METABOLISME Lemak

METABOLISME LEMAK
Pendahuluan
 Lipid yg tdpt dlm makanan sebagian besar berupa
lemak, shg metabolisme yg akan dibicarakan ini
adalah metabolisme lemak
 Lemak adalah bentuk simpanan energi utama dlm
tubuh
 Pencernaan lemak terjadi di dlm usus halus krn pd
mulut & lambung tdk ada enzim lipase
 Lemak ditransfer ke hati
 Lemak beredar dalam darah dan ditransfer kejaringan
ekstrahepatik
 Lemak digunakan sebagai energi cadangan
 Sumber lemak :
 Makanan
 Biosintesis de novo
 Simpanan tubuh  adiposit
 Masalah utama  sifatnya tidak larut dalam air.
 Lemak  diemulsi oleh garam empedu – disintesis oleh liver
& disimpan dlm empedu  mudah dicerna & diserap
 Transportasi  membentuk kompleks dg protein 
lipoprotein
Digesti, mobilisasi & transport lemak
 Lemak (triasil gliserol = TAG) yg msk ke tubuh akan
dicerna di dalam usus halus
 Garam2 empedu yg dikeluarkan oleh kantung empedu
(gall baldder) terlebih dahulu akan mengemulsi lemak
(yg relatif tdk larut dlm air) shg membentuk misel
 Misel akan dipecah oleh enzim lipase pankreas mjd
gliserol & asam lemak.
Garam empedu terdiri dr asam empedu yg berasal dari
kolesterol
Garam empedu  bersifat amfifatik  mengemulsi lemak 
membentuk misel
Lemak  dipecah oleh lipase pankreas  hasil?
Digesti, mobilisasi & transport
lemak
 Gliserol & asam lemak akan masuk ke sel mukosa usus
halus
 Pd sel mukosa usus halus tjd sintesis kembali asam lemak
& gliserol mjd lemak
 Lemak ini akan bergabung dg apoprotein, fosfolipid dan
kolesterol membentuk kilomikron yg bersifat larut dlm
darah
 Kilomikron ,merp suatu lipoprotein yg akan masuk dlm
pembuluh darah & ikut dlm aliran darah
Digesti, mobilisasi & transport lemak
 Kilomikron yg ikut dlm aliran darah ini kemungkinan
dapat mengalami dua peristiwa:
1. masuk ke sel lemak (adiposit) utk kemudian
disimpan mjd lemak simpanan (sbg sumber
energi cadangan)
2. masuk ke sel otot (miosit) utk digunakan
segera sbg sumber energi
Digesti, mobilisasi & transport lemak
 Lemak yg akan msk ke sel adiposit terlebih dahulu
akan dipecah oleh enzim lipoprotein lipase & masuk
ke sel lemak sbg asam lemak & gliserol
 Di dlm sel adiposit, asam lemak & gliserol akan
disintesis kembali mjd lemak, kemudian disimpan
didalam droplet lemak (fat droplet)
Digesti, mobilisasi & transport lemak
 Bila sel-sel otot (miosit) membutuhkan, lemak/TAG ini
akan dipecah kembali mjd asam lemak & gliserol oleh
enzim lipase sel adiposit
 Asam lemak akan dibawa ke sel otot oleh protein albumin
serum
 Pd sel otot asam lemak akan mengalami peristiwa βoksidasi yang akan menghasilkan karbondioksida & energi
yg akan digunakan oleh miosit
Digesti, mobilisasi & transport lemak
 Asam lemak yg masuk ke sel otot/miosit tdk dpt lgsg
mglm β-oksidasi krn tdk dpt menembus membran
dlm mitokondria
 β-oksidasi terjadi pd matriks mitokondria
 Asam lemak yg msk ke sel miosit akan bereaksi dg
KoA untk mbtk asam asil Koa
Digesti, mobilisasi & transport lemak
 Pd ruang intermembran mitokondria Asil koA
bereaksi dg karnitin mbtk asil karnitin
 Asil karnitin inilah yg dpt melewati membran dlm
mitokondria
 Di dlm matriks mitokondria asil karnitin akan kembali
mjd asil ko A
 Asil koA inilah yg akan masuk ke jalur β-oksidasi
Triasilgliserol
 bentuk simpanan energi metabolisme yang pekat
 berada dalam bentuk tereduksi dan anhidrat
 Perolehan energi :
 oksidasi sempurna asam lemak : 9 kcal g-1 (38 kJ g-1)
 karbohidrat dan protein hanya : 4 kcal g-1 (17 kJ g-1)
 Pada sel mamalia, tempat akumulasi triasilgliserol adalah
sitoplasma dari sel-sel adiposa (sel lemak). Tetesan-tetesan atau
butiran-butiran triasilgliserol bergabung membentuk gumpalan
besar yang dapat menempati sebagian besar volume sel lemak
PROSES PEMAKAIAN ASAM LEMAK
SBG BAHAN BAKAR
 3 tahap :
1. Mobilisasi triasilgliserol
2. Aktivasi dan transportasi asam
lemak
3. Pemecahan asam lemak menjadi
asetil koA (β-oksidasi)
Mobilisasi
asam lemak
• Hidrolisis triasilgliserol
menjadi asam lemak dan
gliserol di dalam sel lemak
• pelepasan asam lemak dari
sel lemak, ditransport ke
jaringan-jaringan yang
memerlukan energi
Hidrolisis triasilgliserol
Aktivasi enzim lipase
 Enzim lipase dalam jaringan adiposa (jaringan lemak)
diaktivasi oleh hormon-hormon : epinefrin,
norepienfrin, glukagon, dan adrenokortikotropik.
