1.Sintesis Malonil ACP dan Asetil ACP - Metabolisme Lipid Santi Puspita Sari
Metabolisme Lipid
Sintesis lipid adalah bagian penting dari metabolisme sel, karena lipid
merupakan komponen penting dari membran sel . Yang paling penting dari
metabolisme lipid ini adalah sintesis asam lemak, karena asam lemak
diperlukan dalam trigliserida . Jalur biosintesis lainnya yang penting adalah
sintesis kolesterol, sintesis eicosanoid , dan sintesis sphingolipids .
(Horton,2006:479)
A.Sintesis Asam Lemak
Pada vertebrata , biosintesis asam lemak dikatalisis oleh asam lemak
sintase , sebuah multifungsi enzim . Terletak di sitoplasma , enzim
memerlukan asetil KoA sebagai pengantar molekul . Dalam reaksi siklik ,
residu asetil memanjang dengan satu unit C 2 pada satu waktu untuk tujuh
siklus . NADPH + H+ digunakan sebagai agen pereduksi dalam proses ini.
(Koolman,2005:168)
Asam lemak disintesis dengan penambahan dua unit karbon ke ujung
rantai hidrokarbon .
Sintesi asam lemak terdiri dari 2 tahap :
*Tahap Awal
Tahap pertama yaitu sintesis asetil ACP dan malonil ACP dari asetil
KoA.Langkah awal ini melibatkan kondensasi gugus asetil dan malonil untuk
membentuk sebuah percusor 4 karbon.
**Tahap Pemanjangan
Tahap kedua yaitu tahap pemanjangan, produk dari kondensasi awal
dimodifikasi oleh dua reaksi reduksi dan satu reaksi dehidrasi untuk
menghasilkan asil ACP. Asil ACP berfungsi sebagai substrat untuk reaksi
kondensasi tambahan yang menggunakan malonil ACP sebagai donor 2-carbon.
(Horton,2006:480)
1.Sintesis Malonil ACP dan Asetil ACP
Malonil ACP merupakan substrat utama untuk biosintesis asam lemak .
Sintesis malonil ACP dilakukan dalam dua angkah , yang pertama adalah
karboksilasi asetil KoA dalam sitosol untuk membentuk malonil KoA.
( Horton,2006:480)
Reaksi karboksilasi ini dikatalisis oleh biotindependent enzim asetil
KoA karboksilase menggunakan mekanisme serupa dengan reaksi yang
dikatalisis oleh karboksilasi piruvat. Aktivasi HCO 3- membentuk
karboksibiotin bergantung pada ATP. Reaksi ini diikuti dengan transfer CO 2
ke asetil Koa membentuk Malonil KoA. ( Horton,2006:480-481)
Langkah kedua dalam sintesis malonil ACP adalah pengangkutan separuh
malonil dari koenzim A ke ACP. Reaksi ini dikatalisis oleh malonil KoA : ACP
transakilase. Enzim serupa disebut asetil KoA : ACP transakilase mengubah
asetil KoA menjadi asetil ACP. ( Horton,2006:481)
2.Reaksi Awal Sintesis Asam Lemak
Sintesis asam lemak dimulai dengan pembentukan unit 4-karbon yang
melekat pada ACP. Molekul ini disebut aseoasetil ACP yang terbentuk oleh
kondensasi dari substrat 2-karbon (asetil KoA atau asetil ATP) dan 3 karbon
substrat (malonil ACP) dengan menghilangkan CO 2 . Reaksi ini dikatalisis oleh
3 - ketoasil ACP synthase ( KAS ) .
Ada beberapa versi KAS dalam sel bakteri .KAS III digunakan dalam
reaksi inisiasi, KAS I dan KAS II digunakan dalam reaksi perpanjangan
berikutnya . Bakteri KAS III menggunakan asetil CoA untuk reaksi
kondensasi awal dengan malonil ACP. ( Horton,2006:81)
Dalam reaksi ini , unit 2-karbon dari asetil KoA ditransfer ke enzim di
mana ia berikatan kovalen dengan thioester. Enzim kemudian mengkatalisis
pengangkutan unit 2 - karbon ke ujung malonil ACP membentuk 4 - karbon
intermediate dan melepaskan CO2.. Versi eukariotik dari sintesis 3 - ketoasil
ACP mengangkut reaksi yang sama kecuali bahwa mereka menggunakan asetil
ACP sebagai substrat awal bukan asetil CoA . (horton,2006:481-482)
3. Reaksi Pemanjangan Sintesi Asam Lemak
Asetoasetil ACP mengandung bagian terkecil 3-ketoasetil. Nama ‘3keto’ ini mengacu pada adanya gugus keto pada posisi C ke 3, atau bisa kita
sebut juga atom c ini adalah β-karbon dan produknya disebut bagian βketoasil. Enzim kondensasi juga disebut dengan β-ketoasil ACP sintase.
