BIO KIMIA Didalam biokimia kita mempelajari proses kimia yang terjadi didalam zat hidup. Jadi, semua hukum fisika fisika dan kimia yang yang berlaku dalam proses kimia juga berlaku didalam zat hidup. Biokimia telah diakui sebagai ilmu yang berdiri sendiri dan bukan merupakan cabang ilmu yang lain sebagaimana pendapat pendapat sebelumnya. Hal ini i ni dilihat dari tiga perkembangan ; Pengakuan atas sistem multi enzim yang bertindak katalitik pada jalur metabolisme. Selama proses metabolisme terjadi pemindahan energi didalam tubuh makhluk hidup. Sifat turun temurun merupakan suatu proses biologik.
CIRI-CIRI HIDUP Jasad hidup mempunyai mempunyai kemampuan kemampuan untuk mengekstrak mengekstrak energi energi dari sekelilingnya dan mengubahnya menjadi bentuk lain Jasad hidup keadaannya keadaannya sangat sangat komplex dan sangat terkoordinas terkoordinasi. i. Jasad hidup mempunyai mempunyai kemampuan kemampuan dan kapasitas kapasitas menurunkan menurunkan diri sendiri dengan tepat dan terencana Sel hidup itu tidak lain adalah kumpulan zat tak hidup. Didalam sel hidup, zat tersebut bercampur, bereaksi dan berinteraksi satu daengan lainnya membentuk suatu susunan yang rumit tapi terorganisasi dengan rapi.
BIOMOLEKUL Yang dimaksud dimaksud dengan kata biomolekul atau atau biomol adalah adalah semua senyawa yang terdapat didalam sel hidup. Mereka saling mengadakan mengadakan interaksi yang terarah dan teratur sehingga merupakan ciri hidup dan berbeda dengan senyawa kimia yang ada disekelilingnya ( O₂, CO₂, N₂, garam anorganik, ik, ion ionion logam ), karena BM yang jauh lebih besar dan strukturnya yang kompleks , meskipun unsue-unsur yang membentuknya tidak berbeda. Telah diketahui kirakira 1.000.000 macam senyawa kimia organic yang terdapat dalam zat hidup yang disebut biomolekul adalah, Protein Asam nukleat Lemak
Karbohidrat Enzim
FUNGSI BIOMOLEKUL DALAM SEL Protein Sebagai enzim yang berperan dalam pengkatalisa berbagai proses reaksi kimia Sebagai alat transport bahan makanan
haemoglobin
→
Sebagai bentuk racun Sebagai antibody Sebagai hormone Pembentuk membrane sel Asam nukleat Sebagai factor genetika (DNA) Sebagai Ko_enzim Sebagai molekul pembawa energy Sebagai peran dalam biosintesa protein Polisakarida Sebagai sumber energy Sebagai energy cadangan dalam bentuk glikogen Komponen membrane sel Lipid Pembentuk struktur membrane sel Sebagai hormone Sebagai sumber energy
Dari bagan diatas dapat dilihat; Senyawaan Senyawaan dasar yang tidak terorganisasi terorganisasi diubah dan disusun berturutturut menjadi senyawaan antara, satuan penyusun, makromolekul dan
seterusnya menjadi bagian dari jasad hidup yang terorganisasi terorganisasi melalui proses anabolisme. Molekul sederhana yang tak terorganisasi ---------terorganisasi
→
system hidup yang
Organ adalah kesatuan fungsional terbesar pada mekhluk hidup, sedangkan organel adalah kesatuan fungsional terbesar pada sel dan yang termasuk termasuk sebagai organel adalah membrane sel, sitoplasma, mitokondria, mitokondria, reticulum endoplasma, endoplasma, ribosom dan benda sel lainnya. Kpmposisi kimia jasad hidup
spesies
air
karbohid rat
protei n
lema k
abu
orang
59
sedikit
18
18
4
ayam
56
sedikit
21
19
3
jagung
76
20
2
0,7
1,3
beras
12
80
7
0,3
0,4
bayam
93
3
2
0,3
1,5
ragi (yeast)
72
13
12
2
2
Komposisi keunsuran jasad hidup
unsur
komposisi (%)
unsur2
komposisi (%)3
oksigen
65
kalsium
1,5
karbon
18
fosfor
1
hidrogen
10
kalium
0,35
nitrogen
3
belerang
0,25
besi
0,006
khlor
0,2
seng
0,003
natrium
0,15
0,001
magnesiu m
0,05
tembaga
Dari kedua tabel diatas, ternyata bahwa hewan kaya akan protein, sedangkan tanaman kaya akan karbohidrat. Senyawaan yang banyak terdapat dalam jasad hidup adalah yang berikatan kovalen, dan unsur-unsurnya adalah adalah O, C, N, H.
KARBOHIDRAT Peran karbohidrat ; Sebagai sumber energi utama bagi makhluk hidup Senyawa yang menyimpan energi kimia (glikogen dan pati) Komponen utama dinding sel tumbuhan peptidoglikan.
→
selulosa dan dinding sel bakter
→
Asal Asal kata karboh karbohidra idratt yaitu atom atom karbon karbon yang yang terhidr terhidrasi asi dengan dengan rumus rumus ( CH₂O ) Pembagian karbohidrat : Monosakarida
Oligosakarida Polisakarida KELAS DALAM KARBOHIDARAT n o
kelas umum
i
monosakarida triose
formula
senyawa yang ada dialam
C₃H₆ O₃
dihidroksi aseton gliseraldehid
ii
pentosa
C₆ H₁₆ O₆
glukosa (aldohexosa)
hexosa
C₆H₁₂O₆
fruktosa (aldopentosa)
oligosakarida C₁₂H₂₂O disakarida
₁₂
maltosa (2 glukosa) sukrosa (glukosa+fruktosa)
C₁₆ H₃₂O trisakarida iii
polisakarida
₁₆
raffinosa ( fruktosa + glukosa + galaktosa )
polimer pentosa
(C H O ₄ ) n
xylan (polyshilosa)
polimer hexosa
(C₆H₁₆O₆)n
pati(poliglukosa) selulosa
STEREO ISHOMER ATAU SENYAWA OPTIK AKTIF Senyawa yang mempunyai 4 gugus yang berbeda pada satu atom C yang disebut sebagai senyawa optik aktif . senyawa asimetrik inti erdapat pada senyawa yang berasal dari bahan biologi terutama pada karbohidrat. Senyawa optik aktif mempunyai sifat dapat memutar sinar dalam bidang polarisasi. Memutar kekiri disebut levo (-) dan kekanan disebut dextro (+). Contoh ; a. glokosa =+ 52,7 b. fruktosa = - 92,4
⁰
⁰
KONFIGURASI Konfigurasi senyawa karbohidrat ditentukan dengan menghubungkan strukturnya dengan struktur gliseraldehid. gli seraldehid. Gugus OH pada atom C sebelum atom C terakhir (atom C yang ke 2 ) terletak diikanan disebut D dan dikiri disebut L. SIFAT-SIFAT MONOSAKARIDA Aldoheksosa dan aldopentosa apabila dipanaskan dalam asam kuat maka akan terjadi dehidrasi yang akan membentuk senyawa furfural.
Reaksi dengan fenil hidrazin Monosakarida Monosakarida dapat bereaksi dengan larutan fenil hidrazin dlam suasana asam pada suhu 100 C membentuk osazon. osazon. Senyawa Senyawa ini tidak larut dalam air dan mudah mengkristal. Glukosa, fruktosa, dan manosa akan menghasilkan osazon berupa kristal yang khas dan berwarna, berwarna, dan dapat digunakan untuk menentukan jenis karbohidrat karbohidrat dengan melihat melihat bentuk kristalnya. kristalnya. ⁰
Gula pereduksi Karbohidrat ada yang bersifat sebagai gula pereduksi dan ada yang bersifat bukan gula pereduksi. Sifat ini disebabkan adanya gugus aldehid dan adanya gugus keton bebas yang dapat mereduksi ion-ion logam seperti tembaga (Cu) dan perak (Ag) dalam larutan l arutan basa. Reagen benedict mengandung Cu dalam basa yaitu yaitu campura campuran n CuSO₄, NaOH NaOH dan natrium natrium sitrat. sitrat. Gula Gula pereduks pereduksii itu akan akan mereduksi Cu ⁺ menjadi Cu⁺⁺ sebagai sebagai CuOh yang selanjutnya menjadi Cu⁺ Cu⁺ O berupa endapan berwarna kuning sampai merah bata. Gugus aldehid pada aldoheksosa aldoheksosa mudah teroksidasi.
