biokimia - Staff UNY

DIKTAT KULIAH
BIOKIMIA
Oleh:
Eddy Sulistyowati, Apt., M.S.
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2010
KATA PENGANTAR
Diktat kuliah ininmerupakan kumpulan hand out kuliah Biokimia yang telah
dipergunakan sejak tahun 1992 hinga tahun 2009 dengan telah mengalami perbaikan dan
penyempurnaan dengan mengambil dari berbagai sumber sebagai referensi.
Tentu saja masih belum sempurna, namun untuk kepentingan pendidikan
Biokimia bagi mahasiswa kependidikan maupun non kependidikan dirasa telah cukup
sebagai bekal awal dalam mempelajari Biokimia lanjut.
Harapan kami semoga diktat ini bermanfaat dan sumbang saran pembaca sangat
diharapkan, dan penulis menerimanya dengan senang hati sehingga diktat ini akan lebih
sempurna lagi.
Terimakasih kepada Mbak Indri Pahalaning W., S.Si., dan Mbak Murniagus W,
S.Si. yang telah membantu terselesaikannya diktat ini.
Yogyakarta, 2010
Penulis diktat
1
KARBOHIDRAT
Karbohidrat = sakarida (yunani: gula)
Karbohidrat adalah polihidroksi aldehid/keton
mengandung C, H, O dan unsur-unsur lain N, P, S.
dan
polimer-polimernya,
Klasifikasi karbohidrat
1. Monosakarida
Gula sederhana = monomer → unit tunggal
Rumus umum (CH2O)n , n: 3-10, C: 5-6
Umumnya terdapat di alam
Berdasar gugus keton/aldehid maka dibagi 2, yaitu aldosa dan ketosa
Jumlah atom C-nya: 3 atom C disebut treosa
aldotreosa
Ketotreosa
Semua monosakarida mempunyai satu atau lebih atom C asimetri
Struktur monosakarida mempunyai satu gugus aldehid (pada atom C no.
1)/keton (pada atom C no.2)
Contoh:
Glukosa, fruktosa
Mempunyai struktur terbuka
Mempunyai struktur tertutup (cincin)
OH
HC
C
HO
O
CH2OH
OH
C
C
HO
H
O
C
HO
C
CH2OH
OH
C
C
OH
C
O
HO
C
O
C
OH
C
OH
C
C
C
OH
C
OH
C
C
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
Beberapa reaksi dari monosakarida
I. Reaksi transformasi enediol dari Lobry De Bruyn.
D. glukosa
enediol
D. fruktosa
D. mannosa
2
O
C
OH
HC
C
C
OH
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
CH2OH
CH2OH
CH2OH
HC
O
OH
CH2OH
C
O
C
C
C
CH2OH
O
C
H dapat mereduksi ion logam
II. Reaksi mereduksi: adanya gugus aktiv
sebagai dasar identifikasi kualitatif dan kuantitatif.
III. Reaksi pembentukan ozazon, bila direaksikan dengan fenil hidrazin.
HC
N
C
HC
OH
C
C6H5
C
C
H2O
HC
O
NH
NH 2
C
C
C
CH2OH
CH2OH
D. glukosa
H
N
C6H5
N
H
N
C
N
NHC6H5
C6H5
C
C
C
CH2OH
D. glukosa phenil ozazon
N
C
O
H
N
C
C6H5
D. glukosa Phenil hidrason
HC
HC
NH
C
NH 2
C
CH2OH
hasil antara
C6H5
C6H5
H
N
H2O
H
N
H
3
CH2OH
N
C
H
N
HC
N
H
N
C
N
NC 6H5
H
C6H5
C
C
C
C
C
C
CH2OH
CH2OH
D. fruktosa phenil hidrason
C6H5
D. fruktosa phenil ozazon
Ozazon akan dihidrolisis oleh Hcl pekat → ozon
HC
N
H
N
C
N
N
H
C6H5
Hclp
C6H5
HC
O
C
O
H2O
2 C6H5
H
N
NH 2
R
R
ozazon
ozon
Jika ozon direaksikan dengan Zn dan asam asetat akan mereduksi gugus
aldehid → ketosa.
HC
O
2H
C
O
CH2OH
C
R
O
R
ozon
ketosa
IV. Adisi HCN (sintesis kiliani) menjadi cyanhidrin, untuk memperpanjang rantai
karbon.
C
COOH
N
HC
O
C
C
C
C
C
C
C
C
CH2OH
CH2OH
CH2OH
C
1)
HC
oks
O
C
HCN
red
C
C
CH2OH
COOH
N
C
2)
C
C
CH2OH
cyanohidrin
oks
HC
C
C
C
C
C
C
O
CH2OH
CH2OH
asam gula
D. arabinosa
4
V. Pembentukan asam gula, dengan oksidasi air brom akan terjadi 3 macam asam.
asam aldonat
asam aldarat
COOH
COOH
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
CH2OH
COOH
COOH
asam uronat
HC
O
VI. Reaksi asam terhadap monosakarida
Pada umumnya monosakarida relatif stabil dalam asam encer pada
pemanasan singkat tetapi untuk ketosa akan mengalami dekomposisi pada
pemanasan yang lebih lama.
* Bila (A) diperbesar monosakarida akan mengalami dekomposisi.
Contoh:
HC
O
HC
C
O
C
Hclp
C
C
C
C
O
3 H2O
CH3
C
CH2OH
D. ribosa
HC
furfural
O
HCH
asam levuinat
HC
O
HC
HC
OH
HC
C
O
HCH
COOH
C
Hclp
O
C
3 H2O
C
H
C
C
CH2OH
D. glukosa
HC
CH2OH
hidroksi metil furfural
O
O
C
C
HC
Hclp
C
CO2
C
C
C
C
COOH
asam glukuronat
CH3OH
D. xylosa
C
O
OH
CO
CO2
5
VII. Pembentukan glikosida.
Gula sederhana direaksikan dengan alkohol dengan katalisator Hcl. Pada
atom C no. 1 ikat OR (hidroksil).
Contoh:
Glikosida saponin
: gula + sapogenin
Glikosida indican
: glukosa + indoxyl
Glikosida plorizin
: glukosa + ploretin
Contoh:
H
OCH 3
C
CH2OH
C
O
C
- metil - D. galakto piranosida
atau
O
OCH 3
C
HC
CH2OH
Monosakarida yang terdapat banyak di alam bersifat optik aktif.
Contoh paling sederhana gliseraldehida, terdapat 1 pusat khiral, sehingga
dapat berbentuk 2 isomer optik yang berbeda. Aldoheksosa mempunyai 4
pusat khiral sehingga dapat berada dalam 2n = 24 = 16 stereo isomer yang
berbeda.
Penggambaran struktur heksosa terdapat 3 cara:
Rumus proyeksi
HC
H
O
OH
C
CH2OH
Proyeksi Haworth
6
H
CH2OH
5
H
1
4
OH
OH
H
3
1
6
O
H
OH
2
OH
- D - glukopiranosa
CH2OH
O
CH2OH
2
5
OH OH
4
OH
3
H
- D - fruktofuranosa
6
Rumus konformasi
H
CH2OH
HO
H
HO
O
O
H
OH
H
H
HO
- D - glukopiranosa
Jika dua gula berbeda konfigurasi pada satu atom karbon spesifik, senyawa
tersebut dinamakan epimer.
Contoh:
D. glukosa dan D. manosa epimer pada atom C-2
D. glukosa dan D. galaktosa epimer pada atom C-4
CHO
CHO
CHO
CHO
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
2. Oligosakarida, terdiri beberapa monosakarida, antara lain:
Disakarida
Contoh:
Sukrosa, maltosa, laktosa.
Kedua unit monosakarida digabungkan dengan ikatan kovalen yang disebut
ikatan glikosida, yaitu gugus hidroksil pada salah satu gula bereaksi dengan
karbon anomer pada gula kedua.
Ikatan glikosida segera terhidrolisa oleh asam encer, tetapi tahan terhadap
basa, dihasilkan monosakarida bebas.
o Sukrosa
Dibentuk oleh tanaman (tebu, biet, buah-buahan). Merupakan gula
paling manis daripada disakarida lain.
Terdiri dari monosakarida a-D. glukopiranosa dengan
b-D.
fruktofuranosa. Ikatan pada C1-2.
7
6
CH2OH
1
CH2OH
O
OH
O
OH
2
1
O
OH
CH2OH
OH
OH
Tidak dapat mereduksi, sehingga tidak dapat dioksidasikan Cu++, bila
200º
di
kental seperti sirup disebut karamel.
o Maltosa
Disakarida paling sederhana mengandung 2 residu D. glukosa,
dihubungkan oleh ikatan glikosida C1-4.
6
CH2OH
CH2OH
O
O
1
4
OH
1
O
Merupakan disakarida pereduksi karena ada OH bebas.
Diperoleh dari hasil pemecahan:
Amilase
pati
Liur
maltosa, bila masuk usus
Maltase
D. glukosa
o Laktosa
Terdapat dalam susu, merupakan gabungan b-D. galaktopiranosa dan
b-D. glukopiranosa dengan ikatan 1,4.
6
6
CH2OH
O
CH2OH
O
1
O
4
1
Merupakan disakarida pereduksi karena terdapat OH bebas.
Dalam proses pencernaan dihidrolisis enzimatik oleh enzim laktase (dari
sel mukosa usus) menjadi glukosa dan galaktosa.
Trisakarida
: rafinosa (fru-glu-gal); gentianosa (fru-fru-glu).
Tetrasakarida : skhiosa (gal-gal-glu-fru)
3. Polisakarida
Terdiri atas molekul-molekul monosakarida. Contohnya adalah pati, dekstran,
glikogen, selulosa. Karbohidrat di alam terdapat sebagai polisakarida dengan
BM tinggi, mempunyai fungsi macam-macam (sebagai penyimpan
8
monosakarida, sebagai unsur struktural dinding sel dan jaringan pengikat).
Mengalami hidrolisa sempurna oleh asam/enzim spesifik, hasil: monosakarida.
Jika polisakarida terdiri satu jenis unit monosakarida maka disebut
homopolisakarida.
Jika polisakarida terdiri 2/lebih unit monosakarida maka disebut
heteropolisakarida.
Contoh:
Homopolisakarida → D. glukosa saja → adalah pati.
Heteropolisakarida → 2 unit gula, berganti-ganti → hialuronat pada jaringan
pengikat
Polisakarida penyimpan yang pati (pada tanaman) dan glikogen (pada hewan).
Pati
Terdiri a amilosa dan amilopektin.
a amilosa merupakan rantai lurus dari D. glukosa dengan ikatan a. 1-4
Amilopektin merupakan rantai bercabang dengan ikatan a. 1-4 dan pada
percabangan dengan ikatan a. 1-6.
O
O
O
O
O
O
O
O
O
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
amilosa ikatan . 1-4
CH2OH
O
Non pereduksi
1
cabang
O
Pereduksi
O
6
CH2OH
O
Cabang
1-6
rantai utama
O
O
Aminopektin
Glikogen
Merupakan polisakarida utama pada sel hewan, terdiri D. glukosa
bercabang dengan ikatan a. 1-4, seperti struktur amilopektin, tetapi
percabangan lebih banyak dan struktur lebih kompak.
Pati dan glikogen dalam saluran pencernaan amilase mecah ikatan . 1-4 pada cabang luar
hidrolisis
Terbentuk D. glukosa + maltosa + dekstrin
glukosidase
hidrolisis
Terbentuk glukosa + maltosa
mecah ikatan cabang . 1-6
9
Selulosa
Merupakan unsur strukturan ekstra sel pada dinding sel tumbuhan.
Sifat: seperti serabut, liat, tidak larut dalam air.
Merupakan homopolisakarida linear tidak bercabang. Terdiri 10 000/lebih
unit D. glukosa dengan ikatan b 1-4.
Gambar rantai paralel:
Contoh:
Kayu, katun, kertas.
Kulit udang, kepiting, insekta (polisakarida khitin)
Terdiri N-asetil D-glukosamin dengan ikatan b 1-2.
CH2OH
H
O
OH
1
OH
2
NH
C
O
CH3
Pada bakteri dinding sel sebelah luar membran sel membentuk
pembungkus
yang kuat.
Terdiri polisakarida bercabang diselingi polipeptida
N-asetil D. glukosiamin penta peptida residu glisin
membentuk peptidoglikan
Peptidoglikan pada bakteri dapat dihambat pertumbuhannya oleh penisilin.
10
LIPIDA
Adalah kelompok senyawa heterogen yang berkaitan, baik secara aktual
maupun potensial dengan asam lemak
Lipid mempunyai sifat umum:
o Relatif tidak larut dalam air
o Larut dalam pelarut non polar: eter, kloroform, benzen
Yang termasuk dalam lipid adalah: lemak, minyak, lilin.
Lipid adalah unsur makanan penting karena nilai energinya yang tinggi, tetapi
juga karena vitamin yang larut dalam lemak dan asam lemak esensial yang
dikandung dalam lemak makanan alam.