( Horton,2006:482)
Untuk mempersiapkan reaksi kondensasi selanjutnya ,bagian 3 ketoasil yang teroksidasi harus dikurangi menjadi bentuk asil dengan
transfer elektron ( dan proton ) ke posisi atom C ke 3. Tiga reaksi terpisah
yang diperlukan . ( Horton,2006:482)
Dalam pengurangan pertama keton diubah menjadi alkohol . Langkah
kedua adalah penghilangan air oleh dehydratase menghasilkan ikatan
rangkap . Akhirnya reduksi kedua menambahkan hidrogen untuk menciptakan
gugus asil yang tereduksi . Produk akhir dari langkah reduksi, dehidrasi dan
reduksi ini adalah asil ACP yang memiliki 2 karbon lebih panjang.
( Horton,2006:482)
Reaksi spesifik dari siklus pemanjangan ditunjukkan pada gambar
dibawah :
4.Aktivasi Asam Lemak
Reaksi thioesterase menghasilkan pelepasan asam lemak bebas , tetapi
modifikasi berikutnya dari asam lemak ini , dan penggabungan mereka ke
dalam membran lipid , memerlukan langkah aktivasi di mana mereka akan di
ubah ke thioesters dari koenzim A dalam reaksi ATP -dependent yang
dikatalisis oleh asil - KoA sintetase .( Horton,2006:483)
Pirofosfat yang dilepaskan pada reaksi ini dihidrolisis menjadi dua
molekul
fosfat
oleh
pyrophosphatase
.Akibatnya,
dua
ikatan
phosphoanhydride atau setara dengan dua ATP dibutuhkan untuk membentuk
thioesters CoA dari asam lemak .Umumnya bakteri memiliki asil -KoA
sintetase tunggal tetapi pada mamalia setidaknya ada empat asil - KoA
sintetase isoform yang berbeda . Setiap enzim yang berbeda mempunyai
spesifik panjang asam lemak rantai tertentu : pendek (C12) atau sangat panjang (>C16) Mekanisme reaksi aktivasi sama
dengan mekanisme yang digunakan untuk sintesis asetil KoA dari asetat dan
KoA ( Horton,2006:483-484)
5.Perluasan dan Penjenuhan Asam Lemak
Jalur sintesis asam lemak tidak dapat membuat asam lemak yang lebih
panjang dari 16 atau 18 karbon. Asam lemak yang lebih panjang dibuat dengan
memperpanjang palmitoil KoA atau stearoil KoA. Enzim yang mengkatalisis
ekstensi tersebut dikenal sebagai elongases dan mereka menggunakan malonil
KoA ( tidak malonil ACP ) sebagai sumber dari 2 - karbon pemanjang .
( Horton,2006:484)
Asam lemak tak jenuh disintesis di bakteri dan eukariota tetapi
jalurnya sangat berbeda . Pada tipe II sistem sintesis asam lemak (bakteri)
ikatan rangkap ditambahkan ke rantai ketika panjangnya mencapai 10 atom
karbon. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim khusus ( Horton,2006:484)
Sebagian besar sel-sel eukariotik mengandung berbagai desaturases
yang mengkatalisis pembentukan ikatan rangkap sejauh lima belas karbon dari
ujung karboksil asam lemak . Namun , PUFA (poly unsaturated fatty acid )
dengan ikatan rangkap pada posisi C-12 benar-benar penting untuk
kelangsungan hidup karena mereka merupakan prekursor untuk sintesis
eicosanoid penting seperti prostaglandin . ( Horton,2006:484)
Mamalia dapat mengubah linoleat ke arachidonoyl KoA ( 20:4) dengan
serangkaian reaksi desaturasi dan elongasi seperti berikut :
Arakidonat berasal dari fosfolipid adalah prekursor eikosanoid.