ZAT-ZAT GULA (KARBOHIDRAT) YANG PENTING SECARA BIOLOGIS MONOSAKARIDA Bsecara biokimia, gula monosakarida monosakarida yang penting adalah ; 1 . glukosa
Dalam jumlah besar glukosa terdapat dalam ikatan glikosidik dalam pati (starch) dan selulosa hanya hanya sedikit sekali terdapat terdapat bentuk gula bebas didalam didalam buah-buahan dan plasma darah. 2 . galaktosa Hanya berbeda rumus bangun dengan glukosa pada atom C ke 4, letak gugus dikiri. Galaktosa terdapat sebagai komponen dari laktosa dan j uga merupakan komponen dari beberapa polisakarida.
3 . fruktosa Suatu ketoheksosa yeng terdapat dalam buah-buahan dengan jumlah kecil dan juga sebagai komponen komponen dari dari sukrosa dan dan beberapa polisakarida. polisakarida.
OLIGOSAKARIDA DISAKARIDA Yang banyak banyak dieroleh dialam dialam adalah laktosa, laktosa, sukrosa, sukrosa, dan maltosa. maltosa. Maltosa dihasilkan dari pati dengan jalan dihidrolisis oleh enzim α amilase. Maltosa terbentuk dari dua unit glukosa, kedua unit ini dihubungkan oleh ikatan glikosida melalui atom karbon karbon nomor satu dari dari satu glukosa dihubungkan dihubungkan dengan atom karbon nomor empat dari glukosa lainnya. l ainnya. Ikatan antara kedua unit ini disebut ikatan α(1,4)_glikosida (1,4)_glikosida dan maltosa termasuk gula pereduksi. pereduksi. Disakarida lain yang terdiri dari dua unit glukosa adalah selobiosa dan gentibiosa. Selobiosa mempunyai ikatan β(1,4)_glikosida (1,4)_glikosida dan bersifat esebagai gula pereduksi, selobiosa merupakan disakarida pembentuk selulosa. Gentibiosa yang terdiri terdiri dari dua unit D_glukosa dihubungkan dengan dengan ikatan ikatan β (1,6)_glikosida (1,6)_glikosida dan juga merupakan gulla pereduksi. Isomaltosa juga terbentuk dari dua unit glukosa dan dihubungkan oleh ikatan α(1,6)_glikosida. (1,6)_glikosida. Laktosa yang biasa disebut gula susu terdiri dari D_galaktosa D_galaktosa dan D_glukosa yang berikatan α(1,4)_glikosida. (1,4)_glikosida. Laktosa Laktosa juga termasuk termasuk gula pereduksi karena mempunyai gugus aldehid (hemiasetal) yang bebas. Sukrosa adalah disakariada yang disusun oleh glukosa dan fruktosa. Gula ini banyak terdapat dallam tanaman dan tidak mempunyai aldehid bebas sehingga sukrosa ini tidak mempunyai sifat seebagai gula pereduksi dan juga tidak bereaksi dengan fenil hidrazin. Sukrosa mudah dihidrolisis menjadi D_glukosa dan D_fruktosa. Hidrolisis ini disebut proses inversi yang diikuti oleh perubahan rotasi ooptik dari kanan kekiri dan apabilla jumlah glukosa dan fruktosa sama maka disebut gula invert. Disakarida terdiri dari : 1. Maltosa 2. Laktosa 3. Sukrosa
(α(1-2) (1-2)-D-D-glu gluko kopir pirano anosil sil--β-D-fru -D-frukto ktopir pirano anosa sa)) 4. Selo Selobi bio osa 5. Isomalto ltosa
6. gent gentib ibio ios sa POLISAKARIDA Polisakarida Polisakarida yang terdapat dialam dapat dihidrolisis oleh asam maupun enzim yang akan menghasilkan monosakarida atau turunan monosakarida. Polisakarida Polisakarida dapat berfungsi sebagai polisakarida struktur atau polisakarida polisakarida simpanan. Polisakarida Polisakarida simpanan : Pati Adalah polisakarida simpanan yang terdapat pada tumbuhan tinggi. Terdiri dari dua komponen yaitu amilosa dan amilopektin. Ikatan α(1,4)_glikosida pada amilosa dan amilopektin dapat dihidrolisis oleh enzim α_amilase pada saluran saluran pencernaan pencernaan manusia dan hewan hewan dan oleh enzim enzim β _amilase pada tumbuhan. Ikatan Ikatan α(1,6)_glikosida dapat dihidrolisis ileh enzim α(1,6)_glukosidase. Glikogen Merupakan polisakarida polisakarida simpanan yang terdapat dalam jaringan hewan maupun manusia (hati). Strukturnya sama dengan amilopektin dan bedanya pada glikogen cabangnya banyak. POLISAKARIDA STRUKTUR Selulosa Polisakarida Polisakarida struktur yang paling banyak terdapat dialam yaitu dalam tumbuhan ialah selulosa. Selulosa ini berupa rantai lurus homopolisakarida yang disusun oleh unit-unit D_glukopiranosa D_glukopiranosa melalui ikatan β(1,4)_glikosida (1,4)_glikosida dan selulosa ini terdapat pada dinding sel tumbuhan sebagai penyusun struktur dinding sel. Ikatan β(1,4) dari dari glukosa dalam selulosa selulosa adalah ikatan yang yang tidak dapat dapat dihidrolisis oleh enzim saluran pencernaan pencernaan manusia atau hewan karena didalam saluran pencernaan pencernaan manusia atau hewan hewan tidak mempunyai enzim β_amilase. Khitin Merupakan bahan pembentuk struktur utama dinding sel insekta dan krustasea. Khitin ini juga merupakan homopolimer dari N_asetil_D_glukosamin. Asam hialuronat Suatu heteropolisakarida heteropolisakarida yang terdiri dari unit-unit D_glukoronat dan N_asetil_D_glukosamin N_asetil_D_glukosamin yang dihubungkan oleh ikatan β (1,3)_glikosida (1,3)_glikosida membentuk satu unit disakarida yang kemudian berhubungan dengan unit disakarida yang sama yaitu β(1,4)_glikosida. (1,4)_glikosida.
