materi-biokimia

PERTEMUAN KETIGA dan KEEMPAT
 Aspek biokimia
4. Metabolisme Karbohidrat: Glukoneogenesis, uronik
yang berpengaruh
acid pathway, metabolisme-fruktosa-galaktosa-gula
dalam reproduksi
amino, pengaturan metabolisme karbohidrat, pengaturan
kesehatan ibu,
kadar glukosa darah)
janin, bayi dan
anak
5. Metabolisme Lemak : transport lipid dlm plasma,
biosintesis lipid, metabolisme jaringan lemak dan
pengaturan mobilisasi lemak dan jaringan lemak, lemak
sbg sumber energi untuk proses hidup, fungsi lemak tak
jenuh, metabolisme, lipoprotein plasma, peranan hati
dlm metabolisme lipid, proses ketogenesis dan
terjadinya ketosis, metabolisme kolesterol
METABOLISME KARBOHIDRAT
MANFAAT PELAJARAN INI BAGI
ANDA :
Memahami manfaat penggunaan asam laktat
sebagai sumber energi dan keadaan kelebihan
laktat atau ASIDOSIS LAKTAT pada pasien
yang mengalami gangguan metabolic karena
berbagai sebab misal pada gangguan
penyediaan oksigen (pada kasus anesthesia &
keracunan), gangguan ketiadaan enzimenzim neoglikolisis (glukoneogenesis),
ketiadaan enzim fruktosa bifosfatase dalam
hati bayi, minuman beralkohol, dan
penggunaan obat phenformin oleh penderita
Diabetes mellitus.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
1
GLUKONEOGENESIS
GLUKONEOGENESIS : Perubahan asam laktat menjadi glukosa.
Asam Laktat (dan piruvat) terbentuk dari oksidasi yang tidak
sempurna dari glukosa.
Salah
satu
cara
menghilangkan
asam
laktat
adalah
dengan
mengoksidasinya menjadi CO2 dan H2O.
Proses oksidasi asam laktat terjadi dalam jaringan otot lurik, jantung, dan
otak.
Asam laktat merupakan senyawa yang dapat berubah menjadi asam piruvat
dan sebaliknya. Perubahan itu terjadi dalam peristiwa GLIKOLISIS
(Peristiwa pemecahan gula yang terjadi di sitoplasma sel)
Reaksi-reaksinya sebagai berikut :
C2 H12O2
COO∣
— C — H
2 HO
∣
CH2
Glukosa
+
2 H+
Pembentukan laktat
menghasilkan ATP.
ini
2 H+ akan menaikkan ADP
menjadi ATP
L-laktat
Ini adalah reaksi dari pemecahan glukosa tanpa menggunakan O2.
Pemecahan glukosa menjadi asam laktat dan H+ digunakan sebagai
pengganti pembakaran sempurna glukosa menjadi CO2 dan H2O.
Terbentuknya asam laktat ini menghasilkan ATP tanpa menggunakan O2.
Hal
ini
dapat
terjadi
karena
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
adanya
enzim
LAKTAT
2
DEHIDROGENASE yang mengubah menjadi asam PIRUVAT secara
bolak balik.
Peristiwa pemecahan glukosa menjadi asam laktat dan piruvat dalam
keadaan tanpa Oksigen dan menghasilkan ATP ini merupakan jalur
cepat penghasil energi untuk keperluan kontraksi otot pada keadaan
kerja berat. Peristiwa demikian disebut Glikolisis Jalur EMBDEN
MEYERHOF.
Reaksi perubahan piruvat menjadi asam laktat dan sebaliknya dapat
dilihat sebagai berikut :
COOCOOLaktat DEHIDROGENASE
∣
∣
2 HO — C — H + NAD+
C =O + NADH + H+
∣
∣
CH2
CH3
L-laktat
Piruvat
Catatan : Laktat dehidrogenase adalah suatu oksidoreduktase
Asam laktat yang terbentuk dari glikolisis yang terjadi di sitoplasma sel
sebagian akan dibawa oleh darah menuju jaringan lain untuk
dioksidasi. Sebagian besar sisanya akan diubah kembali menjadi
gugusan glukosa atau bila persediaan glukosa masih cukup maka akan
diubah menjadi lemak.
Perubahan glukosa menjadi asam Laktat melalui jalur EMBDENMEYERHOF bersifat IRREVERSIBEL (TAK DAPAT BOLAKBALIK). Oleh karena itu harus ada jalur lain untuk mengubah kembali
LAKTAT menjadi glukosa.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
3
Dalam jalur Embden-Meyerhof 2 ATP diperlukan untuk mengubah
glukosa menjadi dua triofosfat :
(1)
GLUKOSA + 2 ATP ~~~ 2 TRIOFOSFAT + 2 ADP
Perubahan selanjutnya dari triofasfat menjadi laktat menghasilkan 4
ATP. Sedangkan jumlah hasil ATP untuk tiap perubahan glukosa
menjadi laktat adalah 2 ATP.