( Horton,2006:484)
D.Oksidasi Asam Lemak
Asam lemak dioksidasi oleh sebuah jalur yang mendegradasi dua ataom
karbon nya dalam satu waktu. Fragmen dua karbon ini akan ditransfer ke
koenzim A membentuk asetil KoA , dan sisa asam lemak kembali memasuki
jalur oksidatif . Proses degradatif ini disebut juga jalur β-oksidasi karna βkarbon atom (C-3) asam lemak dioksidasi.( Horton,2006:498)
Oksidasi asam lemak dibagi menjadi dua tahap : aktivasi asam lemak ,
dan degradasi fragmen dua karbon ( asetil KoA ) . NADH dan ubiquinol (QH 2)
dihasilkan oleh oksidasi asam lemak yang dapat dioksidasi oleh rantai
transpor elektron pernapasan , dan asetil KoA dapat memasuki siklus asam
sitrat. ( Horton,2006:498)
Asetil KoA dapat sepenuhnya dioksidasi oleh siklus asam sitrat untuk
menghasilkan energi ( dalam bentuk ATP ) yang dapat digunakan dalam jalur
biokimia lainnya . Atom karbon dari asam lemak juga dapat digunakan sebagai
substrat untuk sintesis asam amino sejak beberapa perantara dalam siklus
asam sitrat dialihkan ke jalur biosintesis asam amino. ( Horton,2006:498)
Oksidasi asam lemak terjadi sebagai bagian dari omset normal
membran lipid . Dengan demikian , bakteri , protista , jamur , tumbuhan , dan
hewan semua memiliki jalur β-oksidasi. Selain perannya dalam metabolisme
sel , oksidasi asam lemak merupakan bagian penting dari metabolisme bahan
bakar pada hewan .( Horton,2006:498)
Aktivasi asam lemak untuk oksidasi dikatalisis oleh asil - KoA sintetase
Ini adalah langkah aktivasi yang sama yang diperlukan untuk sintesis asam
lemak tak jenuh ganda dan lipid kompleks .( Horton,2006:499)
1.Reaksi β-oksidasi
Kebanyakan asam lemak didegradasi oleh penghapusan fragment dua
karbon secara berurutan. Prose ini disebut beta-oksidasi , asetil KoA
dibentuk sebagai ikatan antara α dan β atom karbon yang rusak. (dinamakan
β-oksidasi karen β karbon asam lemak, yang dua atom karbon nya dihapus dari
gugus karboksil, teroksidasi) (Mc Kee,2003:378)
Pada eukariota , reaksiβ-oksidasi berlangsung di mitokondria dan
organel khusus yang disebut peroksisom . Pada bakteri , reaksi berlangsung di
sitosol . Empat langkah yang diperlukan untuk menghasilkan asetil CoA dari
asil lemak CoA : oksidasi , hidrasi ,oksidasi lebih lanjut , dan thiolysis .
( Horton,2006:499)
1.Oksidasi
Jalur ini dimulai dengan reaksi oksidasi-reduksi yang dikatalisis oleh
asil KoA dehidrogenase, dimana satu atom hidrogen dihilangkan dari α dan β
karbon dan di transfer ke enzime FAD menjadi FADH 2.
FADH2 kemudian mendonorkan 2 elektron ke rantai transport elektron
(ETC ) mitokondria. (Mc Kee,2003:380-381)
2.Hidrasi
Reaksi ini dikatalisasi oleh eoil KoA hidrase, melibatkan sebuah hidrasi
dari ikatan rangkap antara α dan β karbon.
(Mc Kee,2003:380-381)
3.Oksidasi lebih lanjut
Selanjutnya gugus hidroksil dioksidasi. Produk dari β-ketoasetil KoA
dikatalisis olehβ-hidroksiasil-KoA dehidrogenase.
(Mc Kee,2003:381)
4.Thiolisis
Thiolase (βketoasil-KoA thiolase) mengkatalisis pembelahan C α dan
Cβ .Pada reaksi ini sebuah molekul asetil KoA dilepaskan. Produk lainnya yaitu
sebuah asil-KoA yang mengandung lebih sedikit 2 atom C.