METABOLISME KARBOHIDRAT Setelah proses penyerapan melalui dinding usus halus, sebagian besar monosakarida monosakarida dibawa oleh aliran darah kehati. Dihati monosakarida monosakarida mengalami sintetis sintetis mengha menghasilka silkan n glikogen glikogen yang yang juga mengalam mengalamii oksidasi oksidasi menjad menjadii CO₂ + H₂O + energi. energi. Monosa Monosakar karida ida juga dilepa dilepas s untuk dibawa dibawa aliran aliran darah darah kebagia kebagian n tubuh yang memerlukannya dan sebagian lagi monosakarida monosakarida dibawa ke sel jaringan organ organ tertentu yang yang akan mengalami mengalami proses metabolisme lebih lebih lanjut. Terkadang Terkadang glukosa dalam dalam darah merupakan merupakan faktor faktor yang sangat sangat penting untuk kelancaran kerja tubuh. Kadar normal glukosa pada sa’at puasa adalah 7090 per 100ml darah. Apabila kadar glukosa dibawah normal maka disebut dengan hipoglikemia dan apabila kadar glukosa diatas di atas normal maka disebut dengan hiperglikemia. Kadar glukosa didalam darah diatur oleh hormon insulin yang berfungsi untuk menurunkan kadar glukosa darah dan hormon glukagon dengan adrenalin yang berfungsi untuk menaikkan kadar glukosa darah . Hormon-hormon ini bekerja sama secara terkoordinasi mempertahankan kadar glukosa agar tetap normmal. Kadar glukosa darah dapat meningkat akibat naiknya proses pengenceran dan penyerapan penyerapan karbohidrat. karbohidrat. Macam-macam metabolisme karbohidrat : Glikogenesis : adalah sintesa glikogen dari glukosa Glikogenolisis : adalah pemecahan glikogen pada hepar menjadi glukosa dan pada otot menjadi pirufat dan laktat Glikolisis : adalah oksidasi glukosa atau glikogen menjadi pirufat dan laktat melalui jalan Embeden Mayerhof Pathway (EMP). Crebs cycle = siklus krebs = daur krebs adalah suatu jalan bersama dari oksidasi karbohidrat, karbohidrat, lemak dan protein melalui acetil-CoA dan akan dioksidasikan secara komplit menjadi CO₂ + H₂O + energi Hexosa Monofospat Shunt (HMS) atau jalur metabolisme simpang fosfo glukonat adalah suatu jalan lain dari oksidasi glukosa selain melalui EMP dan siklus krebs. Glukoneogenesis Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa atau glikogen dari zat-zat yang bukan karbohidrat. GLIKOGENESIS Adalah pembentukan glikogen dari glukosa, yang diperlukan adalah ATP = snyawa kimia yang berenergi tinggi UTP (Uridin Tri Phospat) Enzim heksokinase Enzim fosfo glukomutase glukomutase
Enzim UTP-uridil transferase transferase UDPG (Uridin Di Phospat Glukosa) sebagai pembawa gugus glukosa GLIKOGENOLISIS Adalah penguraian glikogen menjadi glukosa. Tahap pertama pertama penguraian penguraian glikogen adalah adalah pembentukan pembentukan glukosa-1P, kemudian glukosa-1P diubah menjadi glukosa-6P gl ukosa-6P oleh enzim fosfoglukomutase. Setelah itu enzim glukosa-6 fosfatase akan melepaskan gugus fosfat dari glukosa -6 phospat sehingga akan terbentuk glukosa. PENGURAIAN DAN PEMBENTUKAN GLUKOSA Proses penguraian glukosa menjadi pirufat, alkohol, laktat atau langsung menjad menjadii CO CO₂ + H₂O, dapat dapat berla berlangs ngsung ung melal melalui ui bebera beberapa pa jalan jalan metabo metabolis lisme me yang tergantung pada keadaan lingkungan, keadaan dalam sel dan jenis jasad j asad atau makhluk hidupnya. Satu jenis makhluk hidup dapat melakukan satu atau lebih jalur metabolisme penguraian glukosa yang tergantung pada perlu atau tidaknya proses penguraian tersebut. Dalam hal ini setiap makhluk hidup mempunyai sistem kontrolnya tersendiri. Beberapa istilah pada metabolisme glukosa Fermentasi atau peragian Adalah proses kimia secara enzimatis yang akan menghasilka n gas dan penguraia penguraiannya nnya akan akan mengha menghasilka silkan n etanol etanol dan CO₂ tanpa meliba melibatkan tkan oksige oksigen n dalam proses penguraiannya yang disebut penguraian secara anaerob. Glikolisis Adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat pi ruvat melalui jalur metabolisme EMP dan proses ini terjadi didalam sitoplasma. Glikolisis anaerob Adalah proses penguraian karbohidrat menjadi laktat melalui piruvat tanpa melibatkan oksigen dalam proses perubahnnya. Pernafasan atau respirasi Adalah proses reaksi kimia yang terjadi apabila sel menyerap oksigen yang akan mengha menghasil silka kan n CO CO₂ + H₂O. Perna Pernafas fasan an dalam dalam arti arti yang yang lebih lebih khusus khusus adala adalah h proses-proses proses-proses penguraian glukosa dengan menggunakan oksigen yang akan meng mengha hasi silka lkan n CO₂ + H₂O + ene energ rgii (dal (dalam am bent bentuk uk ene energ rgii kimi kimia a ATP ATP)) deng dengan an jalan glikolisis, siklus siklus krebs dan dan fosforilasi fosforilasi yang bersifat bersifat oksidasi. Gambaran umum proses pernafasan secara keseluruhan
Glikolisis anaerob akan menghasilkan fermentasi asam laktat
dalam keadaan tanpa oksigen respirasi terhenti karena proses pengangkutan elektron yang dirangkaikan dengan fosforilasi yang bersifat oksidasi melalui rantai pernafasan pernafasan yang menggunakan molekul oksigen sebagai penerima elektron terakhir tidak berjalan. Akibatnya jalan metabolisme lingkar (siklus krebs) akan terhenti pula sehingga piruvat tidak lagi masuk kedalam siklus krebs melainkan dialihkan pemakaiannya yaitu, diubah menjadi asam laktat oleh laktat dehidrogenase dan NADH sebagai sumber energinya. Pada glikolisis anaerob ini energi yang dihasilkan hanya 2 ATP saja, sedangkan pada gloikolisis aerob energi yang dihasilkan adalah 8 ATP. Fermentasi alkohol
Dalam beberapa jasad reik seperti ragi . glukosa dioksidasi menghasilkan etanol etanol CO₂. Dalam Dalam proses proses yang yang disebut disebut fermenta fermentasi si alkohol, alkohol, dimana dimana jalur metabolisme proses ini sama denngan glikolisis, sampai dengan terbentuknya piryvat. Setelah itu dua reaksi enzim yaitu perubahan asam piruvat menjadi asetaldehid dan reaksi reduksi asetaldehid menjadi alkohol. Melihat Melihat dua reaksi reaksi diatas diatas akhir akhirnya nya alkoho alkoholl (etanol), (etanol), CO₂ dan jumlah jumlah energi yang dihasilkannya sama dengan glikolisis anaerob, yaitu 2 ATP. Reaksi keseluruhan alkohol adalah sebagai berikut : Reaksi tahap pertama glukoneogenesis glukoneogenesis Perubahan piruvat menjadi fosfoenol piruvat dengan bantuan mitokondrion Selanjutnya reaksi glukoneogenesis adalah kebalikan dari reaksi glikolisis sampai terbentuknya glukosa dan glikogen. Reaksinya mulai dari fosfoenol piruvat yang tadinya dari piruvat Piruvat bisa bearsal dari lemak dan protein yang biasa disebut dengan glukoneogenesis
Perubahan piruvat menjadi asetil ko-enzim A
Reaksi oksidasi piruvat (hasil glikolisis) menjadiasetil ko-enzim A merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur metabolisme siklus krebs. Piruvat + NAD⁺ + ko-enzim A ⁺ asetil ko-enzim A Reaksi ini merupakan jalan masuk utama bagi karbohidrat karbohidrat ke dalam siklus krebs. Jalur metabolisme metabolisme piruvat
Seperti telah diuraikan sebelumnya piruvat dapat mengalami berbagai jalur reaksi yang yang berbeda sehingga merupakan merupakan titik cabang metabolisme karbohidrat, karbohidrat, lemak dan protein. jalur metabolisme metabolisme siklus krebs krebs
jalur metabolisme metabolisme siklus krebs krebs ditemukan oleh oleh KREBS pada tahun 1937 yang disebut sebagai siklus krebs atau daur krebs. Siklus ini merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, karbohidrat, lemak dan protein. Metabolisme dengan siklus krebs ini terdapat pada sel hewan, tumbuhan, jasad renik yang berlangsung secara aerob dan merupakan metabolisme penghasil energi utama bagi jasad yang hidup dilingkungan dengan oksigen. Makhluk hidup yang hidup pada lingkungan anaerob tidak bisa menggunakan jalur ini.