(2)
2 TRIOFOSFAT + 4 ADP + 2 Pi ~~~~ 2 LAKTAT + 4 ATP
Jumlah : GLUKOSA + 2 ATP + 2 Pi ~~~~~ 2 LAKTAT + 2 ATP
Reaksi glikolisis keseluruhan bersifat Irreversibel, berarti glukosa tidak
dapat dibentuk dari laktat. Berarti harus ada cara yang memerlukan
energi tinggi lebih banyak (FOSFAT) untuk membentuk glukosa dari
laktat, yaitu berupa modifikasi dari jalur Embden-Meyerhof.
Sebagian besar laktat yang terbentuk dalam serat otot kerangka putih
kembali membentuk GLIKOGEN (Glikogen disimpan dalam hati).
Perlu diketahui serat otot kerangka putih tergolong OTOT LURIK
(STRIATED MUSCLE). Ingat pula bahwa otot lurik memiliki 3 macam
serat, yaitu PUTIH, MERAH, dan INTERMEDIATE.
Perubahan asam laktat yang terjadi dalam HATI dan GINJAL menjadi
glukosa kembali dikenal sebagai SIKLUS CORI (Siklus Asam Laktat).
Karena 4 ATP dihasilkan pada perubahan 2 triofosfat menjadi 2 laktat,
maka diperlukan 4 ATP untuk proses kebalikannya. Apa Mungkin ?
Jawabnya : Ya, bilamana rasio ATP/ADP dalam otot tersebut tinggi.
Untuk itu diperlukan enzim KINASE. Perhatikan reaksi berikut :
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
4
4 ATP
4 ADP
2 LAKTAT
FRUKTOSA
1,6-BIFOSFAT
FRUKTOSA
BIFOSTASE
H2O
Pi
FRUKTOSA 6-
GLUKOSA 6-
FOSFAT
FOSFAT
GLIKOGEN
ALUR GLUKONEOGENESIS PADA SERAT OTOT KERANGKA PUTIH
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
5
TAHAP-TAHAP GLUKONEOGENESIS :
GLUKOSA
ASAM AMINO
GLIKOGEN
GLIKOGENIK
Beberapa tahap
PIRUVAT
FOSFOENOL
3-FOSFOGLIESERAT
PIRUVAT
FOSFAT
ASAM
ZAT ANTARA
MONOSAKARIDA/
LAKTAT
SIKLUS KREB
DISAKARIDA LAIN
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
GLUKOSA 6-
POLISAKARIDA
6
PENGATURAN KADAR GLUKOSA DARAH
Peristiwa glukoneogenesis berperan penting dalam penyediaan energi
bagi kebutuhan tubuh, khususnya sistem saraf dan peredaran darah
(eritrosit).
Kegagalan
glukoneogenesis
berakibat
FATAL,
yaitu
terjadinya
DISFUNGSI OTAK yang berakibat KOMA dan kematian. Hal ini
terjadi bilamana kadar glukosa darah berada di bawah nilai kritis.
NILAI NORMAL LABORATORIS DARI GLUKOSA DALAM
DARAH IALAH : 65 – 110 ml/dL atau 3.6 – 6.1 mmol/L.
Setelah penyerapan makanan kadar glukosa darah pada manusia
berkisar antara 4.5 – 5.5 mmol/L. Jika orang tersebut makan
karbohidrat kadarnya akan naik menjadi sekitar 6.5 – 7.2 mmol/L.
Saat puasa kadar glukosa darah turun berkisar 3.3 – 3.9 mmol/L.
Pengaturan kadar glukosa darah dilakukan melalui mekanisme
METABOLIK dan HORMONAL.
Pengaturan tersebut termasuk bagian dari HOMEOSTATIK.
Aktivitas metabolik yang mengatur kadar glukosa darah dipengaruhi
oleh berbagai faktor antara lain : (1) Mutu dan Jumlah Glikolisis dan
glukoneogenesis, (2) Aktivitas enzim-enzim, seperti GLUKOKINASE
dan HEKSOKINASE.
Hormon penting yang memainkan peranan sentral dalam pengaturan
kadar glukosa darah adalah INSULIN.
Insulin dihasilkan dari sel-sel B dari Pulau-pulau Langerhans Pankreas
dan disekresikan langsung ke dalam darah sebagai reaksi langsung bila
keadaan HIPERGLIKEMIA.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
7
Proses pelepasan insulin dari sel B pulau Langerhans Pankreas
dijelaskan sebagi berikut :
Glukosa dengan bebas dapat memasuki sel-sel B Langerhans karena
adanya Transporter GLUT 2. Glukosa kemudian difosforilasi oleh
enzim GLUKOKINASE yang kadarnya tinggi. Konsentrasi glukosa
darah mempengaruhi kecepatan pembentukan ATP dari proses
glikolisis, glukoneogenesis, siklus Kreb dan Electron Transport System
di mitokondria.
