BAB 12 Metabolik & Endokrin
BAB XII
Biokimia Metabolik & Endokrin
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 208
A. METABOLISME KARBOHIDRAT
Karbohidrat dalam makanan melalui pencernaan usus halus, dirubah menjadi
monosakarida antara lain dalam bentuk glukosa (terbanyak), fruktosa, galaktosa dan manosa
selanjutnya diabsorbsi dalam darah serta dalam jaringan dimetabolisasi.
Metabolisme glukosa
Fungsi glukosa, sebagai sumber energi dan cadangan energi dan bahan pembentuk zat
lain yang diperlukan tubuh antara lain pentosa (gula RNA, DNA), asam glukoronat, asam
askorbat, gliserol fosfat dan laktosa ( untuk ibu menyusui).
Zat non karbohidrat
Pentosa P
Glukoneogenesis
Hexosa mono P HMPShunt
Laktat
(HMS)
GLUKOSA
Piruvat
asamglukoronat
uronic acid-pathway
Glikolisis EM
Asetil KoA
Glikogenesis
Glikogenolisis (hati)
GLIKOGEN
TCC (Tricarboxylic cycle/Krebs)
Glu-6-P
Glikogenolisis (otot)
CO2 + H2O + E
Gambar 12.1 Jalur metabolisme karbohidrat
Glikolisis Embden Mayerhof
Glikolisis Embden Meyerhof merupakan pemecahan glukosa menjadi piruvat (aerobik )
atau laktat (anaerobik). Terjadi pada semua jaringan. Enzim-enzim ini terdapat dalam sitosol
(ekstra mitokhondria). Energi yang dihasilkan aerobik 8 ATP dan anaerobik 2 ATP.
Pembentukan energi pada proses glikolisis aerobik diperlukan :
ATP Glukosa Gluk.6.P
: 1 ATP
ATP Fruktosa-6-P Fruk 1.6,Bi P
: 1 ATP
2 ATP
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 209
Tricarboxylic cycle (TCC) disebut juga siklus asam trikarboksilat (Krebs Cycle) atau siklus
asam sitrat (SAS). Siklus Krebs ini merupakan jalan akhir katabolisme karbohidrat dan protein,
karena ketiganya dapat membentuk asetil KoA. Siklus Krebs juga merupakan sumber molekul
untuk untuk proses anabolik, seperti pembentukan asam lemak, asam amino dan
glukoneogenesis, sehingga berfungsi ganda, fungsi amfibolik (anaplerotik). Terjadi di intra
mitrokondri, di eritrosit tidak terjadi TCC karena tidak mempunyai mitokondria.
Gambar 12.2 Protein, karbohidrat dan lipid sumber asetil KoA
Gambar 12.3 Siklus asam sitrat (Siklus Krebs)
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 210
Efisiensi Oksidasi Glukosa yaitu 1 Mol Glukosa menghasilkan CO2, H2O dan energy,
menghasilkan 38 ATP = 38 x 7,6kkal setara dengan 288.800 kalori. 1 ml glukosa membentuk
CO2 dan H2O bila dibakar dalam kalorimeter menghasilkan 686.000 kalori. Efisiensi metabolism
yaitu 288.800/686.000 x 100% = 42% dan selanjutnya 58% diubah menjadi panas
Glikogenesis dan Glikogenolisis
Glikogenesis dan glikolisis terjadi hampir dalam semua jaringan, terutama dalam hati
dan otot. Glikogen otot merupakan sumber heksosa untuk glikolisis dalam otot sendiri.
Glikogen hati bertujuan mempertahankan kadar glukosa darah dan dipengaruhi oleh faktor
hormonal dan nutrisi.
Gambar 12.4 Jalur glikogenesis dan glikolisis
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 211
Gambar 12.4 Mekanisme pembentukan pohon glikogen
Gambar 12.6 Mekanisme hidrolisis glikogen
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 212
Heksosa Monofosfat Shunt (Pentosa fosfat Shunt/HMP Shunt)
Oksidasi Glukosa melalui pembentukan pentosa fosfat, yang reaksinya membutuhkan
akseptor H yaitu NADP. Reaksi ini aktif dalam jaringan hati, mamma laktasi, adiposa eritrosit,
testis, cortex adrenal. Enzim berada di ekstra mitokondria yang berguna untuk menghasilkan
NADPH untuk sintesa ekstra mitokondrial dan keutuhan membran. Pada eritrosit defisiensi Glu6-dehidrogenase menyebabkan eritrosit
jadi fragil (anemia). Reaksi ini juga dapat
menghasilkan pentosa untuk sintesa (nukleotida, asam nukleat) pembentuk gula penyusun RNA
dan DNA.
Perbedaan HMP Shunt dan glikolisis EM yaitu HMP Shunt oksidasi berlangsung terhadap
Glukosa-6-Fosfat, terbentuk CO2, terbentuk C1 di decarboksilasi membentuk CO2 dan glikolisis
EM oksidasi bukan terhadap Glukosa-6-fosfat, tidak terbentuk CO2, C1 dan C6 diubah menjadi C
metil dari piruvat.
Gambar 12.7 Jalur HMP Shunt
Glukoneogenesis
Glikoneogenesis bermanfaat untuk mempertahankan kadar glukosa darah dan
membersihkan hasil metabolism jaringan seperti laktat dan gliserol. Reaksi ini terjadi terutama
dalam hati dan ginjal serta dipengaruhi oleh faktor hormonal dan nutrisi. Sumber Nonkarbohidrat antara lain laktat (otot), gliserol, propionate, Asam amino glukogenik (aspartat,
tirosin, lisin, glutamat, hidroksi prolin, serin, alanin, sistein, glisin).
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 213
Gambar 12.8 Jalur asam amino dan asam lemak membentuk karbohidrat
Gambar 12.9 Jalur Glukoneogenesis
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 214
Gambar 12.10 Jalur laktat menjadi karbohidrat melalui siklus Cori
Jalur Asam Uronat (Uronic Acid Pathway)
Gambar 12.11 Jalur Asam Uronat
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 215
Metabolisme Fruktosa
Gambar 12.12 Jalur metabolism Fruktosa
Metabolisme Galaktosa
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 216
Glikosaminoglikan dan glikoprotein
Gambar 12.13 Jalur pembentukan glikosaminoglikan dan glikoprotein
Sumber glukosa darah dapat diperoleh dari karbohidrat (makanan), glikogen hati
(glikogenolisis), glukoneogenesis yaitu laktat, propionat, gliserol dan asam amino glukogenik.
Kadar glukosa darah. Kadar glukosa pada kondisi post absorbsi 70-120 mg%, puasa 70-110mg%
dan setelah makan 120-130mg%. Regulasi kadar glukosa darah dipengaruhi oleh insulin yang
menyebabkan cAMP menurun, reaksi glikogenesis, glikolisis dan lipogenesis meningkat serta
sehingga kadar glukosa darah menurun. Pengaruh glukagon, epinefrin, nortiroksin dan
kortikosterol menyebabkan cAMP meningkat sehingga dapat meningkatkan glikogenolisis,
glukoneogenesis sehingga glukosa darah meningkat.
