Anabolisme Lipid

BiokimiaSemester Gasal 2011/2012Esti 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 sintesisReaksi 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, 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- CO2-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 CoA-SH + 6 H2O

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