 Hormon-hormon tsb merangsang reseptor 7TM yang
mengaktivasi adenilat siklase sehingga cAMP
meningkat, yang akan mengaktifkan protein kinase A,
selanjutnya mengaktifkan lipase dengan cara
fosforilasi
Metabolisme gliserol
• Gliserol yang terbentuk pada lipolisis diabsorpsi oleh liver
•difosforilasi dan dioksidasi menjadi dihidroksiaseton fosfat
•diisomerisasi menjadi gliseraldehid-3-fosfat
• Jadi gliserol dapat diubah menjadi piruvat atau glukosa di hati.
Metabolisme asam lemak
 β-oksidasi asam lemak
 Tahapan :
1.
2.
3.
Aktivasi asam lemak
Transport asil lemak koA (Fatty Acyl CoA)
Reaksi-reaksi :
Oksidasi
 Hidrasi
 Oksidasi
 Pemutusan ikatan C-C (reaksi thiolisis)

Aktivasi Asam Lemak
 Asam lemak dioksidasi di mitokondria
 Asam lemak mengalami aktivasi sebelum memasuki
mitokondria
 ATP memacu pembentukan ikatan tioester antara gugus
karboksil asam lemak dan gugus sulfhidril pada KoA
 Reaksi aktivasi berlangsung di membran luar
mitokondria dikatalis oleh enzim asil KoA sintetase
Reaksi:
FA + CoA + ATP  asil lemak koA + AMP + 2Pi
+ 34 kJ/mol
Trasportasi asil-koA
• Gugus asil pada asil-koA ditransfer ke gugus OH
karnitin membentuk asil karnitin yg dikatalis
karnitin asiltransferase I pd membran luar
mitokondria
• Asil karnitin melintasi membran dalam mitokondria
yg dikatalis enzim translokase
• Gugus asil ditransfer kembali ke koA yg berada dalam
matriks mit. yg dikatalis karnitin
asiltransferase II
• enzim translokase memindah kembali karnitin ke sitosol
Trasportasi ester Asil-koA
Rate-limiting step of FA oxidation
Reaksi β oksidasi
 Terdiri dari 4 proses utama:
 Dehidrogenasi
 Hidratasi
 Dehidrogenasi
 Thiolisis
 Berapakah jumlah reaksi yang
dibutuhkan untuk mengoksidasi asam
palmitat menjadi asetil Co A?
Step 1 : dehidrogenasi / oksidasi
• Berperan pada pembentukan rantai ganda
antara atom C2 – C3.
• Mempunyai akseptor hidrogen FAD+.
• Antara asam lemak yg berbeda panjangnya
beda enzimnya,
Step2 : Hidrasi
• Mengkatalisis hidrasi trans
enoyl CoA
• Penambahan gugus hidroksi
pada C no. 3
• Ensim bersifat stereospesifik
• Menghasilkan 3-Lhidroksiasil Co. A
Step 3 : dehidrogenasi/ oksidasi
• Mengkatalisis oksidasi -OH
pada C no. 3 / C β  menjadi
keton
• Akseptor elektronnya : NAD+
Step 4 : thiolisis
• β-Ketothiolase  mengkatalisis
pemecahan ikatan thioester.
• Asetil-koA  dilepas dan tersisa
asil lemak ko A yang terhubung dgn
thio sistein mll ikatan tioester.