Peningkatan produksi ATP akan menghambat pompa kalium ( K+
pump) sehingga membran sel-sel B mengalami depolarisasi sehingga
ion-ion Kalsium ( Ca2+ ) masuk ke dalam membran dan mendorong
terjadinya eksositosis INSULIN. Selanjutnya insulin dibawa darah dan
mengubah glukosa yang kadarnya tinggi menjadi GLIKOGEN.
Obat-obat untuk penderita Diabetes mellitus, seperti SULFONILUREA
berkhasiat menekan (menghambat) pompa kalium, sehingga penderita
DM tipe II yang tidak tergantung insulin dari luar dapat menghasilkan
insulinnya sendiri.
Senyawaan lain yang mendorong pelepasan insulik dari sel-sel B
Langerhans adalah asam amino, asam lemak bebas, badan keton,
glukagon, dan preparat obat tolbutamid. Insulin memiliki efek langsung
terhadap aktivitas enzim glikogen sintetase.
Enzim yang kerjanya berlawanan dengan insulin adalah GLUKAGON.
Glukoagon dihasilkan oleh sel-sel A Langerhans Pankreas. Sekresi
hormon ini distimulasi oleh keadaan HIPOGLIKEMIA. Bila glukoagon
yang dibawa darah sampai di hepar maka akan mengaktifkan kerja
enzim
FOSFORILASE
sehingga
mendorong
terjadinya
GLUKONEOGENESIS.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
8
Keadaan hiperglikemia juga direspon oleh ginjal dengan mengadakan
pengaturan melalui penyaringan oleh GLOMERULUS secara terus
menerus. Kemampuan filtrasi glukosa oleh ginjal adalah 350 mg/menit.
Bila kadar glukosa darah terus meningkat maka filtrat glomerulus
dapat mengandung glukosa yang kemudia dibuang bersama urin.
Keadaan semacam ini disebut GLIKOSURIA. Keadaan glikosuria
dapat digunakan sebagai indikasi adanya Diabetes mellitus.
Keadaan yang berhubungan dengan kadar gula dan enzim tertentu
dapat menyebabkan HIPOGLIKEMIA. Contoh penyebab hipoglikemia
defisiensi FRUKTOSA 1,6 BIFOSFAT, gangguan Oksidasi asam lemak,
dan selama KEHAMILAN dan NEONATUS (bayi lahir prematur atau
dengan berat badan rendah).
Glukosa merupakan precursor GULA SUSU (LAKTOSA) dalam
kelenjar payudara dan secara aktif diambil oleh janin ibu yang
mengandung.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
9
JALUR ASAM URAT
ADENOSIN
GUANOSIN
H2O
NH4+
Fosforilasi inosin
dengan enzim
nukleosida purin
fosforilase, adenin
& guanin melepas
ribosa 1-fosfat
dan basa nitrogen
sehingga
terbentuk
hipoxantin
HIPOXANTIN
ALOPURINOL
H2O
NH4+
O2 + H2O
XANTIN
OKSIDASE
XANTIN
OBAT
O2
+
H2O
XANTIN
OKSIDASE
O2 + H2O
ANION URAT
XANTIN
OKSIDASE
ASAM URAT
Mempelajari jalur asam urat disarankan memahami dahulu
komposisi asam inti dan peristiwa pelepasan (pembongkaran)
Nitrogen yang ada dalam protein.
Manusia mengubah nukleosida PURIN yaitu adenosin dan guanosin
melalui senyawa-senyawa dengan reaksi yang beraneka menjadi
produk akhir berupa ASAM URAT yang diekskresikan bersama
urin. Penjelasan singkatnya sebagai berikut :
Adenosin
mengalami
DEAMINASI
dengan
ADENOSIN DEAMINASE menjadi INOSIN.
bantuan
enzim
Inosin difosforilasi
oleh enzim nuklesida purin fosforilase menjadi HIPOXANTIN dan
sambil melepaskan RIBOSA 1-FOSFAT dan Basa Nitrogen.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
10
Selanjutnya hipoxantin dan guanin membentuk xantin dengan
katalisis enzim xantin oksidase. Xantin selanjutnya menjadi ASAM
URAT.
ASAM URAT terbentuk dari katabolisma basa NITROGEN PURIN
yaitu ADENIN dan GUANIN. Ingat masih ada basa nitrogen lain
yaitu PIRIMIDIN (Timin, Sitosin, dan Urasil)
Asam Urat dikeluarkan melalui atau bersama urin. Jumlah netto
asam urat manusia adalah 400-600 mg dalam 24 jam.
Adanya kandungan asam urat di atas normal (normal wanita 2.5
sampai 7.5 mg/dL atau setara 0.15 sampai 0.45 mmol/L, sedang lakilaki 3 sampai 9 mg/dL atau setara 0.18 sampai 0.54 mmol/L)
mengindikasikan adanya penyakit encok biasa (Penyakit Asam Urat.
