Review Kuliah Kimia Biologis 2011 ringkas_part

Metabolisme Lemak
Triasilgliserol
= trigliserida
• 9 kkal/g vs 4 kkal/g (glikogen)
• Terdiri dari:
3 asam lemak (gugus asil)
dan gliserol.
• Asam lemak:
jenuh (cth: as palmitat)
tak jenuh (cth: as oleat)
Gliserol
Gugus asil
Lipoprotein (fungsi & struktur)
Kelas
Kilomikron
(CM)
Very low
density
lipoprotein
(VLDL)
Low density
lipoprotein
(LDL)
High density
lipoprotein
(HDL)
Diameter
(nm)
Sumber dan fungsi
Apolipoprotein
utama
≈ 500
Usus halus; Mentransport
triasilgliserol dari asupan
A, B48, C (I, II,
III), E
≈ 43
Hati; Mentransport
triasilgliserol yang disintesis
oleh tubuh
B100, C (I, II,
III), E
≈ 22
Terbentuk dari degradasi
IDL. Mentransfer kolesterol
ke jaringan perifer
B100
≈8
Hati; Mengambil kolesterol
dari jaringan untuk dibawa
ke hati.
A, C (I, II, III),
D, E
Penggunaan asam lemak sebagai bahan
bakar
• Ada 3 tahapan proses:
– triasilgliserol dipecah menjadi asam lemak dan
gliserol di dalam jaringan adiposa yang
kemudian ditransportkan ke jaringan lain.
– Asam lemak diaktivasi dan ditransport ke
dalam mitokondria.
– Asam lemak dipecah menjadi asetil–KoA
(senyawa berkarbon 2) Siklus asam sitrat.
Metabolisme gliserol
Gliserol diubah menjadi senyawa antara glikolisis
ke lintasan glikolisis
masuk
Oksidasi Beta Asam Lemak
Terjadi dalam mitochondria
• Unit 2-C yang dilepas adalah asetil-CoA, bukan
asetat bebas
• Prosesnya diawali dg oksidasi dari karbon"beta"
dari karbon karboksil, oleh karena itu disebut
"beta-oxidation“ untuk hasilkan energi
• Terdiri dari 4 tahapan reaksi/siklus
Oksidasi
asam lemak
Transport Melalui Membran Mitokondria
Asam lemak tidak dapat langsung melalui membran dalam
mitokondria
Asil KoA ditransfer ke karnitin → asil-karnitin
Membutuhkan enzim karnitin palmitoil transferase I dan II
4 Tahapan reaksi β-Oksidasi
1. Dehidrogenasi → oksidasi asil-KoA menjadi
trans-∆2-Enoil-KoA
2. Hidratasi → Hidratasi trans-∆2-Enoil-KoA
menjadi L–3–Hidroksilasil-KoA
3. Dehidrogenasi → Oksidasi L–3–HidroksilasilKoA menjadi 3–Ketoasil-KoA
4. Thiolisis → Tiolisis 3–Ketoasil-KoA
menghasilkan Asetil–KoA
1 putaran β-oksidasi menghasilkan:
1 NADH, 1 FADH2 dan 1 asetil-KoA
contoh: Asam Palmitat (C 16)
Melalui 7 kali oksidasi = 7 NADH & 7 FADH2
Menghasilkan 8 asetil-KoA ≈ 24 NADH, 8 FADH2, dan
8 ATP
Asetil-KoA yang dihasilkan kemudian dioksidasi lagi
untuk menghasilkan energi melalui siklus asam sitrat
dan STE
Energi oksidasi 1 molekul As. Palmitat ≈ 108 ATP
(NADH : FADH = 2.5 : 1.5)
Sintesis asam lemak
• Lintasan yang dilalui untuk mensintesis asam
lemak berbeda dengan pemecahannya.
– Sintesis asam lemak terjadi di sitosol/sitoplasma.
– Senyawa intermediet terikat oleh acyl carrier
protein (ACP), bukan asetil-KoA.
– Senyawa pengawal terjadinya sintesis adalah
malonil–ACP.
– Menggunakan NADPH + H+.
– Perpanjangan rantai berhenti pada C16 (asam
palmitat)
Pembentukan malonil-KoA
Acyl Carrier Protein (ACP)
• Senyawa intermediet pada sintesis asam
lemak terikat secara kovalen pada acyl
carrier protein (ACP)
Perpanjangan rantai
• Pada Bakteri enzim yang berperan dalam
proses ini merupakan molekul protein yang
berbeda; pada organisme tingkat tinggi yang
berperan adalah protein yang sama.
– Reaksi perpanjangan diawali dengan terjadinya
perpindahan gugus KoA pada acetil-KoA dan
malonil-KoA oleh ACP.
Perpanjangan rantai
• Asetil-ACP dan malonil-ACP
berkondensasi membentuk
asetoasetil-ACP
Perpanjangan rantai
• Reaksi selanjutnya sama seperti kebalikan dari
lintasan degradasi asam lemak, kecuali:
– menggunakan NADPH bukan NADH dan FADH2
– Terbentuk D–Hidroksibutirat bukan L–Hidroksibutirat
Perpanjangan rantai
• Perpanjangan terus berulang sampai 6 kali
menggunakan malonil-KoA, sehingga
terbentuk palmitoil-ACP.
• Enzim tioesterase kemudian memotong
gugus palmitoil dari ACP dan digabung
dengan KoA Palmitoil-KoA.
Translokasi asetil-KoA
• Asetil–KoA disintesis di dalam matriks mitokondria,
sedangkan asam lemak disintesis di sitosol.
