J U R N A L B I O K I M I A "Oksidasi asam lemak" OLEH PDF

Preview

Summary

JURNAL BIOKIMIA “Oksidasi asam lemak” OLEH: AYU APRIANI NURAINI AYU NURLIANSARI RIO KURNIA WIJAYA CITRA CAHYANA TRIA WULANDARI DESI WAHYUNINGSIH NURMA JULITA DEVI KURNIA PRAGO KAIPUR DWI KURNIA REBI PERNANDA ERLIN UTAMI RITA KUMALA FAMA APRILIA SRI PITA SARI FIRLY BRAMA SAPUTRA SEPMAIDA PASARIBU HEL...

Description

Accelerat ing t he world's research.

J U R N A L B I O K I M I A "Oksidasi asam lemak" OLEH AyuNurliansari Murdiyanto

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

RANGKUMAN KATABOLISME ASAM LEMAK Beby Poet ry Dungga

Met abolisme Prot ein, Karbohidrat , Lipid, Vit amin dan Mineral edihar muh Makalah Met abolisme Karbohidrat prot ein vit amin mineral lipid Muh. Edihar edihar muh

JURNAL BIOKIMIA “Oksidasi asam lemak”

OLEH: AYU APRIANI

NURAINI

AYU NURLIANSARI

RIO KURNIA WIJAYA

CITRA CAHYANA

TRIA WULANDARI

DESI WAHYUNINGSIH

NURMA JULITA

DEVI KURNIA

PRAGO KAIPUR

DWI KURNIA

REBI PERNANDA

ERLIN UTAMI

RITA KUMALA

FAMA APRILIA

SRI PITA SARI

FIRLY BRAMA SAPUTRA

SEPMAIDA PASARIBU

HELFI AULIA

YOHANA AYU WISMA

NAZIRATUL AMININ

PROGAM STUDI FARMASI SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN YAYASAN HARAPAN IBU JAMBI 2013

1

Jurnal Biokimia, Juli 2013

OKSIDASI ASAM LEMAK (Ketogenesis) Ayu apriani, Ayu nurliansari, Citra cahyana, Desi wahyuningsih, Devi kurnia, Dwi kurnia, Erlin utami, Fama aprilia, Firly brama s, Helfi aulia, Naziratul a, Nuraini, Nurma julita, Prago kaipur,Rebi pernando, Rita kumala s, Rio kurnia w, Sepmaida p, Sripita sari,Tria wulandari, Yohana ayu w Mahasiswa Farmasi, Yayasan Sekolah Tinggi Ilmu kesehatan Harapan Ibu Jambi Jl. Tarmizi kadir no. 71 Pakuan Baru Jambi

PERAN BIOMEDIS Meskipun asam lemak mengalami oksidasi menjadi asetil KoA dan disintesis dari AsetilKoA, namun oksidasi asam lemak bukan merupakan pembalikan sederhana dari biosintesis asam lemak, tetapi merupakan proses yang sama sekali berbeda dan berangsung dikomparetemen sel yajng berbeda. Pemisahan oksidasi asam lemak diMitokondria dari biosintesis disitosol memungkinkan tiap proses dikendalikan individual dan integrasiakan sesuai kebutuhan jaringan. setiap tahap pada oksidasi asam lemak melibatkan turunan asetil KoA yang dikatalis oleh enzim-enzim yang berbeda, menggunakan NAD+ FAD sebagai Ko enzim, dan menghasilkan ATP. Proses tersebut merupakan suatu proses aerob yang memerlukan keberadaan oksigen. Meningkatnya oksidasi asam lemak merupakan karakteristik kelaparan dan Diabetes melitus, yang menyebabkan pembentukan badan keton oleh hati (ketosis). Badan keton bersifat asam, dan jika diproduksi secara berlebihan dalam jangka panjang, seperti pada Diabetes, menyebabkan ketoasidosis yang pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Karena Glukoneogenesis bergantung pada oksidasi asam lemak, setiap gangguan pada setiap asam lemak menyebabkan Hipoglikemia. Hal in terjadi pada berbagai keadaan defisiensi karnitin atau defisiensi enzim- enzim esensial pada oksidasi asam lemak, misalnya karnitin palmitoiltranferase, atau inhibisi oksidasi asam lemak oleh racun, misalnya hipoglisin.