Gambar 12.14 Pengaruh glukagon pada kadar glukosa darah
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 217
Ambang ginjal terhadap glukosa yaitu termasuk dalam katagori batas tinggi,
kemampuan ginjal untuk mereabsorbsi seluruh glukosa yang difiltrasi oleh glomerulus 170180mg%. kadar diatas 170 -180 mg% menyebabkan glukosuria terjadi pada kondisi
hiperglikemik (Diabetes Melitus), pada renal yaitu pada penderita penyakit ginjal dan wanita
hamil. Toleransi terhadap glukosa terdir atas toleransi rendah pada kasus hiperglikemi,
glukosuria, pada DM, Kerusakan hati, obesitas, hiperpituitarism, Hiperfungsi
dan
kortek adrenal serta pada toleransi tinggi terjadi pada kasus pada hipopituitarism, hipofungsi
kortek adrenal, hiperinsulinism.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 218
METABOLISME LEMAK
Lipid jaringan, menyimpan kalori non-aktif menjadi aktif bila kurang sumber energi,
schoenheimer dan Rittenberg menyatakan jumlah lemak tubuh konstan. Bentuk energi
simpanan vertebrata yaitu triasilgliserol dan glikogen. Glikogen sumber ATP kontraksi otot utk 1
jam pertama. Triasilgliserol lemak utama makanan serta sumber ATP untuk kerja intensif misa
untuk lari maraton.
Lemak tubuh terdiri atas asam lemak dan triasilgliserol; gliserofosfolipid dan sfingolipid
(membran sel & LP); eikosanoid (prekursor: Prostaglandin, tromboksan, leukotrien, lipoksin),
kolesterol (stabilisator membran), garam empedu (prekursor: kolesterol), hormon steroid
(prekursor: kolesterol) dan vitamin larut lemak.
Lemak utama makanan yaitu dalam bentuk triasilgliserol, sebagai pembawa untuk
vitamin: A, D, E, K. Lemak mengalami emulsifikasi di usus halus oleh garam empedu. Lemak
dicerna oleh lipase pancreas dan melalui pencernaanm menghasilkan asam lemak dan 2monoasilgliserol
Triasilgliserol merupakan sumber utama energi dibanding karbohidrat dan protein,
kalorinya 2 kalilipat, mengandung sedikit air, energi potensial dapat disimpan, dibutuhkan
dalam jumlah yang sedikit, melarutkan vitamin-vitamin tertentu dan Absorpsi saluran
pencernaan.
Gliserol
FFA
Steroid
LIPOLISIS
STEROIDOGNESIS
aktivasi
Triasilgliserol
+
Fosfolipid
aktivasi
LIPOGENESIS
Kolesterol
ESTERIFIKASI
Gliserol-P
Sfingolipid
Triosa –P
Glukosa
Asil-KoA
KOLESTEROLOGENESIS
-Oksidasi
ASETIL-KoA
Piruvat
SAS
KETOGENESIS
2CO2
Benda keton
Gambar 12B. 1 Jalur metabolisme Lemak
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 219
Penyerapan lipid permasalahannya adalah lemak makanan yang disintesis hati harus
diangkut ke jaringan dan organ, jalur transpotasi melalui pembuluh darah. Solusi yaitu dengan
pengikatan lipid nonpolar, amfipatik dan protein membentuk lipoprotein.
Lipoprotein berdasarkan jenis (densitas) terdiri atas kilomikron, VLDL (Very Low Density
Lipoprotein), LDL (Low Density Lipoprotein), HDL (High Density Lipoprotein) dan IDL
(Intermediate Density Lipoprotein). Jenis lipid utama pembentuk lipoprotein adalah
triasilgliserol, fosfolipid, kolesterol, esterkolesteril dan asam lemak bebas.
Gambar 12B.2 Struktur lipoprotein
Tabel 12B.1 Lipoprotein dalam plasma manusia
-6
Berat molekul (10 )
Densitas (g/cm3)
Komposisi Kimia (%)
-Protein
-Triasilgliserol
-Kolesterol
Fosfolipid
Kilomikron VLDL
>400
10-80
< 0,95
0,95-1,006
IDL
5-10
1,006-1,019
LDL
2-3
1,019-1,063
HDL
0,18-0,36
1,063-1,210
2
85
4
9
18
31
29
22
25
10
45
20
33
8
30
29
10
50
22
18
Lipogenesis
Lipogenesis merupakan pembentukantriasilgliserol dari glukosa. Biosintesis asam lemak,
melalui lintasan utama di sitosol. Lipogenesis terjadi di banyak sel, misal hati, ginjal, otak, paru,
kelenjar mamae dan adiposa. Kofaktor yang dibutuhkan dalam reaksi ini adalah NADPH, ATP,
Mn2+, biotin & HCO3-. Substrat lipogenesis adalah asetil-KoA, dengan produk akhir berupa
palmitat bebas. Lipogenesis dipengaruhi oleh status nutrisi, akan meningkat pada saat kenyang
dan karbohidrat tinggi serta menurun bila asupan kalori terbatas dan lemak tinggi.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 220
Lipogenesis memerlukan kompleks enzim sintase asam lemak yang terdiri atas 7 aktifitas
enzim yaitu ketoasil sintase, asetil trasasilase, malonil transasilase, hidratase, enoil reduktase,
ketoasil reduktase, ACP tioesterase ditambah 1 ACP (acyl carrier protein).
Lipogenesis
(PembentukanTriasilgliserol dari glukosa)
Glukosa
GLIKOLISIS
TG
DHAP
Gliserol-3P
Lemak lain
Apoprotein
AL-KoA
VLDL
Piruvat
Palmitat
Asam lemak
sintase
Piruvat
OAA
DARAH
Asetil-KoA
Sitrat
Sitrat
malonil-KoA
OAA
Asetil-KoA
Gambar 12B.3 Lipogenesis
Oksidasi asam lemak (Ketogenesis/-Oksidasi)
Oksidasi asam lemak bertujuan untuk menghasilkan ATP, serta berlangsung di
mitokondria, memerlukan NAD+ dan FAD, terjadi pada keadaan kelaparan dan DM. Reaksi ini
bila berlebihan menyebabkan ketoasidosis.
Gambar 12B.4 Reaksi oksidasi asam lemak
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 221
Gambar 12.5 Peran karnitin dalam oksidasi asam lemak
Proses -Oksidasi
Proses β-oksidasi adalah pemecahan 2 atom karbon sekaligus dari molekul asil-KoA.
Tahap reaksi ini meliputi aktifasi dalam hal ini melibatkan karnitin, dehidrogenasi, hidratasi,
dehidrogenasi dan tiolasi.
Ga
ar
B. Reaksi β-oksidasi
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 222
Perhitungan pembentukan energi pada ß-Oksidasi
Contoh: -oksidasi palmitat
Asetil-KoA (SAS)
: 8 x 12 = 96 mol ATP
+
NADH + H (7 siklus): 7 x 5 = 35 mol ATP
131 mol ATP
Aktivasi
= 2 mol ATP
129 mol ATP
Oksidasi asam lemak peroxisomal pada peroksisom menghasilkan peroksida, berfungsi
membantu pemecahan asam lemak rantai panjang (C20). Reaksi ini terjadi dalam mitokondria
masuk dengan karnitin, bila ß- oksidasi berakhir pada oktanoil KoA, reaksi ini berakhir pada
asetil karnitin. Reaksi ini diinduksi kadar tinggi lemak.
α-Oksidasi asam lemak yaitu pengeluaran 1 karbon dari COOH pada jaringan otak yang
tidak berikatan dengan KoA dan tidak terbentuk ATP. Pengeluaran Metil di 3C yang
menghalangi ß-oksidasi (oksidasi as.fitanat dari fitol). Reaksi ini terjadi pada kelainan Refsum
yaitu penyakit yang mencegah terjadinya oksidasi asam fitanat.