Dalam tubuh lemak berfungsi sebagai sumber energi efisien, secara langsung
dan secara potensial, bila disimpan dalam jaringan adiposa.
Kombinasi lemak dan protein (lipoprotein) merupakan unsur sel yang penting,
terdapat dalam membran sel dan mitokondria dalam sitoplasma, berfungsi
sebagai alat pengangkut lipid dalam darah.
Klasifikasi lipid dikemukakan oleh Bloor:
A. Lipid sederhana: ester asam lemak dengan bermacam alkohol.
1. Lemak dan minyak
Adalah ester asam lemak dengan gliserol.
2. Lilin (waxes)
Adalah ester asam lemak dengan alkohol mono-OH yang mempunyai
berat molekul lebih besar.
B. Lipid campuran: ester asam lemak yang mengandung gugus tambahan
selain alkohol dan asam lemak.
1. Fosfolipid
Adalah lipid yang mengandung residu asam fosfat sebagai tambahan
asam lemak dan alkohol.
Mempunyai basa yang mengandung nitrogen.
Contoh:
Pada fosfolipid yakni gliserofosfolipid, alkoholnya gliserol.
2. Glikolipid
Adalah campuran asam lemak dengan karbohidrat yang mengandung
nitrogen tetapi tidak mengandung asam fosfat.
Contoh:
Glikosil diasil gliserol ~ terdapat dalam tanaman dan mikroorganisme.
3. Lipid campuran lain
Contoh: sulfolipid, aminolipid, lipoprotein.
11
Asam Lemak
Merupakan senyawa penyusun lipida.
Adalah asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis ester.
Asam lemak terdapat di alam mengandung atom C genap dan merupakan
derivat berantai lurus, dapat jenuh/tidak jenuh.
Jumlah atom karbon hampir semua genap dan panjang rantai 14-22. Jumlah
asam lemak tak jenuh lebih banyak daripada asam lemak jenuh, dan pada
umumnya ikatan ganda pada atom C ke-9 dan 10 dan ikatan ganda tambahan
antara sesudah atom C no. 10 kearah gugus metil.
CH3
10
9
C
C
no
COOH
Bila ikatan ganda lebih dari 1 biasanya dibatasi 1 gugus metilena.
CH
CH
CH2
CH
CH
Asam lemak jenuh, Cn H2n+2 O2, beberapa yang penting: asam palmitat, stearat,
laurat, miristat.
Asam lemak tak jenuh, Cn H2n O2, beberapa yang penting: asam oleat, asam
linoleat, asam linolenat, arachidonat.
Asam lemak tak jenuh di alam jumlah lebih besar daripada asam lemak jenuh.
Sifat fisik asam lemak:
o Asam lemak dengan atom C > 4 tidak larut dalam air, tapi dalam pelarut
non polar.
Asam lemak dengan atom C < 4 dapat larut dalam air. Contohnya asam
asetat, butirat.
o Asam lemak dalam suasana basa membentuk garam disebut saponus =
sabun. Untuk Na, K → sabun mudah larut di air dan berbusa; untuk alkali
tanah, Ca, Mg → sabun tidak mudah larut dalam air dan tidak berbusa.
o Makin pendek atom C, titik cair rendah, makin banyak ikatan ganda, titik
cair rendah.
o Seperti asam karboksilat lain maka:
- mudah diesterkan
- mudah direduksi
- reaksi ikatan ganda → addisi halogen
hidrogenasi/penjenuhan,
isomerisasi/perubahan konformasi
oksidasi
Halogenisasi dengan I2 sering dipergumakan sebagai analisa kuantitatif
menentukan derajad kejenuhan.
Peristiwa oksidasi dikenal dengan ransiditas = penengikan, adalah peristiwa
dimana lemak mengalami dekomposisi disertai dengan bau tak enak dan
merangsang.
Ransiditas juga disebabkan oleh enzym.
12
C
C
HC
OH
CH2
C
CH2
O
Rantai pecah: lebih pendek
Sumber asam lemak jenuh:
1.
Asam asetat
Atom C 2
2.
3.
Asam propionat
Asam butirat
Atom C 3
Atom C 4
4.
5.
6.
Asam valerat
Asam kaproat
Asam kaprilat
Atom C 5
Atom C 6
Atom C 8
7.
Atom C 10
8.
Asam dekanoat
(kaproat)
Asam laurat
9.
Asam miristat
Atom C 14
10. Asam palmitat
Atom C 16
11.
12.
13.
14.
Atom C 18
Atom C 20
Atom C 22
Atom C 24
Atom C 12
Asam stearat
Asam arakidat
Asam behenat
Asam lignoserat
Hasil akhir fermentasi karbohidrat
pada pemamah biak
Idem no. 1
Dalam jumlah kecil pada mentega dan
idem no. 1
Idem no. 3
Idem no. 3
Terdapat dalam mentega - lemak
nabati
Idem no. 6
Pada minyak ikan paus, kelapa sawit,
minyak kelapa
Pada pala, kelapa sawit, minyak
kelapa
Pada semua lemak hewan dan
tumbuh-tumbuhan
Idem no. 10
Pada minyak kacang tanah
Pada biji-bijian
Pada
minyak
kacang
tanah,
serebrosida
A. Lipida sederhana = lemak netral = lemak = (tri) asil gliserol = (tri) gliserida.
Merupakan ester dari alkohol gliserol dengan (3 mol) asam lemak.
Merupakan komponen utama dari lemak penyimpan/depot lemak.
Berdasar jumlah asam lemak, ada 3 macam antara lain:
o Monoasil gliserol = monogliserida
O
H2C
O
HC
OH
H2C
OH
C
R
13
o Diasil gliserol = digliserida
O
H2C
O
C
R1
O
HC
H2C
O
C
R2
OH
o triasil gliserol = trigliserida
O
H2C
O
C
R1
O
HC
O
C
R2
O
H2C
O
C
R3
1. Lemak netral berdasar sifat fisika terdiri atas 2 golongan:
o Minyak → cair pada suhu kamar
o Lemak → padat pada suhu kamar
* Sifat-sifat asil gliserol suhu cair lemak ditentukan oleh asam lemak → suhu
cair
naik bila jumlah atom C dan rantai C makin besar.
o Lemak dari alam biasanya tersusun bermacam-macam asam lemak,
terutama:
Asam lemak jenuh
: palmitat, stearat, laurat, miristat.
Asam lemak tak jenuh
: umumnya oleat.
o Penamaan tergantung asam lemaknya
Misal:
3 asam lemak sama
: tri-oleil-glis (lemak tunggal).
3 asam lemak tidak sama : oleil-palmitil-stearil-glis (lemak campuran).
o Penetapan kuantitatif lemak didasarkan pada adanya ikatan-ikatan tak
jenuh
- Nilai saponifikasi
Adalah jumlah KOH yang dibutuhkan untuk mensaponifikasikan 1 gram
lemak.
- Nilai iodium
Adalah jumlah gram I2 yang diabsorbsi oleh 100 gram lemak.
- Dengan kromatografi kolom
14
2. Lilin = waxes
Adalah ester asam lemak dengan alkohol bukan gliserol. Lilin merupakan
komponen utama dari lilin lebah, sebagai lapis penutup pada kulit, daun, bulu,
buah dari tanaman derajad tinggi.
a. Beeswax lilin yang terdapat pada insecta.
Komponen utamanya adalah ester mirisil palmitat C15 H31 COOC 30 H61,
selain itu juga terdapat asam lemak bebas dengan atom C24-C34, juga
monohidroksi alkohol primer dengan atom C24-C34 dan parafin hidrokarbon
dengan atom C25-C31.
b. Carnauba wax
lilin yang terdapat dalam tanaman (kutikula daun).
Merupakan senyawa kompleks. Asam lemak dan alkohol (C26-C34) dan
parafin hodrokarbon C27.
c. Sperm oil dari ikan paus
spermaceti sebagian besar terdiri setil palmitat.
d. Lanolin
minyak wol, merupakan pelindung dari serat-serat wol. Terdiri
dari campuran ester kholesterol (C27 H45 OH), lanosterol (C30 H49 OH),
agnosterol (C30 H47 OH).
B. Lemak Campuran
1. Fosfolipid = fosfatida
Adalah lipid yang mengandung fosfor yang terikat sebagai ester fosfat →
dianggap sebagai derivat asam fosfatidat.
R1
C
O
C
R2
O
C
O
CH
O
O
CH2
O
P
OH
OH
Berikatan dengan senyawa nitrogen: kolin, serin, etanol amin.
Fosfolipid ~ terdapat dalam sel tumbuhan/hewan.
Contoh:
Pada hewan di otak, telur, hati, ginjal, pankreas, jantung.
fosfolipid tidak larut dalam aseton, sehingga cara pemisahan dengan
ekstraksi: eter, semua lipis larut, kemudian ditambah aseton → fosfolipid.
O
O
R1
C
O
O
H
C
R2
C
O
C
H
H
R1
C
O
O
C
R2
C
O
C
O
CH2
O
P
OH
O
OCH 2CH2N(CH 3)3
kolin
CH2
O
P
O
CH2
OH
CH2
lesitin fosfatidil kolin
NH 3
alkoholnya gliserol
sefalin fosfatidil etanol amin
15
Jika:
Alkoholnya bukan gliserol → sphingosin
1
H
NH 2
C
CH
2
CH3
CH
(CH2)12CH
CH
CH3OH 2
OH
Contoh:
Pada 1 sphingomielin adalah senyawa paling sederhana dan paling banyak
dijumpai, yakni pada hampir semua membran sel terutama sel syaraf.
Strukturnya:
sphingosin - fosfokolin (2)
(CH3)3
N
CH2 CH2
O
HO
P
O
O
asam lignoserat (1)
CH3 (CH2)22
C
O
OH
Contoh lain: serebrosida
2. Glikolipida
Banyak terdapat dalam tanaman.
Strukturnya:
sphingosin - D. galaktosa (2)
asam lignoserat (1)
16
PROTEIN
Protein merupakan polipeptida dengan berat molekul besar (paling kecil 8 000-10
000).
Protein dibagi menjadi 2 golongan:
Protein sederhana, hanya mengandung asam amino saja.
Contoh: kolagen,protein kontraktil.
Protein kompleks, terdiri asam amino dan non asam amino.
Contoh: hem, glikoprotein, lipoprotein.
Klasifikasi protein berdasar:
I. Kelarutan
Sejak tahun 1907 sampai sekarang klasifikasi ini tetap digunakan (lihat tabel),
tetapi batas antara kelas tidak jelas/tegas.
Pembagian dilihat dari:
Mudah/tidak larut dalam air
Mudah/tidak larut dalam asam/basa
Mudah/tidak larut dalam larutan garam
Mudah/tidak larut dalam etanol encer/absolut
II. Bentuk
Berdasarkan bentuknya protein terdiri:
1. Protein fiber/fibrous/fibrosa.
Molekul bentuk fiber (serat) yang panjang/spiral panjang yang terikat satu
dengan yang lain. Banyak terdapat dalam protein hewan, tidak larut dalam
air, tahan terhadap enzim proteolitik.
a. Kolagen
Merupakan protein jaringan tubuh, tidak larut dalam air, tahan
terhadap pemecahan enzim. Bila dipanaskan dalam air mendidih/asam
encer/alkali encer akan menjadi gelatin yang lebih mudah larut dalam
air dan mudah dipecah enzim.
Kurang lebih 30% dari protein total dalam hewan mamalia adalah
kolagen. Kolagen mengandung hidroksi prolin, hidroksi lisin. Tidak
terdapat unsur S, sehingga tidak mempunyai sistein, sistin, triptofan.
b. Elastin
Adalah protein yang terdapat dalam urat darah, jaringan elastis
(jaringan penghubung).
c. Keratin
Adalah protein yang terdapat dalam rambut, kuku, bulu. Banyak
mengandung belerang (sistin) sekitar 14%.
17
2. Protein globular.
Molekul yang berbentuk bulat/lonjong. Rantai polipeptida lipatan dan
berbelit. Mudah larut dalam air dan larutan garam dan asam dan basa dan
alkohol.
a. Albumin
Terdapat dalam telur, serum darah.
Mudah larut dalam air, muda dikoagulasi bila dipanaskan, dapat
diendapkan dengan penambahan (NH4)2 SO4 jenuh.
b. Globulin
Terdapat dalam protein hewani, nabati, terdiri atas glisin yang
terkandung di dalamnya dan mudah larut dalam garam netral (Nacl).
Dapat dikoagulasi dengan panas dan dapat diendapkan dengan (NH 4)2
SO4 jenuh. Ovoglobulin dalam kuning telur diekstraksi dengan larutan
Nacl 5-10% dan diendapkan.
c. Histon
Larut dalam air, asam, alkali, garam.
