Anabolisme LipidBiokimiaSemester Gasal 2012/2013Esti Widowati,S.Si.,M.P

Lemak Hewani dan NabatiLemak 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 alamiHampir semua bahan pangan banyak mengandung lemak dan minyak, terutama bahan pangan yang berasal dari hewanLemak dalam jaringan hewan terdapat dalam jaringan adiposaLemak 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 gliserolFruktosa difosfat diuraikan oleh enzim aldosa menjadi dihidroksi aseton fosfat (DHAP), kemudian direduksi menjadi -gliserofosfat. Gugus fosfat dihilangkan melalui proses fosforilasi sehingga akan terbentuk molekul gliserol

Biosintesis Asam LemakSintesis asam lemak bukan kebalikan dari jalur katabolisme asam lemakSintesis asam lemak berlangsung lewat jalur lain. Ada sebagian kecil asam lemak terbentuk melalui kebalikan reaksi katabolisme asam lemakSintesis asam lemak berasal dari asetil KoAReaksi sintesis di sitoplasma. Reaksi katabolisme di mitokondria

Sintesis asam lemakAsam 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 LemakSintesis asam lemak terjaid di sitoplasma, oksidasi di mitokondriaSenyawa antara pada sintesis lemak terikat pada ACP sedangkan pada oksidasi asam lemak terikat pada KoAKatalis pada sintesis asam lemak merupakan kompleks multienzim. Pada reaksi oksidasi tidak terdapat multienzimNADPH sebagai reduktor di reaksi sintesis asam lemakElongasi 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 umumnyaBiosintesis terdiri dari 3 langkah terpisah :Biosintesis asam lemak dari asetil CoAPemanjangan/elongasi rantai asam lemakDesaturasi

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 ATPDikatalisis oleh acetyl-CoA carboxylase dan memerlukan ATPSintesis 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 karboksilaseReaksi kedua adalah pemindahan gugus karboksilat pada asetil KoA dibantu transkarboksilaseMalonyl-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 KoAAsam 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 maloniltransasilaseMaloniltransasilase sangat khasAsetiltransasilase dapat memindah gugus asil selain asetil tetapi lambatAsam 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

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 dibebaskanReduksi 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 reduktasePutaran pertama pemanjangan rantai C adalah mengubah asetil KoA menjadi butiril ACPPutaran 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 ATPAsam palmitat dibuat di sitoplasma, asetil KoA dibentuk dari asam piruvat dalam mitokondriaAsetil KoA harus diangkut dari mitokondria ke sitoplasmaMembran mitokondria impermeabel pada asetil KoA jadi diubah dulu menjadi asam sitratDi sitoplasma, asetil koA dilepas dengan sitrat liaseReaksinya : asam sitrat+ATP+HS KoA menjadi asetil KoA+ADP+Pi+oksaloasetat

Asam oksaloasetat harus dikembalikan ke mitokondriaMembran mitokondria impermeabel terhadap asam oksaloasetat sehingga diubah dulu menjadi asam piruvat melalui asam malatNADPH dihasilkan dari NADHAsam oksaloasetat direduksi oleh NADH menjadi asam malat dengan enzim dehidrogenase pada sitoplasma

ElongasiUntuk menghasilkan asam lemak lebih dari C16 / palmitatBerbeda 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 9Sehingga asam linoleat (9,12, 13) dan linolenat (9, 12, 15) harus diperoleh dari makanan

Control of Fatty Acid SynthesisPada umumnya merupakan kontrol hormonalInsulin menstimulasi fatty acid synthesis dengan cara menstimulasi masuknya glucose ke dalam sel dan mengaktivasi pyruvate dehydrogenase complex.Acetyl-CoA carboxylase dihambat oleh fatty acyl-CoAsNADPH juga menghambat

Biosintesis TAGPrekursor utama : Fatty acyl CoAGlycerol 3 PG3P berasal dari reduksi DHAP (G3P DH)dan fosforilasi dari ATP oleh glycerol kinase

G3P + Fatty Asil Co A monoasilgliserol3Pmonoasilgliserol3P + Fatty asil CoA Diasilgliserol 3 P (asam fosfatidat)

Asam fosfatidat prekursor TAG dan fosfolipid

Biosintesis TrigliseridaTahap 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 adiposaGliserolfosfat 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 Fosfolipid1,2-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 fosforikolinFosfoetanolamina atau fosforikolin bereaksi sebagai sitidintrifosfat (CTP) menghasilkan CDP-etanolamina atau CDP-kolinHasil 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 KolesterolKolesterol disintesis dari asetil KoA Asetil KoA diubah menjadi isopentenil pirofosfat dan dimetalil pirofosfat dibantu enzimIsopentenil pirofosfat dan dimetalil pirofosfat bereaksi membentuk kolesterolPembentukan ini membentuk senyawa antara yaitu geranil pirofosfat, skualen dan lenosterol

Kecepatan pembentukan kolesterol dipengaruhi konsentrasi kolesterol dalam tubuhJika dalam tubuh kolesterol cukup maka kolesterol akan menghambat sendiri reaksi pembentukannya (hambatan umpan balik) dan sebaliknya

Biosintesis Kolesterol

Hormon

Pembentukan AsetonAsam 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 asetoasetatAsam asetoasetat kemudian secara spontan membentuk aseton dengan dekarboksilasiAsam 3-hidroksi-butirat dapat dibentuk dari asam asetoasetat dengan reduksiEnzim D-3-hidroksibutirat dehidrogenase dengan NADH sebagai koenzim

Pembentukan asam asetoasetat dan 3-hidroksibutirat berlangsung di hati (jadi sumber energi respirasi selOtot jantung menggunakan asam asetoasetat sebagai sumber energiSel otak menggunakan glukosa atau asam asetoasetat (penderita diabetes atau saat puasa) sebagai sumber energi