Oksidasi asam lemak tidak jenuh
Gambar 12.7 Oksidasi asam lemak tidak jenuh
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 223
Biosintesis asam lemak jenuh terjadi pada sistem ekstramitokondria (siste de novo),
sistem mikrosom dan sistem mitokondria. Sistem ekstramitokondria terjadi di dalam sitosol :
hati, ginjal, otak, pari, kelenjar mammae, dimana asetil KoA membentuk asam palmitat. 2 Jenis
senyawa yang berperan dalam pembentukan asam lemak jenuh yaitu acyl Carier asam Lemak
(ACP) dan kompleks multi enzim antara lain asil trasferase, malonil trasnasilase, ß- ketoasil
sintetase, deasilase, keto asil reduktase, hidratase dan enoil reduktase.
Biosintesis asam lemak jenuh pada sistem mikrosom memerlukan bahan malonil KoA
yang selanjutnya mengalami penambahan 2 atom C. Pada keadaan puasa perpanjangan rantai
menurun, perpanjangan rantai terjadi pada asam lemak jenuh C10 dan C16, asam lemak tak
jenuh C18, stearoil KoA (C18) otak dan asam lemak pembentukan sfingolipid (C22 dan C24).
Pada sistem mitokondria bersifat an-aerob, kebalikan dari reaksi ß-oksidasi serta bertujuan
memperpanjang rantai lebih panjang 2C.
Gambar 12.8 Pembentukan asam lemak jenuh melalui sistem mikrososm
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 224
Met Asam Lemak tidak jenuh
A
B
Gambar 12.9 Asam lemak non-esensial (A) dan esensial (B)
Sistem desaturasi asam lemak ikatan rangkap tunggal
Sistem asam lemak ik rangkap banyak (polyunsaturated), manusia dan hewan mampu
mensintesis asam oleat dengan perpanjangan rantai dan desaturasi. Konversi asam linoleat
menjadi asam arakidonat. Manusia dan hewan tidak mampu mensintesis asam linoleat dan
asam linolenat dengan sempurna. Untuk menyempurnakan asam linoleat/asam linolenat di
rubah menjadi asam arakidonat.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 225
Gambar 12B. 9 Sintesis asam lemak jenuh (arakidonat)
Adanya Asam lemak esensial sudah diketahui sejak tahun 1928 Evans dan Burr,
percobaan pada tikus, bila tanpa lemak, hanya vitamin A dan D pertumbuhan berkurang dan
terjadi defisiensi reproduksi. Tindakan yang dilakukan yaitu pemberian asam linoleat, asam
linolenat dan asam arachidonat ternyata pertumbuhan lebih baik.
Fungsi asam lemak esensial yaitu pembentukan prostaglandin, pembentuk sistem
reproduksi dalam bentuk fosfolipid, perlemakan hati, metabolisme kolesterol, dibutuhkan
sekitar 1-2% kalori tubuh. Eikosanoid merupakan asam lemak yang diselang-seling dengan
metil, aktif bila hasil sintesis asam lemak esensiaL serta membentuk siklooksigenaselipoksigenasi.
Gambar 12.10 Reaksi pembentukan prostaglandin, tromboxan dan leukotrien
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 226
Gambar 12B.11 Metabolisme asil gliserol (hasil katabolisme triasilgliserol)
KOLESTEROL
Kolesterol adalah lipid amfipatik, asal endogen (biosintesis tubuh) 700 mg/hari dan hati,
usus dan sel berinti lainnya dan eksogen (makanan). Kolesterol berfungsi struktur esensial
membran sel, lapisan luar lipoprotein plasma dan unsur utama batu empedu. Biosintesis
kolesterol memerlukan bahan asal asetil-KoA, yang terdiri terdiri dari 5 tahap yaitu mavolenat,
unit isoprenoid aktif (isopentenil difosfat), skualen, lanosterol dan kolesterol.
Gambar 12B.13 Biosintesis kolesterol
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 227
GARAM/ASAM EMPEDU
Asam empedu primer disintesis dari kolesterol, asam empedu primer terdiri atas asam
kolat (taurokolat dan glikokolat), asam kenodeoksikolat (taurodeoksikolat dan
glikodeoksikolat). Asam empedu sekunder terdiri atas asam deoksikolat dan asam litokolat.
Asam empedu primer masuk ke getah empedu dalam bentuk terkonjugasi glisin dan taurin.
Dinamakan garam empedu karena getah empedu banyak mengandung K dan Na serta
mempunyau pH basa. Terjadi sirkulasi enterohepatik, yaitu Asam empedu yang dikeluarkan
akan diserap usus dan kembali ke hati. Sebagian kecil disekresikan melalui feses dan dapat daur
ulang melalui usus sekitar 6-10 kali setiap hari.
ATHEROSKLEROSIS
Artherosklerosis adalah mengerasnya pembuluh arteri yang disebabkan deposit lipid
(umumnya kolesteril ester). Lokasi pada jaringan ikat dinding pembulug arteri, terjadi pada
penderita DM, nefrosis lipid dan hipotiroidisme. Lebih parah bila VLDL, IDL, sisa kilomikron dan
LDL meningkat sedangkan HDL menurun.
KAFEIN
Kafein meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam plasma manusia karena kafein
e gha at kerja e zi fosfodiesterase ’, ’-nukleotida siklik, enzim tersebut mengurai
se yawa AMP
e jadi ’-AMP. cAMP mengendalikan lipolisis (mengaktifkan enzim
triasilgliserol lipase).
Gambar 12B. 14 Senyawa-senyawa yang mempengaruhi lipolisis
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 228
Perlemakan hati disebabkan tidak seimbang pembentukan dan pengeluaran TAG. Ada 2
tipe yaitu pada kenaikan asam lemak bebas dan gangguan metabolisme lipoprotein plasma
yang disebabkan oleh kelaparan, DM tidak terkontrol dan alkoholisme.
BADAN KETON
Badan keton terjadi jika oksidasi asam lemak dengan kecepatan tinggi di hati. Benda
keton terdiri atas asetoasetat, -hidroksibutirat dan aseton. Badan keton berfungsi sebagai
bahan bakar jaringan ekstrahepatik, misal pada otot (asetoasetat & -hidroksibutirat)
Gambar 12B.14 Proses Ketogenesis
Pembentukan, penggunaan dan eksresi
BADAN KETON
HATI
DARAH
JARINGAN EKSTRAHEPATIK
FFA
Asil-KoA
Glukosa
glukosa
Asil-KoA
URINE
Asetil-KoA
Asetil-KoA
Badan
keton
Badan keton
SAS
Badan
keton
SAS
aseton
PARU
2CO2
2CO2
Gambar 12B.14 Pembentukan, penggunaan dan ekskresi badan keton
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 229
Pengaruh hormon dengan metabolism lemak
Hormon berperan dalam meningkatkan lipolisis, mempercepat pelepasan FFA dari
jaringan adipose, menaikan kadar asam lemak bebas plasma, contohnya yaitu ACTH, epinefrin,
norepinefrin, glukagon, MSH, TSH, GH, vasopressin. Hormon dapat meperlambatkan lipolisis,
menghambat sintesis cAMP, menginaktifkan enzim lipase. Contoh pengaruh insulin, asam
nikotinat, prostaglandin E1.
Gambar 12B.15 Pengaruh epinefrin pada metabolism lemak
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 230
METABOLISME ASAM AMINO-PROTEIN
Metabolisme asam amino meliputi anabolisme dan katabolisme. Protein digunakan
sebagai sumber N berguna dalam pembentukan asam amino. Keseimbangan N (N masuk = N
keluar) diperlukan, Positif bila N masuk lebih banyak keluar terjadi pada masa pertumbuhan,
ibu hamil dan masa penyembuhan. Negatif bila N masuk lebih sedikit dari yang keluar yaitu
pada kondisi sesudah operasi atau luka bakar, penyakit kanker, malnutrisi (intake protein
rendah) dan sindrom nefrotik
Fungsi protein yaitu 1-2% protein total tubuh yang dipecah pada katabolisme otot dan
75-80 % asam amino diubah kembali untuk sintesis protein baru serta sisanya (20-25%) berupa
N sebagai pembentuk urea dan C sebagai zat intermediat amfibolik yaitu sebagai asam amino
glukogenik (pembentuk karbohidrat) dan asam amino ketogenik (pembentuk lipid).
