Anabolisme Lipid

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

 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

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

 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

 Reaksi 1 : karboksilasi dalam sintesis malonyl-CoA dari acetyl-CoA, HCO₃- _{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+ HCO₃- _CO

2

-biotin-enzim+ADP+Pi atau

CO₂-biotin-enzim+asetil KoA malonil KoA+biotin-enzim

 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 CO₂ 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 CO₂ + 17 NADP+ + 8

 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

Elongasi

 Untuk menghasilkan asam lemak lebih dari C16 / palmitat

 Berbeda dengan sintesis yang terjadi di sitosol, elongasi terjadi di mitokondria dan ER (utama)

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

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)

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

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

 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