2

I. PENDAHULUAN Asam lemak (fatty acid) adalah senyawa alifatik dengan gugus karboksil. Bersama-sama dengan gliserol, asam lemak merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipid pada makhluk hidup. Asam ini mudah dijumpai dalam minyak masak (goreng), margarin, atau lemak hewan dan menentukan nilai gizinya. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (sebagai lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida. Asam lemak tidak lain adalah asam alkanoat atau asam karboksilat dengan rumus kimia R-COOH or R-CO2H. Contoh yang cukup sederhana misalnya adalah H-COOH yang adalah asam format, H3C-COOH yang adalah asam asetat, H5C2-COOH yang adalah asam propionat, H7C3-COOH yang adalah asam butirat dan seterusnya mengikuti gugus alkil yang mempunyai ikatan valensi tunggal, sehingga membentuk rumus bangun alkana. Karena berguna dalam mengenal ciri-cirinya, asam lemak dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal di antara atom-atom karbon penyusunnya, sementara asam lemak tak jenuh memiliki paling sedikit satuikatan ganda di antara atom-atom karbon penyusunnya. Asam lemak merupakan asam lemah, dan dalam air terdisosiasi sebagian. Umumnya berfase cair atau padat pada suhu ruang (27° Celsius). Semakin panjang rantai C penyusunnya, semakin mudah membeku dan juga semakin sukar larut. Asam lemak jenuh bersifat lebih stabil (tidak mudah bereaksi) daripada asam lemak tak jenuh. Ikatan ganda pada asam lemak tak jenuh mudah bereaksi dengan oksigen (mudah teroksidasi). Karena itu, dikenal istilah bilangan oksidasi bagi asam lemak. Keberadaan ikatan ganda pada asam lemak tak jenuh menjadikannya memiliki dua bentuk: cis dan trans.

Semua

asam

lemak

nabati

alami

hanya

memiliki

bentuk cis (dilambangkan dengan "Z", singkatan dari bahasa Jerman zusammen). Asam lemak bentuk trans (trans fatty acid, dilambangkan dengan "E", singkatan dari bahasa Jerman entgegen) hanya diproduksi oleh sisa metabolisme hewan atau dibuat secara sintetis. Akibat polarisasi atom H, asam lemak cis memiliki rantai yang melengkung. Asam lemak trans karena atom H-nya berseberangan tidak mengalami efek polarisasi yang kuat dan rantainya tetap relatif lurus.

3

II. OKSIDASI ASAM LEMAK TERJADI DIMITOKONDRIA

1.1

Asam lemak diangkut dalam darah sebagai asam lemak bebas

Asam lemak bebas ( free fatty acids, FFA) yang juga disebut unesterified fatty acids (UFA) atau nonesterified fatty acids (NEFA) adalah asan lemak yang berada dalam keadaan tidak tersesterifikasi. Diplasma, FFA rantai-panjang berikatan dengan albumin, dan disel asam-asam ini melekat pada Protein pengikat asam lemak sehingga pada kenyataanya asamasam lemak ini tidak pernah benar-benar “bebas” asam lemak rantai pendek lebih larut air dan terdapat dalam bentuk asam takterionisasi atau sebagai anion asam lemak.

1.2

Asam lemak diaktifkan sebelum dikatabolisme

Asam lemak mula-mula diubah menjadi suatu zat antar aktif sebelum dapat di katabolisme. reaksi ini merupakan satu-satunya tahap dalam penguraian sempurna suatu asam lemak yang memerlukan energi dari ATP. Dengan adanya ATP dan keonzim A,enzim asil – KoA sintetase (tiokinase) mengatalisis perubahan asam lemak (asam lemak bebas) menjadi ”asam lemak aktif”atau asil-KoA yang menggunakan suatu fosfat bernergi tinggi disertai pembentukan AMP dan PPi di hidrolisis oleh tirofosfatase anorganik disertai hilang nya fosfat bernergi tinggi lainnya yang memastikan bahwa seluruh reaksi berlangsung hingga selesai. Asil KoA sintetase ditemukan di RE peroksisom,serta di bagian dalam,dan membran luar mitokondria.

