METABOLISME LIPID

Bag.Biokimia FK USU

Metabolisme lipidaBentuk-bentuk lipida : Triacylglycerol Phospholipid Sphingolipid Vitamin : A, D , E , K Steroid Glycolipid Fatty acid Cholesterol

Fungsi fisiologis dari lipidaMenghasilkan energi (FA dan Badan keton)Bahan pembentuk Phospholipid dan Glykolipid (dinding sel)Mempertahankan integritas membranMembentuk asam empeduMembentuk hormon steroidMembentuk vitamin DMembentuk Prostaglandins (PG, TX dan LT)

Proses pencernaan dan absorbsi tryacylgliserolFatty acid sumber energi dalam sel.Triacylglyserol chylomicron lymph node darah jaringan sel adiposa.Lipoprotein lipase (disintesis di kardiak, skletal,kel.mamma,dan jar.adiposa ) mengkonversi triasilgliserol fatty acid + glyserol.

Proses pencernaan dan absorbsi tryacylgliserolLipoprotein lipase aktif jika berikatan dengan apoprotein komponen dari chylomicron.Jar.adiposa tidak dapat menggunakan glyserol darah hati enz. Gliserol kinase Gliserol 3- Phosfat.Dalam sel hati Gliserol 3- Phosfat digunakan untuk sintesis triasilgliserol, fosfolipid atau glukosa.

Struktur asam lemakAsam lemak (atom C 14 - 24) : - jenuh (tanpa ikatan rangkap)- tak jenuh (mempunyai ikatan rangkap) OH3C - (CH2)n - CH2 - CH2 - C OH- Asam lemak disimpan dalam bentuk Triacilgliserida (Triacylglycerol)

Struktur asam lemakJumlah Jumlah Nama umum Nama sistematikKarbon ik.rangkap 12 0 Laurat n-Dekanoat 14 0 Miristat n-Tetradekanoat 16 0 Palmitat n-Heksadekanoat 18 0 Stearat n-Oktadekanoat 20 0 Arakidat n-Eikosanoat 22 0 Behenat n-Dokosanoat 24 0 Lignoserat n-Tetraosanoat

Struktur asam lemakJumlah Jumlah Nama umum karbon ikatan rangkap 16 1Palmitoleat 18 1Oleat18 2 Linoleat18 3 Linolenat20 4Arakidonat

Absorpsi dan transportasi lipid Fatty acids, Gliserol dan 2- monoacylglycerol .Resintesa TG dan Cholesteryl ester didalam sel-sel mucosa usus FFA rantai sedang dan pendek langsung ke sirkulasi porta dan ditransport oleh Albumin.Lipid lainnya ditransport oleh Chylomicron didalam pbl lymph.

LipoproteinTransport lipid (TAG, phosfolipid, dan kolesterol ).Komponen protein dari lipoprotein : Apolipoprotein atau apoprotein.

Apoprotein : A-1, A-2, A-4, B-48, B-100, C-1, C-2 dan C-3, D dan E Klassifikasi :- Chylomicron - VLDL - IDL - LDL - HDL

LipoproteinApolipoprotein mempunyai peranan :

1.kofaktor enzim, mis :C-II untuk lipoprotein lipase, A-I untuk lesitin : kolesterol asiltransferase. 2.sebagai protein pengalih lipid, mis apo D dalam HDL. 3.sebagai ligan untuk interaksi dengan reseptor lipoproteindalam jaringan, mis :apo B100, apo B untuk reseptor LDL , apo Euntuk reseptor lainnya dan apo A-I untuk reseptor HDL

LipoproteinChylomicron : transport TAG dan ester kolesterol dari intestinal ke muscle dan jar.adiposa.VLDL : disintesis di hati, transport lipid ke jaringan.LDL : transport kolesterol jaringan.HDL : transport cholesterol dari jaringan rusak/mati kesirkulasi. Oleh Acyltransferase cholest. ini diesterifikasi dan oleh protein transfer diberi ke VLDL / LDL.