Gambar 12C.1 Metabolisme asam amino-protein
Tabel 12C.1 Penggolongan Asam amino
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 231
Asam amino non-esensial terdiri atas 9 asam amino dibentuk dari zat intermediate
amfibolik dan 3 asam amino berasal dari asam amino esensial. Enzim yang berperan dalam
pembentukan asam amino yaitu glutamat dehidrogenase, glutamin sintetase dan transaminase.
Biosintesis asam amino non-esensial yang dibentuk dari senyawa atau zat perantara amfibolik,
dibentuk dari asam amino non esensial yang lain dan dibentuk dari asam amino esensial.
Tabel 12C. 2 Asam amino dari zat antara amfibolik
Alanin
Alanin dibentuk dari piruvat melalui
reaksi transaminasi
Aspartat
Aspartat dibentuk dari oksaloasetat
melalui reaksi transaminasi
Glutamat terbentuk dari α-ketoglutarat
Glutamat
Glutamin
Glutamin disintesisi memerlukan ATP,
glutamin sintetase, NH4
Asparagin Asparagin sintesisnya memerlukan :
ATP, asparagin sintetase, aspartat
Glisin
1. Glisin dari ransaminase asam
glioksilat
2. Glisin dari pemecahan serin yang
memerlukan tetrahidrofolat
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 232
3. Glisin dari pemecahan treonin
4.
Serin
4. Glisin hasil pemechan kolin
Serin dihasilkan dari 3-fosfogliserat (zat
antara glikolisis EM) dalam 2 reaksi
yaitu :
a. P dilepaskan sehingga dihasilkan
asam gliserat kemudian dioksidasi
oleh enzim dehidrogenase
menghasilkan hidroksi piruvat.
b. Fosfogliserat langsung dioksidasi
sehingga membentuk asam keto
yang masih mengandung P
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 233
Tabel 12C.3 Asam amino yang dibentuk dari asam amino non-esensial
Prolin
Prolin dibentuk dari glutamat
Hidroksiprolin
Hidroksiprolin berasal dari prolin
Tabel 12C.3 Asam amino yang terbentuk dari asam amino esensial
Sistein
Sistein dibentuk dari metionin.
Metionin terlebih dahulu
diaktifkan menjadi S-adenosilmetionin yang labil sehingga
mudah melepas gugus metil
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 234
Tirosin
Tirosin dibentuk dari fenilalanin.
Reaksi hidroksilasi (penambahan
gugus hidroksil). Diperlukan
faktor tetrahidrofolat.
Hidroksilisin
Hidroksilisin dibentuk dari lisin.
Hampir seluruhnya terdapat
pada jaringan kolagen.
Katabolisme Nitrogen asam amino
Katabolisme Nitrogen asam amino dihasilkan amoniak (NH3) yang bersifat toksik
terhadap jaringan terutama saraf sehingga harus diubah menjadi zat yang tidak toksik. Pada
mamalia amoniak diubah menjadi urea (ureotelik). Pada reptilia dan ampibia, serta burung ,
amoniak diubah menjadi asam urat (urikotelik). Jenis ikan membentuk amoniak (NH4Cl)
(amonotelik). Proses pemecahan asam amino membentuk urea meliputi transaminasi,
deaminasi oksidatif, transport amoniak dan Sintesis urea.
Transaminase yaitu suatu reaksi antara 2 pasang substrat yaitu asam alfa amino dengan
asam alfa keto. Enzim transaminase (amino transferase), memerlukan piridoksalfosfat. Terjadi
perubahan pada molekul piridoksal-P yaitu gugus aldehid dari piridoksal-P menerima gugus
amin dari suatu asam amino sehingga asam aminonya berubah menjadi asam alfa keto.
Piridoksal-P berubah menjadi Piridoksamin. Gugus amin dari piridoksal-P dipindahkan lagi ke
asam alfa keto sehingga dihasilkan asam amino baru. Piridoksal P hanya bekerja sebagai carrrier
NH2
Transaminasi mamalia meliputi glutamat-alfa ketoglutarat transaminase dan alaninpiruvat transaminase. Diantara kedua enzim tersebut yang paling aktif adalah glutamat
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 235
transaminase, hampir semua asam amino sebagai substrat, kecuali : treonin, hidroksiprolin,
prolin, lisin.
Gambar 12C.2 Reaksi transaminasi
Deaminasi oksidatif dilakukan oleh enzim L-amino acid oksidase dan D-asam amino
oksdase. Keduanya menggunakan koenzim flavoprotein (FAD/FMN) sedangkan L-glutamat
dehidrogenase menggunakan NADPH.
Gambar 12C.3 Reaksi deaminasi
Transport amoniak terjadi dimana amoniak baik hasil deaminasi oksidatif dapat juga dari
hasil metabolisme bakteri usus dan urea dalam cairan saluran pencernaan. Amonia diserap usus
ke vena porta ke hepar, NH3 dirubah menjadi urea. Gangguan transpor NH3 menyebabkan
gangguan saraf pusat (pada serosis hepatis). Pada otak, selain pembentukan urea, tjd pula
pembentukan glutamin dari NH3. Tetapi di jaringan otak glutamat terbatas shg penyediaan
diperoleh dari alfa ketoglutarat yang bereaksi dengan NH 3 dan enzim glutamat dehidrogenase.
Pada ginjal terbentuk NH3, dari glutamin dengan bantuan glutaminase.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 236
Gambar 12C.4 Reaksi pembentukan amoniak
Sintesis urea melaui siklus urea memerlukan antara lain CO2, NH3, Ikatan fosfat
berenergi tinggi, asam amino (N-asetil glutamat, ornitin, sitrulin, aspartat, arginosuksinat,
arginin) dan enzim yaitu karbamoil-P sintetase, Ornitin transkarbamoilase, argino suksinat
sintetase, argino suksinase, arginase.
Gambar 12C.6 Siklus urea
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 237
Katabolisme rangka karbon asam amino
Katabolisme rangka karbon asam amino dapat digunakan untuk pembentuk asam amino
glikogenik (karbohidrat) yaitu alanin, arginin, aspartat, sistein, glutamat, glisin, histidin,
hidroksiprolin, metionin, prolin, serin, troenin, valin; asam amino ketogenik (lipid) yaitu leusin
dan asam amino glikogenik dan ketogenik yaitu isoleusin, lisin, fenilalanin, triptofan, tirosin.
Gambar 12C.6 Zat-zat antara amfibol yang berasal dari rangka atom C asam amino
Tabel 12C.4 Katabolisme atom C asam amino
Asparagin dan glutamin menjadi zat
antara amfibolik
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 238
Katabolisme prolin dan arginin
menjadi α-ketoglutarat
Katabolisme histidin menjadi
α-ketoglutarat
Histidinemia terjadi akibat defisiensi
enzim histidase sehingga histidin
darah meningkat dan histidin urin
meningkat. Ekskresi imidazol piruvat
meningkat (dengan FeCl3 memberi
warna seperti fenil keton urea).