4

1.3

Asam lemak rantai panjang menembus membran dalam mitokondria sebagai

turunan karnitin karnitin

(ß-hidroksi-Ɣ-trimetil

amonium butirat),(CH3)

3

N+-CH2-

CH(OH) –CH2-COO- tersebar luas dan terutama banyak terdapat diotot. asil KoA rantai panjang tidak dapat menembus

membran

mitokondria.Namun,karnitin palmitoiltranferase-I, yang terdapat dimembran mitokondria,mengubah

luar asil-KoA

rantai panjang menjadi Asil karnitin yang mampu menembus membran dalam dan memperoleh akses ke sistem oksidasi ß enzim(gambar 221). Karnitin-Asil karnitin translokasi bekerja sebagai pengangkaut penukar dimembran dalam mitokondria. Asil karnitin di angkut masuk,dan disertai pengangkutan keluar satu molekul karnitin, Kemudian bereaksi dengan KoA yang dikatalis oleh karnitin palmitoiltransferase-II yang terletak di bagian dalam membran dalam. Asil KoA terbentuk kembali dimatrik mitokondria dan karnitin dibebaskan.

Gambar 22-1. peran karnitin dalam pengangkutan asam lemak rantai panjang menembus membran dalam mitokondria.

1.4

Oksidasi ß asam lemak melibatkan serangkkaian reaksi pemutusan disertai

pembebasan Asetil KoA pada oksidasi ß terjadi pemutusan tiap dua karbon dari molekul Asil-KoA-ß yang dimulai dari ujung karboksil. rantai diputus antara atom karbon – α (2) dan –ß(3) karena itu dinamai oksidasi ß unit 2 karbon yang terbentuk adalah asetil KoA; jadi, palmitoil KoA menghasilkan 8 molekul asetil KoA .

5

1.5 Rangkaian reaksi siklik menghasilkan FADH2 dan NADH Beberapa

enzim

yang

secara

keseluruhan

dikenal

sebagai”oksidase

asam

lemak”ditemukan dimatriks mitokondria . enzim ini mengatalisis oksidasi asil KoA menjadi asetil KoA yang dikopel dengan reaksi fosforilasi ADP menjadi ATP. Tahap pertama adalah pengeluaran atom hidrogen darri atom karbon-2(α) dan -3(ß), yang dikatalisis oleh Asil KoA dehidrogenase dan memerlukan FAD. Hal ini menyebabkan terbentuknya Δ2 –trans-enoilKoA dan FADH2. Reoksidasi FADH2 oleh rantai respiratorik memerlukan perantaraan flavoprotein lain yang disebut flavoprotein pemindah-elektron. Air ditambahkan untuk menjenuhkan ikatan rangkap dan membentuk 3-hidroksiasil-KoA, yang dikatalis oleh Δ2enoil-KoA hidratase. Turunan 3-hidroksi mengalami dehidrogenasi lebih lanjut dikarbon-3 yang dikatalisis oleh L(+)-3-Hidroksiasil-KoA dehidrogenase untuk membentuk senyawa 3ketoasil-KoA padanannya. Dalam hal ini NAD+ adalah koenzim yang terlibat. Akhirnya 3ketoasil-KoA dipecah diposisi 2,3- oleh tiolase yang membentuk asetil KoA dan sebuah asil KoA baru yang lebih pendek 2 karbon dibandingkan dengan molekul asil KoA semula. Asil KoA yang terbentuk dalam reaksi pemecahan masuk kembali kejalur oksidatif direaksi 2. Dengan cara ini, sebuah asam lemak rantai panjang dapat diuraikan secara sempurna menjadi asetil-KoA (unit-unit C2). Karena asetil KoA dapat dioksidasi menjadi CO2 dan air melalui siklus asam sitrat, asam lemak dapat teroksidasi secara sempurna. 1.6 Oksidasi asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil menghasilkan asetil-KoA plus sebuah molekul Propionil-KoA

6

Asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil dioksidasi melalui jalur oksidasi-ß yang menghasilkan asetil KoA sampai tersisa sebuah residu 3 karbon (propionil-KoA). Senyawa ini diubah menjadi subsinil-KoA, suatu konstituen siklus asam sitrat. Karena itu, residu propionil dari asam lemak rantai –ganjil adalah satu-satunya bagian asam lemak yang bersifat glukogenik.