(Mc Kee,2003:381)
2.Sintesis Asam Lemak dan β-oksidasi
Sintesis asam lemak melibatkan pembentukan ikatan karbon-karbon
( kondensasi ) diikuti dengan langkah reduksi , dehidrasi , dan pengurangan
dalam persiapan untuk reaksi kondensasi selanjutnya . Sebaliknya, reaksi
oksidasi , hidrasi , oksidasi , dan ikatan karbon - karbon pembelahan merupakan bagian dari jalur degradasi β-oksidasi.( Horton,2006:500-501)
Pebandingan kedua jalur tersebut adalah :
Thioesters aktif dalam oksidasi asam lemak adalah turunan KoA
sedangkan intermediet dalam sintesis asam lemak terikat sebagai thioesters
untuk protein pembawa asil ( ACP ) . Dalam kedua kasus , gugus asil melekat
pada phosphopantetheine . Hasil oksidasi dalam produk dua - karbon , asetil
KoA , sedangkan sintesis memerlukan tiga - karbon substrat , malonil KoA ,
yang mentransfer unit dua - karbon ke rantai .Dalam proses ini CO 2
dilepaskan. Pengurangan daya untuk biosi ntesis dipasok olehNADPH ,
sedangkan oksidasi tergantung pada NAD+ dan ubiquinone ( melalui
flavoprotein electrontransferring ) . Akhirnya, intermediate dalam sintesis
asam lemak adalah D - 3 -hydroksi asill - ACP sedangkan L isomer ( L - 3 hydroksi asil KoA ) diproduksi selama β-oksidasi. ( Horton,2006:501)
3.Transpor Fatty Asil KoA ke Mitokondria
Asam lemak diaktifkan ke bentuk asil-KoA oleh asil-Koa sintetase,
sebuah enzim di luar membran mitokondria. Asil-KoA kemudian bereaksi
dengan karnitin untuk membentuk turunan asilkarnitin. Karnitin asil
transferase I mengkatalisis reaksi ini. Setelah asilkarnitin diangkut melewati
membran dalam oleh pembawa protein, sesudah itu diubah kembali ke karnitin
dan asil-KoA oleh karnitin aciltransferase II. (Mc Kee,2003:379)
4.Generasi ATP Oksidasi Asam Lemak
Oksidasi lengkap asam lemak menyediakan energi lebih dari oksidasi
yang setara dengan jumlah glukosa . Seperti halnya dalam glikolisis ,energi
yang dihasilkan dari oksidasi asam lemak dapat diperkirakan dari total hasil
teoritis dari ATP . Sebagai contoh , mari kita pertimbangkan persamaan
kesetimbangan untuk oksidasi lengkap dari satu molekul stearat (C 18) oleh
delapan siklus β-oksidasi. Stearate diubah ke stearoil KoA yang setara
dengan dua ATP dan oksidasi stearoil KoA menghasilkan asetil KoA dan
mengurangi koenzim QH2 an NADH .( Horton,2006:502)
Kita bisa menghitung hasil teoritis dari 9 molekul asetil CoA dengan
mengasumsikan bahwa mereka memasuki siklus asam sitrat di mana mereka
benar-benar teroksidasi menjadi CO2 .Reaksi ini menghasilkan 10 ATP untuk
setiap molekul asetil KoA .Hasil bersih dari oksidasi stearat adalah 120
molekul ATP . ( Horton,2006:502)
Sebagai perbandingan , oksidasi glukosa ke CO 2 dan air menghasilkan
32 molekul ATP . Stearat memiliki 18 karbon dan glukosa hanya memiliki6
karbon , kita menormalkan hasil ATP dari glukosa dengan membandingkan
oksidasi dari tiga molekul glukosa : 3x32=96 . Hasil teoritis ATP hanyalah 80
% ( 96/120 ) dari nilai untuk stearat . Asam lemak memberikan lebih banyak
energi per atom karbon dari karbohidrat karena karbohidrat sudah sebagian
teroksidasi . Selanjutnya, karena gugus asam lemak yang hidrofobik , mereka
dapat disimpan dalam jumlah besar sebagai trigliserida tanpa sejumlah besar
ikatan air , seperti yang ditemukan pada karbohidrat . Penyimpanan anhidrat
memungkinkan lebih banyak energi yang disimpan per gram .
( Horton,2006:503)
5.Oksidasi Rantai Ganjil dan Asam Lemak Tak Jenuh
1.Oksidasi Asam Lemak Rantai Ganjil
Meskipun kebanyakan asam lemak mengandung sejumlah atom karbon,
beberapa organisme (bebrapa tanaman dan mikroorganisme) menghasilkan
molekul asam lemak rantai ganjil. β-Oksidasi proses yang menghasilkan
molekul asetil-KoA an satu molekul propionil-KoA. Propionol-Ko kemudian
diubah menjadi succinil-KoA, sebuah siklus intermediet asam sitrat. (trudee
384)
Binatang pemamah biak seperti lembu dan domba memperoleh
sejumlah besar energi dari oksidasi asam lemak rantai ganjil. Molekul ini
diproduksi oleh mikroorganosme didalam rumen (perut). (Mc Kee,2003:384)
2.Oksidasi Asam Lemak Tak Jenuh
Oksidasi seperti asam oleat memerlukan enzim tambahan. Mereka
membutuhkannya karena, ikatan rangkap dari kebanyakan asam lemak tak
jenuh mempunyai cis konfigurasi. Enzim enoil-KoA isomerase mengubah ikatan
rangkap cis-β,ɣ mejadi ikatan rangkap trans-α,β. ,β-Oksidasi dari asam
lenoleat diilustrasikan dengan gambar dibawah :
Daftar Pustaka
Horton,Robert.2006.Principle
of
Biochemistry.United
States
of
America:Pearson Education,Inc.