Histidin mengalami transaminasi :
imidazol piruvat tereduksi menjado
imidazol laktat dan imidazol asetat.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 239
Asam-asam amino yang membentuk
piruvat
Reaksi serin hidroksimetiltransferase
Pembelahan glisin oleh glisin sintase
Konversi alanin dan serin menjadi
piruvat
Reaksi sistein reduktase
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 240
Katabolisme sistein
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 241
Biokimia Metabolik & Endokrin
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 208
A. METABOLISME KARBOHIDRAT
Karbohidrat dalam makanan melalui pencernaan usus halus, dirubah menjadi
monosakarida antara lain dalam bentuk glukosa (terbanyak), fruktosa, galaktosa dan manosa
selanjutnya diabsorbsi dalam darah serta dalam jaringan dimetabolisasi.
Metabolisme glukosa
Fungsi glukosa, sebagai sumber energi dan cadangan energi dan bahan pembentuk zat
lain yang diperlukan tubuh antara lain pentosa (gula RNA, DNA), asam glukoronat, asam
askorbat, gliserol fosfat dan laktosa ( untuk ibu menyusui).
Zat non karbohidrat
Pentosa P
Glukoneogenesis
Hexosa mono P HMPShunt
Laktat
(HMS)
GLUKOSA
Piruvat
asamglukoronat
uronic acid-pathway
Glikolisis EM
Asetil KoA
Glikogenesis
Glikogenolisis (hati)
GLIKOGEN
TCC (Tricarboxylic cycle/Krebs)
Glu-6-P
Glikogenolisis (otot)
CO2 + H2O + E
Gambar 12.1 Jalur metabolisme karbohidrat
Glikolisis Embden Mayerhof
Glikolisis Embden Meyerhof merupakan pemecahan glukosa menjadi piruvat (aerobik )
atau laktat (anaerobik). Terjadi pada semua jaringan. Enzim-enzim ini terdapat dalam sitosol
(ekstra mitokhondria). Energi yang dihasilkan aerobik 8 ATP dan anaerobik 2 ATP.
Pembentukan energi pada proses glikolisis aerobik diperlukan :
ATP Glukosa Gluk.6.P
: 1 ATP
ATP Fruktosa-6-P Fruk 1.6,Bi P
: 1 ATP
2 ATP
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 209
Tricarboxylic cycle (TCC) disebut juga siklus asam trikarboksilat (Krebs Cycle) atau siklus
asam sitrat (SAS). Siklus Krebs ini merupakan jalan akhir katabolisme karbohidrat dan protein,
karena ketiganya dapat membentuk asetil KoA. Siklus Krebs juga merupakan sumber molekul
untuk untuk proses anabolik, seperti pembentukan asam lemak, asam amino dan
glukoneogenesis, sehingga berfungsi ganda, fungsi amfibolik (anaplerotik). Terjadi di intra
mitrokondri, di eritrosit tidak terjadi TCC karena tidak mempunyai mitokondria.
Gambar 12.2 Protein, karbohidrat dan lipid sumber asetil KoA
Gambar 12.3 Siklus asam sitrat (Siklus Krebs)
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 210
Efisiensi Oksidasi Glukosa yaitu 1 Mol Glukosa menghasilkan CO2, H2O dan energy,
menghasilkan 38 ATP = 38 x 7,6kkal setara dengan 288.800 kalori. 1 ml glukosa membentuk
CO2 dan H2O bila dibakar dalam kalorimeter menghasilkan 686.000 kalori. Efisiensi metabolism
yaitu 288.800/686.000 x 100% = 42% dan selanjutnya 58% diubah menjadi panas
Glikogenesis dan Glikogenolisis
Glikogenesis dan glikolisis terjadi hampir dalam semua jaringan, terutama dalam hati
dan otot. Glikogen otot merupakan sumber heksosa untuk glikolisis dalam otot sendiri.
Glikogen hati bertujuan mempertahankan kadar glukosa darah dan dipengaruhi oleh faktor
hormonal dan nutrisi.
Gambar 12.4 Jalur glikogenesis dan glikolisis
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 211
Gambar 12.4 Mekanisme pembentukan pohon glikogen
Gambar 12.6 Mekanisme hidrolisis glikogen
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 212
Heksosa Monofosfat Shunt (Pentosa fosfat Shunt/HMP Shunt)
Oksidasi Glukosa melalui pembentukan pentosa fosfat, yang reaksinya membutuhkan
akseptor H yaitu NADP. Reaksi ini aktif dalam jaringan hati, mamma laktasi, adiposa eritrosit,
testis, cortex adrenal. Enzim berada di ekstra mitokondria yang berguna untuk menghasilkan
NADPH untuk sintesa ekstra mitokondrial dan keutuhan membran. Pada eritrosit defisiensi Glu6-dehidrogenase menyebabkan eritrosit
jadi fragil (anemia). Reaksi ini juga dapat
menghasilkan pentosa untuk sintesa (nukleotida, asam nukleat) pembentuk gula penyusun RNA
dan DNA.
Perbedaan HMP Shunt dan glikolisis EM yaitu HMP Shunt oksidasi berlangsung terhadap
Glukosa-6-Fosfat, terbentuk CO2, terbentuk C1 di decarboksilasi membentuk CO2 dan glikolisis
EM oksidasi bukan terhadap Glukosa-6-fosfat, tidak terbentuk CO2, C1 dan C6 diubah menjadi C
metil dari piruvat.
Gambar 12.7 Jalur HMP Shunt
Glukoneogenesis
Glikoneogenesis bermanfaat untuk mempertahankan kadar glukosa darah dan
membersihkan hasil metabolism jaringan seperti laktat dan gliserol. Reaksi ini terjadi terutama
dalam hati dan ginjal serta dipengaruhi oleh faktor hormonal dan nutrisi. Sumber Nonkarbohidrat antara lain laktat (otot), gliserol, propionate, Asam amino glukogenik (aspartat,
tirosin, lisin, glutamat, hidroksi prolin, serin, alanin, sistein, glisin).
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 213
Gambar 12.8 Jalur asam amino dan asam lemak membentuk karbohidrat
Gambar 12.9 Jalur Glukoneogenesis
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 214
Gambar 12.10 Jalur laktat menjadi karbohidrat melalui siklus Cori
Jalur Asam Uronat (Uronic Acid Pathway)
Gambar 12.11 Jalur Asam Uronat
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 215
Metabolisme Fruktosa
Gambar 12.12 Jalur metabolism Fruktosa
Metabolisme Galaktosa
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 216
Glikosaminoglikan dan glikoprotein
Gambar 12.13 Jalur pembentukan glikosaminoglikan dan glikoprotein
Sumber glukosa darah dapat diperoleh dari karbohidrat (makanan), glikogen hati
(glikogenolisis), glukoneogenesis yaitu laktat, propionat, gliserol dan asam amino glukogenik.
Kadar glukosa darah. Kadar glukosa pada kondisi post absorbsi 70-120 mg%, puasa 70-110mg%
dan setelah makan 120-130mg%. Regulasi kadar glukosa darah dipengaruhi oleh insulin yang
menyebabkan cAMP menurun, reaksi glikogenesis, glikolisis dan lipogenesis meningkat serta
sehingga kadar glukosa darah menurun. Pengaruh glukagon, epinefrin, nortiroksin dan
kortikosterol menyebabkan cAMP meningkat sehingga dapat meningkatkan glikogenolisis,
glukoneogenesis sehingga glukosa darah meningkat.