1.7 Oksidasi asam lemak menghasilkan banyak ATP

Pemindahan elektron FADH2 dan NADH dirantai respiratorik menyebabkan terbentuknya 4 fosfat berenergi tinggi untuk setiap 7 molekul asetil KoA pertama yang dibentuk oleh oksidasi-ß palmitat (7x4=24). Tota terbebtuk 8 mol asetil mol KoA, dan masing-masing menghasilkan 10 mol ATP pada oksidasi dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan 8 x10 mol = 80 mol. 2 ATP baru dikurangi untuk pengaktifan asam lemak sehingga hasil bersih permol parmitat adalah 106 mol ATP, atau 106 x 51,6 * = 5470 kJ. Jumlah ini merupakan 68 % energi bebas pembakaran asam palmitat.

1.8 Peroksisom mengoksidasi asam lemak rantai yang sangat panjang

Diperoksisom ditemukan suatu bentuk modifikasi oksidasi-ß dan menyebabkan terbentuknya asetil KoA dan H2O2 (dari tahap dehidrogenase terkait-flavoprotein) yang diuraikan oleh katalase. Jadi, dehidrogenasi diperoksisom ini tidak terkait secara langsung dengan fosforilasi dan pembentukan ATP. Sistem ini memfasilitasi oksidasi asam lemak rantai yang sangat panjang (misalnya C203 C22). Enzim-enzim ini diinduksi oleh diet tinggilemak dan pada beberapa spesies oleh obat hipolipidemik seperti Klofibrat. Enzim-enzim pada peroksisom tidak menyerang asam lemak rantai pendek; sekuensi oksidasi-ß berakhir diOktanoil KoA. Gugus oktanoil asetil dioksidasi lebih lanjut dimitokondria. Peran lain oksidasi- ß peroksisom adalah memperpendek rantai samping kolesterol dalam pembentukan asam empedu. Peroksisom juga ikut serta dalam sintesis gliserol lipid eter, kolesterol dan Dolikol.

7

1.9 Oksidasi asam tak jenuh terjadi melaui modifikasi jalur oksidasi-ß

Ester-ester KoA dari asam-asam ini diuraikan oleh enzim-enzim yang biasanya berperan dalam oksidasi-ß sampai terbentuk senyawa Δ3-Cis-asil-KoA atau Δ4 -Cis-asil-KoA, bergantung pada posisi ikatan rangkap senyawa Δ3-Cis-asil-KoA mengalami isomerisasi (Δ3cis→ Δ2 trans-enoil-KoA isomerase) ketahap Δ2 -trans-KoA pada oksidasi-ß untuk menjalani hidrasi dan oksidasi selanjutnya. Setiap Δ4 -Cis-asil-KoA yang tersisa, seperti dalam kasus asam linoleat, atau yang masuk kejalur dititik ini setelah diubah oleh asil KoA dehidrogenase menjadi Δ2 –trans- Δ4 –Cis dienoil-KoA, kemudian akan dimetabolisme.

8

III. KETOGENESIS TERJADI JIKA LAJU OKSIDASI ASAM LEMAK DIHATI TINGGI

Dalam

kondisi

metabolik dengan laju oksidasi asam lemak yang

tinggi,

hati

menghasilkan banyak asetoasetat dan B(-)-3hidroksibutirat(ßhidroksibutirat). Asetat-asetat terus

