TUGAS 5 Metabolisme Asam Lemak [PDF]

Citation preview

METABOLISME ASAM LEMAK



NAMA



: NABILA NUR SYAHIRAH



NIM



: A1J119047



JURUSAN



: PENDIDIKAN BIOLOGI



1. Digunakan oleh organisme apa jalur metabolisme asam lemak? Jelaskan mengapa mereka melakukan itu? Jawab: Jalur metabolisme asam lemak digunakan pada vertebrata dan manusia. asam lemak akan dicerna kemudian dipecahkan untuk menghasilkan energi atau disimpan di dalam tubuh sebagai cadangan energi. 2. Apa saja jalur metabolisme asam lemak yang dimaksud sehingga bisa dihasilkan energi atau senyawa lain pengganti glukosa? Apa nama jalur utama oksidasinya? Jawab: 3 Jalur asam lemak yang dimaksud yaitu aktivasi, transport ke dalam mitokondria dan oksidasi menjadi asetil Co-A (oksidasi-β), dengan jalur utamanya oksidasi-β 3. Senyawa apa dalam tubuh organisme yang menjadi sumber asam lemak? Disimpan dimana senyawa organik tersebut, dan bagaimana agar bisa digunakan dalam metabolisme? Jawab: Senyawa yang menjadi sumber asam lemak adalah Lipida yang terdapat dalam makanan terutama berupa triasilgliserol /trigliscrida (TG), dimana senyawa ini menyimpan bahan bakar yang memiliki rantai aklik yang panjang yang pada dasarnya tersusun atas hidrokarbon, struktur tereduksi dengan energi oksidasi lengkap (38Kj/g) 2 kali lebih banyak lepas dari berat karbohidrat dan protein. Triasilgliserol disimpan di dalam sel dalam jumlah besar, karena senyawa ini tidak larut dalam air membuat



triasilgliserol yang masuk harus diemulsi terlebih dahulu sehingga dapat dicerna oleh enzim yang larut dalam air di dalam usus. Triasilgliserol diserap di usus atau dimobiliasi dari jaringan penyimpanan ketidaklarutannya untuk mengatasi stabilitas relative ikatan CC asam lemak, gugus karboksil di C-1 diaktifkan oleh keterikatan pada koenzim A yang memungkinkan oksidasi gugus asetil lemak pada C-3 (oksidasi). 4. Bagaimana mobilisasi lemak dalam tubuh sehingga bisa digunakan menjadi sumber energi metabolisme? Bagaimana lipid diangkut dari sel tempat penyimpanan ke sel tempat proses metabolisme asam lemak? Apa senyawa pengangkutnya, dan diangkut lewat jalur apa? Lemaknya diangkut dalam bentuk apa? (perhatikan gambar 17.1) Jawab: Pada vertebrata, sebelum triasilgliserol yang tertelan dapat diserap melalui dinding usus, mereka harus diubah dari partikel lemak makroskopik yang tidak larut menjadi misel mikroskopis yang tersebar halus. Pelarutan ini dilakukan oleh garam empedu, seperti asam taurocholic (h. 370), yang disintesis dari kolesterol di hati, disimpan di kantong empedu, dan dilepaskan ke usus kecil setelah menelan makanan berlemak. Garam empedu adalah senyawa amphipathic yang bertindak sebagai deterjen biologis, mengubah lemak makanan menjadi misel campuran garam empedu dan triasilgliserol (Gbr. 17–1, langkah 1). Pembentukan misel sangat meningkatkan fraksi molekul lipid yang dapat diakses untuk aksi lipase yang larut dalam air di usus, dan aksi lipase



mengubah



triasilgliserol



menjadi



monoasilgliserol



(monogliserida)



dan



diasilgliserol (digliserida), asam lemak bebas, dan gliserol (langkah 2). Produk aksi lipase ini berdifusi ke dalam sel epitel yang melapisi permukaan usus (mukosa usus) (langkah 3), di mana mereka diubah kembali menjadi triasilgliserol dan dikemas dengan kolesterol makanan dan protein spesifik menjadi agregat lipoprotein yang disebut kilomikron (Gbr. 17–2; Lihat juga Gambar 17–1, langkah 4). Apolipoprotein adalah protein pengikat lipid dalam darah, bertanggung jawab untuk pengangkutan triasilgliserol, fosfolipid, kolesterol, dan ester kolesteril antar organ. Apolipoprotein (“apo” artinya “Terlepas” atau “terpisah,” menunjukkan protein dalam bentuk bebas lipid) bergabung dengan lipid untuk membentuk beberapa kelas partikel