Koolman
J
and
K.H
Roem.2005.Color
‘atlas
of
Biochemistry,
2 nd
edition.Thieme:New York
Turdee McKee,McKee.2003.Biochemistry : The Molecular Basis Of Life , 3 rd
edition. New York: Mc Graw Hill
Sintesis lipid adalah bagian penting dari metabolisme sel, karena lipid
merupakan komponen penting dari membran sel . Yang paling penting dari
metabolisme lipid ini adalah sintesis asam lemak, karena asam lemak
diperlukan dalam trigliserida . Jalur biosintesis lainnya yang penting adalah
sintesis kolesterol, sintesis eicosanoid , dan sintesis sphingolipids .
(Horton,2006:479)
A.Sintesis Asam Lemak
Pada vertebrata , biosintesis asam lemak dikatalisis oleh asam lemak
sintase , sebuah multifungsi enzim . Terletak di sitoplasma , enzim
memerlukan asetil KoA sebagai pengantar molekul . Dalam reaksi siklik ,
residu asetil memanjang dengan satu unit C 2 pada satu waktu untuk tujuh
siklus . NADPH + H+ digunakan sebagai agen pereduksi dalam proses ini.
(Koolman,2005:168)
Asam lemak disintesis dengan penambahan dua unit karbon ke ujung
rantai hidrokarbon .
Sintesi asam lemak terdiri dari 2 tahap :
*Tahap Awal
Tahap pertama yaitu sintesis asetil ACP dan malonil ACP dari asetil
KoA.Langkah awal ini melibatkan kondensasi gugus asetil dan malonil untuk
membentuk sebuah percusor 4 karbon.
**Tahap Pemanjangan
Tahap kedua yaitu tahap pemanjangan, produk dari kondensasi awal
dimodifikasi oleh dua reaksi reduksi dan satu reaksi dehidrasi untuk
menghasilkan asil ACP. Asil ACP berfungsi sebagai substrat untuk reaksi
kondensasi tambahan yang menggunakan malonil ACP sebagai donor 2-carbon.
(Horton,2006:480)
1.Sintesis Malonil ACP dan Asetil ACP
Malonil ACP merupakan substrat utama untuk biosintesis asam lemak .
Sintesis malonil ACP dilakukan dalam dua angkah , yang pertama adalah
karboksilasi asetil KoA dalam sitosol untuk membentuk malonil KoA.
( Horton,2006:480)
Reaksi karboksilasi ini dikatalisis oleh biotindependent enzim asetil
KoA karboksilase menggunakan mekanisme serupa dengan reaksi yang
dikatalisis oleh karboksilasi piruvat. Aktivasi HCO 3- membentuk
karboksibiotin bergantung pada ATP. Reaksi ini diikuti dengan transfer CO 2
ke asetil Koa membentuk Malonil KoA. ( Horton,2006:480-481)
Langkah kedua dalam sintesis malonil ACP adalah pengangkutan separuh
malonil dari koenzim A ke ACP. Reaksi ini dikatalisis oleh malonil KoA : ACP
transakilase. Enzim serupa disebut asetil KoA : ACP transakilase mengubah
asetil KoA menjadi asetil ACP. ( Horton,2006:481)
2.Reaksi Awal Sintesis Asam Lemak
Sintesis asam lemak dimulai dengan pembentukan unit 4-karbon yang
melekat pada ACP. Molekul ini disebut aseoasetil ACP yang terbentuk oleh
kondensasi dari substrat 2-karbon (asetil KoA atau asetil ATP) dan 3 karbon
substrat (malonil ACP) dengan menghilangkan CO 2 . Reaksi ini dikatalisis oleh
3 - ketoasil ACP synthase ( KAS ) .
Ada beberapa versi KAS dalam sel bakteri .KAS III digunakan dalam
reaksi inisiasi, KAS I dan KAS II digunakan dalam reaksi perpanjangan
berikutnya . Bakteri KAS III menggunakan asetil CoA untuk reaksi
kondensasi awal dengan malonil ACP. ( Horton,2006:81)
Dalam reaksi ini , unit 2-karbon dari asetil KoA ditransfer ke enzim di
mana ia berikatan kovalen dengan thioester. Enzim kemudian mengkatalisis
pengangkutan unit 2 - karbon ke ujung malonil ACP membentuk 4 - karbon
intermediate dan melepaskan CO2.. Versi eukariotik dari sintesis 3 - ketoasil
ACP mengangkut reaksi yang sama kecuali bahwa mereka menggunakan asetil
ACP sebagai substrat awal bukan asetil CoA . (horton,2006:481-482)
3. Reaksi Pemanjangan Sintesi Asam Lemak
Asetoasetil ACP mengandung bagian terkecil 3-ketoasetil. Nama ‘3keto’ ini mengacu pada adanya gugus keto pada posisi C ke 3, atau bisa kita
sebut juga atom c ini adalah β-karbon dan produknya disebut bagian βketoasil. Enzim kondensasi juga disebut dengan β-ketoasil ACP sintase.