Transportasi lipidTG dari Chylomicron dihydrolisa oleh enzim Lipoprotein lipase Chylomicron .Hepar mensynthese TG, ditransport oleh VLDLDihydrolisa oleh Lipoprotein lipase IDL

LDL (22 nm, memp. 1500 molekul ester Cholesterol dgn Linolat)LDL diselubungi oleh : - Phospholipid - Cholesterol non ester - Apoprotein B100

Lipid Transport

*

Struktur Triacylgliserol O

OCH2 O C R1 R2 C O CH CH2 O C R3

OEnzym Pancreatic Lipase mencerna TG menjadi 2- Monoacylglycerol dan FA

TRIASILGLISEROLMerupakan cadangan energi yang sangat besar.Oksidasi sempurna asam lemak 9kkal/gSel adiposa sintesis dan penyimpanan triasilgliserol serta untuk mobilisasi triasilgliserol menjadi bahan bakar yang akan dipindahkan ke jaringan lain oleh darah.

TriasilgliseridaHidrolisis TAG oleh lipase tahap awal penggunaan lemak sebagai bahan bakar.TAG +3 H2O Gliserol + asam lemak.Gliserol ini akan mengalami fosforilasi dan dioksidasi dihidroksiaseton fosfat isomerisasi gliseraldehid.Aktivitas lipase ini diatur oleh epinefrin, norepinefrin, glukagon dan adrenokortikotropikHormon insulin menghambat lipolisis

Oksidasi asam lemakOksidasi- dalam mitokondria merupakan lintasan yang paling penting bagi oksidasi asam lemak.Oksidasi- yaitu pengeluaran satu atom karbon sekaligus dari ujung karboksil molekul dan pernah ditemukan dalam otak.Oksidasi- merupakan lintasan tambahan yang dihasilkan oleh enzim hidroksilase yang meliputi sitokrom P-450 di R.E

OKSIDASI ASAM LEMAKFranz Knoop asam lemak dipecah melalui oksidasi pada karbon- (Oksidasi ). Eugenne Kennedy dan Albert Lehninger oksidasi asam lemak di mitokondria.Asam lemak mitokondria diaktifkan di luar membran oleh ATP dan dikatalisis oleh enzim asil KoA sintetase (tiokinase) Asil KoA.

OKSIDASI ASAM LEMAKPaul Berg aktivasi asam lemak berlangsung dalam dua tahap.

-OksidasiFA rantai panjang ditransport oleh : CarnitinOksidasi FA : Acetyl-CoA,Asil KoA atom karbon < 2, NADH, FADH2.oksidator pada oksidasi asam lemak adalah NAD dan FAD.

Asam Palmitat 106 ATP

OKSIDASI ASAM LEMAKAsil KoA jenuh dipecah melalui 4 reaksi yaitu: oksidasi oleh FAD, hidrasi, oksidasi oleh NAD, dan tiolisis oleh KoA.Rantai asil diperpendek dengan dua atom karbon sebagai hasil dari keempat reaksi tsb.Terjadi pembentukan FADH2, NADH dan asetil KoA.

Oksidasi sempurna asam palmitatCn-asil KoA + FAD + NAD + H2O +KoA Cn-2-asil KoA+FADH2+NADH+asetil KoA+H.Palmitoil KoA + 7 FAD + 7 NAD + 7 KoA + H2O 8 asetil KoA + 7 FADH2+7NADH +7 H.Satu molekul asam palmitat dioksidasi sempurna menghasilkan 106 ATP.

