Makalah Metabolisme Lemak (Kelompok 3) FTIP Ekstensi 2012.docx

BIOKIMIA Metabolisme Lemak

Kelompok 3 : Christiana Sembiring

20123400

Clara Rizka Putri

2012340018

Diah Porwaningtias N

2012340016

Dieny Zakiyah

2012340023

Winda Christanty Christanty

2012340024

JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS SAHID JAKARTA 2013

Biokimia Pangan – Universitas Sahid Jakarta

1

BAB I PENDAHULUAN Lipid adalah suatu kelompok besar substansi biologik yang dapat larut dengan baik dalam pelarut zat organik, seperti metanol, aseton, klorofom dan benzena. Sebaliknya lipid tidak atau sukar larut dalam air. Kelarutannya dalam air yang kecil disebabkan karena kekurangan atomatom yang berpolarisasi (O, N, S, P). Lipid merupakan golongan senyawa organik kedua yang menjadi sumber makanan, merupakan kira-kira 40% dari makanan yang dimakan setiap hari.

Ada beberapa fungsi lipid di antaranya: 1. Sebagai penyusun struktur membran sel Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran materialmaterial. 2. Sebagai cadangan energi Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa 3. Sebagai hormon dan vitamin Hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis Lipid yang terdapat dalam tubuh dapat diklasifikasikan menurut struktur kimianya ke dalam 5 grup. Asam lemak kelas pertama berfungsi sebagai sumber energi utama bagi tubuh. Selain itu, asam lemak adalah blok pembangun dari asam lemak ini kompleks-kompleks lipid disintesis. Prostagladin, yang dibentuk dari asam lemak tidak jenuh ganda tertentu, adalah substansi pengatur intrasel yang merubah taggapan-tanggapan sel terhadap rangsangan luar. Kelas lipid kedua terdiri dari ester-ester gliseril. Ester-ester ini termasuk pula asigliserol, yang selain merupakan senyawa antara atau pengangkut metabolik dan bentuk penyimpanan asam lemak, dan fosfogliserid yang merupakan komponen utama lipid dari membran sel. Sfingolipid yang merupakan kelas ketiga juga merupakan komponen membran. Mereka berasal dari alkohol lemak sfingosin. Sterol mencakup kelas ke empat lipid. Derivat sterol, termasuk kolesterol, asam empedu, hormon steroid, dan vitamin D sangat penting dari segi kesehatan. Terpen, kelas terakhir lipid, mencangkup dolikol dan vitamin-vitamin A, E dan K yang larut dalam lemak.


2

Derivat-derivat isopreni terdapat dalam jumlah kecil, tetapi mempunyai fungsi metabolik yang sangat penting dan terpisah. Terdapat beberapa jenis lipid yaitu: 1.

Asam lemak , terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh

2.

Gliserida , terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida

3.

Lipid kompleks , terdiri atas lipoprotein dan glikolipid

4.

Non gliserida , terdiri atas sfingolipid, steroid dan malam

a. Asam lemak

Asam lemak adalah asam karbonat dengan rantai hidrokarbon yang panjang dengan rumus CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH. Sebagai komponen dari lipid, asam lemak terdapat pada semua organisme. Asam lemak terutama berada dalam bentuk ester dengan alkohol, misalnya dengan gliserol, spingosin atau kolesterol. Dalam jumlah kecil asam lemak ditemukan juga dalam bentuk tidak teresterisasi, sehingga dikenal sebagai asam lemak bebas.Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24. Ada dua macam asam lemak yaitu: 

Asam lemak jenuh (saturated fatty acid) Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap



Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid) Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap

b. Gliserida 

Gliserida netral (lemak netral) Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari gliserida netral adalah sebagai simpanan energi (berupa lemak atau minyak). Setiap gliserol mungkin berikatan dengan 1, 2 atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak dinamakan trigliserida. Trigliserida merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid. Lemak dan minyak keduanya merupakan trigliserida. Adapun perbedaan sifat secara umum dari keduanya adalah: Biokimia Pangan – Universitas Sahid Jakarta

3



Umumnya diperoleh dari hewan



Berwujud padat pada suhu ruang



Tersusun dari asam lemak jenuh

Minyak mempunyai sifat yaitu sebagai berikut :





Umumnya diperoleh dari tumbuhan



Berwujud cair pada suhu ruang



Tersusun dari asam lemak tak jenuh

Fosfogliserida (fosfolipid) Lipid dapat mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti salah satu rantai asam lemak. Penggunaan fosfogliserida adalah sebagai komponen penyusun membran sel dan sebagi agen emulsi. Fosfolipid bilayer (lapisan ganda) sebagai penyusun membran sel.

c.