( Horton,2006:482)
Untuk mempersiapkan reaksi kondensasi selanjutnya ,bagian 3 ketoasil yang teroksidasi harus dikurangi menjadi bentuk asil dengan
transfer elektron ( dan proton ) ke posisi atom C ke 3. Tiga reaksi terpisah
yang diperlukan . ( Horton,2006:482)
Dalam pengurangan pertama keton diubah menjadi alkohol . Langkah
kedua adalah penghilangan air oleh dehydratase menghasilkan ikatan
rangkap . Akhirnya reduksi kedua menambahkan hidrogen untuk menciptakan
gugus asil yang tereduksi . Produk akhir dari langkah reduksi, dehidrasi dan
reduksi ini adalah asil ACP yang memiliki 2 karbon lebih panjang.
( Horton,2006:482)
Reaksi spesifik dari siklus pemanjangan ditunjukkan pada gambar
dibawah :
4.Aktivasi Asam Lemak
Reaksi thioesterase menghasilkan pelepasan asam lemak bebas , tetapi
modifikasi berikutnya dari asam lemak ini , dan penggabungan mereka ke
dalam membran lipid , memerlukan langkah aktivasi di mana mereka akan di
ubah ke thioesters dari koenzim A dalam reaksi ATP -dependent yang
dikatalisis oleh asil - KoA sintetase .( Horton,2006:483)
Pirofosfat yang dilepaskan pada reaksi ini dihidrolisis menjadi dua
molekul
fosfat
oleh
pyrophosphatase
.Akibatnya,
dua
ikatan
phosphoanhydride atau setara dengan dua ATP dibutuhkan untuk membentuk
thioesters CoA dari asam lemak .Umumnya bakteri memiliki asil -KoA
sintetase tunggal tetapi pada mamalia setidaknya ada empat asil - KoA
sintetase isoform yang berbeda . Setiap enzim yang berbeda mempunyai
spesifik panjang asam lemak rantai tertentu : pendek (C12) atau sangat panjang (>C16) Mekanisme reaksi aktivasi sama
dengan mekanisme yang digunakan untuk sintesis asetil KoA dari asetat dan
KoA ( Horton,2006:483-484)
5.Perluasan dan Penjenuhan Asam Lemak
Jalur sintesis asam lemak tidak dapat membuat asam lemak yang lebih
panjang dari 16 atau 18 karbon. Asam lemak yang lebih panjang dibuat dengan
memperpanjang palmitoil KoA atau stearoil KoA. Enzim yang mengkatalisis
ekstensi tersebut dikenal sebagai elongases dan mereka menggunakan malonil
KoA ( tidak malonil ACP ) sebagai sumber dari 2 - karbon pemanjang .
( Horton,2006:484)
Asam lemak tak jenuh disintesis di bakteri dan eukariota tetapi
jalurnya sangat berbeda . Pada tipe II sistem sintesis asam lemak (bakteri)
ikatan rangkap ditambahkan ke rantai ketika panjangnya mencapai 10 atom
karbon. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim khusus ( Horton,2006:484)
Sebagian besar sel-sel eukariotik mengandung berbagai desaturases
yang mengkatalisis pembentukan ikatan rangkap sejauh lima belas karbon dari
ujung karboksil asam lemak . Namun , PUFA (poly unsaturated fatty acid )
dengan ikatan rangkap pada posisi C-12 benar-benar penting untuk
kelangsungan hidup karena mereka merupakan prekursor untuk sintesis
eicosanoid penting seperti prostaglandin . ( Horton,2006:484)
Mamalia dapat mengubah linoleat ke arachidonoyl KoA ( 20:4) dengan
serangkaian reaksi desaturasi dan elongasi seperti berikut :
Arakidonat berasal dari fosfolipid adalah prekursor eikosanoid.