OKSIDASI ASAM LEMAKAsam lemak+KoA+ATPAsil KoA+AMP+PPi..Karnitin+asil KoA asil karnitin + KoA.Asil KoA + E- FAD - trans- enoil+FADH2.Trans--enoil KoA+H2OL-3-hidroksiasil KoA.L-3-hidroksiasil KoA+NAD3-ketoasil KoA+NADH+H3- ketoasilKoA+KoAAsetil KoA+asil KoA( lebih pendek 2 C)

-Oksidasi asam lemak tak jenuhDiperlukan tambahan dua enzim yaitu isomerase dan reduktase memecah asam-asam lemak tak jenuh.Oksidasi asam palmitoleat (C16) dengan ikatan rangkap antara C-9 dan C-10.Proses pemecahan yang sama dengan asam lemak jenuh.

Asam lemak rantai karbon ganjilSama seperti oksidasi asam lemak dengan atom karbon jumlah genap.Pada daur akhir degradasi terbentuk propionil KoA dan asetil KoA.Unit tiga karbon aktif pada propionil KoA memasuki daur asam sitrat setelah diubah menjadi suksinil KoA.

Synthese asam lemakBerlangsung di cytosolAcetyl- CoA Malonyl CoA oleh enzim : Acetyl CoA-Carboxylase (Biotin-enzym)Dilanjutkan oleh enzim : Fatty acid synthase (multienzyme-complex) hingga terbentuk Palmitat (16:0)Synthese asam lemak memerlukan NADPH (dari HMP-shunt atau Malat Pyruvat oleh NADP+-dependent Malate dehydrogenase)

Synthese asam lemak

SINTESIS ASAM LEMAKAsetil KoA+HCO3+ATP malonil KoA+ADP+Pi+H.Asetil KoA+ACPAsetil ACP+KoAMalonil KoA+ACPMalonil ACP+KoAAsetil ACP + Malonil ACP asetoasetil- ACP+ACP + CO2.Asetoasetil ACP+NADPH + HD-3- hidroksibutiril- ACP + NADP.D-3-hidroksibutiril-ACP krotonil ACP+H2O.Krotonil ACP + NADPH+Hbutiril ACP

Sintesis asam lemakRantai asam lemak diperpanjang penambahan unit dua karbon dari asetil KoA.Pada tahap perpanjangan :malonil ACP. Reaksi perpanjangan dipacu oleh pelepasan CO2.Reduktor pada sintesis asam lemak adalah NADPH. Perpanjangan terhenti :terbentuknya palmitat (C16)

Daur perpanjangan pada sintesis asam lemakDiawali dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP.Daur kedua sintesis asam lemak butiril ACP berkondensasi dengan malonil ACP C6- ketoasil- ACPC6-asil ACP.Daur pemanjangan terus berlanjut sampai terbentuk C16-asil ACP.

Perpanjangan rantai & pembentukan ikatan rangkapAsam lemak yang lebih panjang reaksi perpanjangan rantai dikatalisis oleh enzim terletak pada sitosol dari membran Retikulum Endoplasmik.Mikrosom menambah dua unit karbon pada ujung karboksil .Malonil koA donor dua karbon pada perpanjangan rantai asil koA.

Perpanjangan rantai & pembentukan ikatan rangkapKondensasi :dekarboksilasi malonil KoA.Sistem mikrosom : membentuk ikatan rangkap pada asil koA rantai panjang.Stearoil + NADH+ H++ O2Oleoil + koA +NAD+ + 2H2O.Reaksi ini dikatalisis : suatu kompleks terdiri dari enzim terikat membran :NADH- sitokrom b5 reduktase, sitokrom b5 dan desaturasi.

Perpanjangan rantai & pembentukan ikatan rangkapAtom besi pada sitokrom b5 direduksi ferro.Atom besi non haem pada desaturasi diubah ferro berinteraksi O2 dan substrat asil koA jenuh.Terbentuk satu ik. Rangkap dan H2O.Dua elektron berasal dari NADH dan dua lainnya berasal dari ik.tunggal pada substrat asil lemak