Istilah klinis HIPERURISEMIA).
Kemungkinan timbulnya penyakit tersebut ada dua sebab : (1)
adanya peningkatan laju pembentukan asam urat, dan (2) kerusakan
sistem katabolisma tubuh.
Peningkatan kadar asam urat dalam darah akan dideposit pada
sendi-sendi. Ini yang menyebabkan persendian mengalami sakit
(kesemutan, linu, atau mati rasa dan sulit digerakkan karena
persendian mengalami arthritis). Obat yang cocok adalah obat yang
dapat
menghalangi
ALOPURINAL.
pembentukan
Obat
ini
xantin,
menghambat
yaitu
obat
biosintesis
jenis
purin
KHUSUSNYA pada reaksi perubahan hipoxantin menjadi xantin
oleh enzim XANTIN OKSIDASE. Struktur molekul obat ini mirip
dengan struktur Enzim xantin oksidase sehingga dapat menyainginya
dan menghambat produksi asam urat.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
11
transport lipid dlm plasma, biosintesis lipid, metabolisme jaringan lemak
dan pengaturan mobilisasi lemak dan jaringan lemak, lemak sbg sumber
energi untuk proses hidup, fungsi lemak tak jenuh, metabolisme,
lipoprotein plasma, peranan hati dlm metabolisme lipid, proses
xetogenesis dan terjadinya ketosis, metabolisme kolesterol
METABOLISMA LIPID
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
12
JENIS-JENIS UTAMA LIPID
GOLONGAN
NAMA
URAIAN
I
ASAM LEMAK
ASAM KARBOKSILAT ALIFATIK BERNTAI PANJANG
II
ALKOHOL LEMAK
ALKOHOL ALIFATIK BERANTAI PANJANG
III
NETRAL
IV
V
VI
VII
VIII
A. GLISEROL : MONOASILGLISEROL, DI-ASILGLISEROL, & TRI-ASIL
GLISEROL (STEARAT, LAURAT, OLEAT, & PALMITAT)
B. ETER GILESEROL
C. MALAM : ESTER DARI ASAM LEMAK DENGAN SEMBARANG ALKOHOL
SELAIN GLISEROL
FOSFOGLIESERIDA TURUNAN ASAM FOSFATIDA (BERKAITAN DNG MEMBRAN)
SPINGOLIPID
BERKAITAN DENGAN SISTEM SYARAF
TERPENA
SENYAWA TAK JENUH (MINYAK ESENSIAL, ZAT AROMATIK, VITAMIN A,
PIGMEN RETINA, DAN KHLOROFIL
STEROIDA
KOLESTEOL DAN HORMON STEROIDA
LIPID
TERKONJUGASI
IX
PROSTAGLANDIN
A. LIPOPROTEIN (LARUT AIR)
B. PROTEOLIPIDA (TAK LARUT AIR, TETAPI LARUT LEMAK)
C. LIPOPOLISAKARIDA
ASAM LEMAK TAK JENUH YANG BERAKTIVITAS BIOLOGIS TINGGI
X
HIDROKARBON
HIDROKARBON JENUH DAN TAK JENUH TERDAPAT DI ALAM
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
13
ASAM LEMAK YANG ADA DI ALAM
ASAM LEMAK
TAK JENUH
ASAM LEMAK
JENUH
GOLONGAN
CONTOH
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
KAPRILAT
KAPRAT
LAURAT
MIRISTAT
PALMITAT
STEARAT
ARAKIDAT
1. PALMITOLEAT
2. OLEAT
3. LINOLEAT
4. LINOLENAT
5. ARAKIDONAT
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
JUMLAH
KARBON
PERHATIKAN ! ASAM LEMAK ALAMI
ATOM KARBON BERJUMLAH GENAP
SUMBER
8
10
12
14
16
18
20
Lemak mentega, minyak kelapa.
Minyak kelapa.
Minyak kelapa.
Minyak sayuran.
Lemak/minyak hewan & sayuran
Lemak/minyak hewan & sayuran
Minyak kacang
16
18
18
18
20
Lemak mentega.
Semua lemak dan minyak.
Minyak sayuran.
Minyak sayuran.
Minyak ikan.
14
PENGANGKUTAN LIPID DALAM DARAH
Lipid diangkut oleh plasma darah dalam bentuk LIPOPROTEIN.
Kelompok lipoprotein yang diangkut plasma ada 4 yaitu : (1)
TRIASILGLISEROL, (2) FOSFOLIPID, (3) KOLESTEROL, dan (4)
ESTER KOLESTERIL.
Selain lipoprotein dalam plasma juga diangkut ASAM LEMAK
BEBAS. (Catatan: Asam lemak bebas adalah asam lemak yang tidak
TEESTERIFIKASI).