Siklus krebs merupakan bagian rangkaian proses pernafasan yang panjan panjang g dan dan ko kompl mpleks eks,, yait yaitu u oksi oksidas dasii gluk glukos osa a menj menjadi adi CO₂ + H₂O + energ energii (ATP). Proses pernafasan pernafasan terdiri dari 4 tahap yaitu : Glikolisis (oksidasi glukosa menjadi piruvat) Konversi piruvat ke asetil ko-enzim A
Siklus krebs Proses pengangkutan elektron melalui rantai pernafasan yang dirangkaikan dengan sintetis ATP dari ADP + Pi melalui proses fosforilasi derifat oksidasi.
Didalam sel eukariot metabolisme siklus krebs berlangsung didalam mitokondrion Tahap-tahap reaksi siklus krebs
Reaksi tahap keempat adalah oksidasi α-ketoglutarat -ketoglutarat menjadi suksinat melalui suksinil-koenzim-a. Suksinil koenzim-A adalah suatu senyawa tioester berenergi tinggi yang akan melepaskan koenzim-Anya dengan dirangkaikan pembentukan energi GTP (Guanosin Tri Phospat) dari GDP + fosfat. Selanjutnya GTP dipakai untuk sintesis ATP dari ADP dengan enzim nukleosida difosfakinase. difosfakinase.
Enzim fumarase spesifik untuk L-malat yang mengkatalisis penambahan atom H dan OH keika keikatan tan rangka rangkap p fumarat fumarat dari dari H₂O. Reaksi Reaksi ketuju ketujuh h adalah adalah reaks reaksii terakhir pada stu putaran siklus krebs. Reaksi ketujuh ini adalah reaksi endergonik (reaksi yang terjadi didalam lingkaran siklus krebs), sedangkan reaksi kondensasi oksaloasetat oksaloasetat dengan asetil koenzim-A adalah seaksi eksergonik yang revversible (reaksi (reaksi yang terjadi diluar lingkaran siklus krebs). Siklus krebs sebagai jalur metabolisme amfibolik
Siklus krebs baik berlaku sebagai hasil akhir proses katabolisme maupun sebagai prazat untuk anabolisme yaitu sebagai : Sumber untuk biosintesa asam amino α _ketoglutarat _ketoglutarat + alanin
oksaloasetat oksaloasetat + alanin
→
→
glutamat + piruvat piruvat
aspartat + piruvat
sitrat sebagai prazat untuk sintesa asetil koenzim-A yang diperlukan untuk biosintesis asam lemak. Suksinil koenzim-A Bila jumlahnya berlebih, asetil koenzim-A akan meransang kegiatan piruvat karboksilase yang memacu produksi oksaloasetat dari piruvat bertambah besar. Selanjutnya oksaloasetat oksaloasetat ini bereaksi dengan asetil koenzim A dengan enzim sitrat sintetase, menghasilkan sitrat yang kemudian mendorong laju siklus krebs untuk menghasilkan ATP lebih banyak. Lipid atau lemak
Lipid adalah ester asam lemak Ester asam lemak terdiri atas dua macam berdasarkan senyawa yang diikatnya : Ester asam lemak dengan alkohol akan menghasilkan Gliserol dan Alkohol rantai panjang Ester asam lemak dengan sterol akan menghasilkan kolesterol Esyer asam lemak dengan steroid seperti dengan vitamin A Ester asam lemak adalah lipid yang tidak tersabunkan . lipid atau lemak adalah senyawa yang tidak larut dalam air tapi larut didalam pelarut lemak. l emak. Lemak mempunyai fungsi sebagai : Sumber energi Sebagai struktur membran sel dan organ Pembentukan hormon
Yang termasuk termasuk kedalam lemak makanan makanan adalah adalah minyak kelapa, kelapa, minyak kelapa kelapa sawit, mentega, minyak jagung, minyak ikan, minyak sapi dan minyak babi terutama mengandung triglisserida . Lemak lainnya seperti fosfolipid, spingolipid, glikolipid, kolesterol, vitamin A, D, E, K, dan lain-lain. Klasifikasi lemak
Klasifikasi lemak dibawah ini dibatasi pada lemak yang ada hubungan fungsinya pada manusia dan binatang dan vitamin yang larut lemak. Simple lipid (lemak sederhana) Merupakan ester asam lemak dengan alkohol Lemak (fat) lemak netral Suatu ester dari asam lemak dengan gliserol berbentuk padat pada suhu kamar. Minyak (oil) Juga merupakan merupakan suatu ester ester dari asam asam lemak dengan dengan gliserol berbentuk berbentuk cair pada suhu kamar. Wax Suatu ester dari asam lemak dengan alkohol yang mempunyai banyak atom C Selain ester asam lemak dengan gliserol, ester asam lemak yang lainnya adalah dengan sterol seperti kolesterol dan ester asam lemak dengan vitamin yang larut dalam lemak. Lemak komplex (compound lipid) Merupakan ester asam lemak dengan alkohol dan juga mengandung senyawa lain. Fosfolipid Adalah ester asam lemak dengan gliserol yang mengandung asam fosfat, senyawa basa nitrogen dan senyawa lainnya. Yang termasuk dalam fosfolipid adalah golongan asam fosfatidat, plasmalogen dan spingomielin. Glikolipid (serebriside) Adalah suatu zat yang terdiri dari karbohidrat, asam lemak dan juga mengandung basa nitrogen, tapi tidak mengandung asam fosfat. Lipoprotein Merupakan ikatan senyawa lemak dengan protein seperti golongan asam fosfatidat :
Fosfatidil kolin (lesitin) Fosfatidil etanol amin (cephalin) Fosfatidil inositol Fosfatidil serin dll. Derivat lemak Adalah senyawa yang dihasilkan dari pemecahan lemak sederhana dan lemak komplit yaitu, asam lemak, gliserol, sterol dan benda-benda keton. Asam lemak
Asam lemak berasal dari hidrolisa lemak. Asam lemak yang berasal dari alam biasanya mengandung atom C yang jumlahnya genap dengan rantai lurus. Bisa bersifat biasanya rantai rantai C yang jenuh dan rantai C yang tidak jenuh. Rumus umum asam lemak adalah CH 3(CH2)nCOOH, dimana n terdiri dari angka 2 sampai dengan 24. Jenis asam lemak yang terkandung dari senyawa lemak menentukan sifat fisikan dan kimia dari lemak tersebut. Binatang dan manusia sanggup mensintesa asam lemak jenuh dan beberapa asam lemak tidak jenuh, kecuali asam linoleat. Asam lemak tidak jenuh lainyya yang yang termasuk asam lemak lemak esensial harus harus didapatkan didapatkan dari sumber makanan makanan sehari-ha sehari-hari. ri. Rumus Rumus asam asam lemak lemak jenuh jenuh CnH CnH₂n + 1 COOH. COOH. Aceti Acetic c acid acid / asam asam aseta asetatt CH₃COO COOH H
→
n = 1, C = 2
Didapatkan dari hasil metabolisme karbohidrat karbohidrat dengan enzim-enzim yang terdapat pada ragi bir (anggur) Propionic acid C₂H₆COOH Juga didapatkan didapatkan dari hasil metabolisme metabolisme karbohidrat karbohidrat dari dari organisme yang yang terdapat pada anggur Butiric acid C₃H₆ COOH
C₁₂
→
Banyak didapatkan dari minyak tumbuh-tumbuhan misalnya dari minyak kelapa, minyak palam dan lain-lain. Palmitat Terdapat hampir hampir diseluruh binatang binatang dan tumbuhan tumbuhan Stearat Sama seperti palmitat Arakhidat Simbernya kacang tanah
Behenat Lignoserat Terdapat dalam dalam lemak natural natural dan kacang kacang tanah Kerotat Terdapat dalam dalam lemak woll woll Asam lemak jenuh yang terdapat dalam lemak susu, minyak kelapa, minyak kealpa sawit adalah asam leamak ran tai pendek (4 – 14). Sedangkan lemak yang berasal dari binatang seperti lemak sapi, lemak ikan dan lemak babi mengandung asam lemak jenuh rantai panjang, begitu juga pada lemak tumbuhtumbuhan seperti minyak kacang tanah, minyak jagung, minyak kacang kedele dan juga lemak woll. Asam lemak tidak jenuh