– Unit asetil-KoA ditransfer ke dalam mitokondria sebagai sitrat
Metabolisme Nukleotida
Metabolisme Nukleotida (nukleosida
trifosfat)
Nukleotida: Senyawa ester fosfat dari suatu gula
pentosa dengan basa nitrogen yang terikat pada atom
C1 dari pentosa
Basa : Purin (Adenin, Guanin) ; Pirimidin (Urasil,
Timin, Sitosin)
Gula : Ribosa (RNA), Deoksi ribosa (DNA)
Unit monomer yang berfungsi sebagai prekursor asam
nukleat dan fungsi biokimia lainnya
contoh : AMP, GMP, UMP, TMP, CMP
Katabolisme Nukleotida
Asam nukleat (DNA dan RNA) dari diet didegradasi
menjadi nukleotida oleh nuklease pankreas dan
fosfodiesterase usus halus
Nukleotida didegradasi menjadi nukleosida oleh
nukleotidase dan nukleosida fosfatase
Nukleosida diserap langsung
Degradasi lanjutan
Nukleosida + H2O basa + ribosa (nukleosidase)
Nukleosida + Pi basa + r-1-fosfate (n. fosforilase)
Katabolisme Purin :
90% digunakan kembali (salvage) (pada mamalia)
10% didegradasi menjadi asam urat
Basa adenin → inosin → hipoksantin; adenosin
deaminase, nukleosidase
Katabolisme Pirimidin :
Reaksi : defosforilasilasi, deaminasi, dan pemutusan
ikatan glikosida.
Urasil dan timin direduksi di hati
Produk akhir:
ß-alanina
(dari sitosin dan urasil)
ß-aminoisobutirat
(dari timin)
Biosintesis Nukleotida
Biosintesis purin (Adenin dan Guanin)
o Jalur de novo → dari prekursor sederhana
o Jalur salvage → dari hasil degradasinya
Biosintesis Pirimidin (Sitosin, Urasil, dan Timin)
Biosintesis Purin jalur de novo
Diawali dengan sintesis IMP (Inosin
MonoPhosphate)
Terbuat dari 6 prekursor sederhana (CO2; Glisin;
2 Format; Glutamin; dan Aspartat)
Sintesis IMP terdiri dari 11 tahapan reaksi
11 tahapan Reaksi Sintesis IMP
1. Aktivasi ribosa-5-fosfat
2. Penambahan glutamin → atom N9
3. Penambahan glisin → C4, C5, dan N7
4. Penambahan format → C8
5. Penambahan glutamin → N3
6. Pembentukan cincin imidazola
7. Penambahan bikarbonat → C6
8. Penambahan aspartat → N1
9. Eliminasi fumarat
10. Penambahan format → C2
11. Siklisasi IMP
Sintesis AMP dan GMP
1. Adenilosuksinat sintase
2. Adenilosuksinase
3. IMP dehidrogenase
4. Transamidinase
1
IMP
AMPs
3
2
4
XMP
AMP
GMP
Regulasi
sintesis
Purin
Biosintesis Purin jalur salvage
Penggunaan ulang hasil degradasi nukleotida
menjadi nukleotida
Memerlukan energi yang lebih rendah daripada
sintesis de novo
Memerlukan 2 enzim penting
HGPRT (hipoksantin-guanin fosforibosil
transferase)
APRT (Adenin fosforibosil transferase)
Jalur salvage Adenin
Jalur salvage
Guanin
Biosintesis Pirimidin
Diawali dengan sintesis UMP (Uridin MonoPhosphate)
Terbuat dari 3 prekursor sederhana (HCO3-; Aspartat;
dan glutamat)
Sintesis UMP terdiri dari 6 tahapan reaksi
Sintesis UTP
Sintesis CTP
Metabolisme Lipid
Lipid
• Senyawa organik tidak larut dalam air
• Larut dalam pelarut organik non polar (hidrokarbon
atau dietil eter)
• Contoh : Triasilgliserol (lemak dan minyak), lilin,
terpena, dan steroid.
Triasilgliserol
Disebut juga trigliserida
Bentuk utama penyimpan
energi metabolik pada manusia
Terdiri dari 3 asam lemak dan
gliserol
Asam lemak : jenuh (ex:
palmitat )dan tak jenuh (ex:
asam oleat)
Lipase
Metabolisme gliserol : diubah menjadi
senyawa antara glikolisis
Oksidasi asam lemak
•
•
•
•
•
Untuk menghasilkan energi
Terjadi di matriks mitokondria
Franz Knoop (1904) → 1950-an
Melalui β-oksidasi
Diawali dengan aktivasi asam lemak dan
transport ke mitokondria
• Terdiri dari 4 tahapan reaksi (per-siklus)
Aktivasi asam lemak
Terjadi di luar mitokondria
Dikatalisis oleh enzim asil KoA sintetase
(thiokinase)
Menghasilkan Asil-KoA
Transport Melalui
Membran Mitokondria
Asam lemak tidak dapat
langsung melalui
membran dalam
mitokondria
Asil KoA ditransfer ke
karnitin → asil-karnitin
Membutuhkan enzim
karnitin palmitoil
transferase I dan II
Tahapan reaksi β-Oksidasi
1. Dehidrogenasi → oksidasi asil-KoA menjadi
trans-∆2-Enil-KoA
2. Hidratasi → Hidratasi trans-∆2-Enil-KoA
menjadi L–3–Hidroksiasil-KoA
3. Dehidrogenasi → Oksidasi L–3–HidroksiasilKoA menjadi 3–Ketoasil-KoA
4. Thiolisis → Tiolisis 3–Ketoasil-KoA
menghasilkan Asetil–KoA
1
2
4
3