Dalam praktek medik laboratorik, melalui sentrifugasi diperoleh 4
macam lipoprotein, yaitu :
1. KILOMIKRON: berasal dari penyerapan triasilgliserol dalam
usus. Kilomikron terbanyak mengandung triasilgliserol.
2. PRE--LIPOPROTEIN
atau
VERY
LOW
DENSITY
LIPOPROTEIN (VLDL) : berasal dari hati yang berperan
mengeluarkan triasilgliserol. Penyusun VLDL terbanyak adalah
triasilgliserol.
3. -LIPOPROTEIN atau LOW DENSITY LIPOPROTEIN
(LDL) : merupakan katabolisma akhir dari VLDL. LDL
terbanyak tersusun atas kolesterol.
4. -LIPOPROTEIN atau HIGH DENSITY LIPOPROTEIN
(HDL) : merupakan lipoprotein yang bertanggungjawab dalam
metabolisme VLDL, kilomikron, dan kolesterol. HDL terbanyak
tersusun atas fosfolipid.
LIPOPROTEIN tersusun dari senyawa LIPID AMFIPATIK.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
15
ASAM
LEMAK
BEBAS
(FREE
FATTY
ACID
=
FFA)
DIMETABOLISASI DENGAN CEPAT.
TRIASILGLISEROL DIANGKUT DARI USUS DALAM BENTUK
KILOMIKRON, DAN DARI HATI DALAM BENTUK VLDL.
KILOMIKRON dan VLDL dikatabolisasi dengan cepat.
Triasilgliserol pada kilomikron dan VLDL dihidrolisis oleh enzim
LIPOPROTEIN LIPASE
Kerja enzim tersebut yaitu menghidrolisis substrat triasilgliserol
sekaligus membentuk lipoprotein lainnya.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
16
OKSIDASI ASAM LEMAK SECARA RINGKAS
1. Pembentukan ASIL KOENZIM A.
Asam lemak bebas yang terdapat dalam sel berasal dari penyerapan
asam lemak yang terdapat dalam cairan ekstra seluler (dalam usus
halus), atau hidrolisis Trigliserida yang ada dalam sel (bagian sitosol
sel).
CoA-SH
AsilKoA Sintetase
H3C-(CH2)n-COO
-
O
║
H3C-(CH2)n-C-S-CoA
ASAM LEMAK
ASIL KOENZIM A
ATP
AMP
PPi
H2O
PIROFAOSFATASE
anorganik
2Pi
Asam lemak yang biasa dipakai sebagai sumber energi adalah asam
lemak berantai panjang dengan jumlah atom Karbon (C) 16 atau 18.
Adapula pemakaian asam lemak rantai pendek.
Perubahan asam lemak menjadi asil koA di dalam sitosol sel hepar,
terjadi pada 3 tempat yaitu : MEMBRAN PEROKSISOM,
RETIKULUM
ENDOPLASMA,
dan
MEMBRAN
LUAR
MITOKONDRIA. Mengapa sel hati ? Karena sel hati memiliki ASIL
KO.A SINTETASE.
Peroksisom mengubah gugus asil sebagai bahan bakar untuk
pembentukan hidrogen peroksida (H2O2). Dalam retikulum
endoplasma, asil KoA akan dibentuk menjadi komponen struktural
berupa trigliserida yang akan disimpan. Sedangkan dalam
mitokondria, gugus asil akan digunakan untuk bahan bakar dalam
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
17
fosforilasi oksidatif. (Ingat Siklus Kreb dalam aktivitasnya
memerlukan Asetil KoA kemudian produknya akan masuk ke ETS).
Gugus asil KoA sebenarnya tidak dapat berpindah dari bagian
sitosol sel memasuki bagian matriks mitokondria. Oleh karenanya
harus ada cara lain untuk melintasi membran mitokondria.
Untuk itu Asil KoA menembus membran dalam mitokondria dengan
bergabung pada KARNITIN untuk membentuk O-ASIL
KARNITIN. Gugus asil dipindahkan dari Koenzim A ke
Karnitinpada permukaan membran luar mitokondria, dan OAsilKarnitin yang terbentuk dipindahkan ke permukaan membran
dalam mitokondria untuk ditukar dengan karnitin bebas. Penukaran
dilakukan dengan menggunakan mekanisme ANTIPORT. Gugus asil
kemudian dipindahkan dari karnitin ke Koenzim A dalam
mitokondria sehingga menghasilkan asil KoA yang dapat dipakai
sebagai substrat oleh enzim asil Koenzim A dehidrogenase yang
berada di permukaan membran dalam mitokondria.