Lipid kompleks

Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain. Contoh penting dari lipid kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid. Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein. Gabungan lipid dengan protein (lipoprotein) merupakan contoh dari lipid kompleks. Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal VLDL (very low – density lypoproteins). VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak. LDL (low – density lypoproteins). LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer.HDL (high – density lypoproteins). HDL mengikat kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol ke hati. d. Lipid non gliserida

Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol.Jadi asam lemak bergabung dengan molekul-molekul non gliserol.Yang termasuk ke dalam jenis ini adalah sfingolipid, steroid, kolesterol dan malam. 1) Sfingolipid Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak. Penggunaan primer dari sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin serabut saraf. Pada manusia, 25% dari lipid merupakan sfingolipid. Biokimia Pangan – Universitas Sahid Jakarta

4

2) Kolesterol Kolesterol merupakan bagian dari membran sel Steroid. Kolesterol merupakan jenis lipid yang menyusun membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon. Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul plaque pada dinding arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah karena arteri menyempit, penurunan kemampuan untuk meregang. Pembentukan gumpalan dapat menyebabkan infark miokard dan stroke. Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan progesteron. Progesteron dan testosteron Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses metabolisme karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma, gangguan pencernaan dan sebagainya.

Lemak dalam bahan makanan merupakan pembawa energi yang penting. Pada pemberian makana yang benar, lemak dalam bahan makanan dapat memberikan sekitar 30 – 35 % energi tambahan bagi manusia. Namun peran sebagai pembawa ebergi bukanlah satu – satunya fungsi lemak dalam bahan makanan. Lemak juga dapat berperan sebagai pengantara bagi viaminvitamin yang larut dalam lmak dan sebagai sumber untuk asam lemak tak jenuh jamak yang esensial, seperti asam linoleat, asam lonolenat dan asam a rakidonat. Di dalam lemak hewan banyak terdapat asam lemak januh dam sebaliknya lemak pada tumbuh-tumbuan (kecuali lemak kelapa) sebagian besar mengandung asam lemak tak jenuh dan yang sering dijumpai adalah minyak (lemak cair). Melalui hidrasi kimia lemak tumbuhtumbuhan, minyak dapat diubah menjadi lemak padat (margarine), yang disebut dengan proses pemadatan lemak. Lemak di dalam tubuh membentuk cadangan energi terbesar pada organisme hewan. Ia dapat digunakan sebagai sumber atom karbon bagi berbagai sintesis yang terjadidalam tubuh sendiri. Lemak ditemukan banyak sel dalam bentuk butir-butir lemak kecil. Adiposit merupakan sel lemak yang khusus menyimpan lemak. Lemak di dalam adiposit menyediakan keperluan manusia akan energi yang cukup selitar dua sampai tiga bulan.


5

BAB II METABOLISME LIPID 1. Metabolisme Lipid

Lipid yang diperoleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini.

Struktur miselus. Bagian polar berada di sisi luar, sedangkan bagian non polar berada di sisi dalam

Sebagian besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam air, maka diangkut oleh miselus (dalam bentuk besar disebut emulsi) dan dilepaskan ke dalam sel epitel usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan monogliserida segera dibentuk menjadi trigliserida (lipid) dan berkumpul berbentuk gelembung yang disebut kilomikron. Selanjutnya kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan bermuara pada vena kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan menuju hati dan jaringan adiposa.