Perpanjangan rantai & pembentukan ikatan rangkapBerbagai asam lemak tak jenuh dapat dibentuk dari oleat kombinasi perpanjangan rantai dan desaturasi.Mis: oleat dapat diperpanjang asam lemak 20 : 1 sis -11.ikatan rangkap kedua dapat disisipkan membentuk asam lemak 18 : 2 sis -6, 9.Palmitat (16 : 0 ) dioksidasi menjadi palmitoleat ( 16 : 1 sis- 9.) diperpanjang menjadi sis vaksenat (18:1 sis -11)

Enzim-enzim pada sintesis asam lemakAsetil transferase.Malonil transasilase.Asetil KoA karboksilase.Enzim penggabung Asil- malonil- ACP. ketoasil- ACP reduktase.3- Hidroksiasil ACP dehidratase.Enoil ACP reduktase.

STOIKIOMETRI SINTESIS ASAM LEMAKAsetil KoA +7 malonil KoA +14 NAPH + 20 H palmitat +7 CO2+14 NADP +8KoA + H .Persamaan untuk sintesis malonil KoAdi atas adalah : 7 Asetil KoA + 7 CO2 +7 ATP 7 malonil KoA + 7 ADP + 7 Pi+ 14 H

KetogenesisPembentukan badan-badan keton di matriks mitokondriaTerjadi bila oksidasi asam lemak dan karbohidrat tidak berimbang.2 Asetil KoA Asetoasetil koA 3Hidroksi-3metilglutaril KoA Asetoasetat D- 3- HidroksibutiratAsetoasetat secara lambat mengalami dekarboksilasi spontan aseton

Proses ketogenesis :DM yang tak terkontrol, toksemia kehamilan dan kelaparan.Kadar yang tinggi di dalam darah (ketonemia) dan di dalam urin (ketonuria) ketosisKeadaan ini berlangsung dapat mengakibatkan terjadinya ketoasidosis.Badan keton yang meningkat dalam darah dapat mengganggu keseimbangan asam basa Acidosis Metabolik .

KetogenesisBeberapa jaringan ( Kardiak dan skletal muscle ) menggunakan badan keton (Hidroksi butirat dan acetoacetat ) sebagai sumber energi.Otak dalam keadaan kelaparan berkepanjangan menggunakan badan keton sebagai sumber energi.

Metabolisme cholesterolTerutama berlangsung di heparAcetyl-CoA + Acetoacetyl-CoA + H2O HMG- CoA oleh enzim : HMG CoA Synthase.Di cytosol HMG-CoA Mevalonat oleh enzim 3-hydroxy-3 methyl glutaryl-CoA Reductase (HMG CoA Reductase)Mevalonic acid melalui serangkaian reaksi Cholesterol.

Metabolisme cholesterolFungsi cholesterol :Membentuk garam empedu (Glykocholat dan Taurocholat)Integritas membranMembentuk hormon steroidMembentuk Vitamin D3

Sel selain hepar dan usus: cholesterol dari plasma darah ( LDL)

Metabolisme cholesterolProses : B100 dari LDL terikat dng reseptor di membran (chlatrin) Reseptor- LDL endocytosis Vesikel yg kmd bergabung dng Lysosome AA dan Cholesterol.LDL-Reseptor kembali ke membran. Cholest. (non ester) biosintesis membran.Cholest. (non ester) mengaktifkan asil koA ( kolesterol asiltransferase) Cholest reesterifikasi (yang mengandung asam oleat dan palmitoleat ) disimpan dalam sel

Metabolisme cholesterolReseptor LDL : pengaturan umpan balik.Kolesterol berlebih dalam sel reseptor LDL yang baru tidak disintesis pengambilan kolesterol dari plasma terhambat.Tidak adanya reseptor LDL hiperkolesterolemia dan aterosklerosis

Sintesis, pengangkutan dan ekskresi kolesterolTerdapat dalam jaringan dan lipoprotein plasma.Bebas atau tergabung dengan asam lemak rantai panjang (esteril kolesteril).Disintesis dari asetil KoA, di luar mitokondria.Ekskresi :melalui empedu.

*