Hanya mengandung satu ikatan rangkap Contoh : asam linoleat yang banyak terdapat pada lemak dan minyak. Megandung lebih dari satu ikatan rangkap Mengandung dua ikatan rangkap Misalnya asam linoleat yang didapatkan banyak pada kacang, minyak biji kapas dan lain-lain. Mengandung tiga ikatan rangkap Misalnya asam linolenat yang didapatkan pada minyak linseep, kedelai, biji-bijian dll. Mengandung empat ikatan rangkap Misalnya asam arachidonat yang terdapat pada kacang. Asam linoleat, linolenat dan arachidonat disebut asam lemak essensial. Dimana asam lemak tersebut tidak dapat disintesa dalam badan dan harus terdapat dalam makanan. Fungsi asam lemak esensial adalah untuk sintesa fisfolipid yang diperlukan unuk metabolisme lemak. Dari ketiga asam lemak essensial tersebut, asam lemak linoleat yang harus ada karena asam lemak linolenat dan arachidonat arachidonat dapat disintesa dari asam lemak linoleat tersebut. Asam lemak lainnya yang mengandung ikatan rangkap satu dan mengandung gugus hidroksi misalnya asam richinolat yang terdapat pada minyak jarak. Prostaglandin
Asam lemak tak jenuh jamak j amak merupakan bahan dasar (precussor) (precussor) untuk pembentukan prstaglandin. Prostaglandin Prostaglandin mempunyai fungsi sebagai hormon dan merupakan zat biologis yang paling kuat aktivitas reaksinya apabila
dibandingkan dengan zat biologis lainyya seperti hormon dan enzim. Prostaglandin diklasifikasikan diklasifikasikan dengan nama umum eigosanoid yang mempunyai 20 atom C . rantai karbon yang ditengah dihubungkan dengan cincin yang mengandung 5 atom C. Prostaglandin Prostaglandin disintesa pada membran sel dari asam lemak tak jenuh jamak yang punya punya 20 atom atom C dan sekurang-kura sekurang-kurangnya ngnya mengandung 3 ikatan rangkap. Karena preccussor prostaglandin meripakan asam lemak tak jenuh jamak, yang sebagian besar besar dibentuk dari asam asam lemak essensial maka maka diperkirakan kelainan yang diakiatkan oleh kekurangan asam lemak essensia secara tidak langsung disebabkan karena gangguan atau kekurangan pembentukan prostaglandin. Triglisserida (lemak dan minyak)
Asam lemak dalam tubuh disimpan dalam jaringan terutama dalam senyawa triglisserida (triasil gliserol). Monoglisserida dan diglisserida terdapat sedikit sekali didalam jaringan, tetapi senyawa ini penting sebagai senyawa perantara dalam proses pemecahan dan pembentukan pembentukan triglisserida (triasil gliserol) dalam sel jaringan. Triasil gliserol adalah ester dari 3 senyawa asam lemak dengan gliserol dan diberi nama sebagai asil gliserol sederhana atau campuran tergantung perbedaan komponen asam lemak yang dikandungnya. Triglisserida sebagian sebagian besar besar mengandung asam asam lemak dengan dengan rantai sedang (6-12 atom C) yang tidak didapakan secara alamiah. Salah satu contoh triglisserida rantai sedang adalah M.C.T (medium chain triglisserida). M.C.T mengandung ±75% asam kaprilat (7 atom C), 22-23% asam kaprat (10 atom C), 1% asam kaproat (6 atom C), dan dalam jumlah sedikit asam laurat, asam palmitat, asam stearat dan asam lenoleat. M.C.T pada suhu kamar terd terdap apat at dala dalam m ben bentu tuk k cai cair. r.R R₁, R₂, R₃ asam asam lema lemak k yan yang g sam sama, a, misa misaln lnya ya asam asam stear stearat at keti ketigny gnya, a, maka maka disebu disebutt tris tristea tearin rin.. Aka Akan n tetap tetapii bias biasany anya a R₁, R₂, R₃ jarang ada yang yang sama ketiganya. ketiganya. Fosfolipid
Berbeda dengan triglisserida, pada fosfolipid terdapat senyawa phospat pada atom C ketiga. Peranan fosfolipid pada struktur sel sangat penting. Dalam keadaan kelaparan sekalipun asam lemak tidak akan digunakan sebagai sumber energi, karena dipetahankan dalam menjamin fungsi sel. Fosfolipid juga mempunyai peranan yang penting dalam pengangkutan lemak dalam darah. Sebagian besar fosfilipid termasuk dalam golongan asam fosfatidat yang terdiri dari gliserol, 2 molekul asam lemak dan fosfat. Yang termasuk termasuk dalam fosfolipid fosfolipid adalah : 1. Asam Asam fosf fosfat atid idat at 2. Fo Fosf sfat atid idil il glise glisero roll 3. Fo Fosfa sfatid tidil il choli cholin n = lechi lechitin tin
4. Fo Fosfa sfatid tidil il etanola etanolamin min = cephal cephalin in 5. Fo Fosf sfat atid idil il inosi inosito toll 6. Fo Fosf sfat atid idil il ser serin ine e 7. Plas Plasma malo loge gen n 8. Spin Spingo gomy myel elin in 9. Lysofosf Lysofosfolipid olipid,, merupakan merupakan suatu fosfoglis fosfogliserin erin yang mengandun mengandung g 1 gugus radical acyl seperti lysolecithin. Asam fosfatidat
Zat ini terdiri dari 2 molekul molekul gliserol asam asam lemak dan 1 molekul asam asam fosfat. Asam fosfatidat merupakan zat intermediet untuk membentuk fosfolipid dan triglisserida. Dalam jaringan ditemukan zat tersebut dalam jumlah yang sangat sedikit. Fosfatidil gliserol
Bila gugus asam fosfat mengikat gliserol maka zat tersebut disebut fisfatidil gliserol dan kardiolipin merupakan fosfatidil gliserol yang banyak terdapat dalam mitokondria. Bila gugus fosfat pada asam fosfatidat mengikat cholin maka dinamakan Fosfatidil cholin (lecithin). Lecithin
Bila gugus gugus fosfa fosfatt pada asam asam fosfat fosfatidat idat mengika mengikatt etanolam etanolamin in (OH-CH (OH-CH₂CH₂-NH -NH₂) mak maka a din dinam amak akan an fosf fosfat atid idil il eta etano nola lami min n (le (leci cith thin in). ). Lipositol
Bila basa nitrogennya diganti dengan inositol atau gugus asam fosfat yang mengikat inositol maka bernama fosfatidil inositol. Fosfatidil serine
Bila basa nitrogennya diganti dengan serine maka dinamakan fosfatidil serin. Zat-zat tersebut diatas banyak terdapat dalam jaringan otak dan dalam jumlah yang sangat sedkit terdapat pada darah dan jaringan lainnya. Plasmalogen
Pada plasmalogen pada atom C ke 1 terikat dengan asam lemak tidak jenuh yang mengakibatkan mengakibatkan zat zat tersebut bereaksi bereaksi dengan reagen schiff. schiff. Plasmalogen merupakan 10% fosfolipid dari otak dan jaringan otot. Spingomyelin
Banyak terdapat pada rangkaian myelin sistem saraf, dimana fosfatidil kolin diesterifikasi dengan spingosin. Bila dihidrolisa akan menghasilkan spingosin, asam lemak, asam phospat dan cholin, tanpa didapatkannya gliserol. Glikolipid
Yang termasuk termasuk kedalam glikolipid adalah serebrosid serebrosid dan gangliosid. Mengandung spingosin yang berikatan dengan heksosa dan kompleks karbohidrat. karbohidrat. Senyawa ini tidak mempunyai gugus fosfat dan merupakan senyawa yang penting pada membran sel. Serebrosid Serebrosid banyak terdapat diotak dan jaringan lainnya diluar otak Kolesterol
Kolesterol terdapat terdapat pada semua sel jaringan pada binatang, oleh karena itu makanan yang bersumber dari hewan merupakan sumber dari kolesterol. Tumbuh-tumbuhan mengandung mengandung fitosterol fitosterol yang berbeda berbeda dengan kolesterol kolesterol , ada ada ikatan tambahan pada struktur molekulnya. Sterol tumbuh-tumbuhan sangat suakar diserap diusus halus dan sterol ini juga berfungsi untuk menghambat penyerapan kolesterol. β sitosterol sitosterol merupakan sterol tumbuh-tumbuhan yang telah pernah digunakan untuk pengobatan pasien dengan hiperkolesterolemia hiperkolesterolemia daimana obat ini bekerja menurunkan absorbsi kolesterol diusus halus yang berefek untuk menurunkan kolesterol darah.