• Tiol HSCoA menggantikan cistein
thiol, menghasilkan asil lemak-koA
(dengan pemendekan 2 C)
β-oksidasi asam palmitat
(a)
Repeat Sequence
Perolehan ATP pada oksidasi
asam lemak
 Energi yang diperoleh pada oksidasi asam lemak dapat
dihitung berdasarkan stoikhiometri setiap siklus
sebagai berikut:
 asilKoA dipendekkan sebanyak 2 karbon dengan
pelepasan FADH2, NADH dan asetil KoA
 Reaksi :
Cn-asil KoA + FAD + NAD+ + H2O + KoA 
Cn-2-asil KoA + FADH2 + NADH + asetil KoA + H+
Perolehan ATP pada Oksidasi Asam Palmitat :
 Pemecahan palmitoil KoA (C18-asil KoA) : perlu 7 daur reaksi
 Pada daur ke -7, C4-ketoasil KoA mengalami tiolisis menjadi dua molekul
asetil KoA
Palmitoil KoA + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 KoA + 7 H2O →
8 asetil KoA + 7 FADH2 +7 NADH + 7 H+
 Pembentukan ATP :
 Oksidasi NADH → 2,5 ATP
 FADH2→ 1,5 ATP
 asetil KoA → 10 ATP
 Jumlah ATP yang terbentuk pada oksidasi palmitoil KoA : 108
 10,5 dari 7 FADH2
 17,5 dari 7 NADH
 80 dari 8 mol asetil KoA
 Dua ikatan fosfat energi tinggi dipakai untuk mengaktifkan palmitat (ATP
→ AMP + 2 Pi)
Jadi oksidasi sempurna satu mol palmitat menghasilkan 106 ATP
Degradasi asam
lemak tak jenuh
 Membutuhkan 2 enzim
tambahan yi


Enoyl CoA isomerase
2,4 dienoyl CoA
reduktase
Degradasi asam lemak dengan jumlah
atom C ganjil
 Degradasi FA dgn jumlah C ganjil  pd akhir
beta oksidasi  asetoasetil Ko A  dipecah
akan menghasilkan propionil Ko A dan Asetil
Ko A
 Propionil Ko A  diubah menjadi
metilmalonil Ko A  suksinil KoA  TCA
Penggunaan Asetil KoA
 Asetil KoA yang terbentuk pada oksidasi asam lemak
dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat hanya apabila
degradasi lemak dan degradasi karbohidrat berjalan
seimbang.
 Proses masuknya asetil KoA ke dalam siklus asam
sitrat tergantung pada keberadaan oksaloasetat dari
sitrat. Konsentrasi oksaloasetat rendah apabila
karbohidrat tidak tersedia atau digunakan secara
berlebihan.
 Secara normal aksaloasetat dihasilkan dari piruvat
(produk glikolisis) oleh enzim piruvat karboksilase.
Pembentukan badan keton
 Selama puasa atau pada diabetes
 oksaloasetat dikonsumsi untuk menghasilkan glukosa
melalui jalur glukoneogenesis, sehingga tidak ada yang
dapat digunakan untuk kondensasi dengan asetil KoA.
 asetil KoA diubah menjadi asetoasetat dan D-3hidroksibutirat. Senyawa-senyawa asetoasetat, D-3hidroksibutirat dan aseton dinamakan badan-badan keton.
 Penderita diabetes yang tidak diobati, maka badan-badan
keton ditemukan dalam darahnya dengan kadar yang
tinggi.
Badan-badan keton
 Tempat pembentukan asetoasetat dan D-3-
hidroksibutirat : liver
 Senyawa ini berdifusi dari mitokondria liver menuju
darah kemudian ditransport ke jaringan-jaringan
perifer.
 Otot jantung dan korteks ginjal menggunakan
asetoasetat sebagai pengganti glukosa
 Otak juga dapat beradaptasi ketika dalam kondisi
berpuasa atau diabetes sehingga dapat menggunakan
asetoasetat

Selama puasa jangka lama, 75 % bahan bakar yang diperlukan
otak dipenuhi oleh badan-badan keton.