( Horton,2006:484)
D.Oksidasi Asam Lemak
Asam lemak dioksidasi oleh sebuah jalur yang mendegradasi dua ataom
karbon nya dalam satu waktu. Fragmen dua karbon ini akan ditransfer ke
koenzim A membentuk asetil KoA , dan sisa asam lemak kembali memasuki
jalur oksidatif . Proses degradatif ini disebut juga jalur β-oksidasi karna βkarbon atom (C-3) asam lemak dioksidasi.( Horton,2006:498)
Oksidasi asam lemak dibagi menjadi dua tahap : aktivasi asam lemak ,
dan degradasi fragmen dua karbon ( asetil KoA ) . NADH dan ubiquinol (QH 2)
dihasilkan oleh oksidasi asam lemak yang dapat dioksidasi oleh rantai
transpor elektron pernapasan , dan asetil KoA dapat memasuki siklus asam
sitrat. ( Horton,2006:498)
Asetil KoA dapat sepenuhnya dioksidasi oleh siklus asam sitrat untuk
menghasilkan energi ( dalam bentuk ATP ) yang dapat digunakan dalam jalur
biokimia lainnya . Atom karbon dari asam lemak juga dapat digunakan sebagai
substrat untuk sintesis asam amino sejak beberapa perantara dalam siklus
asam sitrat dialihkan ke jalur biosintesis asam amino. ( Horton,2006:498)
Oksidasi asam lemak terjadi sebagai bagian dari omset normal
membran lipid . Dengan demikian , bakteri , protista , jamur , tumbuhan , dan
hewan semua memiliki jalur β-oksidasi. Selain perannya dalam metabolisme
sel , oksidasi asam lemak merupakan bagian penting dari metabolisme bahan
bakar pada hewan .( Horton,2006:498)
Aktivasi asam lemak untuk oksidasi dikatalisis oleh asil - KoA sintetase
Ini adalah langkah aktivasi yang sama yang diperlukan untuk sintesis asam
lemak tak jenuh ganda dan lipid kompleks .( Horton,2006:499)
1.Reaksi β-oksidasi
Kebanyakan asam lemak didegradasi oleh penghapusan fragment dua
karbon secara berurutan. Prose ini disebut beta-oksidasi , asetil KoA
dibentuk sebagai ikatan antara α dan β atom karbon yang rusak. (dinamakan
β-oksidasi karen β karbon asam lemak, yang dua atom karbon nya dihapus dari
gugus karboksil, teroksidasi) (Mc Kee,2003:378)
Pada eukariota , reaksiβ-oksidasi berlangsung di mitokondria dan
organel khusus yang disebut peroksisom . Pada bakteri , reaksi berlangsung di
sitosol . Empat langkah yang diperlukan untuk menghasilkan asetil CoA dari
asil lemak CoA : oksidasi , hidrasi ,oksidasi lebih lanjut , dan thiolysis .
( Horton,2006:499)
1.Oksidasi
Jalur ini dimulai dengan reaksi oksidasi-reduksi yang dikatalisis oleh
asil KoA dehidrogenase, dimana satu atom hidrogen dihilangkan dari α dan β
karbon dan di transfer ke enzime FAD menjadi FADH 2.
FADH2 kemudian mendonorkan 2 elektron ke rantai transport elektron
(ETC ) mitokondria. (Mc Kee,2003:380-381)
2.Hidrasi
Reaksi ini dikatalisasi oleh eoil KoA hidrase, melibatkan sebuah hidrasi
dari ikatan rangkap antara α dan β karbon.
(Mc Kee,2003:380-381)
3.Oksidasi lebih lanjut
Selanjutnya gugus hidroksil dioksidasi. Produk dari β-ketoasetil KoA
dikatalisis olehβ-hidroksiasil-KoA dehidrogenase.
(Mc Kee,2003:381)
4.Thiolisis
Thiolase (βketoasil-KoA thiolase) mengkatalisis pembelahan C α dan
Cβ .Pada reaksi ini sebuah molekul asetil KoA dilepaskan. Produk lainnya yaitu
sebuah asil-KoA yang mengandung lebih sedikit 2 atom C.