secara menerus

mengalami dekarboksilasi spontan untuk menghasilkan aseton. Ketiga zat ini secara kolektif dokenal sebagai badan keton (juga disebut badan aseton atau[secara tidak tepat] “keton-keton’). Asetoasetat dan 3hidroksi butirat dapat saling terkonfersi oleh enzim mitokondria, yakni D (-)-3-hidroksi butirat dehidrogenase; mitokondria, yi. Status redoks. Konsentrasi badan keton total dalam darah pada mamalia cukup gizi secara normal tidak melebihi 0,2 mmol/L, kecuali pada pemamah biak yang membentuk 3hidroksi butirat secara terus menerus dari asam butirat (suatu produk fermentasi pada pemamah biak) didinding perut pertamanya(rumen). Invivio, hati tampaknya adalah satu-satunnya organ pada hewan non pemamah biak yangg menambahkan badan keton dalam jumlah bermakna kedalam darah. Jaringan diluar hati menggunakan badan keton ini sebagai substrat respirasi. Aliran neto badan keton dari hati kejaringan extrahepatik terjadi karena sintesis aktif oleh hati dan tingjat pemakaian yang rendah. Situasi sebaliknya terjadi dijaringan ekstra hepatik.

9

1.10 Ketogenesis diatur ditiga tahap penting

(1). Ketosis tidak terjadi invivo, kecuali jika terjadi peningkatan kadar asam lemak bebas dalam darah yang berasal dari lipolisis triasilgliserol dijaringan adiposa. Asam lemak bebas adalah, prekursor badan keton dihati. Hati, baik dalam keadaan kenyang maupun puasa, mengekstraksi sekitar 30% asam lemak bebas yang melewatinya sehingga pada konsentrasi tinggi, aliran asam lemak yang melewati hati cukup banyak. Karena itu, faktor yang mengatur mobilisasi asam lemak dari jaringan adiposa penting untuk mengatur ketogenesis.

(2). Setelah diserap oleh hati, asam lemak bebas mengalami oksidasi-ß menjadi CO2 atau badan keton atau terifikasi menjadi triasilgliserol dan fosfolipid. Masuknya asam lemak kedalam jalur oksidatif diatur oleh karnitin palmitoil transferase-I(CPT-I), dan asam lemak lainnya yang terserap diesterifikasi. Dalam keadaan kenyang, aktifitas CPT-I rendah sehingga oksidasi asam lemak berkurang. Pada keadaan puasa, aktifitas enzim ini meningkat sehingga oksidasi asam lemak meningkat. Malonil-KoA, zat antara awal pada biosintesis asam lemak yang dibentuk oleh Asetil KoA karboksilase dalam keadaan kenyang adalah inhibitor poten bagi CPT-I. Pada keadaan-keadan ini, asam lemak bebas masuk kesel hati dalm konsentrasi rendah dan hampir semua teresterifikasi menjadi asil gliserol dan diangkut keluar hati dalam bentuk Lipoprotein berdensitas (berberat jenis) sangat rendah (very low density Lipoprotein, VLDL). Namun, seiring dengan meningkatnya konsentrasi asam lemak bebas pada keadaan lapar, asetil KoA karboksilase dihambat secara langsung oleh asil KoA, dan [malonil KoA] menurun, yang membebaskan inhibisi terhadap CPT-I dan memungkinkan lebih banyak asil KoA yang mengalami oksidasi-ß. Proses-proses ini diperkuat dalam keadaan kelaparan oleh menurunnya rasio [Insulin]/[glukagon]. Jadi, oksidasi-ß dari asam lemak bebas dikontrol oleh gerbang masuk CPT-I kedalam mitokondria dan, keseimbangan ambilan asam lemak bebas yang tidak dioksidasi mengalami esterifikasi. (3) Pada gilirannya, asetil KoA yang dibentuk dalam oksidasi- ß dioksidasi dalam siklus asam sitrat, atau memauki jalur ketogenesis untuk membentuk badan keton. Seiring dengan meningkatny kadar asam lemak bebas serum, semakin banyak asam lemak bebas yang diubah menjadi badan keton dan semakin sedikit yang dioksidasi melalui siklus asam sitrat menjadi CO2. Pemisahan asetil KoA antara jalur ketogenik dan jalur oksidasi menjadi CO2 diatur sedemikian rupa sehingga energi bebas total terserap dalam ATP yang terbentuk dari oksidasi asam lemak bebas, akan konstan sewaktu konsentrasinya dalam serum berubah. 10

