asil ko-A + H 2O
3-ketoasil KoA + NADH + H +
. Thiolisis oleh #o' :eaksi ? reaksi terdahulu mengoksidasi gugus metilen pada $-6 menjadi gugus keto. Langkah akhir adalah pemecahan 6-ketoasil #o' oleh gugus tiol dari molekul #o' lain, yang akan menghasilkan asetil #o' dan suatu asil #o' yang rantai karbonnya " atom karbon lebih pendek. %emutusan tiolitik ini dikatalisis oleh ? ketotiolase. :easksinya adalah sebagai berikut 8 3-ketoasil KoA + HS KoA asetil KoA + asil KoA
!" Asetil-KoA dioksidasi #elal$i sikl$s Asa# Sitrat
'setil-#o' yang dihasilkan dari oksidasi asam lemak tidak berbeda dengan asetil-#o' yang terbentuk dari piru0at. 5ugus asetilnya, pada akhirnya akan dioksidasi menjadi $O" dan !"O oleh lintas yang sama, yakni siklus asam sitrat. persamaan berikut adalah persamaan yang menggambarkan neraca keseimbangan babak kedua di dalam oksidasi asam lemak, yaitu oksidasi kedelapan molekul asetil-#o' yang dibentuk dari palmitoil-#o' dengan fosforilasi yang terjadi bersamaan dengan itu 8 @ asetil-)-#o' = 47O" = 97%i = 97'+%
@ #o'-)! = 97'T% = 4!"O = 47$O"
B" OKSIDASI ASA% LE%AK &AK 'ENUH
!ampir semua reaksi ? reaksinya sama dengan reaksi oksidasi asam lemak jenuh, naum kenyataannya diperlukan tambahan dua enzim yaitu isomerase dan reduktase untuk memecah asam lemah tak henuh )ebagai contoh adalah oksidasi asam palmitoleat. 'sam lemak $47 yang memiliki ikatan rangkap sis antara $-9 dan $-4 ini diaktifkan dan diangkut melintasi membrane dalam mitokondria dengan cara yang sama seperti asam lemak jenuh. )elanjutnya palmitoleil #o' mengalami tiga kali pemecahan dengan enzim ? enzim yang sama seperti oksidasi asam lemak jenuh. 3noil #o'-sis->6 yang terbentuk pada ketiga kali jalur oksidasi bukanlah substrat bagi bagi asil #o' dehidrogenase. 'danya ikatan rangkap antara $-6 dan $- menghalangi pembentukan ikatan rangkap lainnya antara $-" dan $-6. #endala ini dapat diatasi oleh suatu reaksi yang mengubah posisi dan konfigurasi dai ikatan rangkap sis->6. Isomerase mengubah ikatan sis-∆3 menjadi ikatan rangkap trans-∆2. :eaksi selanjutnya mengikuti reaksi oksidasi asam lemak jenuh ketika enoil #o'-trans->" merupakan substrat yang regular.
)uatu enzim tambahan lagi diperlukan untuk oksidasi asam lemak tak jenuh. )ebagai contoh linoleat. 'sam lemak tak jenuh $4@ dengan ikatan rangkap sis->9 dan sis->4". ;katan rangkap sis->6 yang terbentuk setelah tiga daur oksidasi-, diubah menjadi ikatan rangkap trans>" oleh isomerase seperti pada oksidasi palmitoleat. %ada ikatan rangkap sis->4" linoleat mengalami masalah baru. 'sil #o' yang dihasilkan oleh empat jalur oksidasi- mengandung ikatan rangkap sis->. +ehidrogenasi pada spesies ini oleh asil #o' dehidrogenase menghasilkan za antara 2,4-dienoil yang bukan substrat bagi enzim berikutnya. #endala itu dapat diatasi oleh ",-dienoil #o' reduktase , suatu enzim yang menggunakan *'+! untuk mereduksi zat antara ",-dienoil menjadi enoil #o'-sis->6. ;somerase kemudian mengubah enoil #o'-sis->6 menjadi
bentuk trans, suatu zat antara yang lazim pada oksidasi-. !anya dua enzim tambahan yang diperlukan untuk oksidasi semua macam asam lemak tak jenuh. Ikatan rangkap ang letakna pada atom ! nomor ganjil ditangani oleh en"im isomerase dan ikatan rangkap ang terletak pada atom ! nomor genap ditangani oleh reduktase dan isomerase.