Dengan
tidak segera koagulasi
III. Struktur
1. Primer
Menunjukan sekwensi residu-residu asam amino dalam rantai polipeptida
yang saling diikat secara kovalen oleh ikatan peptida, dan posisi serta
jumlah ikatan disulfida yang membentuk ikatan-ikatan silang di dalam
rantai polipeptida/antara 2 rantai polipeptida.
Protein yang pertama kali diteliti dengan lengkap tentang struktur
primernya adalah insulin-sapi (oleh F. Sanger 1950). Insulin adalah hormon
hasil dari pankreas. Merupakan protein kecil dengan BM = 14 000 terdiri
atas 2 rantai. Sanger dapat memisahkan 2 rantai tersebut, dimana rantai A:
terdiri atas 21 residu asam amino, rantai B: terdiri atas 30 residu asam
amino.
Antara 2 ikatan peptida terdapat 2 ikatan interpeptida di-sulfida, dan 1
ikatan intrapeptida di-sulfida.
2. Sekunder
Ditandai dengan adanya putaran-putaran/belokan dari rantai peptida.
Dengan adanya putaran ini dapat terjadi interaksi di dalamnya karena
sangat berdekatan, interaksi umumnya ikatan hidrogen yakni antara:
C O
H N C
Dengan adanya interaksi maka struktur sekunder mantap dan lebih khas
untuk tiap protein.
Terdapat 2 bentuk struktur: a heliks, lempeng bergelombang (plater sheet).
18
a heliks (konformasi a), timbul karena putaran dari rantai peptida. Yang
mula-mula ditemukan: protein panjang a keratin, tidak larut dalam air dan
tidak dapat dicernakan.
O
Ikatan hidrogen:
paralel dengan poros intrapeptida
H Dalam rambut dan wool terdiri 3-7 rantai
dan membentuk heliks lagi
H
O
Lempeng bergelombang (konformasi b)
COOH
NH 2
NH 2
COOH
Ikatan hidrogen tegak lurus
pada poros interpeptida
3. Tersier
Dalam protein dengan rantai sekunder dapat membentuk susunan macammacam (bengkok-bengkok, putar-putar) sehingga mempunyai bentuk 3
dimensi tertentu.
19
PENDAHULUAN PROTEIN
Adalah senyawa organik yang terdapat pada kebanyakan sel hewan, merupakan
50% (kira-kira) dari berat sel kering.
Ditemukan di dalam semua sel dan bagian-bagian sel.
Mempunyai berbagai peranan biologis, karena protein merupakan instrumen
molekuler yang mengekspresikan informasi genetik.
Semua protein baik berasal dari bakteri, bahkan kehidupan tinggi, dibangun
dari rangkaian dasar yang sama yaitu asam amino, yang dikenal ada 20 macam
yang berfungsi biologis (disebut juga asam amino baku).
Rangkaian asam amino disebut peptida, dihubungkan oleh ikatan kovalen.
Sumber protein: daging, telur, dan lain-lain dalam tubuh manusia. Sedang
dalam tumbuhan terdapat dalam biji-bijian palawija, juga buah-buahan.
Klasifikasi protein: protein sederhana dan protein majemuk.
Protein sederhana terdiri dari unsur C, H, O, N.
Protein majemuk terdiri dari unsur pokok + gugus prostetik.
Misal:
Nukleoprotein, prostetik
: asam nukleat
Lipoprotein, prostetik
: lipida
Khromoprotein, prostetik
: 2 warna
Struktur umum asam amino
COOH
H2N
C
H
R
20 macam asam amino mempunyai ciri yang sama: gugus karboksil dan gugus
amino diikat pada atom karbon yang sama, masing-masing berbeda pada rantai
samping (gugus R) yang bervariasi dalam struktur, ukuran, muatan listrik dan
kelarutan dalam air.
Dalam penulisan asam amino baku dinyatakan dengan singkatan 3 huruf atau
lambang 1 huruf.
20
Misal:
Alanin
Arigin
Asparagin
Asam
aspartat
Sistein
Glutamin
Asam
glutamat
Glisin
Histidin
Isoleusin
Leusin
Lisin
Metionin
Fenil alanin
Prolin
Serin
Treonin
Triptofan
Tirosin
Valin
Ala
Arg
Asn
Asp
A ......................... non polar
R ......................... polar bermuatan positif
N ......................... polar
D ......................... polar bermuatan positif
Cys
Gln
Glu
C ......................... polar
Q ......................... polar
E ......................... polar
Gly
His
Ile
Leu
Lys
Met
Phe
Pro
Ser
Thr
Trp
Tyr
Val
G ......................... polar bermuatan negatif
H
I ......................... non polar
L
K ......................... polar bermuatan positif
M ......................... non polar
F ......................... non polar
P ......................... non polar
S ......................... polar
T ......................... polar
W ......................... polar
Y ......................... non polar
V ......................... non polar
21
ASAM AMINO DAN PEPTIDA
Makro molekul → dari sel hidup sebagai: struktural, biokatalisataor, hormon,
reseptor, genetik
Protein
Asam nukleat
Polisakarida
Adalah biopolimer terdiri monomer asam amino, nukleotida, gula.
Protein → monomer asam amino → struktur 3 dimensi → asam amino berikatan →
rantai polipeptida.
Asam amino/Asam a amino
Di alam terdapat 300 jenis, yang terpenting 20 jenis sebagai monomer protein.
Rumus:
H
R
C
H
NH 2
COOH
NH 2
C
C
R
OH
O
Struktur asam amino pada pH fisiologis
NH 3+
O
R
COOH
R
H+
C
O
R
NH 3+
R
NH 2
C
C
R
O-
O
H+
zwitterionik
(isoelektrik)
Pada keadaan isoelektrik → pH isoelektrik (Pi) adalah harga antara pk 1 dan
pk2.
Contoh:
Alanin
-
CH3 CH COO
NH3+
pk1 = 2,35 (karboksil)
pk2 = 9,69 (amino)
2,35 9,69
sehingga, Pi =
= 6,02
2
Ke 20 jenis asam amino aesensial dibedakan dalam 2 golingan:
I. Asam amino dengan gugus R non polar (Ala, Ile, Leu, Met, Phe, Pro, Trp,
Val).
II. Asam amino dengan gugus R polar (selain kedelapan asam amino diatas).
22
Penamaan asam amino mempergunakan singkatan 3 huruf dan lazim dipakai
hingga saat ini (lihat tabel).
Selain 20 macam asam amino tersebut terdapat asam amino yang mempunyai
fungsi esensial pada proses metabolisme (lihat tabel).
Reaksi kimia asam amino
o Adanya gugus karboksil dengan gugus amino menunjukkan reaksi sesuai
fungsi masing-masing (pembentukan garam, esterifikasi, asilasi).
o Beda asam amino satu dengan yang lain tidak berdasar pada gugus amino
dan gugus karboksil, tetapi dari R.
o Reaksi penunjuk umum untuk semua asam amino adalah ninhidrin →
warna biru sampai ungu, dan warna ini teramati secara kuantitatif
(menyerap sinar pada
570 nm) dengan kolorimeter.
o Beberapa reaksi penting untuk asam amino tertentu.
No
Reaksi
1.
2.
Millon
Xanthoprotein
Hg SO3 dalam HNO3
Direbus dalam HNO3 pekat
3.
Hopkin’s-Cole
Glioksilat dalam H2 SO4
Trp
4.
5.
Sakaguchi
Nitroprusida
Arg
Cys
6.
Pauly
7.
Folin
chiocaltev
Ninhidrin
a naftol dalam Na hipoklorid
Na nitroprusida dalam HNO3
encer
Asam diazo sulfanilat dalam
basa
Asam fosfomolibdo tungstat
8.
Pereaksi
Asam
amino
Tyr
Tyr,
Trp,
Phe
Ninhidrin
O
Merah
Kuning
+ basa
→
jingga
Merah,
ungu
Merah
Merah
His,
Tyr
Tyr
Merah
Asam
amino
Biruungu
Biru
O
C
C
C
OH
OH
NH 2
R
C
C
HC
C
COOH
H
O
OH
R
C
O
CO2
H
O
hydrindantin
O
O
O
C
HC
C
C
C
C
C
O
O
berwarna
O
Warna
HO
OH
NH 3
HO
C
O
C
NH 4 C
N C
C
O
NH 3
23
Peptida
Terdiri 2 atom lebih residu asam amino dengan ada 2 ikatan peptida.
Ikatan peptida: ikatan utama dalam protein dan merupakan reaksi terpenting,
antara gugus amino dan karboksil dengan membebaskan 1 mol H2O.
Contoh:
O
H
N
H
COOH
CH
R1
COOH
H
N
H
C
CH
H2N
CH
R2
COOH
N
H
CH
R2
R1
Ikatan peptida berbentuk rantai panjang, sebagai ikatan utama.
Struktur peptida ditulis dengan residu asam amino n-terminal (a amino bebas) di
sebelah kiri, dengan residu c-terminal (a karboksil bebas) di sebelah kanan).
Contoh:
Alanil-sisteinil-valin
H2N
H
C
H
H
N
C
O
O
H
C
C
C
H
N
CH2
HC
C
C
H
C
OH
O
SH
Penulisan rumus bangun polipeptida:
1. Gambarkan tulang punggung yang menghubungkan gugus a-NH2, a-COOH,
dan atom a-C. Letaknya berselang-seling, bentuk zig-zag.
2. Sisipkan gugus a karbon, a karboksil, a amino.
O
H2N
C
C
N
H
C
C
H
N
O
C
C
N
H
C
COOH
O
3. Tambahkan gugus R yang cocok dan a-hidrogen pada atom C a.
SH2
O
H
H2N
C
C
H
N
CH3 H
C
O
CH2 H
N
C OH
C
C
H
CH
H3C
CH3
O
24
Penamaan peptida dihitung jumlah asam aminonya, biasanya sampai 6 peptida.
NH2 – Val – Cys – Ala – Phe – Arg – Try – COOH.
Sifat asam basa peptida hampir serupa dengan asam amino.
Gugus NH2 dari peptida dapat bereaksi secara kuantitatif dengan ninhidrin.
Reaksi lain yang khas untuk peptida adalah biuret dapat dilakukan pada senyawa
yang mempunyai ikatan peptida minimal 2 ikatan peptida dengan Cu ++ → ikatan
kompleks dan terjadi warna biru ungu dapat diamati dengan kolorimetri.
Beberapa Pemisahan/isolasi peptida:
Elektroforesis
Kromatografi kertas
Kromatografi lapis tipis
Kromatografi pertukaran ion
Kromatografi cair tekanan tinggi (HPLC)
25
ENZIM
Tubuh merupakan laboratorium yang rumit karena di dalamnya terjadi reaksi
kimia yang beraneka ragam. Antara lain pemecahan zat-zat yang terdapat dalam
makanan, penggunaan hasil pemecahan ini untuk memperoleh energi, dan
penggabungan kembali untuk membentuk persediaan makanan dalam tubuh, serta
reaksi-reaksi kimia lain tidak mungkin dilakukan secara in vitro ( di
laboratorium/luar tubuh). Semua proses tersebut dapat dilakukan dengan baik di
dalam tubuh (in vivo) tanpa memerlukan suhu tinggi dan terjadi dalam tempo
singkat, ini dikarenakan adanya katalis yang disebut enzim.
Proses peragian/fermentasi menurut Pasteur hanya dapat terjadi dengan adanya sel
hidup yang mengandung enzim. Kemudian diubah oleh Buchner setelah terbukti
bahwa cairan yang berasal dari ragi tanpa adanya sel hidup dapat menyebabkan
terjadi fermentasi gula menjadi alkohol dan CO2. Tahun 1926 Sumner berhasil
isolasi urease dari kacang panjang. Enzim ini mengurai urea → CO2 + NH3.
Tata nama dan kekhususannya
Dalam tubuh manusia terjadi bermacam-macam proses biokimia dan tiap proses
reaksi tertentu dibantu oleh enzim tertentu. Untuk membedakannya maka tiap
enzim diberi nama. Secara umum setiap enzim dinamai menurut substratnya
dengan penambahan kata akhiran ase dibelakangnya.
Contoh:
Urea → urease
Arigin → ariginase
Enzim-enzim dengan fungsi sejenis diberi nama menurut fungsinya.
Contoh:
Hidrolase → katalis reaksi hidrolisis
Enzim bekerja khas terhadap substrat tertentu, ini adalah ciri khas dari enzim.
Contoh:
Enzim urease hanya bekerja terhadap urea sebagai substratnya.
Enzim esterase ini bekerja terhadap lebih dari 1 substrat ester-ester asam
lemak, tetapi tidak dapat untuk substrat lain selain ester. Jadi tetap mempunyai
kekhasan tertentu.
Kekhasan enzim terhadap sifat optik (isomer D/L) dari substrat yang sama.
Arginase hanya bekerja terhadap D-arigin.
26
Suatu asam amino tertentu sebagai substrat mengalami reaksi berbeda dengan
berbagai enzim.