Rumus molekul karnitin dan O-asil Karnitin:
COO
∣
CH2
∣
HO-C-H
∣
CH2
∣
H3C-N-CH3
∣
CH3
KARNITIN
O
║
C
O
COO
∣
CH2
∣
C-H
∣
CH2
∣
H3C-N-CH3
∣
CH3
O-ASIL KARNITIN
OKSIDASI -ASAM LEMAK
Dalam oksidasi -asam lemak, dua atom Carbon dari molekul Asil
KoA dipecah sekaligus pada ujung karboksil. Pemecahan dilakukan
oleh enzim dehidrogenase diantara atom karbon (α) dan atom
karbon () sehingga proses ini disebut Oksidasi .Dua atom karbon
yang dipecah akan membentuk ASETIL KoA. Sehingga dari satu
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
18
asam lemak melalui oksidase  akan diperoleh banyak asetil Ko.A.
Karena asetil KoA dapat digunakan sebagai bahan dalam produksi
energi (Siklus Kreb dan berlanjut pada ETS) maka Oksidase  akan
menghasilkan lebih banyak ATP dibanding oksidasi lainnya.
Ada 4 tahap oksidasi  asam lemak :
1. Oksidasi dari -CH2-CH2- menjadi -CH=CH- dengan bantuan
enzim dehidrogenase dan FAD:

α
O
H
║
∣
R-CH2-CH2-CH2-C-S CoA + FAD  R-CH2-C=C-C-S CoA + FADH2
Asil KoA Lemak
∣
║
H
O
Trans Enoil KoA
2. Penambahan HOH kepada -CH=CH- :
H
OH
∣
∣
R-CH2-C=C-C-S CoA + HOH  R-CH2-C-CH2-C-S CoA
∣
║
∣
║
H
O
H
-Hidroksiasil KoA
Trans Enoil KoA
OH
∣
O
O
║
3. Oksidasi dari -CH- menjadi -C- ;
OH
∣
R-CH2-C-CH2-C-S CoA + NAD  R-CH2-C-CH2-C-S CoA + NADH + H
∣
║
║
║
H
O
O
O
-KETOASIL KoA
4. Penghapusan Asetil KoA :
O
║
O
║
R-CH2-C-CH2-C-S CoA + KoA SH  R-CH2-C-S CoA + CH3-C-S CoA
║
║
O
O
ASIL KoA yang DIPERPENDEK
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
19
Gambar perubahan dan pengakutan asam lemak sebagai berikut:
SITOPLASMA SEL
MEMBRAN DALAM MITOKONDRIA
MATRIKS MITOKONDRIA
ASAM LEMAK
Asil koenzim A
KARNITIN
KARNITIN
PALMITOIL
TRANSFERASE
”LUAR”
KARNITIN
Asil koenzim A
KARNITIN
PALMITOIL
TRANSFERASE
”DALAM”
ANTIPORT
KARNITINASILKARNITIN
KoA-SH
O-ASILKARNITIN
O-ASILKARNITIN
KoA-SH
Defisiensi Karnitin terutama terjadi pada bayi yang baru lahir (Neonatus) karena kurangnya biosintesis atau kebocoran ginjal.
Akibatnya adalah Hipoglikemia, dan kelemahan otot. Terapinya adalah suplementasi karnitin per oral.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
20
PEMBENTUKAN, PENGGUNAAN, DAN EKSKRESI BADAN KETON DARI ASAM LEMAK BEBAS
HEPAR
DARAH
ASIL KoA
JARINGAN EKSTRAHEPATIK
ASAM LEMAK
BEBAS (FFA)
ASIL KoA
GLUKOSA
GLUKOSA
URIN
BADAN
KETON
ASETIL KoA
SIKLUS
KREB
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
BADAN
KETON
Badan Keton
ASETIL
KoA
PARU
BADAN
KETON
SIKLUS KREB
21
OKSIDASI ASAM LEMAK JENUH
O
║
R-CH2-CH2-C-S-KoA
(Asetil Ko.Enzim A)
Protein
FAD
ASILKoA
DEHIDROGENASE
R
Protein
FAD
FLAVOPROTEIN
PEMINDAH ELEKTRON
Kompleks Protein
FAD, Fe-S
FLAVOPROTEIN
BESI-SULFIDA
Q
UBIQUINON
H
╲
╱
╱ C = C╲
H
C – S - KoA
║
O
(trans-enoil Koenzim A)
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
22
OKSIDASI ASAM LEMAK TAK JENUH
Oksidasi asam lemak tak jenuh memiliki kemiripan dengan Oksidasi 
dan Oksidasi asam lemak jenuh namun dilengkapi dengan
ISOMERASI ikatan rangkap dan HIDARASI ENOIL KoA. Contohcontoh lihat dalam Robert K. Murray dkk (Biokimia Harper)
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
23
KETOGENESIS
Ketogenesis adalah pembentukan keton dari proses glukoneogenesis
yang berlangsung dalam hepar. Keton merupakan senyawaan asam
bilamana diproduksi berlebihan menyebabkan KETOASIDOSIS
atau KETOSIS. Kelainan ini banyak ditemukan pada penderita DM.