lipoprotein, agregat bola dengan lipid hidrofobik di inti dan rantai samping protein hidrofilik dan kelompok kepala lipid di permukaan. Berbagai kombinasi lipid dan protein menghasilkan partikel dengan kepadatan berbeda, mulai dari kilomikron dan lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL) hingga lipoprotein



densitas



sangat



tinggi



(VHDL),



yang



dapat



dipisahkan



dengan



ultrasentrifugasi. Struktur partikel lipoprotein ini dan perannya dalam transpor lipid adalah rinci di Bab 21. Bagian protein lipoprotein dikenali oleh reseptor pada permukaan sel. Dalam pengambilan lipid dari usus, kilomikron, yang mengandung apolipoprotein C-II (apoCII), berpindah dari mukosa usus ke dalam sistem limfatik, dan kemudian memasuki darah, yang membawanya ke otot dan jaringan adiposa (Gbr. 17– 1, langkah 5). Di dalam kapiler jaringan ini, enzim ekstraseluler lipoprotein lipase, yang diaktivasi oleh apoC-II, menghidrolisis triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol (langkah 6), yang diambil oleh sel di jaringan target (langkah 7). Di otot, asam lemak dioksidasi menjadi energi; dalam jaringan adiposa, mereka direesterifikasi untuk disimpan sebagai triasilgliserol (langkah 8). 5. Bagaimana cara pengangkutan asam lemak yang hidrofobik melewati membran dan sampai bisa masuk ke dalam membran mitokondria untuk menjalani metabolisme siklus asam sitrat? Senyawa apa yang membawa asam lemak? Jawab: Transesterifikasi asam lemak ini dikatalisis oleh karnitin asiltransferase I, di membran luar. asil-KoA melewati membran luar dan diubah menjadi ester karnitin di ruang antar membran atau ester karnitin terbentuk pada permukaan sitosol dari membran luar, kemudian bergerak melintasi membran luar ke ruang antar membrane. Dalam kedua kasus, perjalanan ke ruang antar membran (ruang antara membran luar dan dalam) terjadi melalui pori-pori besar (dibentuk oleh protein porin) di membran luar. Lemak asilkarnitin ester kemudian memasuki matriks dengan difusi difasilitasi melalui transporter asil-karnitin / karnitin dari membran mitokondria bagian dalam. Senyawa yang menjadi transporter atau pembawa asam lemak adalah asil-karnitin/karnitin.



