Metabolisme Lipid

METABOLISME
LIPID
Oleh:
Dr. Husnil Kadri, M.Kes
Bagian Biokimia Fakultas Kedokteran
Universitas Andalas
Padang
Integrasi Metabolisme KOH,Lipid,& Protein
2
Integrasi Metabolisme Lipid
3
Lipoprotein Kilomikron
• Sel usus menggabungkan triasilgliserol,
protein, fosfolipid, kolesterol, & vitamin larut
lemak ke dalam bentuk kilomikron.
• Kilomikron ialah lipoprotein yang terutama
mengandung triasilgliserol disekresikan ke
dalam sistem limpatik duktus torasikus,
kemudian masuk ke dalam darah 1-2 jam
setelah makan.
4
Lipoprotein Lipase (LPL)
• Adalah enzim yang melekat pada sel endotel
kapiler; jaringan adiposa, otot (terutama
jantung), & kelenjar mamae laktasi.
• LPL memecah triasilgliserol menjadi asam
lemak & gliserol.
• Asam lemak tsb dpt mengalami;
- terutama disintesis kembali menjadi triasilgliserol pada jaringan adiposa.
- membentuk komplek dgn albumin darah.
- sumber energi bagi otot & jaringan lain. 5
Transpor Asam Lemak Antar Membran
6
Lipoprotein Lipase (LPL)
• Sel otot juga dpt memperoleh asam lemak
dari lipoprotein darah bila butuh energi
walaupun kadar lipoprotein rendah.
• Gliserol yang dibebaskan oleh LPL dapat
digunakan membentuk triasilgliserol di hepar
dalam keadaan kenyang.
• LPL juga mengubah VLDL (Very Low Density
Lipoprotein) menjadi IDL (Intermediete
Density Lipoprotein).
7
VLDL
(Very Low Density Lipoprotein)
• Komponen asam lemaknya berasal terutama
dari lipogenesis karbohidrat makanan di
hepar.
• Mengangkut triasilgliserol dalam darah.
• Triasilgliserol pd VLDL dapat dicerna oleh
LPL menjadi asam lemak agar dpt digunakan
sebagai sumber energi bagi otot & jaringan
lain.
8
IDL
(Intermediate Density Lipoprotein)
• Berasal dari sisa VLDL setelah pencernaan
triasilgliserol.
• IDL mengandung triasilgliserol relatif rendah.
• Lipoprotein ini akan diserap oleh hepar
melalui proses endositosis dan diuraikan oleh
lisosom.
• IDL juga dpt diubah menjadi LDL (Low
Density Lipoprotein).
9
LDL
(Low Density Lipoprotein)
• Lipoprotein ini berasal dari sisa IDL setelah
pencernaan triasilgliserol.
• LDL mengandung kolesterol dan kolesterol
ester dalam konsentrasi tinggi.
• LDL berfungsi membawa kolesterol dan
fosfolipid ke berbagai jaringan untuk sintesis
membran sel.
10
HDL
(High Density Lipoprotein)
• Lipoprotein ini dihasilkan di hepar & usus.
• HDL berfungsi mempertukarkan apoprotein &
lemak dengan kilomikron & VLDL.
• Mengandung tinggi protein & fosfolipid.
• HDL mengembalikan kolesterol dari jaringan
perifer ke hepar.
11
Hasil Pemeriksaan Lipid Darah yang Ideal
(Setelah puasa minimal 12 jam)
•
•
•
•
•
•
•
Kolesterol total
Kilomikron
VLDL
LDL
HDL
Perb. LDL / HDL
Triasilgliserol
= 120-200 mg/dl
= negatif
= 1-30
mg/dl
= 60-160 mg/dl
= 35-65 mg/dl
= < 3,5
= 10-160 mg/dl
12
Abetalipoproteinemia
• Adalah penyakit herediter berupa tidak
terbentuknya apobetalipoproteinemia.
• Jaringan tubuh penderita penyakit ini tidak
mampu membentuk kilomikron di usus atau
VLDL di hepar, karena kedua lipoprotein ini
membutuhkan apoprotein b.
• Akibatnya terjadi penimbunan triasilgliserol di
sel usus & hepar.
• Pengidap
penyakit
ini
hanya
boleh
mengkonsumsi asam lemak rantai pendek &
sedang.
13
Obstruksi Duktus Pankreas
• Adalah sumbatan pada saluran antara
kelenjar pankreas dan usus halus duodenum.
• Obstruksi saluran ini mengakibatkan sekresi
pankreas seperti; lipase pankreas dan sekret
pencernaan lipid lain sangat berkurang dalam
saluran pencernaan.
• Keadaan ini dapat menimbulkan steatorea
dan defisiensi vitamin larut lemak.
14
Pemecahan Triasilgliserol (Lipolisis)
• Peristiwa pembebasan asam lemak ini
dipengaruhi
oleh
hormon
epinefrin,
norepinefrin, ACTH, dan glukagon.