Ergosterol Ergosterol merupakan salah satu sterol yang berasal ari ragi dan jamur dan akan akan diubah diubah menjadi menjadi vitam vitamin in D₂ dengan dengan bantuan bantuan sinar ultravio ultraviolet. let. Salah satu sifat dari lipida adalah dapat dihidrolisis seperti triglisserida yang bisa dihidrolisis oleh enzim lipase l ipase dari pancreas, yang menghasilkan gliserol dan asam lemak. Lemak kompleks/phospolipid biasanya dihidrolisis oleh beberapa macam phospolipase, aeperti : 1. Phospolipase A yang yang menguraikan menguraikan ikatan antara gliserol dengan asam asam lemak tidak jenuh. 2. Phospolipase B yang yang menguraikan menguraikan ikatan antara gliserol dengan asam asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. 3. Phospolipase C bertugas bertugas untuk memebebasa memebebasakan kan ikatan ikatan antara antara gliserol dengan phospat. 4. Phospolipa Phospolipase se D berfungsi berfungsi untuk untuk membebask membebaskan an ikatan ikatan antara antara basa nitrogen dan phospat. Metabolisme lipid
Lipid terdapat dalam semua bagian tubuh manusia terutama didalam otak dan lipid mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses metabolisme
secara umum. Sebagian besar lipid sel jaringan terdapat sebagai komponen utama membran membran sel dan berperan berperan mengatur jalannya metabolisme metabolisme didalam sel. Proses metabolisme lipid asebagai komponen bahan makanan yang mesuk kedalam tubuh dimulai dengan proses pencernaannya pencernaannya didalam usus halus. Enzim lipase yang terdapat didalam lambung tidak dapat melakukan tugasnya, karena susunan keasaman keasaman lambung yang terlalu tinggi (pH 1,5-2,5). Enzim lipase yang dikeluarkan oleh kantung empedu dari pankreas dan sel usus halus mengkatalisis proses hidrolisisikatan ester pada triglisserida yanag akan menghasilkan asam asam lemak bebas dan gliserol. Dua golongan lipid lainnya yaitu fosfolipid dan kolesterol ester yang mengalami proses hidrolisis dengan dikatalisis oleh berbagai macam enzim lipase seperti fosfolipase A, fosfolipase B, fosfolipase C, fosfolipase D dan kolesterol esterase. Glisserida akan mengalami hidrolisis bila dipanaskan dengan larutan asam, basa atau denan enzim lipase. Hidrolisis dengan basa disebut dengan proses penyabunan penyabunan yang menghasilkan menghasilkan campuran sabun dan dan gliserol. Fosfogliserida atau fosfolipid mengalami hidrolisis pada ikatan tertentu dengan enzim fosfolipase yang khas. Katabolisme asam lemak
Asam lemak adalah suatu senyawa yang terdiri dari rantai panjang hidrokarbon hidrokarbon dan gugus karboksilatyang karboksilatyang terikat pada ujungnya. Asam lemak mempunyai dua peranan penting yaitu 1. Sebagai Sebagai satuan satuan pembentuk pembentuk fosfolipid fosfolipid dan glikolipid glikolipid sebagai sebagai komponen komponen membran biologi 2. Sebagai Sebagai molekul molekul sumbe sumberr energi energi dan trigliss triglisserida erida.. Atom karbon nomor dua dan tiga dari suatu asam lemak masing-masing disebut α dan β. Pada umumnya asam lemak yang berasal dari alam mengandung jumlah atom karbon genap antar 14-24. Asam lemak dengan atom karbon 16-18 adalah yang paling banyak terdapat didalam lipid hewan dan tumbuhan. Sifat suatu lipid ditentukan oleh panjang rantai dan derajat kejenuhan asam lemak yang membentuknya. membentuknya. Asam lemak jenuh mempunyai tititk leleh yang lebih tinggi dari asam asam lemak lemak tak jenuh. jenuh. Asam Asam steara stearatt (C=18) (C=18) mempunya mempunyaii titik leleh leleh 69,6 69,6ᵒC, sedangkan asam oleat (C=10) yang mempunyai suatu ikatan rangkap titik lelehn lelehnya ya 13,4 13,4ᵒC, asam asam palmit palmitat at (C=16 (C=16)) memp mempuny unyai ai titi titik k eleh eleh 6,5 6,5ᵒC dan dan lebih lebih rendah daripada asam sterat. Dengan demikian membran biologi yang kandungan lipidnya terdiri dari asam lemak yang punya rantai lebih pendek, dan derajat ketidak jenuhannya tinggi, mempunyai daya alir (fluiditas) yang lebih tinggi. Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)
Dinamakan Dinamakan oksidasi beta karena dalam penguraian asam lemak putus dua-dua atom atom C pada asam lemak lemak yaitu pada atom atom C-β. Asam lemak mempunyai mempunyai pearanan yang sangat penting sebagai sumber pembentuk energi dalam tumbuhan dan hewan. Sebahagian besar asam lemak disimpan dalam bentuk senyawa gtriglisserida didalam sel, dibandingkan dengan karbohidrat dan protein. Lemak (triglisserida) oleh proses oksidasi sempurna menghasilkan energi 9 kkal/gr, sedangkan karbohidrat (glikogen) hanya menghasilkan energi 4 kkal/gr dan protein menghasilkan energi 5 kkal/gr. Energi yang dihasilkan asam lemak merupakan 40% dari jumlah energi yang dipakai oleh manusia dalam keadaan normal. Sebagian besar asam lemak bebas yang mengalami katabolime berasal berasal dari proses hidrolisa triglisserida oleh enzim lipase yang terdapat didalam sel jaringan lemak. lemak. Asam lemak lemak ini dikeluarkan dikeluarkan dari sel dan dan berikatan dengan dengan serum albumin yang kemudian bersama aliran darah dibawa kejaringan lainnya didalam tubuh untuk selabjutnya mengalami oksidasi. Dalam hal ini asam lemak yang masuk sel jaringan , terlebih dahulu dipergiat dengan perantaraan enzim didalam sitoplasma, baru kemudian dapat dimasukkan kedalam mitokondria untuk selanjutnya mengalami proes oksidasi menghasilkan energi yang dipakai untuk segala kegiatan didalam tubuh yang memerlukan energi. Oksidasi sempurna asam lemak berantai panjang didalam semua sel jaringan hewan hewan mamalia, kecuali kecuali diadlam sel sel otak, menghasilkan menghasilkan CO₂ + H₂O sebagai hasil akhir. Seperti telah disebutkan diatas, proses oksidasi asam lemak didalam sel berlangsung didalam mitokondrian setelah terlebih dahulu dipergiat dan dimasukkan dari sitoplasma. Dibawah ini proses perombakan perombakan asam palmitat melalui mekanisme β-oksidasi. Tahap I Adalah menggiatkan asam palmitat bebas dengan asetil-koenzim-A (acetil-Co-A) didalam sioplasma, oleh enzim asil-koenzim-A. Pada tahap reaksi ini sebagai sumber energi dipakai dipakai 1 molekul ATP untuk untuk 1 molekul palmitoil palmitoil koenzim-A yang terbentuk. Tahap II Palmitoil koenzim-A yang terbentuk diangkut dari sitoplasma kedalam mitokondrian dengan bantuan molekul pembawa, karnitin (protein) yang terdapat didalam membran mitokondrian. Tahap III Pada tahap tiga ini terjadi proses dehidogenasi. Palmitoil koenzim-A yang telah berada didalam mitokondria dengan enzimasil koenzim-A dehidrogenase akan menghasilkan senyawa enoil koenzim-A. Pada reaksi ini FAD⁺ (flavin Adenin Dinu Dinukl kleo eoti tida da)) seba sebaga gaii koen koenzim zim dired direduk uksi si men menja jadi di FADH FADH₂ . FADH FADH₂ = 2 ATP ATP