(Mc Kee,2003:381)
2.Sintesis Asam Lemak dan β-oksidasi
Sintesis asam lemak melibatkan pembentukan ikatan karbon-karbon
( kondensasi ) diikuti dengan langkah reduksi , dehidrasi , dan pengurangan
dalam persiapan untuk reaksi kondensasi selanjutnya . Sebaliknya, reaksi
oksidasi , hidrasi , oksidasi , dan ikatan karbon - karbon pembelahan merupakan bagian dari jalur degradasi β-oksidasi.( Horton,2006:500-501)
Pebandingan kedua jalur tersebut adalah :
Thioesters aktif dalam oksidasi asam lemak adalah turunan KoA
sedangkan intermediet dalam sintesis asam lemak terikat sebagai thioesters
untuk protein pembawa asil ( ACP ) . Dalam kedua kasus , gugus asil melekat
pada phosphopantetheine . Hasil oksidasi dalam produk dua - karbon , asetil
KoA , sedangkan sintesis memerlukan tiga - karbon substrat , malonil KoA ,
yang mentransfer unit dua - karbon ke rantai .Dalam proses ini CO 2
dilepaskan. Pengurangan daya untuk biosi ntesis dipasok olehNADPH ,
sedangkan oksidasi tergantung pada NAD+ dan ubiquinone ( melalui
flavoprotein electrontransferring ) . Akhirnya, intermediate dalam sintesis
asam lemak adalah D - 3 -hydroksi asill - ACP sedangkan L isomer ( L - 3 hydroksi asil KoA ) diproduksi selama β-oksidasi. ( Horton,2006:501)
3.Transpor Fatty Asil KoA ke Mitokondria
Asam lemak diaktifkan ke bentuk asil-KoA oleh asil-Koa sintetase,
sebuah enzim di luar membran mitokondria. Asil-KoA kemudian bereaksi
dengan karnitin untuk membentuk turunan asilkarnitin. Karnitin asil
transferase I mengkatalisis reaksi ini. Setelah asilkarnitin diangkut melewati
membran dalam oleh pembawa protein, sesudah itu diubah kembali ke karnitin
dan asil-KoA oleh karnitin aciltransferase II. (Mc Kee,2003:379)
4.Generasi ATP Oksidasi Asam Lemak
Oksidasi lengkap asam lemak menyediakan energi lebih dari oksidasi
yang setara dengan jumlah glukosa . Seperti halnya dalam glikolisis ,energi
yang dihasilkan dari oksidasi asam lemak dapat diperkirakan dari total hasil
teoritis dari ATP . Sebagai contoh , mari kita pertimbangkan persamaan
kesetimbangan untuk oksidasi lengkap dari satu molekul stearat (C 18) oleh
delapan siklus β-oksidasi. Stearate diubah ke stearoil KoA yang setara
dengan dua ATP dan oksidasi stearoil KoA menghasilkan asetil KoA dan
mengurangi koenzim QH2 an NADH .( Horton,2006:502)
Kita bisa menghitung hasil teoritis dari 9 molekul asetil CoA dengan
mengasumsikan bahwa mereka memasuki siklus asam sitrat di mana mereka
benar-benar teroksidasi menjadi CO2 .Reaksi ini menghasilkan 10 ATP untuk
setiap molekul asetil KoA .Hasil bersih dari oksidasi stearat adalah 120
molekul ATP . ( Horton,2006:502)
Sebagai perbandingan , oksidasi glukosa ke CO 2 dan air menghasilkan
32 molekul ATP . Stearat memiliki 18 karbon dan glukosa hanya memiliki6
karbon , kita menormalkan hasil ATP dari glukosa dengan membandingkan
oksidasi dari tiga molekul glukosa : 3x32=96 . Hasil teoritis ATP hanyalah 80
% ( 96/120 ) dari nilai untuk stearat . Asam lemak memberikan lebih banyak
energi per atom karbon dari karbohidrat karena karbohidrat sudah sebagian
teroksidasi . Selanjutnya, karena gugus asam lemak yang hidrofobik , mereka
dapat disimpan dalam jumlah besar sebagai trigliserida tanpa sejumlah besar
ikatan air , seperti yang ditemukan pada karbohidrat . Penyimpanan anhidrat
memungkinkan lebih banyak energi yang disimpan per gram .
( Horton,2006:503)
5.Oksidasi Rantai Ganjil dan Asam Lemak Tak Jenuh
1.Oksidasi Asam Lemak Rantai Ganjil
Meskipun kebanyakan asam lemak mengandung sejumlah atom karbon,
beberapa organisme (bebrapa tanaman dan mikroorganisme) menghasilkan
molekul asam lemak rantai ganjil. β-Oksidasi proses yang menghasilkan
molekul asetil-KoA an satu molekul propionil-KoA. Propionol-Ko kemudian
diubah menjadi succinil-KoA, sebuah siklus intermediet asam sitrat. (trudee
384)
Binatang pemamah biak seperti lembu dan domba memperoleh
sejumlah besar energi dari oksidasi asam lemak rantai ganjil. Molekul ini
diproduksi oleh mikroorganosme didalam rumen (perut). (Mc Kee,2003:384)
2.Oksidasi Asam Lemak Tak Jenuh
Oksidasi seperti asam oleat memerlukan enzim tambahan. Mereka
membutuhkannya karena, ikatan rangkap dari kebanyakan asam lemak tak
jenuh mempunyai cis konfigurasi. Enzim enoil-KoA isomerase mengubah ikatan
rangkap cis-β,ɣ mejadi ikatan rangkap trans-α,β. ,β-Oksidasi dari asam
lenoleat diilustrasikan dengan gambar dibawah :
Daftar Pustaka
Horton,Robert.2006.Principle
of
Biochemistry.United
States
of
America:Pearson Education,Inc.
Koolman
J
and
K.H
Roem.2005.Color
‘atlas
of
Biochemistry,
2 nd
edition.Thieme:New York
Turdee McKee,McKee.2003.Biochemistry : The Molecular Basis Of Life , 3 rd
edition. New York: Mc Graw Hill