(" OKSIDASI ASA% LE%AK &AK 'ENUH DEN)AN A&O% ( )AN'IL
'sam lemak berkarbon ganjil biasanya terdapat di beberapa tanaman dan beberapa organisme laut. %ada sapi juga terdapat sebagian besar senyawa asam propionat berkarbon tiga, selama fermentasi di dalam rumen. )enyawa propionat yang terbentuk diserap ke dalam darah dan dioksidasi oleh hati dan jaringan lain. 'sam lemak berkarbon ganjil &berantai panjang(, dioksidasi oleh lintas yang sama seperti asam lemak berkarbon genap, dimulai pada ujung karboksil rantai ini. 'kan tetapi, substrat bagi putaran terakhir rangkaian oksidasi asam lemak adalah asil lemak-#o', komponen asam lemaknya memiliki A atom karbon. ilamana molekul ini teroksidasi dan lambat laun diuraikan, produknya adalah asetil #o' dan %ropionil #o'. 2olekul 'seti-#o' dioksidasi melalui siklus asam sitrat, tetapi %ropionil-#o' yang diturunkan asam lemak berkarbon ganjil dan sumber-sumber lain masuk ke dalam lintas enzimatik
yang agag menyimpang. Pro*ionil-KoA dikaroksilasi #en,adi #en,adi
stereoiso#er D-molekul metilmalonil-KoA oleh eni# karboksilase propionil-KoA . pada
reaksi ini, bikarbonat menjadi pemula gugus karboksil yang baru dan 'T% memberikan energi
yang diperlukan untuk membentuk ikatan ko0alen baru melalui pemotongan pirofosfatnya, menghasilkan '2% dan %irofosfat8 %ropionil-#o' = 'T% = $O" +- 2etilmalonil-#o'= '2% = %%i
+-metilmalonil-#o' yang dibentuk ini lalu mengalami epimerasi enzimatik membentuk. L-metilmalonil-#o' oleh kerja metilmalonil epimerase. 3pimerase menempatkan molekul $O" pada atom $ nomor " sehingga membentuk L-metilmalonil-#o'" L-#etil#alonil-KoA sekaran. #en.ala#i *en/$s$nan intra#olek$lar #e#ent$k s$ksinil-KoA , yang dikatalis
oleh
metil-malonil-KoA
mutase,
dimana
memerlukan deoksiadenosilkobalamin sebagai
#oenzim. #oenzim deoksiadenosinkobalamin ini berperan untuk memindahkan gugus $O-)#o' sehingga membentuk suksinil #o'. D" Oksidasi Badan Keton adan keton/keton bodies adalah hasil dari oksidasi asam lemak yang terjadi di
dalam hepar, merupakan senyawa yang dibentuk dari asetoasetat dan +-ᵦ hidroksi butirat, bersama-sama aseton. 'setoasetat dan +-ᵦ hidroksi butirat tidak dioksidasi lanjut di dalam hati, tetapi diangkut oleh darah menuju jaringan perifer
adan keton
'seton merupakan senyawa yang mudah menguap, terdapat dalam jumlah banyak di dalam darah. 'setoasetat dan +-ᵦ hidroksi butirat yang dihasilkan dari reaksi kemudian berdifusi ke luar dari sel hati menuju aliran darah dan diangkut ke jaringan perifer. Otot jantung dan korteks ginjal lebih memilih, dalam hal ini diartikan akan lebih efisien jika menggunakan asetoasetat sebagai sumber energi dari pada glukosa. )ebaliknya glukosa merupakan bahan bakar utama bagi otak dan sel darah merah pada orang bergizi baik dengan diet seimbang. 'kan tetapi otak dapat beradaptasi menggunakan asetoasetat dalam
keadaaan kelaparan dan diabetes. %ada kelaparan 1A B bahan bakar yang diperlukan oleh otak didapat dari asetoasetat. erikut ini merupakan jalur pengubahan badan keton menjadi asetil-#o'8 %ada jaringan perifer +-ᵦ hidroksi butirat dioksidasi menjadi asetoasetat oleh +-ᵦ hidroksi butirat dehidrogenaseC 3. +-ᵦ hidroksi butirat = *'+= D asetoasetat = *'+! = != 'setoasetat yang terbentuk kemudian diaktifkan, membentuk ester #o' nya, dengan memindahkan #o'-nya dari suksinil #o', yang merupakan senyawa antara pada siklus asam sitrat. :eaksi ini terjadi oleh akti0itas katalitik 6-ketoasil-#o' transferase )uksinil-)- #o' = asetoasetat D suksinat = asetoasetil-)-#o' 'setoasetil-)-#o' yang terbentuk kemudian diuraikan oleh tiolase menjadi asetil#o'. <. 'setoasetil-#o' = #o'-)! D " asetil-)-#o' )ecara keseluruhan proses pengubahan badan keton menjadi asetil-#o' seperti berikut8
'setil
#o'
yang
dihasilkan
lalu
memasuki
siklus
asam
sitrat
untuk
menyempurnakkan oksidasinya dalam jaringan perifer. 'setoasetat yang larut dalam air dapat dianggap sebagai bentuk unit asetil #o' yang dapat diangkut dengan mudah. 'sam lemak dilepaskan oleh jaringan adiposa dan diubah menjadi unit-unit asetil oleh hati, yang kemudian mengeluarkannya sebagai asetoasetat. 'setoasetat memiliki peran pengaturan, kadar asetoasetat yang tinggi dalam darah menandakan berlimpahnya unit asetil yang menyebabkan berkurangnya laju lipolisis di jaringan adiposa.