Gambar 12.14 Pengaruh glukagon pada kadar glukosa darah
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 217
Ambang ginjal terhadap glukosa yaitu termasuk dalam katagori batas tinggi,
kemampuan ginjal untuk mereabsorbsi seluruh glukosa yang difiltrasi oleh glomerulus 170180mg%. kadar diatas 170 -180 mg% menyebabkan glukosuria terjadi pada kondisi
hiperglikemik (Diabetes Melitus), pada renal yaitu pada penderita penyakit ginjal dan wanita
hamil. Toleransi terhadap glukosa terdir atas toleransi rendah pada kasus hiperglikemi,
glukosuria, pada DM, Kerusakan hati, obesitas, hiperpituitarism, Hiperfungsi
dan
kortek adrenal serta pada toleransi tinggi terjadi pada kasus pada hipopituitarism, hipofungsi
kortek adrenal, hiperinsulinism.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 218
METABOLISME LEMAK
Lipid jaringan, menyimpan kalori non-aktif menjadi aktif bila kurang sumber energi,
schoenheimer dan Rittenberg menyatakan jumlah lemak tubuh konstan. Bentuk energi
simpanan vertebrata yaitu triasilgliserol dan glikogen. Glikogen sumber ATP kontraksi otot utk 1
jam pertama. Triasilgliserol lemak utama makanan serta sumber ATP untuk kerja intensif misa
untuk lari maraton.
Lemak tubuh terdiri atas asam lemak dan triasilgliserol; gliserofosfolipid dan sfingolipid
(membran sel & LP); eikosanoid (prekursor: Prostaglandin, tromboksan, leukotrien, lipoksin),
kolesterol (stabilisator membran), garam empedu (prekursor: kolesterol), hormon steroid
(prekursor: kolesterol) dan vitamin larut lemak.
Lemak utama makanan yaitu dalam bentuk triasilgliserol, sebagai pembawa untuk
vitamin: A, D, E, K. Lemak mengalami emulsifikasi di usus halus oleh garam empedu. Lemak
dicerna oleh lipase pancreas dan melalui pencernaanm menghasilkan asam lemak dan 2monoasilgliserol
Triasilgliserol merupakan sumber utama energi dibanding karbohidrat dan protein,
kalorinya 2 kalilipat, mengandung sedikit air, energi potensial dapat disimpan, dibutuhkan
dalam jumlah yang sedikit, melarutkan vitamin-vitamin tertentu dan Absorpsi saluran
pencernaan.
Gliserol
FFA
Steroid
LIPOLISIS
STEROIDOGNESIS
aktivasi
Triasilgliserol
+
Fosfolipid
aktivasi
LIPOGENESIS
Kolesterol
ESTERIFIKASI
Gliserol-P
Sfingolipid
Triosa –P
Glukosa
Asil-KoA
KOLESTEROLOGENESIS
-Oksidasi
ASETIL-KoA
Piruvat
SAS
KETOGENESIS
2CO2
Benda keton
Gambar 12B. 1 Jalur metabolisme Lemak
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 219
Penyerapan lipid permasalahannya adalah lemak makanan yang disintesis hati harus
diangkut ke jaringan dan organ, jalur transpotasi melalui pembuluh darah. Solusi yaitu dengan
pengikatan lipid nonpolar, amfipatik dan protein membentuk lipoprotein.
Lipoprotein berdasarkan jenis (densitas) terdiri atas kilomikron, VLDL (Very Low Density
Lipoprotein), LDL (Low Density Lipoprotein), HDL (High Density Lipoprotein) dan IDL
(Intermediate Density Lipoprotein). Jenis lipid utama pembentuk lipoprotein adalah
triasilgliserol, fosfolipid, kolesterol, esterkolesteril dan asam lemak bebas.
Gambar 12B.2 Struktur lipoprotein
Tabel 12B.1 Lipoprotein dalam plasma manusia
-6
Berat molekul (10 )
Densitas (g/cm3)
Komposisi Kimia (%)
-Protein
-Triasilgliserol
-Kolesterol
Fosfolipid
Kilomikron VLDL
>400
10-80
< 0,95
0,95-1,006
IDL
5-10
1,006-1,019
LDL
2-3
1,019-1,063
HDL
0,18-0,36
1,063-1,210
2
85
4
9
18
31
29
22
25
10
45
20
33
8
30
29
10
50
22
18
Lipogenesis
Lipogenesis merupakan pembentukantriasilgliserol dari glukosa. Biosintesis asam lemak,
melalui lintasan utama di sitosol. Lipogenesis terjadi di banyak sel, misal hati, ginjal, otak, paru,
kelenjar mamae dan adiposa. Kofaktor yang dibutuhkan dalam reaksi ini adalah NADPH, ATP,
Mn2+, biotin & HCO3-. Substrat lipogenesis adalah asetil-KoA, dengan produk akhir berupa
palmitat bebas. Lipogenesis dipengaruhi oleh status nutrisi, akan meningkat pada saat kenyang
dan karbohidrat tinggi serta menurun bila asupan kalori terbatas dan lemak tinggi.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 220
Lipogenesis memerlukan kompleks enzim sintase asam lemak yang terdiri atas 7 aktifitas
enzim yaitu ketoasil sintase, asetil trasasilase, malonil transasilase, hidratase, enoil reduktase,
ketoasil reduktase, ACP tioesterase ditambah 1 ACP (acyl carrier protein).
Lipogenesis
(PembentukanTriasilgliserol dari glukosa)
Glukosa
GLIKOLISIS
TG
DHAP
Gliserol-3P
Lemak lain
Apoprotein
AL-KoA
VLDL
Piruvat
Palmitat
Asam lemak
sintase
Piruvat
OAA
DARAH
Asetil-KoA
Sitrat
Sitrat
malonil-KoA
OAA
Asetil-KoA
Gambar 12B.3 Lipogenesis
Oksidasi asam lemak (Ketogenesis/-Oksidasi)
Oksidasi asam lemak bertujuan untuk menghasilkan ATP, serta berlangsung di
mitokondria, memerlukan NAD+ dan FAD, terjadi pada keadaan kelaparan dan DM. Reaksi ini
bila berlebihan menyebabkan ketoasidosis.
Gambar 12B.4 Reaksi oksidasi asam lemak
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 221
Gambar 12.5 Peran karnitin dalam oksidasi asam lemak
Proses -Oksidasi
Proses β-oksidasi adalah pemecahan 2 atom karbon sekaligus dari molekul asil-KoA.
Tahap reaksi ini meliputi aktifasi dalam hal ini melibatkan karnitin, dehidrogenasi, hidratasi,
dehidrogenasi dan tiolasi.
Ga
ar
B. Reaksi β-oksidasi
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 222
Perhitungan pembentukan energi pada ß-Oksidasi
Contoh: -oksidasi palmitat
Asetil-KoA (SAS)
: 8 x 12 = 96 mol ATP
+
NADH + H (7 siklus): 7 x 5 = 35 mol ATP
131 mol ATP
Aktivasi
= 2 mol ATP
129 mol ATP
Oksidasi asam lemak peroxisomal pada peroksisom menghasilkan peroksida, berfungsi
membantu pemecahan asam lemak rantai panjang (C20). Reaksi ini terjadi dalam mitokondria
masuk dengan karnitin, bila ß- oksidasi berakhir pada oktanoil KoA, reaksi ini berakhir pada
asetil karnitin. Reaksi ini diinduksi kadar tinggi lemak.
α-Oksidasi asam lemak yaitu pengeluaran 1 karbon dari COOH pada jaringan otak yang
tidak berikatan dengan KoA dan tidak terbentuk ATP. Pengeluaran Metil di 3C yang
menghalangi ß-oksidasi (oksidasi as.fitanat dari fitol). Reaksi ini terjadi pada kelainan Refsum
yaitu penyakit yang mencegah terjadinya oksidasi asam fitanat.
Oksidasi asam lemak tidak jenuh
Gambar 12.7 Oksidasi asam lemak tidak jenuh
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 223
Biosintesis asam lemak jenuh terjadi pada sistem ekstramitokondria (siste de novo),
sistem mikrosom dan sistem mitokondria. Sistem ekstramitokondria terjadi di dalam sitosol :
hati, ginjal, otak, pari, kelenjar mammae, dimana asetil KoA membentuk asam palmitat. 2 Jenis
senyawa yang berperan dalam pembentukan asam lemak jenuh yaitu acyl Carier asam Lemak
(ACP) dan kompleks multi enzim antara lain asil trasferase, malonil trasnasilase, ß- ketoasil
sintetase, deasilase, keto asil reduktase, hidratase dan enoil reduktase.