Hal ini dapat dipahami jika disadari bahwa oksidasi sempurna 1 mol palmitat menyebabkan produksi neto 106 mol ATP melalui oksidasi- ß dan pembentukan CO2 dalam siklus asam sitrat, sementara hanya 26 mol ATP dihasilkan jika aseto asetat adalah produk akhirnya dan hanya 21 mol jika 3 hidroksi butirat adalah produk akhirnya. Jadi, ketogenesis dapat dianggap sebagai mekanisme yang memungkinkan hati mengoksidasi asam lemak dalam jumlah besar meskipun banyak terdapat pembatasan-pembatasan yang ditimbulkan oleh sistem fosforilasi oksidatif. Secara teoritis, Penurunan konsentrasi oksaloasetat, terutama didalam mitokondria, dapat mengganggu kemampuan siklus asam sitrat memetabolisme asetil KoA dan mengalihkan oksidasi asam lemak menuju ketogenesis. Penurunan semacam ini dapat terjadi karena meningkatnya rasio [NADH]/[NAD+], akibat meningkatnya oksidasiß yang mempengaruhi keseimbangan antara oksalo asetat dan malat. Hal ini menyebabkan konsentrasi oksaloasetat. Namun, pirufatkarboksilase yang megatalisis perubahan piruvat menjadi oksaloasetat, diaktifkan oleh asetil KoA. Oleh sebab itu, jika terdapat asetil KoA dalam jumlah signifikan, jumlah oksaloasetat akan memadai untuk memulai reaksi kondensasi pada siklus asam sitrat.

11

IV. ASPEK KLINIS

1.11 Gangguan oksidasi asam lemak menyebabkan penyakit yang sering disertai dengan hipoglikemi

Defisiensi karnitin dapat terjadi terutama pada neonatus-dan khususnya bayi prematurkarena kurang memadainya biosintesis atau kebocoran diginjal. Defisiensi zat ini juga dapat terjadi pada hemodialisis. Hal ini mengisyaratkan adanya kebutuhan mirip vitamin akan karnitin dalam makanan pada sebagian orang. Gejala defisiensi mencakup hipoglikemia yang disebabkan gangguan asam lemak dan akumulasi lipid disertai kelemahan otot. Terapi kelainan ini adalah dengan sulementasi karnitin peroral. Defisiensi CPT-I herediter hanya mengenai hati yang menyebabkan oksidasi asam lemak dan ketogenesis, disertai hipoglikemia. Defisiensi CPT-II terutama mengenai otot rangka dan jika parah, hati. Obat sulfonilurea(Gliburid[Glibenklamid] dan Tolbutamid), yang digunakan dalam pengobatan Diabetes melitus tipe 2, mengurangi oksidasi asam lemak dan karenanya, hiperglikemia dengan menghambat CPT-I. Defekherediter pada enzim-enzim oksidasi-ß dan ketogenesis juga menyebabka hipoglikemia nonketotik, koma, dan perlemakan hati. Defek dapat terjadi pada 3hidroksiase KoA dehidrogenase rantai panjang dan rantai pendek (defisiensi pada enzim rantai panjang dapat menyebabkan perlemakan hati akut pada kehamilan). Defisiensi 3-ketoasil-KoA tiolase dan HMG-KoA liase juga memengaruhi penguraian leusin, yakni suatu asam amino ketogenik. Jamaican vomiting sickness(penyakit muntah jamaika) timbul karena menyantap buah mentah pohon akee yang mengandung toksin hipoglisin yang menginaktifkan asil-KoA dehidrogenase(rantai-sedang dan rantai pendek), menghambat oksidasi-ß dan menyebabkan hipoglikemia. Asiduria dikarboksilat ditandai oleh ekskresi asam C6-C10 ω-dikarboksilat dan oleh hipoglikemia nonketotik, serta disebabkan oleh kurangnya asil-KoA dehidrogenase (rantai sedang) dimitokondria. Penyakit Refsum adalah suatu penyakit neurologik yang jarang terjadi akibat kelainan metabolik yang men...