• Hormon diatas akan meningkatkan kadar
cAMP (cyclic Adenosin Mono Phosphat).
• cAMP mengaktifkan suatu protein kinase
yang berfungsi untuk memfosforilasi Hormon
Sensitive Lipase (HSL).
15
Pengaruh Hormon Insulin pada Lipolisis
• Menghambat lipolisis.
• Meningkatkan lipogenesis.
• Menurunkan kadar cAMP, sehingga
menghambat aktifitas HSL.
16
Hormon Sensitive Lipase
17
Pemecahan Triasilgliserol
• HSL terfosforilasi selanjutnya mengeluarkan
asam
lemak
pertama
dari
suatu
trigliasilgliserol.
• Asam lemak yang masih terikat dibebaskan
oleh lipase bukan HSL.
• Asam lemak bebas tsb akan memasuki
sirkulasi darah untuk terikat pada albumin.
• Gliserol hasil pemecahan triasilgliserol ini
juga masuk ke dalam darah agar dapat
dioksidasi oleh jaringan lain.
18
Transportasi Asam Lemak ke Dalam
Mitokondria
• Setelah berada dalam sel, asam lemak
menjadi asil KoA oleh enzim pada membran
luar mitokondria.
• Asil KoA ini dpt menembus membran luar
mitokondria.
• Pada ruang antar membran tsb, gugus asil
akan berikatan dengan karnitin membentuk
asilkarnitin.
• Asilkarnitin selanjutnya menembus membran
dalam menuju matrik mitokondria.
19
Transportasi dengan Karnitin
20
Oksidasi-b
• Adalah proses oksidasi asam lemak dalam
mitokondria.
• Rangkaian reaksi berulang oksidasi-b ialah;
- dehidrogenasi (asil KoA dehidrogenase)
- hidrasi (enoil KoA hidratase)
- oksidasi (b-hidroksi asil KoA dehidrogenase)
- tiolisis (b-keto tiolase)
• Proses berlangsung sampai tinggal asetil KoA.
• Bertujuan untuk menghasilkan; Asetil KoA,
NADH,& FADH2
21
Oksidasi-b
22
Oksidasi-b
23
Oksidasi Asam Lemak Rantai Ganjil
• Oksidasi berlangsung dengan cara yg sama
sampai terbentuk penggal tiga karbon,
propionil KoA.
• Karboksilasi propionil KoA menghasilkan
metilmalonil KoA, selanjutnya menjadi
suksinil KoA (zat antara pada siklus asam
sitrat).
• Suksinil KoA dioksidasi lebih lanjut dalam
siklus asam sitrat.
24
Oksidasi Asam Lemak Tidak Jenuh
• Oksidasi berlangsung dengan cara yg sama
dgn oksidasi-b, sampai bertemu dengan
atom C yg mengandung ikatan tak jenuh.
• Proses ini memerlukan suatu enzim
reduktase & isomerase .
• Reduktase bekerja pada ikatan rangkap lebih
dari satu, sampai tinggal hanya satu ikatan
rangkap.
• Isomerase merubah konfigurasi sis ke trans.
• Kemudian oksidasi-b berlangsung kembali. 25
Oksidasi-a
• Oksidasi ini berlangsung pada asam lemak
dengan rantai; - cabang (asam fitanat)
- sangat panjang (otak &saraf)
• Proses oksidasi berlangsung pada C-a,
dimana satu karbon dikeluarkan dari ujung
karboksil rantai asam lemak dan dibebaskan
sebagai CO2.
• Karbon asam lemak sisanya dapat meneruskan oksidasi-b.
26
Oksidasi-w
• Oksidasi ini berlangsung pada asam lemak
rantai cabang yang mengandung banyak
atom C.
• Gugus metil di ujung-w diubah menjadi
gugus karboksil, sehingga terbentuk suatu
asam dikarboksilat.
• Sesudah terikat dengan KoA, oksidasi-b
dapat berlangsung dari kedua ujung
karboksil.
27
Oksidasi-b pada Asam Stearat (18:0)
• Aktifasi
= (-) 2
• Oksidasi asam stearat -->asetil-KoA
- 8 FADH2 (8 x 2)
= 16
- 8 NADH (8 x 3)
= 24
• Oksidasi 9 asetil-KoA
- 1 FADH2 (9 x 1 x 2)
= 18
- 3 NADH (9 x 3 x 3)
= 81
- 1 GTP (9 x 1)
=
9
Menghasilkan ATP sebanyak
= 146
28
Oksidasi-b pada Asam Oleat (18:1;9)
• Aktifasi
= (-) 2
• Oksidasi asam stearat -->asetil-KoA
- 7 FADH2 (7 x 2)
= 14
- 8 NADH (8 x 3)
= 24
• Oksidasi 9 asetil-KoA
- 1 FADH2 (9 x 1 x 2)
= 18
- 3 NADH (9 x 3 x 3)
= 81
- 1 GTP (9 x 1)
=
9
Menghasilkan ATP sebanyak
= 144
29
Oksidasi Badan Keton
• Badan keton dibentuk pada keadaan sel
kekurangan karbohidrat; puasa & diabetes.