Reaksi pembentukan badan keton
Reaksi degradasi badan keton
 3-hidroksibutirat dioksidasi menghasilkan
asetoasetat dan NADH (selanjutnya diproses di
rantai fosforilasi oksidatif menghasilkan energi)
 Asetoasetat diaktivasi melalui transfer KoA dari
suksinil KoA membentuk asetoasetil KoA oleh
enzim KoA transferase. Kemudian asetoasetil
KoA didegradasi oleh tiolase menghasilkan
asetil KoA (siap diproses di siklus asam sitrat
untuk menghasilkan energi)
Sintesis Asam Lemak
 Tidak sepenuhnya merupakan kebalikan dari
degradasi asam lemak
 Enzim yang berbeda bekerja dlm reaksi yang
berlawanan : degradasi vs biosintesis
Perbedaan jalur sintesis dan degradasi asam lemak
Perbedaan
Lokasi
Sintesis asam lemak
Terjadi di sitosol
Degradasi asam lemak
Terjadi di matriks
mitokondria
Bentuk senyawa antara
Terikat secara kovalen
Terikat secara kovalen
pada karier gugus asil yang pada Koenzim A (KoA)
dinamakan ACP (acyl
carier protein)
Enzim-enzim yang terlibat Berasosiasi dalam sebuah Tidak berasosiasi
rantai polipeptida yang
dinamakan fatty acid
synthase
Kebutuhan oksidator /
Memerlukan senyawa
Memerlukan senyawa
reduktor
reduktor NADPH
oksidator NAD+ dan FAD
Sintesis Asam Lemak
 Sintesis Asam lemak 
 pada eukariotik dan prokariotik : sama
 Biosintesis terdiri dari 3 langkah :
 Biosintesis asam lemak dari asetil CoA (di sitosol)
 Pemanjangan rantai asam lemak (di mitokondria & ER)
 Desaturasi (di ER)
 Biosintesis as lemak 
 membutuhkan malonil Co A sebagai substrat
 Diperlukan ATP
 Reaksi biosintesis asam palmitat:
Dari 8 acetyl-CoA diperlukan  7 ATP +14 NADPH
 Enzim untuk sintesis asam lemak : komplek fatty acid synthase
Tahapan Sintesis Asam Lemak
1. Reaksi awal
- Karboksilasi gugus asetil menjadi malonil-KoA
- Reaksi dikatalis oleh asetil KoA karboksilase
 Biotin-enzim + ATP + HCO3CO2-biotinenzim +
ADP + Pi
 CO2-biotin-enzim + asetil KoA  malonil KoA +
biotin-enzim
2. Pemanjangan rantai putaran 1:
 pembentukan asetil ACP dan malonil ACP
 reaksi dikatalis oleh asetil transasilase dan malonil
transasilase
Asetil KoA + ACP
Malonil KoA + ACP
 Reaksi kondensasi
asetil ACP + KoA
malonil ACP + KoA
 Asetil ACP + malonil ACP  asetoasetil ACP + ACP +
CO2
 Reaksi Kondensasi
Reduksi gugus keto pada C-3 menjadi gugus
metilen
 (1) asetoasetil ACP direduksi menjadi 3-hidroksi
butiril ACP. Reaksi ini memerlukan NADPH sebagai
pereduksi.
 (2) Dehidrasi 3-hidroksi butiril ACP menjadi krrotonil
ACP (merupakan trans-2 enoyl ACP).
 (3) Reduksi krotonil ACP menjadi butiril ACP dengan
menggunakan senyawa peredusi NADPH, yang
dikatalis oleh enzim enoyl ACP reduktase.
Reaksi reduksi I
Reaksi dehidrasi
Reaksi reduksi II
3. Pemanjangan rantai 2
Reaksi pemanjangan rantai putaran 2 : kondensasi
buritil ACP dengan malonil ACP membentuk C6-ketoasil ACP
Reaksi ini sama dengan reaksi pemanjangan rantai
putaran 1. Selanjutnya pemanjangan rantai diteruskan
sampai terbentuk C16 asil ACP
Stoikiometri Sintesis Asam palmitat
 Asetil KoA + 7 Malonil KoA + 14 NADPH + 20 H+
→ palmitat + 7 CO2 + 14 NADP+ + 8 KoA + 6 H2O
 Reaksi tersebut memerlukan malonil KoA yang disintesis
dari :
7 Asetil KoA + 7 CO2 + 7 ATP → 7 malonil KoA + 7
ADP + 7 Pi + 14 H+
 Jadi stoikhiometri keseluruhan sintesis palmitat adalah:
8 Asetil KoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6 H+
→ palmitat + 14 NADP+ + 8 KoA + 6 H2O + 7 ADP + 7 Pi
Amen Dak lemak ..dak makan