O
oksidase
R
CH
COOH
R
C
R
CH2 NH 2
dekarboksilase
NH 2
transaminase
R
C
COOH
NH 3
CO2
COOH
OH
C
O
NH 2
CH2 CH
O
C
O
OH
Walaupun ketiga reaksi tersebut berjalan namun tiap enzim hanya bekerja pada 1
jenis reaksi saja.
Fungsi dan cara kerja enzim
Enzim sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar
sel. Enzim dapat mempercepat reaksi 108-1011 kali lebih cepat daripada reaksi
tanpa enzim. Enzim sebagai katalis yaitu bekerja dengan menurunkan energi
aktivasi suatu reaksi kimia sehingga reaksi berlangsung lebih mudah dan cepat.
Kompleks enzim-substrat
Agar berlangsung reaksi enzimatik maka harus terdapat kontak antara enzimsubstrat, yang terjadi pada bagian aktiv dari enzim. Kontak dapat terjadi apabila
bagian aktiv dari enzim mempunyai ruang yang tepat untuk menampung susbtrat
yang sesuai. Substrat yang bentuk konformasinya tidak cocok dengan tempat aktiv
enzim, tidak bisa dengan enzim, sehingga enzim tidak dapat berfungsi terhadap
substrat. Hubungan antara enzim-substrat menyebabkan terjadinya kompleks
enzim-substrat, sifatnya aktiv dan sementara, akan terurai lagi → hasil reaksi +
enzim bebas.
S
S
S
S
E
E
E
Bagian aktiv enzim, terbentuknya kompleks enzim substrat dan penguraiannya
Tingkat
energi
AB
energi aktivasi
A+B
Enzim menurunkan energi aktivasi dari suatu reaksi
27
Pada percobaan hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa oleh enzim,
ternyata bahwa pada konsentrasi sukrosa rendah kecepatan reaksi tergantung pada
konsentrasi sukrosa (berbanding lurus). Akan tetapi pada konsentrasi tinggi
ternyata kecepatan reaksi tidak lagi dipengaruhi oleh pertambahan konsentrasi
(tidak berbanding lurus). Berarti enzim telah jenuh dengan substrat.
v
kecepatan
reaksi
v maks
orde zero
orde camp
1/2 v maks
e
d
r
o
u
at
s
km
[s]
[sukrosa]
Grafik hubungan [sukrosa] dengan kecepata reaksi pada reaksi enzimatik
Mikhaelis dan Menten tahun 1913 mengajukan hipotesis bahwa dalam reaksi enzim
terjadi lebih dahulu kompleks enzim-substrat yang kemudian memberikan hasil
reaksi + enzim kembali.
k1
E+S
k2
Es
k2
P+E
Mikhaelis dan Menten berkesimpulan bahwa kecepatan reaksi bergantung pada
[ES], hingga dari penurunan persamaan dan kurva di atas diperoleh persamaan:
V
Vmaks
V
=
=
[s]
Km+ [s]
Vmaks [s]
Km + [s]
V
= Kecepatan reaksi enzimatik
Vmaks
= Kecepatan maksimum pada [S] tidak terbatas
[S]
= Konsentrasi substrat mol/liter larutan
Km = Konstanta Mikhaelis
Dari rumus bila [S] > Km, maka V mendekati Vmaks. Reaksi mendekati orde
zero.
V = ½ Vmaks maka Km2[S], berarti harga Km sama dengan konsentrasi
substrat (mol/liter) yang menghasilkan kecepatan sebesar ½ Vmaks.
Dari persamaan Mikhaelis dan Menten dapat dibuat grafik garis lurus yaitu
mengubah bentuk persamaan menjadi:
28
V
=
1
V
=
=
1
V
=
Vmaks [s]
Km + [s]
Km + [s]
Vmaks [s]
Km
[s]
Vmaks [s]
Vmaks [s]
Km
Vmaks
1
Vmaks
1
[s]
Disebut persamaan Lineweaver-Burk
Bentuk kurva sebagai berikut:
Km
1
Vmaks
V
1
Vmaks
1
1
Km
[s]
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
Sangat erat hubungannya dengan sifat dari protein antara lain:
1. Konsentrasi substrat
2. Pengaruh pH
Perubahan pH langsung mempengaruhi sifat ion dari gugus amino dan gugus
karboksilat sehingga mempengaruhi bagian aktiv dan konformasi enzim. pH
yang ekstrem akan denaturasi protein enzim, sehingga enzim tidak aktiv lagi.
pH dimana enzim bekerja optimal disebut dengan optimum enzim.
3. Pengaruh temperatur
Enzim bekerja sesuai temperatur tubuh dimana enzim bekerja pada temperatur
tinggi (40º) denaturasi – hilang fungsi enzim.
4. Pengaruh aktivator dan gugus prostetik (F)
Kebanyakan enzim tidak berfungsi optimal karena tidak adanya zat kedua
[aktivator] umum: ion logam, sehingga kecepatan reaksi enzimatik menjadi
tergantung pada [aktivator].
(F)
Enzim bersifat protein majemuk terdiri dari:
protein = gugus apoenzim dan gugus prostetik = koenzim yang saling
berikatan.
Apoenzim + koenzim
Enzim aktiv
29
Ikatan antara apoenzim dan koenzim dapat kuat, kurang kuat. Umumnya
koenzim
adalah vitamin (yang larut dalam air/umumnya vitamin B).
5. Pengaruh inhibitor
Inhibitor adalah zat yang efektif dalam jumlah kecil menghambat jalannya
reaksi menjadi lebih lambat atau berhenti sama sekali. Berdasar mekanisme
reaksi, inhibitor dibagi 3 golongan:
a. Kompetitiv inhibitor
b. Non kompetitiv inhibitor
c. Und kompetitiv inhibitor
Inhibitor enzim adalah senyawa yang dapat mengadakan kompetisi dengan
substrat yang dapat mengikatkan diri dengan aktiv dari enzim.
a. Kompetitiv inhibitor
i. E + S
ES
ii. E + I
EI
E+P
In
2
In
1
1
Km
Vmaks
S
V
kompetisi S dan I
E
I
1
Vmaks
1
1
Km
[s]
Dengan kurva Lineweaver Burk:
* Km berubah, Vmaks tetap, 1/Vmaks, slope berubah
Contoh:
Pada enzim suksinat dehidrogenase. Spesifik untuk suksinat. Senyawasenyawa yang strukturnya mirip suksinat dapat sebagai inhibitor.
CH2
CH2
COOH
COOH
suksinat
CH2
COOH
COOH
COOH
malat
COOH
oksalat
b. Non kompetitiv inhibitor
Adalah senyawa yang mengikat enzim dengan menggunakan gugus lain dari
enzim daripada untuk mengikat substrat, sehingga menghambat reaksi
enzimatik.
30
In
i. E + S
[ES]
ii. E + I
[EI]
iii. S + EI
[EIS]
2
Km
In 1
E+P
1
Vmaks
V
1
Vmaks
EIS
1
1
Km
[s]
Dengan kurva Lineweaver-Burk:
* Km tetap, Vmaks berubah, slope berubah
c. Und kompetitiv inhibitor
Adalah senyawa yang dapat mengikat kompleks enzim-substrat menjadi
kompleks baru yang tidak dapat bersenyawa lagi, tempat ikatan belum
diketahui. Ada pendapat: Inhibitor mol besar sehingga menutupi semua.
In
i. E + S
ES
ii. ES + I
ESI
E+P
2
In 1
Dengan kurva Lineweaver-Burk:
* Km tetap, Vmaks berubah, slope berubah
1
Km
V
Vmaks
1
Vmaks
1
1
Km
[s]
Struktur enzim
International Union of Biochemistry (IUB) telah mendasarkan penggolongan enzim
pada 4 pokok:
1. Berdasar reaksi kimia, telah dikelompokkan menjadi 6 golongan besar enzim,
masing-masing dikelompokkan dalam 4-13 sub-golongan.
2. Penamaan enzim dengan nama substrat ditambah –ase.
3. Informasi pelengkap ditempatkan di belakang nama enzim dalam kurung.
Contoh:
Nad-oksido reduktase (decarboxylating).
4. Sistem kode angka sebanyak 4 angka (E.C)
Angka I : Jenis reaksi sebagai kelas
Angka II : Sub-kelas
Angka III : Sub-sub-kelas
Angka IV : Untuk enzim spesifik
Misal:
E.C 2, 7, 1, 1: Kelas 2 (transfarase), sub-kelas 7 (pemindahan fosfat), sub-subkelas 1 (alkohol berfungsi sebagai akseptor fosfat), digit terakhir menyatakan
enzim heksokinase atau ATP: D. heksosa 6 fosfotransfarase. Enzim yang
mengkatalisis pemindahan fosfat dari ATP ke gugus OH pada karbon 6 glukosa.
31
Berdasar ke-4 konsep tadi maka IUB mengklasifikasikan enzim ke dalam 6
golongan besar:
1. Oksidoreduktase
Enzim yang berfungsi dalam reaksi-reaksi oksidasi (dehidrogenase dan
oksidase).
2. Transfarase
Enzim yang bekerja dalam reaksi-reaksi transfer gugus.
3. Hidrolase
Enzim yang bekerja pada hidrolisis ester, peptida, glikosa dan lain-lain.
4. Liase
Enzim yang menghilangkan gugus tertentu dari substrat dengan mekanisme
yang lain dari hidrolisis, misal enzim untuk menarik air dari gugus alkohol
sehingga terbentuk ikatan rangkap.
5. Isomerase
Enzim yang berfungsi merubah posisi optik dalam isomer.
6. Ligase
Enzim yang berfungsi sebagai katalis dalam reaksi penggabungan 2 mol dan
pemutusan ikatan pirofosfat dalam ATP. Ikatan yang terbentuk adalah C – O,
C – S, C – N, C – C.
Aktivitas spesifik adalah jumlah unit aktivitas enzim per miligram protein atau
jumlah katalis per kilogram protein atau mol substrat/men/mg protein enzim.
Angka pergantian (turnouder number) adalah angka yang menunjukkan
jumlah molekul substrat yang ditransformasikan per satuan waktu oleh satu
molekul enzim.
Aktivitas total adalah jumlah mol substrat yang diubah oleh enzim tersebut per
menit per gram atau jumlah berat tertentu bahan yang digunakan untuk sampel
enzim.
Mekanisme aksi enzim
Enzim mempunyai bagian/sisi aktif yang dapat mengikat substrat , ini terdiri residu
asam amino tertentu, sengan ikatan peptida yang dapat mengadakan kontak
dengan substrat. Ada beberapa teori:
1. Hipotesa Lock and Key (lubang kunci dan anak kunci) menurut Fischer 1913.
2. Induced fit theory
Pengikatan enzim dan substrat merubah konformasi enzim sehingga enzim baru
dapat aktiv mengerjakan substrat.
Vitamin dan koenzim
Vitamin adalah senyawa organik tertentu yang merupakan faktor diit esensial yang
diperlukan dalam jumlah kecil, untuk berlangsungnya metabolisme dan fungsi
metabolisme tubuh.
Vitamin kebanyakan tidak dapat disintesis tubuh, sehingga tubuh harus
memperoleh vitamin dari bahan makanan.
32
Menurut Warburg (1932-1935) mengenai koenzim menunjukkan adanya hubungan
antara struktur kimia dengan koenzim.
1. Nikotinamida (niasin) dan asam nikotinat
COOH
CONH 2
N
N
Koenzim:
a. Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+).
b. Nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP+).
Fungsi:
a. Sebagai dehidrogenase.
Misal:
laktat dehidrogenase
asam laktat
asam piruvat
NAD+
NADH + H+
isositrat dehidrogenase
asam isositrat
ketoglutarat
NADP+
NADPH + H+
b. Sebagai pereduksi.
Misal:
FAD + NADH + H+ → FADH2 + NAD+
Kekurangan : Gejala penyakit pellagra ( dermatitis, diarhe, demensia).
Sumber
: Makanan kaya protein hewani, biji-bijian.
2. Riboflavin (Vitamin B2)
Sebagai koenzim FMN.
Fungsi
: Dehidrogenase.
Misal
:
suksinat dehidrogenase
suksinat
fumarat
FAD
FADH2
Kekurangan
: Terjadi cheilosis (kerak pada sudut mulut), keratosis lidah.
Sumber
: Susu, daging, telur, ikan, biji-bijian.
3. Biotin
Sebagai kofaktor terikat kuat pada protein enzim (BCCP).
Fungsi
: Karboksilasi dan transkarboksilasi.
Misal
:
ATP + HCO3- + BCCP
karboksilase biotin
BCCP - CO2 + ADP + Pi
33
Kekurangan
turun,
: Kulit bersisik,
kurang
selera
makan (anoreksia),
HB
kolesterol naik, urat sakit.
Sumber
: Daging, kuning telur, biji-bijian.
4. Thiamin (Vitamin B1)
Sebagai koenzim TPP.
Fungsi:
a. Dekarboksilasi asam a keto.
b. Oksidasi asam a keto.
c. Transketolasi.
d. Fosfoketolasi.