Tahap IV Ikatan rangkap pada enoil koenzim-A dihidratasi menjadi 3 hidroksi palmitoil koenzim-A oleh enzim enoil koenzim-A hidratase. Tahap V Pada tahap ini 3 hidroksi palmitoil koenzim-Adidehidrogenase dengan enzim 3 hidroksi asil koenzim-Adehidrogenase koenzim-Adehidrogenase dan NAD⁺ sebagai koenzimnya menjadi 3ketopalmitoik-koenzim-A. Reaksi tahap terakhir Reaksi terakhirmekanisme terakhirmekanisme β-oksidasi adalah pemecahan pemecahan molekul molekul dengan enzim asetil koenzim-A, asetil transferase atau tiolase. Pada reaksi ini satu molekul koenzim-A (Co-A) bebas berinteraksi dengan 3-ketopalmitoil-koenzim-A 3-ketopalmitoil-koenzim-A menghasilkan 1 molekul asetil koenzim-A dan sisa rantai asam lemak dalam bentuk koenzimnya yang mempunyai rantai 2 atom karbon lebih pendek dari palmitoil-koenzim-A semula. Proses penguraian asam lemak palmitat selanjutnya adalah pengulanagan mekanisme oksidasi-β secara kontiniu sampai sampai rantai rantai panjang asam palmitat tersebut habis dipecah menjadi molekul asetil-koenzim-A. Dengan demikian satuan molekul asam palmitat (C=16) menghasilkan menghasilkan molekul asetil-koenzim-A (C=2) dengan dengan melalui 7 kali oksidasi-β. Persamaan Persamaan reaksi reaksi keseluruhan keseluruhan dari 1 kali oksidasioksidasi-β untuk pengur penguraian aian asam asam palmita palmitat, t, adalah adalah : Sedngkan persamaa persamaan n reaksi reaksi keseluruhan keseluruhan dari 7 kali oksidasi-β yang diperlukan diperlukan untuk mengubah satu molekul palmitoil koenzim-A menjadi 8 molekul asetilkoenzim-A adalah : Seperti Seperti telah telah diuraik diuraikan an sebelum sebelumnya nya satu satu moleku molekull FADH₂ menghasil menghasilkan kan 2 ATP dan satu molekul NADH menghasilkan 3 ATP. Persamaan reaksi menjadi : Bila proses penguraian dimulai dari asam lemak bebas jumlah ATP yang dihasilkan harus dikurangi satu karena dipakai untuk menggiatkan asam lemak dan persamaan reaksinya adalah : Untuk Untuk reaks reaksii sempu sempurna rna menja menjadi di CO CO₂ + H₂O dan dan energi energi harus harus masuk masuk ke kessi ssiklu klus s krebs. 1 molekul asetil-koenzim-A masuk kedalam siklus krebs menghasilkan 12 molekul ATP (lihat siklus krebs). Untuk 8 molekul asetil-koenzim-A = 8 x 12 ATP = 96 ATP. Dengan demikian oksi ok sida dasi si sem sempu purn rna a satu satu mol molek ekul ul asa asam m palm palmit itat at men menja jadi di CO CO₂ + H₂O yang yang menghasilkan (-1 +35 + 96) ATP dan persamaan oksidasinya adalah : Telah diketahui diketahui oksidasi asam asam palmitat adalah adalah pembebasan pembebasan energi 2340 2340 kkal/mol. kkal/mol. 1 ATP ATP diuraika diuraikan n menjadi menjadi ADP ADP + P₁ membebas membebaskan kan energ energii 130 x 7,3 kkal/mol = 949 kkal/mol. Jadi kesimpulannya (949 : 2340) x 100% = 40%. Hasil oksi ok sida dasi si asa asam m palm palmit itat at sem sempu purn rna a menj menjad adii CO₂ + H₂O + ene energ rgii yang yang dap dapat at disimpan dalam bentuk ATP dan yang lainnya untuk kerja otot dll.
Biosintesa asam lemak
Biosintesa asam lemak sebagai bagian dari biosintesa lipid adalah suatu proses metabolisme metabolisme yang penting dalam jasad hidup. Hal ini benar jika diingan jaringan hewan hewan mempunyai kemampuan kemampuan terbatas terbatas untuk menyimpan menyimpan energi energi dalam bentuk karbohidrat. Dalam hal ini sebagian glukosa (K.H) dirombak melalui proses glikolisis menjadi asetil-koenzim-A, yang merupakan prazat untuk sintesa asam lemak dan triglisserol. Senyaawa lipid ini mempunyai kandungan energi yang lebih tinggi dan dapat disimpan sebagai cadangan energi yang besar didalam jaringan lemak. Didalam tumbuhan, senyaawa lipid di simpan sebagai cadangan energi yang cukup besar didalam biji dan buah. Biosintetis asam lemak dari asetil-koenzim-A terjadi hampir disemua bagian tubuh hewan dan manusia terutama didalam jaringan hati, jaringan lemak dan kelenjar susu. Biosintesa ini berlangsung melalui mekanisme yang dalam beberapa hal berbeda dengan oksidasi asam lemak. 1. Biosintes Biosintesa a asam lemak lemak erlangsung erlangsung didalam didalam sitoplasm sitoplasma, a, sedangkan sedangkan oksidasi asam lemak berlangsung ddalam mitokondria. 2. Biosintes Biosintesa a asam lemak lemak membutuhka membutuhkan n ATP sebagai sebagai kofaktor. kofaktor. 3. Dalam Dalam biosin biosintes tesa a asa asam m lema lemak k memb membutu utuhka hkan n adan adanya ya CO₂ sebag sebagai ai pembantu dalam mekanisme pemanjangan rantai asam lemak, meskipun CO₂ tidak tidak terga tergabun bungka gkan n kedalam kedalam asa asam m lemak lemak tersebu tersebut. t. Reaksi keseluruhan biosintesa asam lemak Asam palmitat merupakan salah satu senyawa asam lemak yang paling banyak diketahui proses metabolismenya. metabolismenya. Secara keseluruhan biosintesa asam lemak terbagi menjadi 3 tahap yaitu : 1. Pembentu Pembentukan kan malonil malonil koenzimkoenzim-A A dari asetil-ko asetil-koenzim enzim-A. -A. 2. Pemanjanga Pemanjangan n rantai asam lemak lemak dari asetil-koenz asetil-koenzim-A im-A sampai sampai terbentuk terbentuk asam palmitat secara kontiniu deengan tiap kali penambahan malonil koen ko enzi zimm-A A dan dan pel pelep epas asan an CO₂. 3. Pemanjangan Pemanjangan rantai rantai asam palmitat secara bertahap yang tergantung pada keadaan dan komposisi faktor penunjang reaksi dalam sel. Tahap I dan dan II adalah mekanisme mekanisme reaksi reaksi de-novo biosintesa asam asam lemak hewan dan tumbuhan, sedangkan tahap III bukan mekanisme de-novo karena berlangsungnya reaksi reaksi tergantung pada faktor luar dan bukan secara keturunan. keturunan. Reaksi keseluruhan biosintesa asam lemak misalnya pada pembentukan asam asam palmitat palmitat sebag sebagai ai pemula pemula adala adalah h asetil-ko asetil-koenzim enzim-A -A (CH₃CO-ScoA). CO-ScoA). Dengan terbentuknya butiril-ACP, selesailah satu dari tujuh daur yang ilakukan oleh enzim kompleks sintetase untuk menghasilkan palmitoil-CoA. Untuk memulai daur yang berikutnya, gugus butiril dipindahkan dari ACP ke