Seperti telah dijelaskan pada uraian terdahulu, asam lemak
dioksidasi dan dibelah menjadi ASETIL KOENZIM A, dan diikuti
oleh oksidasi gugus asetil melalui DAUR ASAM SITRAT (KREB’S
CYCLE) pada sel yang sama. Proses seperti ini banyak berlangsung
dalam otot (baik otot lurik maupun otot jantung) yang berguna
untuk penyediaan energi.
Namun demikian di dalam hati dan ginjal, oksidasi asam lemak
hanya sampai pada pembentukan ASETOASETAT dengan proses
sebagai berikut: Asetil KoA bergabung dengan Asetoasetil KoA dan
dikatalisasi enzim hidroksimetil glutaril KoA sintetase membentuk 3hidroksi-3-metilglutaril KoA dengan melepas satu molekul Koenzim
A, selanjutnya dibelah lagi oleh enzim hidroksi di atas menjadi
Asetoasetat dengan melepas satu molekul asetil KoA. Asetoasetat ( 3OKSOBUTIRAT atau D-3-HIDROKSIBUTIRAT) kemudian diangkut
melalui peredaran, dan mengoksidasinya lebih lanjut pada jaringan
lain (OTOT dan OTAK).
COO-
COO-
∣
∣
CH2
CH2
∣
∣
C=O
H-C-OH
∣
∣
CH3
CH3
3-OKSOBUTIRAT
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
D-3 HIROKSOBUTIRAT
24
JALUR ASAM LEMAK DARI HATI HINGGA KE OTOT/OTAK
Oksidasi
HATI
ASAM
LEMAK
☉☉☉☉☉
DARAH ☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉
OTOT/
OTAK
CO2 &
H2 O
Kelihatannya
ASETIL
KoA
asam lemak
☉☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉
☉☉☉☉☉
jalur
☉☉
☉☉
☉☉
☉☉
ASETIL
KoA
Siklus Kreb
oksidasi
3HIDROKSI
BUTIRAT
ASETO
ASETAT
asam
☉☉
☉☉
☉☉
☉☉
3HIDROKSI
BUTIRAT
ASETO
ASETAT
lemak
di
atas
tidak
menguntungkan dibanding bila prosesnya dilakukan pada jaringan
itu sendiri (hati). Namun bagi sel-sel syaraf ataupun otot, asetoasetat
atau 3-hidroksibutirat dengan rangka Karbon yang pendek justru
lebih efektif digunakan sebagai bahan bakar, menggantikan glukosa
yang biasanya dipakai sebagai bahan bakar untuk produksi energi.
Asetoasetil
KoA
O
⑊
C-S-KoA
∣
CH2
∣
C-CH3
∥
O
Hidroksi metal
glutaril KoA
sintetase
Asetil KoA
3-hidroksi-3metil-glutaril
KoA
Asetil KoA
O
⑊
C-SKoA
∣
CH2
∣
HO-C-CH3
∣
CH2
∣
COO-
O
⑊
C-S-KoA
∣
CH2
AsetoAsetat
O
⑊
C-CH3
∣
CH2
∣
COO-
KoA-SH
O
⑊
C-S-KoA
∣
CH2
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
Hidroksi metal
glutaril KoA
sintetase
25
Asetoasetat atau keton bodies yang diproduksi secara terus menerus
akan di-DEKARBOKSILASI sehingga terbentuk ASETON dan HIDROKSIBUTIRAT. Kedua senyawaan inilah yang dikenal sebagai
KETON BODIES. Produksi yang meningkat dari asetoasetat atau
keton bodies dalam darah menyebabkan penyakit KETONEMIA,
sedangkan proses pembentukan keton (KETOGENESIS) yang cepat
sehingga jumlahnya berlebihan akan dibuang bersama urin. Kadar
senyawa keton yang tinggi dalam urin dikenal sebagai KETONURIA,
sedangkan penderitanya dikenal mengalami gejala KETOSIS. Gejala
ketosis sering disertai dengan gejala ASIDOSIS, karena bersama
oksibutirat juga terbentuk H+ yang menyebabkan pH darah sangat
asam.
Beberapa penyebab gejala ketonemia atau ketosis: (1) Keadaan
Kelaparan atau STARVATION, (2) Penderita Diabetes mellitus, dan
(3) Diet Abnormal.
Karena tubuh kekurangan glukosa maka asam lemak akan
digunakan secara besar-besaran sehingga produksi aseton tinggi
terjadilah Ketosis tersebut. Oleh karenanya diet pada penderita DM
harus dikendalikan ketat. Ciri ketosis adalah bau mulut seperti
aseton, terutama penderita DM tipe II (berat).
METABOLISME KOLESTEROL
Kolesterol merupakan senyawa steroid yang paling dikenal karena
berkaitan dengan ATEROSKLEROSIS. Namun demikian, kolesterol
secara biokimiawi mempunyai peran penting sebagai PRECURSOR
sejumlah senyawa steroid lain yang sama pentingnya seperti : asam
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
26
empedu, hormon korteks adrenal, hormon seks, vitamin D, glikosida
kardiak, dan pada tumbuhan dikenal sitosterol dan beberapa
alkaloid.