Kekurangan
: Beri-beri, muntah-muntah, diarhe, akibat alkoholisme.
Sumber
: Biji-bijian, daging, telur, susu, kacang-kacangan.
5. Vitamin B6 (Piridoksin, piridoksal, piridoksamin)
Sebagai koenzim:
a. Piridoksal fosfat.
b. Piridoksamin fosfat.
Fungsi:
a. Transaminasi.
b. Dekarboksilasi.
c. Rasemasi.
Misal:
asam glutamat + asam oksaloasetat
glutamat aspartat transaminase
asam
keto glutamat + asam aspartat
Kekurangan
: Borok kulit, lemah, letih, lesu, nervous.
Sumber
: Protein hewani, biji-bijian, ubi-ubian.
6. Asam folat
Sebagai koenzim.
Fungsi
: Reduksi, sumber H+, C pada sintesa CH3.
Kekurangan
: Megaloblastik ademi, diarhe.
Sumber
: Protein hewani, biji-bijian, sayur hijau.
7. Asam pantotenat
Sebagai koenzim : Koenzim A.
Fungsi
: Pentransfer gugus asil.
R
CH2 C
O
KoASH
R
CH2 C
OH
Kekurangan
insomnia,
Sumber
: Selera
makan
O
S
berkurang,
depresi
H2O
KoA
mental,
kram,
gangguan pencernaan.
: Semua makanan dari hewan, biji-bijian, polong-polongan.
34
8. Vitamin C
Sebagai hidroksilasi (prolin, lisin), pereduksi kuat.
Fungsi:
a. Pembentukan zat interseluler kolagen
b. Pernafasan sel
c. Sintesa hormon steroid dari kolesterol.
Kekurangan
: Skorbut, gusi berdarah, kulit mudah mengelupas, mudah
luka,
mudah kena infeksi, pertumbuhan tulang pada bayi tidak
normal.
Sumber
: Sayuran hijau, buah berwarna.
9. Vitamin A
Sebagai pro vitamin A dalam tumbuhan.
Fungsi
: Penting pada proses fotokimia dalam retina zat picmen
dalam
mata rodopsin karena pengaruh cahaya → opsin + trans
retinen.
Akan diubah: Trans vitamin A dalam darah. Dalam gelap
diubah
kembali jadi rodopsin.
Kekurangan
: Rabun senja, mempengaruhi pembentukan mukosa,
esensial
untuk pertumbuhan tulang dan gigi.
Sumber
: Minyak ikan, protein hewani, sayur hijau, buah berwarna.
10. Vitamin D
Fungsi:
a. Mengatur absorbsi Ca dan Fosfor dari pencernaan.
b. Mengatur klasifikasi tulang dan gigi.
c. Membantu kelancaran transpor aktiv.
Kekurangan
: Riketsia pada anak (tulang lunak, perubahan bentuk
tulang, gigi
tumbuh terlambat).
Sumber
: Minyak ikan, susu, sinar matahari pagi.
Mengubah provitamin D → D
11. Vitamin E
Fungsi:
a. Sebagai antioksidan
b. Mengurangi oksidasi vitamin A
c. Mengatur kesuburan dan reproduksi.
Kekurangan
: Terjadi hemolisa sel darah hewan, anemia ringan,
kemandulan
(pada hewan).
Sumber
: Dari jaringan tumbuhan, sayur hijau, polong-polongan.
35
12. Vitamin K
Fungsi:
a. Pembentukan protombin dan protein.
b. Pembekuan darah.
c. Fosforilasi oksidatif dalam metabolisme sel.
Kekurangan
: Hemorragi, darah sukar membeku.
Sumber
: Hati, sayur hijau.
36
ASAM NUKLEAT
Asam nukleat adalah senyawa organik makro molekul yang kompleks yang pegang
peranan. Dalam sistem biologi asam nukleat bertugas sebagai penyimpanan dan
transmisi informasi genetik serta menterjemahkan informasi ini untuk mensintesis
dengan teliti protein-protein yang khas bagi sel individu.
Asam nukleat adalah pembawa informasi kebakaan (turunan) dari generasi.
Dalam semua organisme terdapat 2 jenis asam nukleat yakni DNA
(deoksiribonukleat-asam) dan RNA (ribonukleat asam). Dna dan RNA merupakan
polimer nukleotida.
Struktur asam nukleat
Asam nukleat terbentuk dari polimerisasi nukleotida-nukleotida.
Nukleotida terbentuk dari nukleosida dan asam fosfat.
Sebuah nukleosida tersusun dari basa purin/pirimidin dengan sebuah molekul
ribosa/deoksiribosa.
Asam nukleat
Nukleotida
Nukleotida
Nukleosida
Nukleotida
Fosfat
Basa nitrogen
Purin
Adenin
Guanin
Pentosa
Pirimidin
Sitosin
Timin
Urasil
Ribosa
Deoksiribosa
37
NH 2
H
O
7
N
2
N
5
1
6
N
CH
N9
H
4
3
N
HN
8
H2N
H
5
N1
H
H
N
H
H
O
H
Pirimidin
H
CH2HO
O
H
1
3
N
H
Timin
CH2HO
O
4
CH3
N
5
H
N
H
N
H
Urasil
Sitosin
H
Purin
O
N
O
N
N
O
4
2
H
Guanin
H6
O
N
H
N
NH 2
N
H
CH
Adenin
3
N
N
OH
2
OH
OH OH
OH H
Ribosa
Deoksiribosa
Sehingga senyawa yang terkandung dalam:
DNA: Pentosa adalah deoksiriboda
Basa N adalah adenin, guanin
Fosfat
sitosin, timin
(purin) dan
(pirimidin)
RNA: Pentosa adalah ribosa
Basa N adalah adenin, guanin
Fosfat
sitosin, urasil
(purin)
(pirimidin)
Dalam nukleosida (-glikosidik/C-1) dari ribosa terikat pada n-1 pirimidin atau n-9
basa purin.
ribonukleosida
Ribosa dengan basa purin/
pirimidin
Deoksiribosa dengan basa purin/
deoksiribonukleosida
pirimidin
38
Ribonukleosida yang umum terdapat di alam adalah: rantai 4 nukleosida yang
membentuk RNA.
O
HN
H2N
C
N
O
Guanin
C
C
N
N
CH2O
OH
O
O
P
OH
O
CH2
O
Adenin
Guanosin
OH
O
O
P
OH
O
CH2 Urasil
O
Adenosin
OH
O
O
P
OH
O
CH2
O
Sitosin
Uridin
OH
O
Sitidin
O
P
OH
39
Deoksiribonukleotida yang paling umum di alam: rantai 4 nukleosida yang
membentuk DNA.
NH 2
N
N
CH Adenin
N
H
N
O
CH2O
H
O
O
P
OH
O
CH2
O
Sitosin
Deoksiadenosin
H
O
O
P
O
OH
CH2 Timin
O
Deoksisitidin
H
O
O
P
OH
O
CH2 Guanin
O
Deoksitimidin
H
O
Deoksiguanosin
O
P
O
CH2
OH
Sebuah nukleosida bila berikatan dengan fosfat akan membentuk nukleotida.
Dari struktur kimianya dapat disebutkan bahwa nukleotida adalah ester fosfat dari
nukleosida. Ikatan ester terbentuk anatara gugus OH C-5 ribosa dengan asam
fosfat. Sehingga ester fosfat disebut juga nukleosida-5 fosfat atau 5-nukleotida.
Nukleotida yang diturunkan dari adenosin disebut adenilat. Yang diturunkan dari
guanosin disebut guanilat.
Basa
Adenin
Guanin
Urasil
Sitosin
Adenin
Guanin
Timin
Sitosin
dst
Ribonukleosida
Adenosin
Guanosin
Uridin
Sitidin
Deoksiadenosin
Ribonukleotida
Adenilat
Guanilat
Uridilat
Sitidilat
Deoksiadenilat
Nama Menurut Struktur Kimia
Adenosin mono fosfat (AMP)
Guanosin mono fosfat (GMP)
Urisin mono fosfat (UMP)
Sitidin mono fosfat (CMP)
Deoksi adenosin mono fosfat
(dAMP)
(dGMP)
(dTMP)
(dCMP)
40
Asam Nukleat terbentuk dari polimerisasi nukleotida-nukleotida. Polimerisasi
terbentuk melalui ikatan fosfat pada OH no C-% dan Oh pada Atom C-3 dari
pentosa.
NH 2
Basa purin
N
N
Fostat
O
HO
P
OH
CH
N
N
O
CH
5 2O
4 Gula
3
1
AMP
2
OH OH
Dua rantai polimer nukleotida dapat berikatan melalui ikatan hidrogen yang
terbentuk antara basa-basa pada kedua rantai.
Ikatan hidrogen ini terbentuk antara atom-atom hidrogen dari sebuah basa rantai
pertama dengan atom nitrogen dari basa pada rantai nukleotida lainnya, sehingga
akibatnya terbentuk struktur heliks dari 2 rantai nukleotida.
S
P
A
T
S P
S P
C
S
S
T
A
P
P S
P S C G S
G
Struktur heliks rangkap DNA
menurut Watson dan Crick
A = Adenin
C = Sitosin
G = Guanin
T = Timin
P = Pospat
S = Gula (Deoksiribosa)
H
O
N
H
CH2
N
CH2
O
O
N
O
P
H
O
N
HO
N
Guanin N H
O
HO
N
N
H
P
O
O
O
Sitosin
O
O
CH2
3 end
O
HO
P
O
O
5 end
41
DNA dan RNA mempunyai susunan kimia yang hampir bersamaan dengan hanya
beberapa perbedaan:
No
DNA
1. Gula pentosa deoksiribosa.
2. Mempunyai asam fosfat yang
menghubungkan gula dari tiap
nukleosida membentuk rantai
nukleotida.
3. Basa nitrogennya:
Purin
: Adenin, Guanin
Pirimidin: Sitosin, Timin
4. Mempunyai 4 nukleotida:
dAMP, dGMP, dCMP,dTMP
5. Struktur terdiri 2 rantai
polimer nukleotida yang
membentuk dobel heliks.
6. DNA adalah materi genetik
dan terdapat dalam
kromosom, nukleoplasma dan
mitokondria.
RNA
Gula pentosa ribosa.
Idem.
Basa nitrogennya:
Purin
: Adenin, Guanin
Pirimidin: Sitosin, Urasil
Mempunyai 4 nukleotida:
AMP, CMP, GMP, UMP
Struktur terdiri hanya 1 rantai
polinukleotida.
RNA adalah pembawa informasi genetik
dan berperan dalam sintesis protein. RNA
terdapat dalam nukleous, nukleoplasma
dan sitoplasma.
DNA mempunyai berat molekul sampai jutaan (7 juta) dengan struktur dobel heliks
yang panjangnya mencapai 30 000 A dan lebar 15-20 A.
RNA terdapat dalam keadaan terlarut di dalam plasma dengan berat molekul
rendah sekitar 100 nukleotida (contoh RNA untuk transfer alanin pada biosintesa
protein). tRNA ini mempunyai struktur berlipat karena ada ikatan hidrogen antara
sesama basa dalam 1 rantai molekul polinukleotida.
Nukleoprotein
Kebanyakan dari asam nukleat tidak terdapat bebas di dalam sel, biasanya asam
nukleat diisolasi dari nukleoprotein, yakni gabungan asam nukleat dengan protein.
Ikatan antara protein dengan asam nukleat mudah dilepaskan hanya dengan
penambahan elektrolit/perubahan pH. Nukleoprotein berat molekul rendah, kaya
arigin dan lisin. Contoh: Histon dan Protamin.
Virus
Merupakan nukleoprotein → asam nukleat berupa DNA dan RNA sehingga ada
virus RNA dan virus DNA, masing-masing mempunyai unit protein sehingga
disebut nukleoprotein. Protein terletak di sebelah luar dan asam nukleat di sebelah
dalam.
Protein
42
Contoh:
Virus mozaik tembakau (TMV)
Asam nukleatnya berupa rantai tunggal yang membentuk a heliks dan yang
bersifat infektif adalah asam nukleatnya.
Protein
Karena virus adalah asam nukleat maka untuk berkembang biak memerlukan sel
hidup untuk membentuk asam nukleat baru dan proses ini adalah sintesa biologis.
43
PENCERNAAN
Zat makanan:
Polimer masuk dalam tubuh diubah menjadi bentuk molekul dilakukan oleh organ
(alat pencerna). Ukuran molekul akan diproses lebih lanjut untuk menghasilkan
antara lain, tenaga, zat pembangun pertumbuhan dan lain-lain.