6. Bagaimana proses oksidasi asam lemak dalam mitokondria? Jelaskan langkahlangkahnya! Jawab: Enzim oksidasi asam lemak dalam sel hewan terletak di matriks mitokondria, seperti yang ditunjukkan pada tahun 1948 oleh Eugene P. Kennedy dan Albert Lehninger. Asam lemak dengan panjang rantai 12 atau lebih sedikit karbon memasuki mitokondria tanpa bantuan transporter membran. Mereka yang memiliki 14 karbon atau lebih, yang merupakan mayoritas dari FFA yang diperoleh dalam makanan atau dilepaskan dari jaringan adiposa, tidak dapat langsung melewati membran mitokondria — mereka harus terlebih dahulu menjalani tiga reaksi enzimatik karnitin pesawat ulang-alik. Reaksi pertama dikatalisasi oleh kelompok isozim (isozim berbeda yang spesifik untuk asam lemak yang memiliki rantai karbon pendek, menengah, atau panjang) yang ada di membran mitokondria luar, sintetase asilCoA, yang mendorong reaksi umum. Jadi, sintetase asil-CoA mengkatalisis pembentukan hubungan tioester antara gugus karboksil asam lemak dan gugus tiol dari koenzim A untuk menghasilkan asil lemakCoA, digabungkan dengan pembelahan ATP menjadi AMP dan PPi. Reaksi terjadi dalam dua langkah dan melibatkan lemak asil- adenilat intermediet (Gbr. 17-5). Asil lemak-KoA, seperti asetil-KoA, adalah senyawa berenergi tinggi; hidrolisisnya menjadi FFA dan CoA memiliki perubahan energi bebas standar negatif yang besar. Pembentukan asil lemak-CoA dibuat lebih disukai dengan hidrolisis dua ikatan energi tinggi dalam ATP; pirofosfat yang terbentuk dalam reaksi aktivasi segera dihidrolisis oleh pirofosfatase anorganik (sisi kiri Gambar 17-5), yang menarik reaksi aktivasi sebelumnya ke arah pembentukan asil-KoA lemak. Reaksi keseluruhannya adalah Ester asil-CoA lemak yang terbentuk di sisi sitosol membran mitokondria bagian luar dapat diangkut ke dalam mitokondria dan dioksidasi untuk menghasilkan ATP, atau dapat digunakan dalam sitosol untuk mensintesis lipid membran. Asam lemak yang ditujukan untuk oksidasi mitokondria terikat sementara ke gugus hidroksil karnitin untuk membentuk lemak asil-karnitin — reaksi kedua dari pesawat ulang-alik. Transesterifikasi ini dikatalisis oleh karnitin asiltransferase I, di membran luar. Entah asil-KoA melewati membran luar dan diubah menjadi ester karnitin di ruang antar membran (Gbr. 17–6), atau ester karnitin terbentuk pada permukaan sitosol dari membran



luar, kemudian bergerak melintasi membran luar ke ruang antar membran — bukti saat ini tidak mengungkapkan yang mana. Dalam kedua kasus, perjalanan ke ruang antar membran (ruang antara membran luar dan dalam) terjadi melalui pori-pori besar (dibentuk oleh protein porin) di membran luar. Lemak asil-karnitin ester kemudian memasuki matriks dengan difusi difasilitasi melalui transporter asil-karnitin / karnitin dari membran mitokondria bagian dalam (Gbr. 17–6) Pada langkah ketiga dan terakhir dari pesawat ulang-alik karnitin, gugus asil lemak secara enzimatis ditransfer dari karnitin ke koenzim A intramitokondria oleh karnitin asiltransferase II. Isozim ini, yang terletak di permukaan bagian dalam membran mitokondria bagian dalam, meregenerasi lemak asil-CoA dan melepaskannya, bersama dengan karnitin bebas, ke dalam matriks (Gbr. 17–6). Karnitin masuk kembali ke ruang antar membran melalui transporter asilkarnitin / karnitin. 7. Bedakan proses oksidasi asam lemak jenuh dengan tak jenuh, dan asam lemak jumlah atom C ganjil dengan genap! Jawab: Asam lemak tak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan rangkap antar atom karbon. (Pasangan atom karbon yang terhubung melalui ikatan rangkap dapat dijenuhkan dengan adisi atom hidrogen, mengubah ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. Oleh karena itu, ikatan rangkap disebut tak jenuh. Dua atom karbon dalam rantai yang terikat di sebelah ikatan rangkap dapat membentuk konfigurasi cis atau trans. Asam lemak jenuh tidak memiliki ikatan rangkap. Oleh karena itu, asam lemak jenuh adalah asam lemak yang jenuh dengan hidrogen (karena ikatan rangkap mengurangi jumlah hidrogen pada masing-masing karbon). Masing-masing karbon dalam rantai memiliki 2 atom hidrogen (kecuali karbon omega di ujung yang memiliki 3 hidrogen), karena asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal.  Proses oksidasi asam lemak jenuh terbagi dalam 3 tahap, yaitu: 



Tahap pertama, dilakukan secara berkesinambungan dengan hasil akhir acetylCoA. Tiap siklus terdiri dari 4 tahap reaksi, yaitu: dehidrogenasi, hidratasi, dehidrogenasi dan tiolasi.







Tahap kedua, tiap acetyl-CoA dioksidasi menghasilkan 2 CO2 dan 8 elekttron dalam siklus TCA.