!al yang menentukan lintasan yang dilalui asetil-#o' di dalam mitokondria hati adalah tersedianya oksaloasetat untuk memulai masuknya asetil-#o' ke dalam siklus asam sitrat. Eika oksaloasetat sangat rendah, maka hanya sedikit asetil-#o' yang masuk ke dalam siklus, sehingga jalur pembentukan senyawa keton cenderung dilalui. 'setoasetat dan 6 hidroksi butirat merupakan bahan bakar normal pada metabolisme energi dan secara kuantitatif penting sebagai sumber energi. 'setoasetat dapat diaktifkan melalui pemindahan #o' dari suksinil #o' dalam suatu reaksi yang dikatalis oleh suatu #o' transferase spesifik. #emudian asetoasetil #o' dipecah oleh tiolase menjadi dua molekul asetil #o', yang selanjutnya memasuki daur asam sitrat. !ati dapat membekali organ-organ lain dengan asetoasetat karena hati tidak memiliki #o' transferase spesifik ini. E" Kalk$lasi ener.i /an. dihasilkan 0dala# ent$k A&P1
)etiap molekul <'+!" yang terbentuk selama oksidasi asam lemak memberikan sepasang electron ke ubikuinon pada rantai respirasiC dan, ada dua molekul 'T% yang dihasilkan dari '+% dan fosfat selama terjadinya transport pasangan electron ke oksigen dan fosforilasi oksidatif yang berkaitan dengan itu. )erupa dengan hal tersebut, setiap molekul *'+! yang terbentuk memindahkan sepasang elektron ke *'+! dehidrogenase mitokondria. Transport selanjutnya dari setiap pasang electron menuju oksigen mengakibatkan pembentukan tiga molekul 'T% dari '+% dan fosat. Eadi, lima molekul 'T% dibentuk per molekul aasetil-#o' yang dipindahkan pada setiap lintas yang melalui rangkaian ini, yang terjadi pada jaringan hewan, seperti hati atau jantung. 'pabila " pasang hidrogen yang terbentuk itu dioksidasi melalui rantai transport elektron ? oksigen maka akan dihasilkan energi yang selanjutnya dapat disimpan dalam 'T%. :eaksi jumlahnya apabila fosforilasi oksidatif itu diikutsertakan adalah 8
%almitoil ? # ' = # ')! = O" = A '+% = A %an
2iristoil - # ' = A 'T% = 7 !"O
= asetil - # '
'pabila asam lemak tersebut sempurna dipecah menjadi fraksi $ ? " maka senyawa tersebut harus menjalani tujuh siklus, dan reaksi jumlahnya adalah 8
%almitoil ? # ' = 1 # ')! = 1O" = 6A '+% = %an
@ asetil ? # ' = 6A 'T% = "
!"O
Eadi pada pemecahan palmitoil ? # ' melalui lingkaran, jalur ? oksidasi maka energi yang dihasilkan disimpan ke dalam 6A 'T%. #edelapan asetil # ' yang terbentuk di atas dapat masuk ke dalam jalur lingkaran asam trikarboksilat dan dioksidasi menjadi $O" dan !"O dengan reaksi 8
@ 'setil ? # ' = 47 O" = 97 '+% = 97 %an
47 $O" = 97 'T% = 4 !"O = @ # ')!
+engan demikian maka dapatlah reaksi jumlah oksidasi palmitoil ? # ' melalui oksidasi dan lingkaran asam trikarboksilat beserta fosforilasi oksidatifnya 8
%almitoil ? # ' = "6 O" = 464 '+% = 464 %an
47 $O" = 47 !"O = 464 'T% =
# ')!
Eika pada reaksi akti0asi asam palmitat menjadi palmitiol ? # ' dibutuhkan eFi0alen " 'T% maka hasil bersih 'T% menjadi 4"9. Oleh karena itu dapatlah dihitung energi yang dapat disimpan dalam bentuk 'T% apabila asam palmitat dioksidasi sempurna menjadi karbondioksida dan air yaitu 4"9 1.6 kal G 9" kkal. +engan dasar bahwa asam palmitat bila dioksidasi di luar sel menghasilkan ".6 kkal per mol maka efisiensi penyimpanan energi sel hidup dalam mengoksidasi 4 mol asam palmitat ialah 8
Tahap
yang Tahap
yang
berkaitan dengan berkaitan dengan 'T% *'+ 'sil-#o' dehidrogenase 6-!idroksiasil-#o' dehidrogenase ;sositrat dehidrogenase H-ketoglutarar dehidrogenase )uksinil-#o'I sintetase )uksinat dehidrogenase 2alat dehidrogenase Total 'T% yang terbentuk
<'+ 1
1 @ @ @ @
4 "4 " " @ 47 " 464
I 'nggaplah bahwa 5T% yang terbentuk bereaksi dengan '+% menghasilkan 'T%
+'