Bahan makan makro molekul
(karbohidrat, protein, lemak)
Organ pencerna
Molekul sederhana
Mulut
Kelenjar ludah
Esofagus
Hati
Katup pilorus
Lambung
Kantung empedu
Saluran empedu
Pankreas
Duodenum
Usus halus
Usus besar
Usus buntu
Anus
11
12
Sel
1
10
2
3
9
X
4
8
5
7
6
1. Membran sel
2. Mitokondria
3. Lisosom
4. Retikulum endoplasmik
5. Sitoplasma
6. Inti
7. Plasma inti
8. Membran inti
9. Nukleous
10. Ribosoma
11. Golgi
12. Butir-butir lemak
Absorpsi
44
Proses pencernaan
Dalam mulut
Makanan → ukuran yang lebih kecil
luas permukaan bertambah
kontak dengan enzim baik
reaksi berjalan lebih cepat
Enzim ptialin dalam mulut yang membantu, dihasilkan oleh kelenjar ludah
(glandula submaxilaris, glandula sublingualis, glandula parotis)
Komposisi ludah:
99,5 % zat cair dan 0,5 % zat padat
pH ludah 6,35-6,85
Berat jenis ludah 1,003
Fungsi ludah:
o Membasahi makanan
o Pelumas dalam kerongkangan
o Pemecah amilum, dekstrin
Enzim ptialin dalam mulut:
pH optimun 6,6, dibawah itu tidak aktiv, hanya mampu mengubah/memecah
ikatan 1,4 pada amilum dan dekstrin. Enzim ini dalam lambung hanya mampu
bertahan 15’-30’.
Dalam lambung
Terdapat cairan lambung: 99,4 % air dan 0,6 zat padat, dengan berat jenis =
1,001.
Enzim yang terdapat di lambung: Pepsin, lipase.
Cairan lambung mengandung: Hcl, Nacl, Kcl, fosfat, musin, enzim-enzim.
Hcl berfungsi:
o Pendenaturasi protein
o Mengaktivkan pepsinogen → pepsin
o Merangsang sekretin yang terdapat dalam usus 12 jari.
o Mencegah fermentasi
o Dan lain-lain
Pepsin berfungsi:
o Pemecah peptida → bentuk yang lebih sederhana
o Mengumpulkan susu → pemecahan
Lipase berfungsi: Pemecah lemak
Renin berfungsi: (pada lambung bayi) penggumpal susu
Mukus/lendir berfungsi: Melindungi dinding lambung dari Hcl
Dalam usus
Proses dilakukan oleh pankreas enzim, empedu, cairan usus.
Cairan pankreas:
o Hasil dari sel dalam kelenjar pankreas
o Terdiri 98,7 % cair dan 1,3 % padat.
o pH 7,5-8,2
o Terdapat karbonat, enzim, tripsin, khimotripsin, karboksipeptidase, amilase,
lipase, nukleodepolimerase, yang akhirnya akan disalurkan ke duodenum
45
Cairan usus:
o Hasil dari kelenjar-kelenjar mukosa usus
o Terdapat enzim karbohidrase, peptidase, nukleo-fosfatase, nukleosidase,
enterokinase yang berfungsi mengaktivkan tripsinogen → tripsin
Empedu:
o Hasil dari sel hati, kuning-pahit, pH 7,0-8,5
o Terdiri zat padat 1-4 % dan zar organik: Asam empedu, bilirubin,
kholesterol
o Merupakan tempat pembuangan sisa dari sel hati
o Asam empedu yang terdapat: asam kholat, asam deoksikholat yang
berfungsi:
Emulgator lemak
Mengaktivkan lipase
Menambah absorbsi asam lemak, kolesterol, vitamin D dan K
Merangsang pengeluaran empedu
46
METABOLISME SEL
Zat makanan → ukuran kecil → dalam sel.
Mengalami proses:
Anabolisme (membentuk molekul besar)
Katabolisme (energi dipecah → molekul kecil)
Dalam proses katabolisme maka energi dipakai untuk proses kimia sel dan fungsi
tubuh. Proses yang berlangsung dalam sel dengan bantuan enzim.
Sitoplasma
Purin
Pirimidin
Pentosa
Hormon
sRNA
mRNA
tRNA
Inti
A.A
Fat
F.A
Sintesis
protein
F.A.
F.A.
Ac. CoA
ATP
Mitokondria
CO2 + H2O
G
G
Gly
Ribosom
47
Karbohidrat
Metabolisma pada mamalia:
Glikolisis
: Oksidasi glukosa/glikogen menjadi piruvat dan laktat
melalui
jalur EMP.
Enzim terdapat : Extra mitokondria.
Glikogenesis
: Sintesis glikogen dari glukosa.
Glikogenolisis : Pemecahan glikogen →
Proses di hati: Hasilnya glukosa
Proses di otot: Hasilnya piruvat dan laktat
Siklus Kreb’s
: Suatu jalan bersama dari oksidasi karbohidrat,
lipid,
(Siklus trikarboksilat)
protein, melalui asetil Ko A dan akan
dioksidasikan:
(Siklus asam sitrat)
CO2 + H2O
(TCA/CAC)
HMS/DOP/PGOP/PPC : Suatu jalan/jalur lain dari oksidasi glukosa selain
melalui
EMP/Kreb’s.
Glukoneogenesis
: Pembentukan
glukosa/glikogen
dari
zat-zat
bukan
karbohidrat.
glukosa darah
Hati
glukosa-6-fosfat
urea
Otot
glikogen
glikogen
glukosa-6-fosfat
NH3
piruvat
piruvat
NH3
laktat
laktat
ALA
darah
Siklus Asam Laktat/Siklus Cori
ALA
48
Glikolisis
Semua enzim yang diperlukan untuk jalur EMP terdapat pada extra mitokondria,
enzim-enzim tersebut bertanggung jawab terhadap perubahan glukosa menjadi
piruvat dan laktat.
ATP*
-D. glukosa
glikogen
ADP
Mg ++
glukosa-6-fosfat
fruktosa-6-fosfat
Mg
gliseraldehid-3-fosfat
pi
1,3 difosfogliserat
ATP*
++
ADP
fruktosa-1,6-difosfat
NAD
triosafosfat (DHAP +
gliseraldehida-3-fosfat)
NADH + H+
R 3 ATP
ADP
Mg
++
ATP
3-fosfogliserat
2-fosfogliserat
Mg ++
H2O
fosfoenolpiruvat
ADP
Mg ++
ATP
piruvat
(enol)
NAD+
NADH + H+
piruvat
(keto)
laktat
asetil Ko A
oksaloasetat
propionat
sitrat
CO2
dihidroksi asetofosfat
+
-keto glutamat
CO2
49
Jalur glikogenesis dan glikogenolisis
glikogen
1,4 dan 1,6 glucosil
pi
1,4-(glucosil unit)x
UDPG
pi
glukosa-1-fosfat
UTP
glukosa-6-fosfat
-D. glukosa
C
50
METABOLISMA KARBOHIDRAT
Terdiri digesti dan absorpsi
Karbohidrat merupakan sumber kalori yang penting, umumnya yang dimakan poli
dan oligo-sakarida, sedang monosakarida sedikit terdapat dalam makanan.
Mulut
(ptialin
amilase)
Makanan
Oesopagus
Usus halus
(Enzim disakarase
Enzim maltase
Enzim laktase
Enzim sakarase)
Duodenum
(getah pankreas
saluran pankreas
saluran empedu
-Na Bic
-Amilase
-Lipase
-Proteolitik
-Garam empedu
-Sekretin
-Pankreozimin)
Tetap di usus halus menjadi monosa
diserap villi
monosa fosfat
vena
kapiler darah
Hati
metabolise
Glukosa fosfat
Monosa lain
Lambung
(getah lambung,
enzim proteolitik)
Jadi monosa diaktivkan menjadi monosakarida fosfat (fosfat berenergi tinggi:
pirofosfat) sehingga senyawa monosa menjadi lebih reaktiv.
mono
monosa fosfat
ATP
Proses berjalan katalitik
ADP
OH
CH2OH
O
H2C
1
H
OH
heksokin
(glukokin)
ATP
O
O
P
=P
O
CH2OH
H HO
2
O
glikogen
OH
ADP
pi
H
O
5
P
4
glukosa- 6-fosfat
CH2OH
O
H
CH2OH
H
OH
O
3
ATP
galaktosa
1. Enzim heksokinase
2. Fosfoglukomutase
3. Galaktokinase
4. Epimirase
5. Fosforilase
ADP
H2C O
O
H
O
glukosa- 1-fosfat
P
galaktosa- 1-fosfat
CH2OH
O
P
OH
CH2
1
ADP
CH2OH
ATP
OH
fruktosa-6-fosfat
OH
fruktosa
51
Glikogenolisis
Pengubahan glikogen → glukosa dalam hati dan otot.
glukosa makanan
glikogen hati
Proses: - glikogen
- glukosa-1-fosfat
- glukosa-6-fosfat
glukosa darah
(70-90 mg %)
1
2
3
glukosa-1-fosfat
glukosa-6-fosfat
glukosa + piruvat
glikogen otot
1. fosforilase
2. fosfoglukomutase
3. fosfatase
Pengaturan glukosa darah tetap (hemeostatis): bahwa antara pengambilan dan
pemberian adalah
diatur oleh hormon insulin, hasil dari insula langer hanspankreas, yang mengatur glikogenolisis dan glikogenesis dalam hati.
Glukosa darah diatas normal
- glikogenolisis
- glikogenesis otot
- absorbsi glukosa usus
Glukosa darah turun:
- glikogenolisis
- glikogenesis otot
- oksidasi karbohidrat
hiperglikemia
hormon insulin berkurang
= diabetes melitus menurunkan glukosa darah
= glukosuria
CO2
H2O
ATP
52
Glikolisis
Emden Mayerhof Pathway, penguraian glikogen/gula → asam piruvat secara
anaeraob.
Berlangsung dalam jaringan-jaringan aktiv-otot.
CH2OH
glikogen
(poli -1,4-glukosa)
O
1
H2C O P
H
O
2
O P
pi
H2C O P
O
H
3
OH
glukosa-6-fosfat
glukosa-1-fosfat
fruktosa-6-fosfat
CH2 O P
ATP
C O
4
CH2OH
dihidroksiasetonfosfat
(DHAP)
5
6
O
COOH
H C OH
8
HC OH
7
CH OH
+
CH2 O P ATP ADP
asam 3-fosfogliserat
(3-PGA)
O
C H
pi
C O P
+
CH2 O P NADH + H NAD
asam 1,3-difosfogliserat
(1,3-DPA)
CH2 O P
gliseraldehida-3-fosfat
9
COOH
COOH
HC O P
CH2OH
10
H2O
asam 2-fosfogliserat
(2-PGA)
1. fosforilase
2. fosfogluko mutase
3. fosfogluko isomerase
4. frukto kinase
5. aldolase
6. isomerase triosafosfat
7. dihidrogenase-3-fosfat
8. kinasefosfo gliserat
9. fosfoglisero mutase
10. enolase
11. kinase piruvat
COOH
11
C O P
CH2
ADP ATP
asam fosfoenol piruvat
(PEP)
C O
CH3
asam piruvat
OH
CH2OH
ADP
H2C O P
O
OH
CH2 O P
fruktosa-1,6-difosfat
53
Dalam otot asam piruvat akan diubah: Asam laktat
COOH
C
NADH + H+
COOH
NAD+
O
HC
dehidrogenase laktat
CH3
CH3
asam piruvat
COOH
C
O
CH3
asam laktat
: Glikolisa → Etanol (fermentasi alkohol)
: Larutan harus steril → Hasil manis
Larutan tidak steril → Hasil asam
Dalam ragi
Syarat
1
CO2
NADH + H+
O
C
H
2
CH3
NAD+
CH2OH
CH3
etanol
3
CH3
COOH
1. dekarboksilase piruvat
2. dehidrogenase alkohol
3. bakteri
OH
54
Glikogenesis
Pembentukan glikogen dalam hati/otot.
Tahap: Fosforilasi, mutasi, pemanjangan rantai.