Kolesterol menjadi komponen struktural penting yang membentuk
membrane sel dan lapisan eksternal lipoprotein plasma. Lipoprotein
menmgangkut kolesterol bebas dalam darah. Ester kolesteril yang
banyak terdapat dalam jaringan tubuh merupakan bentuk simpanan
kolesterol. Dalam jaringan tubuh LDL berperan sebagai perantara
dalam pengambilan kolesterol dan ester kolesteril. Kolesterol bebas
dikeluarkan dari jaringan oleh HDL untuk diangkut ke dalam hati
dan diubah menjadi asam empedu. Kolesterol pula yang menjadi
unsur utama pembentukan BATU EMPEDU.
Aterosklerosis karena kolesterol ini dipahami karena makin
banyaknya kasus gejala ini, bahkan menyebabkan fatal bagi
penederitanya.
Aterosklerosis
dapat
terjadi
pada
pembuluh
SEROBROVASKULER, VASKULER PERIFER, dan KORONER
pada jantung. Aterosklerosis koroner banyak berkaitan dengan rasio
kolesterol dari LDL : HDL yang tinggi pada plasma darah.
Apapun yang menyebabkan peningkatan kadar lipoprotein yang
kaya ester kolesterol (apakah sisa dari kilomikron, IDL, maupun
LDL) dapat dipastikan akan memperbesar kemungkinan terjadinya
aterosklerosis. Sebenarnya proses pengambilan LDL adalah sesuatu
yang
normal
untuk
memberikan
kolesterol
bagi
jaringan
ekstrahepatik. Dalam jaringan ekstrahepatik ini kolesterol akan
dihidrolisis oleh enzim lipase yang ada dalam LISOSOM sel.
Kolesterol
yang
diperoleh
dengan
cara
ini
akan
menekan
pembentukan (sintesis) kolesterol baru dalam sel. Namun, bila
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
27
pasokan LDL terus berlangsung melebihi kebutuhan (karena pola
makan yang berlebihan atau keliru), sel akan mengeluarkan
kelebihan kolesterolnya dan akan dibawa oleh HDL untuk
dihancurkan dalam hati. Karena itu peningkatan jumlah kolesterol
total dalam HDL dan pengurangan kolesterol dalam LDL berguna
sebagai terapi penurunan resiko aterosklerosis.
Kolesterol berasal dari makanan dan hasil biosintesis dalam sel yaitu
bagian retikulum endoplasma dan sitosol sel.
BIOSINTESIS KOLESTEROL
Biosintesis kolesterol terbagai dalam lima tahap :
1. Sintesis MEVALONAT yang merupakan senyawa 6 karbon dari
Asetil KoA
2. Sintesis unit ISOPRENOID dari mevalonat dengan melepas CO2
3. Sintesis SKUALENA dari 6 molekul isoprenoid
4. Sintesis senyawa induk LANOSTEROL dari proses siklisasi
skualena
5. Sintesis KOLESTEROL dari lanosterol melalui beberapa tahapan,
diantaranya pelepasan 3 gugus metil.
Sintesis kolesterol dikendalikan oleh pengaturan Enzim
HMG-KoA REDUKTASE (HMG= 3-hidroksi-3-metil-glutaril)
Faktor-Faktor yang mempengaruhi keseimbangan Kolesterol:
A. PENINGKATAN KOLESTEROL karena faktor :
1. Pengambilan lipoprotein yang mengandung kolesterol oleh
reseptor LDL atau reseptor pemangsa HDL
2. Pengambilan lipoprotein yang mengandung kolesterol oleh
proses yang tidak melalui reseptor
3. Pengambilan kolesterol bebas
kolesterol oleh membran sel
dari
lipoprotein
kaya
4. Peningkatan sintesis kolesterol
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
28
5. Peningkatan hidrolisis ester kolesteril oleh enzim ester
kolesteril hidrolase
B. PENURUNAN KOLESTEROL karena faktor :
1. Penurunan aliran keluar kolesterol dari membran sel ke
lipoprotein oleh HDL karena adanya enzim LESITINCOLESTEROL ASIL TRANSFERASE (LCAT)
2. Aktivitas proses esterifikasi kolesterol oleh enzim ASILKoACOLESTEROL-ASIL-TRANSFERASE (ACAT)
3. Penggunaan kolesterol untuk sistesis steroida lainnya, misal
hormon tertentu dan asam empedu dalam hati.
NILAI NORMAL LABORATORIS dari KOLESTEROL: 150220mg/dL, LDL < 180 mg/dL, HDL > 40 mg/dL, VLDL < 40 mg/dL,
ester kolesteril 65-75% dari total kolesterol. Untuk mmol/L kalikan
0.026
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
29