enzim β-ketoasil-ACP sintase dan dan ACP mengambil satu gugus gugus malonil dari molekul malonil-CoA yang lainnya. Selanjutnya daur diulang dari reaksi kondensasi kondensasi antara malonil-ACP dengan butiril-S-β-ketoasil-ACP sintease menghasilkan β -heksanoil-S-ACP dan CO₂. Demikian Demikianlah lah setela setelah h tujuh kali kali mekka mekkanisme nisme daur berlangsun berlangsung g dengan dengan enzim kompleks sintetase asam lemak, terbentuklah palmitoil-ACP sebahgai hasil akhir. Selanjutnya gugus palmitoil ini dapat mengalami beberapa kemungkinan tergantung kondisi dan jenis makhluk hidupnya. Kemungkinan itu ialah : 1. Gugus palmito palmitoil il dilepasaka dilepasakan n dari enzim sintetas sintetase e kompleks kompleks dengan dengan bantuan enzim tioesterase dan akan menghasilkan asam palmitat bebas 2. Gugus palmitoil palmitoil dipindahkan dipindahkan dari ACP ke CoA CoA 3. Gugus palmito palmitoil il digabungkan digabungkan langsung langsung kedala kedalam m asam phospat phospat dalam dalam proses biosintesis fosfolipid triglisserol Satu hal yang menarik adalah bahwa pada sebagian besar jasad hidup, proses pemanjangan rantai asam lemak berhenti sampai terbentuknya palmiatat (asam lemak dengan jumlah atom C = 16) dan tidak diteruskan kestearat (C=18). (C=18). Hal ini diseabkan : 1. Mekanism Mekanisme e pemanjanga pemanjangan n rantai, rantai, kemampu kemampuan an enzim β-ketoasil-ketoasil-ACP ACP sintease hanya bisa sampai jumlah atom C=16 2. Palmitoil-C Palmitoil-CoA oA berpera berperan n sebagai zat penghamb penghambat at balikan balikan komleks komleks enzim sintease, sehingga segera setelah terbentuknya palmitoil-CoA kerja enzim yang berperan di daur biosintesa asam lemak tersebut teranti Perbedaan biosintesa asam lemak dan oksidasi asam lemak : 1. Biosintes Biosintesa a asam lemak lemak terjadi terjadi didalam sitoplasm sitoplasma a dan oksidasi oksidasi asam lemak terjadi didalam mitokondria. 2. Biosintes Biosintesa a asam lemak lemak menggunaka menggunakan n ACP sebagai sebagai pembawanya, pembawanya, sedangkan oksidasi asam lemak menggunakan CoA 3. Biosintesa asam lemak menggunakan malonil-CoA (beratom C=3) sebagai molekul pemanjang rantai, sedangkan oksidasi asam lemak melepaskan asetil-CoA (beratom C=2) pada setiap kali daur proses perkembangannya 4. Biosintes Biosintesa a asam lemak lemak menggunaka menggunakan n NADH (NADP⁺) (NADP⁺) sebagai sebagai sistem sistem koenzim dalam reaksi hidrogenase, sedangkan oksidasi menggunakan sistem NAD⁺/ NADH + H⁺ dan FAD / FADH⁺. Sebagian besar NADPH yang diperlukan dalam proses biosintesa asam lemak didapatkan dari proses jalur metabolisme metabolisme fosfoglukonat fosfoglukonat Perbandingan reaksi keseluruhan antara biosintesa asam palmitat dan oksidasi asam palmitat ditunjukkan dengan persamaan reaksi berikut :
Biosintesa setelah asam palmitat
Asam palmitat sebagai hasil normal dari proses biosintesa dengan enzim kompleks sintetase asam lemak, merupakan senyawa yang berperan sebagai sumber sintesa asam lemak dengan rantai lebih panjang seperti asam stearat. Biosintesa ini berlangsung dengan adanya dua sistem enzim yang berbeda dimana masing-masingnya terdapat dalam mitokondria dan retikulum endoplasma. Didalam mitokondria pemanjangan rantai palmitat berlangsung melalui reaksi kondensasi palmitoil-CoA dengan asetil-CoA (dan bukandengan maonilACP, yang yang digunakan digunakan dalam proses denovo biosintesa palmitat) menghasilkan βketostearoil-CoA, ketostearoil-CoA, yang kemudian dihidratasikan menjadi steroil-CoA tak jenuh dan direduksi dengan NADPH menghasilkan steroil-CoA. Didalam retikulum endoplasma (mikrosom) (mikrosom) pemanjangan asam palmitat berlangsung dengan menggunakan malonil-CoA dan mekanisme reaksi berjalan seperti reaksi biosintesa asam palmitat yang telah dibahas. Ada tiga tempat didalam sel untuk mekanisme pemanajangan pemanajangan rantai asam lemak. Biosintesa triasil gliserol (triglisserida)
Triglisserida yang yang merupakan merupakan lipid cadangan disintesa disintesa secara secara aktif didalam jaringan sel hewan dan tumbuhan tinggi terutama didalam sel lemak dan sel hati hewan mamalia. Sebagai senyawa pwmula untuk biosintesa triglisserida adalah gliserol-3-phospat dan senyawa antara proses gli kolisis yaitu, dihidroksiasetofosfat dihidroksiasetofosfat dengan enzim gliserol-3-fosfat akan dihidrogenasi menjadi gliserol-3-fosfat dengan bantuan sistem NADP⁺ / NADPH + H⁺sebagai koenzimnya. Proses biosintesa triglisserida terbagi manjadi 4 tahap, yaitu : •
•
•
Tahap satu satu dan dua adalah adalah proses asilasi asilasi gugus hidroksil hidroksil dari glisero-3glisero-3fosfat menghasilkan asam lisofosfatidat yang kemudian diubah menjadi asam fosfatidat. Reaksi Reaksi ini dikatalisis oleh enzim gliserol asil transferase. transferase. Dalam reaksi ini gugus asil asam lemak dipindahkan dari CoA asil asam lemak kegugus hidroksil dari gliserol-3-phospat secara bertahap. Tahap reaksi reaksi ketiga biosintesa biosintesa triasil triasil gliserol asam asam fosfatidat dihidrolisis dihidrolisis oleh enzim fosfatidat fosfatase fosfatase menghasilkan diasil gliserol. Kemudian terakhir diasil gliserol bereaksi dengan molekul ketiga dari CoA asil asam lemak yang dikataliasi oleh enzim diasil gliserol transferase yang akan menghasilkan menghasilkan triasilgliserol/triglisserida. triasilgliserol/triglisserida.
Didalam jasad renik seperti didalam jasad j asad E.colli tidak dipakai CoA-asilasam lemak, melainkan ACP-asil asam lemak sebagai donor gugus asil asam leamknya. Biosintesis fosfoglisserida/fosfolip fosfoglisserida/fosfolipid id
Senyawa fosfoglisserida/fosfolipid yang merupakan komponen membtran sel adalah, fosfotidil etanolamin, fosfotidil kolin, fosfotidil serin, fosfotidil inositol, fosfotidil gliserol dan kardiolipin. Biosintesis fosfolipid yang terjadi didala jaringan hewan dan tumbuhan tinggi sebagai senyawa pengangkutnya adalah nukleotida sitidin yaitu CTP (citidin trifosfat). Biosintesa fosfotidil etanolamin Biosintesa fosfotidil etanolmin dimulai dengan proses fosforilase etanol amin oleh ATP yang akan menghasilkan menghasilkan fosfoetanol amin. Biosintesis fosfatidil kolin Pembentukan Pembentukan fosfotidilkolin didalam jaringan hewan dapat berlangsung daengan 2 macam jalur biosintesis . Pertama sama dengan biosintesis fosfatidil etanolamin.