H2C
CH2OH
O
O
1
ATP
O
P
CH2OH
H
O
2
H
OH
ADP
O
glukosa-6-fosfat
glukosa
P
glukosa-1-fosfat
UTP
3
CH2OH
pi
UDP
O
CH2OH
O
O
O
O
4
O
N
O
O
O
P
O
P
O
O
N
CH2
n
glikogen
rantai glikogen
non reduktor
uridindifosfatglukosa
(UDPG)
1. glukokinase
2. fosfogluko mutase
3. pirofosforilase UDPG
4. sintetase glikogen
glukosa/glikogen
10 tahap
anaerob
asam piruvat
tahap 11
asam laktat
tahap 11
asetaldehid
Hasil glikolisis:
-Dibutuhkan 2 ATP (jika yang diubah glukosa)
(jika glikogen: butuh 1 ATP)
-Dibutuhkan 1 NADH untuk 3 atom C
-Dikeluarkan 2 NADH + 2H+ untuk 6 atom C
-Dikeluarkan 2 ATP 2 untuk 6 atom C
-Dikeluarkan 2 mol asam laktat
Dikeluarkan: 2 ATP + 2 mol asam laktat/mol glukosa
+
tahap 12
etanol
OH OH
55
Siklus asam sitrat
= Siklus Krebs (penemu: Sir Hans Krebs)
Dasar: Glukosa → glukosa-6-fosfat → asam piruvat → asetil Ko A → siklus asam
sitrat
→ CO2 + H2O
+
O
C OH NAD+ CO2
C O
Co ASH
CH3
asam piruvat
NADH + H
O
H3C C SCoA
asetil CoA
O C COOH
H2C COOH
asam oksaloasetat
Co ASH
1
H2C COOH
HO C COOH
H2C COOH
asam sitrat
H2C COOH
C COOH
HC COOH
asam akonitat
2
H2C COOH
HC COOH
HO C COOH
H
asam isositrat
NADH + H+
+
NAD
8
3
NAD+
CO2
COOH
HC OH
CH2
COOH
asam malat
NADH + H+
COOH
CH2
CH2
C O
COOH
asam ketoglutarat
7
Co ASH
H2O
COOH
CH
CH
COOH
asam fumarat
FADH2
NAD+
4
CO2
NADH + H+
COOH
CH2
pi
Co
ASH
5
CH2
6
COOH
GDP C S CoA
CH2
FAD
GTP
O
CH2
suksinil koenzim A
COOH
asam suksinat
Berlangsung dalam mitokondria
+
O
H3C C S CoA + CO2 + NADH + H+
C3H4O3 + Co ASH + NAD
O
+
H3C C
+ 3 NAD + FAD + GDP + pi
S CoA
+
2 CO2 + 3 NADH + 3 H + FADH2 + GTP + H-S CoA
56
Interaksi Metabolisme
Metabolisme berkangsung menurut urutan reaksi disebut jalur metabolik, berlaku
untuk glukosa, asam amino, asam lemak yang saling berhubungan metabolit
tertentu adalah asam piruvat, asetil koenzim A dan siklus asam sitrat.
Zat Makanan
Protein
Karbohidrat
Lemak
Asam Amino
Glukosa
Gliserol
dan
Asam Lemak
Glikogen
Protein Tubuh
Asam Piruvat
Depot Lemak
Zat antara Siklus Asam Sitrat
Asetil KoA
H+
Transpor Elektron dan
Fosforilasi Oksidatif
Siklus Asam Sitrat
Efisiensi energi dari 1 mol glukosa bila diubah menjadi CO2 dan H2O dalam
metabolisme (glikolisis → asam piruvat → asetil koenzim A → siklus asam sitrat)
akan dihasilkan ATP = 38.
C
C
+
CO2
H + NADH
C
C
NAD
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
NADH + H+
C
C
C
C
C
C
C
C
C
NAD
+
CO2
H+ + NADH
C
C
C
C
FADH2
H+ + NADH
C
C
C
FAD
C
GTP
GDP
NAD +
C
C
C
C
C
C
C
C
C
57
Satu mol glukosa dalam glikolisis dan siklus asam sitrat akan menghasilkan: 10 mol
NADH + H+, 2 FADH2, 2 ATP dan 2 GTP. Dalam proses transpor elektron dan
fosforilasioksidatif menghasilkan, antara lain:
NADH menghasilkan 3 mol ATP dan GTP + ADP
ATP + GDP
FADH2 menghasilkan 2 mol ATP
Enzim yang berperan adalah sitokrom a,b,c; koenzim Q dan FMN, sehingga 1 mol
glukosa menghasilkan 34 ATP (dari NADH dan FADH2) + 2 ATP + 2 ATP = 38
ATP.
Dalam sistem biologis energi bebas dari hidrolisa ATP sebanyak 7,3 kkal mol-1,
sehingga energi dari 1 mol glukosa sebanyak 38 ATP = 38 7,3 = 277 kkal mol-1.
58
Lingkaran pentosa fosfat (LPP)
LPP juga dinamakan heksosa monofosfat shunt. Disebut cabang, karena glukosa →
glukosa-6-fosfat akan dipecah → fruktosa-6-fosfat melalui glikolisis, selain itu juga
pecah melalui LPP dan dihasilkan pentosafosfat yang kemudian untuk biosintesis
asam nukleat.
Selain itu LPP berfungsi untuk pembentukan NADPH + H+ ekstra mitokondrial
yang akan dipakai sebagai sumber hidrogen pada biosintesis asam lemak.
LPP terdiri dari 2 tahap: Oksidasi dan pengembalian.
6 glukosa-6- fosfat + 12 NADP+ + 7 H2O
12 NADPH + 12 H+ + 6 CO2 + 2 pi
6 glukosa-6-fosfat
6 NADP+
6 NADPH
6 fosfat glukonat
+
6 NADP
6 NADPH
6 ribulosa-5-fosfat
2 silulosa-5-fosfat
2 silulosa-5-fosfat
2 ribosa-5-fosfat
2 gliseraldehida-3-fosfat
2 sedoheptotulosa-7-fosfat
2 eritrosa-4-fosfat
2 fruktosa-6-fosfat
2 fruktosa-6-fosfat
2 gliseraldehida-3-fosfat
4 fruktosa-6-fosfat
gliseraldehida-3-fosfat
dihidroksiasetonfosfat
4 glukosa-6-fosfat
fruktosa difosfat
pi
fruktosa-6-fosfat
glukosa-6-fosfat
59
HUBUNGAN ANTAR METABOLISMA
KARBOHIDRAT-LEMAK-PROTEIN
karbohidrat
glikogen
glukosa
glukosa-1-fosfat
glukosa-6-fosfat
fruktosa difosfat
gliserol
fosfo gliseraldehida
lemak
fosfo gliserat
asam lemak
fosfo piruvat
serin
piruvat
alanin
asetil KoA
asetoasetat
=
leusin
isoleusin
tirosin
fenil alanin
treonin
oksaloasetat
sitrat
prolin,histidin = protein
glisin
malat
isositrat
fumarat
ketoglutarat
suksinat
asam glutamat
suksinil KoA
arigin
valin
ornitin
60
METABOLISMA LIPIDA
Digesti dan absorpsinya metabolisme: Lipid → CO2 + H2O
Lipida merupakan sumber energi utama dalam jangka panjang yang
diperlukan makhluk hidup, terutama setelah cadangan glikogen otot dan hati
yang jumlahnya terbatas sudah habis.
Digesti lipida dalam lambung tidak ada (sedikit sekali).
Lemak dari lambung → usus 12 jari digesti berlangsung: bercampur dengan
getah pankreas dan empedu (getah hati) yang bersifat basa. Komponen utama
dari getah hati: K/ Na glikokolat, kolesterol, pigmen empedu. Getah pankreas
antara lain enzim lipase, diperlukan untuk mencerna lipida sehingga menjadi
bentuk emulsi yang halus sehingga kerja enzim lebih aktif.
Trigliserida diuraikan oleh enzim lipase pada atom C1 dan C3 atau hanya 1 atom
C.
C
Asam lemak
C
Asam lemak
C
Asam lemak
2 asam lemak bebas + 2 asil gliserol
(F.F.A)
(monogliserida)
Kemudian diabsorpsi (F.F.A dan monogliserisa), bersama fosfolipida → bentuk
micelle (terdiri dari garam empedu, vitamin yang larut lemak, F.F.A,
monogliserida, kolesterol) yang koloidal besar 40-400 Ao dan akan mendifusi ke
dalam sel-sel mukosa usus, di sini garam empedu tidak ikut difusi, ia akan
diserap pada bagian bawah saluran pencernaan dan kembali → hati.
Jadi micelle di mukosa usus diresintesa lagi dari:
monogliserida + F.F.A
digliserida
+ F.F.A
trigliserida
Trigliserida ini bersama komposisi lain menjadi chilomikron (0,5 - 1 ) → akan
masuk ke dalam saluran limfa → vena → jantung → sirkulasi darah → sebagian
besar masuk hati, lainnya ke jaringan.
Di hati trigliserida diurai kembali karena chilomikron tidak dapat melalui
dinding sel: → asam lemak bebas + gliserida di hati mengalami proses:
(penjenuhan/ pengurangan, perpenjangan/ perpendekan rantai karbon) →
jaringan penyimpan lemak → diurai lagi kalau diperlukan: → gliserida +
F.F.A.
Lemak jaringan diuraikan karena merupakan sumber energi.
Gliserol dapat mendifusi keluar dan pembakaran mengikuti glikolisis (DHAP.).
61
Asam lemak bebas (F.F.A.) diikat pada globulin (protein darah) dibawa ke
jaringan untuk sumber energi.
mukosa
=
==
=
=
=
=
=
=
==
=
lumen
usus halus
mukosa
limen usus
limfa darah
dalam retikulum
endoplasma
getah empedu
chilomikron
trigliserida
kholesterol
vitamin
emulsi
kolesterol
+ protein
vitamin
monogliserida
F. F. A
trigliserida
monogliserida
F. F. A
F. F. A
monogliserida
hati
getah empedu
proses
jaringan lemak
DHAP
Gambar digesti dan absorpsi lipida
glikolisis
diurai
griserida + F. F. A + protein darah
sumber energi
62
KATABOLISMA LIPIDA
Lemak jaringan (trigliserida) → gliserida + F.F.A.
F.F.A. ke hati → CO2 + H2O + ATP
Tahun 1904 dikemukakan oleh Knoop mengenai oksidasi lemak jenuh dikenal
dengan sebutan “ -oksidasi dari Knoop” (karena menyerang atom C- .).
Dengan hasil fragment atom C-2: asam asetat.
Tahun 1950 Lynen kemukakan bahwa oksidasi berlangsung pada asam lemak
bebas tetapi pada Acil CoA. Asam lemak bebas → Asil CoA → Oksidasi.
Proses di hati pada -oksidasi ada tahap-tahap:
Co ASH
asam lemak bebas
(jenuh)
2
asil CoA
1
ADP + pi
ATP
FAD
asil CoA = jenuh
FADH2
H2O
3
5
asil CoA
n-1
asetil CoA
ketoasil CoA
oksidasi
NADH + H
Co ASH
4
+
ikatan tunggal dan mol air
NAD+
ulangan
Kreb's
asil CoA
1. tiokinase
2. dehidrogenase asil CoA
3. hidrase enoil
4. dehidrogenase -OH asil CoA
5. ketotiolase
fosforilasi oksidatif
CO2 + H 2O
63
SIKLUS ASAM SITRAT
(Siklus Krebs → Sirkulasi Hans Kreb’s)
Dasar: Glukosa → glukosa-6-fospat → asam piruvat→ asetil KoA → siklus asam
sitrat → tenaga + CO2 + H2O.
O O
HO C C CH3
piruvat
KoASH
NAD+
CO2
NADH + H
O
KoAS C CH3
asetil KoA
O C COOH
H2C COOH
1
asam oksaloasetat
+
KoASH
H2C COOH
HC COOH
H2C COOH
cis-sitrat
NADH + H+
H2C COOH
2
NAD+
8
C COOH
HC COOH
asam akonitat
H2C COOH
H
HO C COOH
HC COOH
H
asam malat
HC COOH
HO C COOH
H
asam isositrat
+
NAD
H2O
3
CO2
7
NADH + H+
CH2 COOH
CH2
O C COOH
asam ketoglutarat
CH COOH
CH COOH
asam fumarat
Ko ASH
FADH2
6
NAD+
4
+
FAD
Ko ASH
CH2 COOH
CH2 COOH
asam suksinat GTP
5
pi
CH2 COOH
CH2
GDP O C S CoA
suksinil koenzim A
Berlangsung dalam mitokondria
NADH + H
CO2
64
-oksidasi berlangsung dalam mitokondria dan pembentukan asil CoA berlangsung
dalam sitoplasma, baru masuk ke mitokondria.
Contoh pada asam palmitat C15H31COOH, diperoleh ATP sebesar: 7
siklus.
Hasil
7 FADH2
7 NADH + H+
8 Asetil CoA
Pembentukan
CoA
Proses Ulang
ATP
2
3
12
-1
Hasil Bersih
14 ATP
21 ATP
96 ATP
-1 ATP
-1
Jumlah
-1 ATP
129 ATP
Acil
putaran
Efisiensi Kalori: 129 7,3 kkal = 941,7 kkal
941,7
Efisiensi Energi:
x100 % 40%
2340
Cara lain oksidasi (lebih cepat).
Adalah oksidasi atom C gugus metil
arah
asetil CoA.
asam dikarboksilat kemudian oksidasi lagi 2
65
PEMECAHAN ASAM LEMAK TAK JENUH
Asam lemak tak jenuh banyak dijumpai di alam. Yang esensial: linoleat,
linolenat, arakhidonat. Pemecahannya: pada dasarnya tidak berbeda dengan asam
lemak jenuh. Adanya ikatan rangkap-cis maka perlu enzim khusus agar menjadi
bentuk-trans (seperti pada hasil antara pada pemecahan asam lemak jenuh).