6

Struktur kilomikron. Perhatikan fungsi kilomikron sebagai pengangkut trigliserida

Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adiposa

Di dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah menjadi asamasam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan gliserol tersebut, dibentuk kembali menjadi simpanan trigliserida. Proses pembentukan trigliserida ini dinamakan esterifikasi. Sewaktu-waktu jika kita membutuhkan energi dari lipid, trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi. Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak tersebut ditransportasikan oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai asam lemak bebas ( free fatty acid/FFA). Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis. Biokimia Pangan – Universitas Sahid Jakarta

7

Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida. Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian. Diet

Trigliserida

Esterifikasi

Lipolisis

Steroid

Asam lemak

Lipid

Gliserol Karbohidrat

Lipogenesis

Steroidogenesis

Oksidasi beta

Kolesterogenesis

Kolesterol

Protein Asetil-KoA

+ ATP

Ketogenesis Siklus asam sitrat ATP

Aseto asetat

hidroksi butirat

Aseton

H2O CO2

Ikhtisar metabolisme lipid


8

2. Metabolisme gliserol

Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.

Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol

3. Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)

Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA


9

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin, +

-

dengan rumus (CH3)3 N -CH2-CH(OH)-CH2-COO . ATP + KoA

AMP + PPi Asil-KoA

FFA

Karnitin palmitoil transferase I

Asil-KoA sintetase

Membran mitokondria eksterna

Asil-KoA

KoA

Karnitin

Karnitin palmitoil transferase II

KoA Asil karnitin

Asil karnitin

Karnitin

Karnitin Asil-KoA

Membran mitokondria interna

Asil karnitin Beta oksidasi

Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme pengangkutan karnitin

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut: 

Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase.



Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah Biokimia Pangan – Universitas Sahid Jakarta

10

menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna mitokondria. 

Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.



Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.



Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta.

Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon β asam lemak dioksidasi menjadi keton.

Oksidasi karbon β menjadi keton


11

Keterangan: Frekuensi oksidasi β adalah (½ jumlah atom C)-1 Jumlah asetil KoA yang dihasilkan adalah (½ jumlah atom C)

Oksidasi asam lemak dengan 16 atom C. Perhatikan bahwa setiap proses pemutusan 2 atom C adalah proses oksidasi β dan setiap 2 atom C yang diputuskan adalah asetil KoA.


12


13

Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat

Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P) Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut: 2

1.Asil-KoA diubah menjadi delta -trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P (+2P) 2

2.delta -trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA 3.L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P) 4.Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA. Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.

Penghi tun gan energi h asil metabolisme li pid

Dari uraian di atas kita bisa menghitung energi yang dihasilkan oleh oksidasi beta suatu asam lemak. Misalnya tersedia sebuah asam lemak dengan 10 atom C, maka kita memerlukan energi 2 ATP untuk aktivasi, dan energi yang di hasilkan oleh oksidasi beta adalah 10 dibagi 2 dikurangi 1, yaitu 4 kali oksidasi beta, berarti hasilnya adalah 4 x 5 = 20


14

ATP. Karena asam lemak memiliki 10 atom C, maka asetil-KoA yang terbentuk adalah 5 buah. Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing-masing akan menghasilkan 12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian sebuah asam lemak dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP (hasil oksidasi beta) + 60 ATP (hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP. Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat berubah menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal sebagai badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton dinamakan ketogenesis.

Proses ketogenesis


15

Lintasan ketogenesis di hati

Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).


16

Gambar Lintasan kolesterogenesis


17

DAFTAR PUSTAKA

Koolman,Jan.,dan Rohm,Klaus-Hainrich.(2000). Atlas Berwarna dan Teks Biokimia.Jakarta:Hipokrates Montgomery,rex.,Dryer,Robert L.,Conway,Thomas W.,Spector,Athur A.(1993). Biokimia Suatu Pendekatan Berorientasi Kasus.Yogyakarta:Gajah Mada University Press Syaifuddin.(2006). Anatomi Fisiologi untuk Mahasiswa Keperawatan,E/3.Jakarta:EGC


18

Makalah Metabolisme Lemak (Kelompok 3) FTIP Ekstensi 2012.docx

Recommend Documents