Biosintesis asam lemak jenuh pada sistem mikrosom memerlukan bahan malonil KoA
yang selanjutnya mengalami penambahan 2 atom C. Pada keadaan puasa perpanjangan rantai
menurun, perpanjangan rantai terjadi pada asam lemak jenuh C10 dan C16, asam lemak tak
jenuh C18, stearoil KoA (C18) otak dan asam lemak pembentukan sfingolipid (C22 dan C24).
Pada sistem mitokondria bersifat an-aerob, kebalikan dari reaksi ß-oksidasi serta bertujuan
memperpanjang rantai lebih panjang 2C.
Gambar 12.8 Pembentukan asam lemak jenuh melalui sistem mikrososm
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 224
Met Asam Lemak tidak jenuh
A
B
Gambar 12.9 Asam lemak non-esensial (A) dan esensial (B)
Sistem desaturasi asam lemak ikatan rangkap tunggal
Sistem asam lemak ik rangkap banyak (polyunsaturated), manusia dan hewan mampu
mensintesis asam oleat dengan perpanjangan rantai dan desaturasi. Konversi asam linoleat
menjadi asam arakidonat. Manusia dan hewan tidak mampu mensintesis asam linoleat dan
asam linolenat dengan sempurna. Untuk menyempurnakan asam linoleat/asam linolenat di
rubah menjadi asam arakidonat.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 225
Gambar 12B. 9 Sintesis asam lemak jenuh (arakidonat)
Adanya Asam lemak esensial sudah diketahui sejak tahun 1928 Evans dan Burr,
percobaan pada tikus, bila tanpa lemak, hanya vitamin A dan D pertumbuhan berkurang dan
terjadi defisiensi reproduksi. Tindakan yang dilakukan yaitu pemberian asam linoleat, asam
linolenat dan asam arachidonat ternyata pertumbuhan lebih baik.
Fungsi asam lemak esensial yaitu pembentukan prostaglandin, pembentuk sistem
reproduksi dalam bentuk fosfolipid, perlemakan hati, metabolisme kolesterol, dibutuhkan
sekitar 1-2% kalori tubuh. Eikosanoid merupakan asam lemak yang diselang-seling dengan
metil, aktif bila hasil sintesis asam lemak esensiaL serta membentuk siklooksigenaselipoksigenasi.
Gambar 12.10 Reaksi pembentukan prostaglandin, tromboxan dan leukotrien
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 226
Gambar 12B.11 Metabolisme asil gliserol (hasil katabolisme triasilgliserol)
KOLESTEROL
Kolesterol adalah lipid amfipatik, asal endogen (biosintesis tubuh) 700 mg/hari dan hati,
usus dan sel berinti lainnya dan eksogen (makanan). Kolesterol berfungsi struktur esensial
membran sel, lapisan luar lipoprotein plasma dan unsur utama batu empedu. Biosintesis
kolesterol memerlukan bahan asal asetil-KoA, yang terdiri terdiri dari 5 tahap yaitu mavolenat,
unit isoprenoid aktif (isopentenil difosfat), skualen, lanosterol dan kolesterol.
Gambar 12B.13 Biosintesis kolesterol
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 227
GARAM/ASAM EMPEDU
Asam empedu primer disintesis dari kolesterol, asam empedu primer terdiri atas asam
kolat (taurokolat dan glikokolat), asam kenodeoksikolat (taurodeoksikolat dan
glikodeoksikolat). Asam empedu sekunder terdiri atas asam deoksikolat dan asam litokolat.
Asam empedu primer masuk ke getah empedu dalam bentuk terkonjugasi glisin dan taurin.
Dinamakan garam empedu karena getah empedu banyak mengandung K dan Na serta
mempunyau pH basa. Terjadi sirkulasi enterohepatik, yaitu Asam empedu yang dikeluarkan
akan diserap usus dan kembali ke hati. Sebagian kecil disekresikan melalui feses dan dapat daur
ulang melalui usus sekitar 6-10 kali setiap hari.
ATHEROSKLEROSIS
Artherosklerosis adalah mengerasnya pembuluh arteri yang disebabkan deposit lipid
(umumnya kolesteril ester). Lokasi pada jaringan ikat dinding pembulug arteri, terjadi pada
penderita DM, nefrosis lipid dan hipotiroidisme. Lebih parah bila VLDL, IDL, sisa kilomikron dan
LDL meningkat sedangkan HDL menurun.
KAFEIN
Kafein meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam plasma manusia karena kafein
e gha at kerja e zi fosfodiesterase ’, ’-nukleotida siklik, enzim tersebut mengurai
se yawa AMP
e jadi ’-AMP. cAMP mengendalikan lipolisis (mengaktifkan enzim
triasilgliserol lipase).
Gambar 12B. 14 Senyawa-senyawa yang mempengaruhi lipolisis
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 228
Perlemakan hati disebabkan tidak seimbang pembentukan dan pengeluaran TAG. Ada 2
tipe yaitu pada kenaikan asam lemak bebas dan gangguan metabolisme lipoprotein plasma
yang disebabkan oleh kelaparan, DM tidak terkontrol dan alkoholisme.
BADAN KETON
Badan keton terjadi jika oksidasi asam lemak dengan kecepatan tinggi di hati. Benda
keton terdiri atas asetoasetat, -hidroksibutirat dan aseton. Badan keton berfungsi sebagai
bahan bakar jaringan ekstrahepatik, misal pada otot (asetoasetat & -hidroksibutirat)
Gambar 12B.14 Proses Ketogenesis
Pembentukan, penggunaan dan eksresi
BADAN KETON
HATI
DARAH
JARINGAN EKSTRAHEPATIK
FFA
Asil-KoA
Glukosa
glukosa
Asil-KoA
URINE
Asetil-KoA
Asetil-KoA
Badan
keton
Badan keton
SAS
Badan
keton
SAS
aseton
PARU
2CO2
2CO2
Gambar 12B.14 Pembentukan, penggunaan dan ekskresi badan keton
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 229
Pengaruh hormon dengan metabolism lemak
Hormon berperan dalam meningkatkan lipolisis, mempercepat pelepasan FFA dari
jaringan adipose, menaikan kadar asam lemak bebas plasma, contohnya yaitu ACTH, epinefrin,
norepinefrin, glukagon, MSH, TSH, GH, vasopressin. Hormon dapat meperlambatkan lipolisis,
menghambat sintesis cAMP, menginaktifkan enzim lipase. Contoh pengaruh insulin, asam
nikotinat, prostaglandin E1.
Gambar 12B.15 Pengaruh epinefrin pada metabolism lemak
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 230
METABOLISME ASAM AMINO-PROTEIN
Metabolisme asam amino meliputi anabolisme dan katabolisme. Protein digunakan
sebagai sumber N berguna dalam pembentukan asam amino. Keseimbangan N (N masuk = N
keluar) diperlukan, Positif bila N masuk lebih banyak keluar terjadi pada masa pertumbuhan,
ibu hamil dan masa penyembuhan. Negatif bila N masuk lebih sedikit dari yang keluar yaitu
pada kondisi sesudah operasi atau luka bakar, penyakit kanker, malnutrisi (intake protein
rendah) dan sindrom nefrotik
Fungsi protein yaitu 1-2% protein total tubuh yang dipecah pada katabolisme otot dan
75-80 % asam amino diubah kembali untuk sintesis protein baru serta sisanya (20-25%) berupa
N sebagai pembentuk urea dan C sebagai zat intermediat amfibolik yaitu sebagai asam amino
glukogenik (pembentuk karbohidrat) dan asam amino ketogenik (pembentuk lipid).