Asam lemak tak jenuh terdapat di luar mitokondria akan diangkut oleh
karnitin masuk ke dalam mitokondria dan menjadi bentuk aktivnya yaitu asil-KoA
tak jenuh kemudian didegradasi seperti pada asam lemak jenuh. Contoh: OleilSKoA terdiri rantai C 18 buah dan ikatan rangkap terdapat pada atom C 9-10
buah. Bentuk cis oleil-SKoA ini masuk ke siklus -oksidasi dan secara bertahap
dipisahkan asetil KoA.
O
C
C
C
C
C
C
C
C C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
oleil-S KoA
3 x siklus
C
C
C
C
C
C
3
C
C
C
3
C
C
oksidasi
O
O
C
S KoA
+ 3 C
S KoA
1
C
S KoA
2
sis enoil-KoA
asetil-S KoA
Sampai siklus ke 3 dihasilkan 3 asetil SKoA. Pada siklus ke 4 dimulai bila cis
enoil
trans enoil.
O
3
R
C C 2 C S KoA
C
C 1
3
sis enoil-KoA
R
C
C
2
2
C 1
C
C
S KoA
O
sis enoil-KoA
Senyawa trans langsung masuk ke reaksi hidrasi tanpa melalui dehidrogenasi
dalam siklus -oksidasi akan dihasilkan 1 Asetik-SKoA tanpa menghasilkan
FADH2. Siklus berikutnya berlangsung seperti -oksidasi asam lemak jenuh.
Asam lemak tak jenuh polienoat: asam linoleat, diperlukan enzim L-3-OHasil-SKoA epimerase.
Reaksi:
66
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
S KoA
O
linoleil-KoA
3 asetil KoA
C
C
C
C
3
C
sis
C
6
C
C
4
5
C
6
C
C
2
C
3
S KoA
*
C
C
C
C
C
2
O
dienoil-KoA
C
C
C
6
trans
C
C
C H C
C
OH
D. 3 hidroksi asil Ko-A
O
C
C
C
S KoA
O
2 asetil KoA
Enzim Hidratase
S KoA
C
dienoil-KoA
* Enzim enoil-KoA isomerase
C
C
C
C
C
2
C
C
C
C
sis eniol-KoA
C
C
1
2
O
S KoA
epimerase
C
C
C
C
C
C
C
C
dan seterusnya.... 4 asetil KoA
S KoA
O
L. 3 OH-asil-KoA
Pemecahan asam lemak ganjil yang jarang terdapat di alam, bila terikut
dalam makanan maka degradasinya lewat siklus -oksidasi. Pada pemecahan
terakhir dihasilkan senyawa atom C3 = propionil-KoA. Asam lemak ganjil
Asetil
KoA
sisa (3C)
propionil KoA
metil malonil KoA
suksinil KoA Siklus
Krebs.
Asam lemak ganjil
H3CH2C
C S KoA
propionil KoA karboksilase
+
biotin
asam amino (valin, isoleusin)
O
ATP
CO2
propionil KoA
metilmalonil KoA
rasemase
ADP
pi
O
H
C
S KoA
H
C
CH3
C
OH
O
metilmalonil KoA
metilmalonil KoA mutase
+
B12
H2C
H2C
O
C S KoA
C
OH
O
suksinil KoA
Siklus Krebs
67
Metabolisma asam lemak tak jenuh rantai panjang yang penting dalam
metabolisme mamalia adalah:
Asam lemak non esensial: Asam palmitoleat (16:1)
CH3-(CH 2)5-C=C-(CH 3)7
COOH
Asam oleat (18:1)
C-(C)7-C=C-(C)7-COOH
Asam lemak esensial
: Asam linoleat (18:2)
C-(C) 4-C=C-C-C=C-(C) 7
COOH
Asam a linoleat (18:3)
C-C-C=C-C-C=C-C-C=C-(C)7
COOH
Asam arakhidobat (20:4)
C-(C)4-(C=C-C)4-(C)2-COOH
68
METABOLISMA PROPIONAT (Propionil KoA)
Oksidasi asam lemak jenuh
Untuk asam lemak jenuh dengan jumlah atom C genap maka hasil pemecahan
-oksidasi berupa asetil KoA (atom C = 2).
Untuk asam lemak jenuh dengan jumlah atom C ganjil maka hasil pemecahan
-oksidasi berupa propionil KoA (atom C = 3).
Dari makanan juga diabsorpsi propionate, yang dalam tubuh akan diubah jadi
propionil KoA.
Propionil KoA akan diubah jadi suksinil KoA, dan masuk dalam siklus sitrat.
Proses:
O
CH3
CH2
C
ATP
O
1
H
CH3
Co A-SH
CH2
C
S-CoA
ADP + ppi
asam propionat
propionil CoA
ATP
CO2
2
ADP + pi
H3C
C
O
H2
C C
O
S-CoA
OH
O
suksinil CoA
CH3
CH
C
C
S-CoA
OH
O
metilmalonil CoA
Siklus Kreb's
1. Enzim thiokinase
2. Enzim karboksilase propionil CoA-(
koenzim biotin),
fungsi untuk karboksilasi
3. Enzim isomerase metilmalonil CoA-koenzim B12
69
Oksidasi asam lemak tak jenuh
Prinsip sama: melalui -oksidasi, karena ada ikatan tak jenuh maka ikatan
harus dipindah ke posisi - (posisi 2-3) yang memungkinkan terjadi -oksidasi.
Bila ikatan ada lebih dari 1, maka dipotong lalu dipindah ke posisi - . Enzim
yang berperan: isomerase.
Contoh:
Oksidasi asam linoleat C18H32O2 posisi ikatan rangkap pada C-9 dan C-12.
C
linoleil-CoA
oksidasi
3 asetil CoA
C
O
S-CoA
dienoil-CoA
enzim trans enoil CoA isomerase
C O
S-CoA
asil CoA tak jenuh
oksidasi
2 asetil CoA
C
enoil CoA
O
S-CoA
enoil CoA hidratase
OH
hidroksi asil CoA
C O
S-CoA
hidroksi asil CoA epimerase
C
OH
oksidasi
4 asetil-CoA
O
S-CoA
O
S-CoA
70
ANABOLISMA LIPIDA
LIPIGENESIS
Anabolisma lipida berlangsung dalam sitosel.
Beberapa tahap anabolisma:
- Biosintesa asam lemak dari asetil KoA dan malonil KoA.
Berasal dari glukosa
glikolisis (hasil asetil KoA/ -oksidasi) diubah dalam
siklus lipigenesis asam lemak.
Tahap I: Pembentukan asetil-ACP (dengan bantuan ACP)
O
H3C
Asetil KoA + H-S-ACP
C
+ HS-KoA
S-ACP
Malonil KoA dibentuk dari:
O
O
C
Asetil KoA + CO2
H2C
C
HO
S-KoA
Tahap II: Penggabungan malonil KoA dengan asetil-ACP
Tahap III: Dehidratasi
Tahap IV: Reduksi
Siklus diulangi dengan penambahan malonil-KoA, akhirnya diperoleh asam
lemak.
71
Lipigenesis asam lemak jenuh
HS-ACP
O
CH3 C S-ACP
asetil CoA
C
S-ACP
asetil ACP
CoASH
ATP
CO2
O ADP + pi
HS-ACP
C S-ACP
dst
CH2
C
S-ACP
*
O
malonil ACP
CoASH
HS=ACP
2
ko
nd
en
sa
si
COOH
CH2
COOH
malonil CoA
CH3
1
CH3
u l an g
karboksilase
O
transfer
CO2
O
O
C
CH2 C
S-ACP
asetoasetil ACP
NADPH + H+
reduksi I
NADP+
O
CH3(CH2)4C
S-ACP
heksonil ACP
O
H2
CH3 C CH2 C
butiril ACP
CH3
HS-ACP
S-ACP
3
4
NADPH + H+
CH3
O
C
CH2 C
S-ACP
OH
-OH butiril ACP
CO2
reduksi II
NADP+
H
H
C
O
CH
C
S-ACP
de
ra
hid
si
-OH krotonil ACP
1. asil transferase
2. malonil transferase
3. hidratase
4.
reduktor
Sintesa asam lemak jenuh terdapat pada hewan, manusia, juga sintesa asam
lemak tak jenuh juga terjadi pada tanaman (organ aerob).
Contoh: Sintesa asam oleat (ikatan = pada C-9) memerlukan O2
ikatan
rangkap, enzim kompleks oksigenase.
Sedang dalam organ anaerob sintesa asam tak jenuh dengan memakai
-OH asil ACP
dehidratase
enoil ACP
72
Sintesis Asam Lemak Ikatan Tunggal
Ditemukan dalam tubuh hewan, menyimpan jenis lemak yang lunak
depot
lemak. Proses terjadi dalam mikrosom hati, merubah stearil KoA
oleil KoA.
Dalam reaksinya diperlukan O2, NADPH/ NADH.
stearil KoA + enzim
asil transferase
KoA-SH
Stearil-enzim
O2 + NADPH + H+
hidroksilase
NADP+ + H2O
hidroksistearil-enzim
hidratase
H2O
oleil-enzim
asil transferase
KoA-SH
oleil-KoA + enzim
Asam lemak essensial disintesis dari asam linoleat (misal, linoleat
Proses:
linoleil KoA
O2 + NADPH + H+
desaturase
NADP+ + H2O
linoleil KoA (
9,12
arakhidonat).
oktadekadienoil KoA)
6,9,12
g linoleil KoA
glinolenil KoA (
malonil
KoA,
NADPH
perpanjangan
(C2)
g linolenil KoA
O2 + NADPH +H+
desaturase
NADP+ + H2O
arakhidonil KoA
(
(
oktadekatrienoil KoA)
8,11,14
eikosatrienoil KoA)
5,8,11,14
eikosatetraenoil KoA)
73
Biosintesa Trigliserida
asam a fosfatida
2
agliserofosfat + 2 mol asil KoA
1
pi
asam a fosfatida
a,b digliserida
3
Ko-ASH
triglisrida
a,b digliserida + 1 mol asil KoA
4
CH2OH
O
O
O
H2C
O
C
R
pi
2R C S KoA
HO
C
R
H
C
O
CH
2Co-ASH
O
H2C
CH2OH
O
P
O
2
1
O
O
H2C
O
C
R
C
C
O
CH
O
C
C
R
CH
CH2OH
SKoA
O
H2C
O
O
O
R
3
C
R
CH2
R
H
AS
Ko-
R
4
Ikhtisar jalur utama metabolisma lipida dan hubungannya dengan metabolisma
glukosa.
steroid
steroidogenesis
FFA
gliserol
aktivasi
aktivasi
lipolisis
triasil gliserol
+
fosfolipid
kolesterologenesis
kolesterol
esterifikasi
gliserol-P
asil KoA
-oksidasi
sfingolipida
asetil-KoA
piruvat
ketogenesis
triosa-P
glukosa
siklus
krebs
benda keton
CO2
Bila energi yang diperlukan banyak maka pemecahan lemak banyak, -oksidasi
menghasilkan asetil KoA + asetoasetat
yang akan diubah menjadi benda – benda
keton.
74
METABOLISMA ENERGI DALAM TUBUH
Membahas tentang beberapa kalori yang dibutuhkan tubuh. Proses katabolisma
menghasilkan energi dan anabolisma membutuhkan energi.
Dipergunakan alat kalorimeter, dilakukan secara in-vitro (luar tubuh).
Bahan makan (karbohidrat, lemak, protein
CO2 + H2O + kalori
Untuk karbohidrat dihasilkan 4,1 cal/gram, untuk lemak dihasilkan 9,4
cal/gram dan untuk protein dihasilkan 5,6 cal/gram.
Dalam makhluk hidup ada faktor lain yang berpengaruh sehingga tidak dapat
dihasilkan kalori 100% sama seperti in-vitro.
Untuk karbohidrat hanya 98% nilai absorpsinya sehingga nilai kalori
karbohidrat dalam tubuh = 98/100 x 4,1= 4 cal/gram
Untuk lemak hanya 94% nilai absorpsinya sehingga nilai kalori lemak dalam
tubuh
= 94/100 x 9,4= 9 cal/gram.
Untuk protein hanya 92% nilai absorpsinya sehingga nilai kalori protein dalam
tubuh
= 92/100 x 5,6= 5,3 cal/gram.
Protein juga menghasilkan NH3 yang akan diubah
ureum, asam urat,
kreatinin, sehingga
energi yang dihasilkan berkurang
diperkirakan
mencapai 1,3 Cal, sehingga untuk protein nilai kalori dalam tubuh menjadi 5,3 –
1,3 = 4 cal/gram.
Energi yang dihasilkan dalam tubuh dipergunakan untuk:
- menjaga kesetimbangan tubuh supaya proses – proses berlangsung normal.
- Maintenance kerja otak, otot.
Beberapa jenis kegiatan yang perlu energi:
Duduk
: 96 Cal/jam
Mengemudi
: 168
Jalan 3 km/jam : 180
Jalan 6 km/jam : 336
Lari cross country
: 636
Berenang
: 660
Kerja kuli dengan otot: 654
75