Tahap ketiga, electron yang duhasilkan dari tahap 2 dan 2 masukke dalam rantai respirasi mitikondria dengan menghasilkan energy untuk mensistesis ATP dengan fosforilasi oksidatif.



 Proses oksidasi asam lemak tak jenuh berlangsung sama dengan proses oksidasi asam lemak jenuh tetapi pada proses asam lemak tak jenuh ini memerlukan 2 enzim tambahan enoyl-CoA isomerase dan 2,4-dienoyl-CoA reductase.  Oksidasi asam lemak beratom C ganjil dioksidasi β menghasilkan acetyl-CoA dan propionyl. Propionyl-CoA dikarboksilasi menjadi L-methylmalonyl-CoA ysng kemudian diisomeriasi menjadi succinyl-CoA untuk dioksidasi menjadi CO2 dalam siklus TCA.  Oksidasi asam lemak beratom C genap sama seperti oksidasi atom C ganjil tetapi pada hasil akhir oksidasi asam lemak beratom C genap menghasilkan 2 molekul asetil CoA. 8. Jelaskan pula proses oksidasi lemak pada cadangan makanan pada tumbuhan seperti kacang-kacangan, kelapa, kemiri, dsb. pada saat perkecambahan! Jawab: Proses oksidasi asam lemak cadangan makanan pada tumbuhan tidak terjadi di mitokondria tetapi pada peroksisom jaringan daun dan glikosisom benih yang berkecambah. Oksidasi yng di lakukan pada organel ini yaitu untuk menggunakan lipid yang disimpan terutama untuk memberikan precursor bukan energi. Selama perkecambahan, bahan biji triasilgliserol akan diubah menjadi glukosa, sukrosa, dan berbagai macam metabolit esensial. Asam lemak akan dilepaskan dari gliserol pertma kali dan diturunkan ke koenzim A dan teroksidasi dalam glikosisom dalam 4 langkah yang sama yang terjadi pada peroksisom. Asetil CoA yang dihasilkan akan dikonversi melalui siklus glioksilat menjadi 4 karbon precursor bukan untuk gluconeogenesis. Glikosisom seperti peroksisom, megandung konsentrasi tinggi yang mengubah H2 O2 yang dihasilkan oleh oksidasi ke H2O dan O2.



9. Bandingkan energi yang dihasilkan dari proses oksidasi asam lemak dengan metabolisme glukosa atau sukrosa (karbohidrat). Mana yang lebih besar energinya. Berikan contohnya. Jawab: Metabolisme karbohidrat adalah proses kimia yang berlangsung dalam tubuh untuk mengolah karbohidrat, baik itu reaksi pemecahan (katabolisme) maupun reaksi pembentukan (anabolisme). Bentuk karbohidrat yang terpenting adalah glukosa yaitu senyawa gula sederhana (monosakarida), dipahami terdapat pada setiap makhluk hidup untuk setiap proses metabolism ini. Glukosa dan bentuk karbohidrat lainnya memiliki tempatnya masing-masing didalam proses metabolic antarspesies. Contohnya, tanaman menyimpan energy dengan membentuk karbohidrat dari karbondioksida dan air melalui fotosintesis, biasanya dalam bentuk pati atau lipid. Tanaman lalu dimakan oleh binatang dan jamur sebagai bahan bakar respirasi seluler. Oksidasi pada 1 gram karbohidrat menghasilkan energi sebanyak 4 kcal(kilo kalori) dan lipid 9 kcal. Energi dari metabolisme (contohnya oksidasi glukosa) biasanya disimpan sementara di sel-sel tubuh dalam bentuk adenosine trifosfat. Metabolism pada makhluk hidup dengan respirasi aerob menguraikan glukosa dengan oksigen untuk menghasilkan energi, dan hasil air.



DAFTAR PUSTAKA Buku Nelson, David., Cox, Michael. 2013. Lehniger Principles Of Biochemistry Sixth Edition. New York. W. H. Freeman and Company. ISBN-13: 978-4641-0962-1



Wahjuni Sri. 2013. Metabolisme Biokimia. Udayana University Press. Bali. ISBN: 978-602-7776-60-9 file:///C:/Users/My_ASUS/Downloads/Documents/4466f73d39fa7c989b84f03171739e9a .pdf