Gambar 12C.1 Metabolisme asam amino-protein
Tabel 12C.1 Penggolongan Asam amino
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 231
Asam amino non-esensial terdiri atas 9 asam amino dibentuk dari zat intermediate
amfibolik dan 3 asam amino berasal dari asam amino esensial. Enzim yang berperan dalam
pembentukan asam amino yaitu glutamat dehidrogenase, glutamin sintetase dan transaminase.
Biosintesis asam amino non-esensial yang dibentuk dari senyawa atau zat perantara amfibolik,
dibentuk dari asam amino non esensial yang lain dan dibentuk dari asam amino esensial.
Tabel 12C. 2 Asam amino dari zat antara amfibolik
Alanin
Alanin dibentuk dari piruvat melalui
reaksi transaminasi
Aspartat
Aspartat dibentuk dari oksaloasetat
melalui reaksi transaminasi
Glutamat terbentuk dari α-ketoglutarat
Glutamat
Glutamin
Glutamin disintesisi memerlukan ATP,
glutamin sintetase, NH4
Asparagin Asparagin sintesisnya memerlukan :
ATP, asparagin sintetase, aspartat
Glisin
1. Glisin dari ransaminase asam
glioksilat
2. Glisin dari pemecahan serin yang
memerlukan tetrahidrofolat
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 232
3. Glisin dari pemecahan treonin
4.
Serin
4. Glisin hasil pemechan kolin
Serin dihasilkan dari 3-fosfogliserat (zat
antara glikolisis EM) dalam 2 reaksi
yaitu :
a. P dilepaskan sehingga dihasilkan
asam gliserat kemudian dioksidasi
oleh enzim dehidrogenase
menghasilkan hidroksi piruvat.
b. Fosfogliserat langsung dioksidasi
sehingga membentuk asam keto
yang masih mengandung P
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 233
Tabel 12C.3 Asam amino yang dibentuk dari asam amino non-esensial
Prolin
Prolin dibentuk dari glutamat
Hidroksiprolin
Hidroksiprolin berasal dari prolin
Tabel 12C.3 Asam amino yang terbentuk dari asam amino esensial
Sistein
Sistein dibentuk dari metionin.
Metionin terlebih dahulu
diaktifkan menjadi S-adenosilmetionin yang labil sehingga
mudah melepas gugus metil
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 234
Tirosin
Tirosin dibentuk dari fenilalanin.
Reaksi hidroksilasi (penambahan
gugus hidroksil). Diperlukan
faktor tetrahidrofolat.
Hidroksilisin
Hidroksilisin dibentuk dari lisin.
Hampir seluruhnya terdapat
pada jaringan kolagen.
Katabolisme Nitrogen asam amino
Katabolisme Nitrogen asam amino dihasilkan amoniak (NH3) yang bersifat toksik
terhadap jaringan terutama saraf sehingga harus diubah menjadi zat yang tidak toksik. Pada
mamalia amoniak diubah menjadi urea (ureotelik). Pada reptilia dan ampibia, serta burung ,
amoniak diubah menjadi asam urat (urikotelik). Jenis ikan membentuk amoniak (NH4Cl)
(amonotelik). Proses pemecahan asam amino membentuk urea meliputi transaminasi,
deaminasi oksidatif, transport amoniak dan Sintesis urea.
Transaminase yaitu suatu reaksi antara 2 pasang substrat yaitu asam alfa amino dengan
asam alfa keto. Enzim transaminase (amino transferase), memerlukan piridoksalfosfat. Terjadi
perubahan pada molekul piridoksal-P yaitu gugus aldehid dari piridoksal-P menerima gugus
amin dari suatu asam amino sehingga asam aminonya berubah menjadi asam alfa keto.
Piridoksal-P berubah menjadi Piridoksamin. Gugus amin dari piridoksal-P dipindahkan lagi ke
asam alfa keto sehingga dihasilkan asam amino baru. Piridoksal P hanya bekerja sebagai carrrier
NH2
Transaminasi mamalia meliputi glutamat-alfa ketoglutarat transaminase dan alaninpiruvat transaminase. Diantara kedua enzim tersebut yang paling aktif adalah glutamat
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 235
transaminase, hampir semua asam amino sebagai substrat, kecuali : treonin, hidroksiprolin,
prolin, lisin.
Gambar 12C.2 Reaksi transaminasi
Deaminasi oksidatif dilakukan oleh enzim L-amino acid oksidase dan D-asam amino
oksdase. Keduanya menggunakan koenzim flavoprotein (FAD/FMN) sedangkan L-glutamat
dehidrogenase menggunakan NADPH.
Gambar 12C.3 Reaksi deaminasi
Transport amoniak terjadi dimana amoniak baik hasil deaminasi oksidatif dapat juga dari
hasil metabolisme bakteri usus dan urea dalam cairan saluran pencernaan. Amonia diserap usus
ke vena porta ke hepar, NH3 dirubah menjadi urea. Gangguan transpor NH3 menyebabkan
gangguan saraf pusat (pada serosis hepatis). Pada otak, selain pembentukan urea, tjd pula
pembentukan glutamin dari NH3. Tetapi di jaringan otak glutamat terbatas shg penyediaan
diperoleh dari alfa ketoglutarat yang bereaksi dengan NH 3 dan enzim glutamat dehidrogenase.
Pada ginjal terbentuk NH3, dari glutamin dengan bantuan glutaminase.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 236
Gambar 12C.4 Reaksi pembentukan amoniak
Sintesis urea melaui siklus urea memerlukan antara lain CO2, NH3, Ikatan fosfat
berenergi tinggi, asam amino (N-asetil glutamat, ornitin, sitrulin, aspartat, arginosuksinat,
arginin) dan enzim yaitu karbamoil-P sintetase, Ornitin transkarbamoilase, argino suksinat
sintetase, argino suksinase, arginase.
Gambar 12C.6 Siklus urea
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 237
Katabolisme rangka karbon asam amino
Katabolisme rangka karbon asam amino dapat digunakan untuk pembentuk asam amino
glikogenik (karbohidrat) yaitu alanin, arginin, aspartat, sistein, glutamat, glisin, histidin,
hidroksiprolin, metionin, prolin, serin, troenin, valin; asam amino ketogenik (lipid) yaitu leusin
dan asam amino glikogenik dan ketogenik yaitu isoleusin, lisin, fenilalanin, triptofan, tirosin.
Gambar 12C.6 Zat-zat antara amfibol yang berasal dari rangka atom C asam amino
Tabel 12C.4 Katabolisme atom C asam amino
Asparagin dan glutamin menjadi zat
antara amfibolik
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 238
Katabolisme prolin dan arginin
menjadi α-ketoglutarat
Katabolisme histidin menjadi
α-ketoglutarat
Histidinemia terjadi akibat defisiensi
enzim histidase sehingga histidin
darah meningkat dan histidin urin
meningkat. Ekskresi imidazol piruvat
meningkat (dengan FeCl3 memberi
warna seperti fenil keton urea).
Histidin mengalami transaminasi :
imidazol piruvat tereduksi menjado
imidazol laktat dan imidazol asetat.
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 239
Asam-asam amino yang membentuk
piruvat
Reaksi serin hidroksimetiltransferase
Pembelahan glisin oleh glisin sintase
Konversi alanin dan serin menjadi
piruvat
Reaksi sistein reduktase
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 240
Katabolisme sistein
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin)
pg. 241