• Asam lemak yg berasal dari jaringan adiposa
dibawa ke hepar utk menjadi asetil KoA
dalam mitokondria.
• Bila terdapat sedikit karbohidrat dlm sel,
maka sebagian besar oksaloasetat daur
Krebs menjalani glukoneogenesis agar
menghasilkan glukosa.
• Akibatnya hanya tinggal sedikit oksaloasetat
yang dapat berkondensasi dgn asetil KoA. 30
•
•
•
•
Oksidasi Badan Keton
Akibatnya kelebihan asetil KoA diubah
menjadi badan-badan keton.
Badan keton terdiri dari; - asetoasetat
- aseton
- b-hidroksibutirat
Badan keton selanjutnya dilepaskan ke
dalam aliran darah dan dapat digunakan
sebagai bahan bakar oleh semua sel.
Zat-zat ini bersifat asam, sehingga
menyebabkan penurunan pH darah dengan
cepat (asidosis metabolik).
31
Ketogenesis
32
Ketogenesis
33
Ketogenesis
34
Keuntungan Badan Keton
• Dua asetil KoA yg berasal dari asetoasetat
tidak menghasilkan 24 ATP seperti daur
Krebs yang biasa, tetapi hanya 23 ATP
karena satu
ATP
digunakan untuk
mengaktifkan asetoasetat.
• Hepar & jaringan lain menggunakan sebagai
sumber energi.
• Selama kelaparan/puasa jangka panjang (>
10 hari), otak dpt mengoksidasi badan keton.
• Protein otot dapat dihemat.
35
Pengaturan Oksidasi Asam Lemak
• Oksidasi asam lemak diatur melalui rantai
transpor elektron dalam mitokondria, yaitu;
kebutuhan akan ATP.
• Otot cenderung menggunakan asam lemak
sebagai bahan bakar. Disaat asam lemak
melimpah, oksidasi glukosa otot dihambat.
• Setelah diet tinggi karbohidrat, akan terjadi
sintesis asam lemak dalam hepar. Oksidasi
asam lemak di dalam hepar dihambat oleh
malonil KoA (suatu zat antara yang terdapat
pada sintesis asam lemak).
36
Sintesis Asam Lemak (Lipogenesis)
• Sebagian besar sintesis asam lemak
berlangsung dalam sitoplasma sel-sel hepar
& jaringan adiposa.
• Reaksi dimulai dgn membawa asetil KoA
keluar dari mitokondria melalui torak sitrat
(citrate shuttle).
• Proses diatas menghabiskan 2 molekul ATP.
• Pembentukan asetil KoA sitosol tsb
dirangsang oleh rasio insulin/glukagon
setelah makan karbohidrat.
37
Torak Sitrat
38
Lipogenesis
• Asetil KoA sitosol menjadi malonil KoA oleh
Asetil KoA karboksilase.
• Enzim ini diaktifkan oleh; kenyang, sitrat, &
insulin.
• Insulin yang tinggi juga mengaktifkan enzim
berikutnya pada jalur ini, yaitu Komplek
Asam Lemak Sintase.
• Produk dari jalur ini ialah palmitat (C16).
• Palmitat dpt diperpanjang & didesaturasi
menjadi berbagai asam lemak.
39
Sintesis Triasilgliserol
• Triasilgliserol pada hepar & jaringan adiposa
dibentuk melalui senyawa antara asam
fosfatidat (pada sel usus, triasilgliserol
berasal dari 2-monoasilgliserol).
• Jaringan adiposa tidak memiliki gliserol
kinase, sehingga tidak bisa menggunakan
gliserol yang dihasilkan oleh LPL.
• Insulin merangsang pembentukan LPL dan
metabolisme glukosa menjadi asam lemak
dalam jaringan adiposa.
40
Sintesis triasilgliserol
Hepar
Hepar &
Jar. Adiposa
Gliserol
Glukosa
Gliserol 3-P
Asam fosfatidat
Diasilgliserol
Triasilgliserol
VLDL
Simpanan
adiposa
41
Sintesis Kolesterol
• Kolesterol berfungsi sebagai komponen
stabilisasi membran sel, prekursor garam
empedu, & prekursor hormon steroid.
• Disintesis hampir pada semua sel, terutama
hepar & usus.
• Prekursor sintesis kolesterol ialah Asetil KoA.
• Kecepatan sintesis kolesterol ditentukan oleh
enzim HMG-KoA reduktase.
• Enzim ini dpt dihambat oleh obat anti
hiperkolesterolemia.
42
43