BIOLOGI ONLINE

blog pendidikan biologi

BIOLOGI REPRODUKSI: B I O L O G I S E L

Heru SWN, S.Kep, Ns, M.M.Kes

Website: www.schoolrack.com/medikes atau www.medikes.dikti.net

E-mail: heruswn@gmail.com

PENDAHULUAN

Beberapa pengertian dasar yang perlu dipahami untuk mempelajari sel adalah:

1.  Organisme atau individu adalah suatu unit kehidupan. Manusia, hewan dan tumbuhan adalah sebuah organisme. Organisme tersusun atas berbagai sistem organ yang membentuk satu kesatuan di antaranya sistem integumen, pencernaan, sirkulasi, respirasi, ekskresi, muskuloskeletal, endokrin, reproduksi dan lainnya.

2.  Sistem organ tersusun oleh beberapa organ, misalnya sistem reproduksi wanita tersusun atas organ ovarium, tuba uterina fallopii, uterus, vagina, vulva dan lainnya. Sistem reproduksi pria tersusun atas penis, testis, prostat, vesikula seminalis dan lainnya.

3.  Organ tersusun atas jaringan-jaringan, misalnya uterus memiliki jaringan otot bernama miometrium, jaringan endotel bernama endometrium, jaringan saraf, jaringan ikat berupa ligamen-ligamen yang menopang uterus. Penis tersusun atas jaringan kulit, mukosa, jaringan otot, jaringan saraf dan lain-lain.

4.  Jaringan merupakan sekumpulan sel-sel dengan struktur dan fungsi yang sama. Misalnya jaringan kulit merupakan sekumpulan sel-sel berstruktur pipih dan memiliki fungsi pokok yang sama yaitu sebagai penutup tubuh. Jaringan saraf tersusun atas sekumpulan sel-sel panjang bernama neuron dan berfungsi sebagai penyalur impuls saraf.

5.  Sel merupakan unit terkecil dari kehidupan. Tubuh manusia dewasa memiliki kira-kira 100 triliun sel. Namun di alam ini ada organisme yang hanya memiliki beberapa sel saja, bahkan ada pula yang hanya memiliki satu sel saja, misalnya bakteri.

Sel merupakan kesatuan hidup terkecil yang sungguh-sungguh ada. Organisme hidup ada yang bersel satu disebut protozoa dan ada yang multiseluler yang disebut metazoa. Dari berbagai jenis sel yang ada di dalam tubuh manusia ada yang berumur pendek dan akhirnya digantikan oleh sel yang baru, namun ada juga yang bertahan sampai dengan akhir kehidupan misalnya sel-sel saraf.

STRUKTUR SEL

Beberapa pengertian dasar yang perlu dipahami untuk mempelajari sel adalah:

Sebuah sel adalah setitik massa protoplasma yang tersusun atas:

  1. Membran sel atau membran plasma (A)

Membran plasma merupakan suatu membran yang berfungsi untuk mempertahankan komposisi yang tepat dari protoplasma karena merupakan membran semipermeabel yang selektif sehingga mampu menyaring bahan-bahan yang masuk. Pada permukaan membran sel terdapat tonjolan-tonjolan disebut mikrofili (R). Dengan adanya mikrofili, permukaan sel menjadi semakin luas.

  1. Sitoplasma/sitosol (B)

Sitoplasma merupakan bahan koloid yang kompleks tempat struktur yang lain terendam dan berfungsi dalam kegiatan anabolik dan sintetik. Di dalam sitoplasma terdapat struktur-struktur penting yang disebut organela-organela, antara lain:

  1. Nukleus atau inti sel (C)

Nukleus terdiri dari massa protoplasma yang lebih pekat dan dipisahkan dari sitoplasma oleh membran inti (D) yang selektif terhadap bahan-bahan yang masuk ke dalam nukleus. Nukleus mengendalikan sel dan kegiatannya. Di dalam nukleus terhadap kromosom yang penting artinya dalam genetika. Di dalam kromosom terdapat bahan genetik yang disebut DNA. Di dalam nukleus juga terdapat inti yang disebut nukleolus atau anak inti (E). Fungsi dari nukleolus adalah membentuk ribosom, yang selanjutnya dibawa keluar dari nukleus menuju retikulum endoplasma granulosun.

  1. Mitokondria (F)

Mitokondria berbentuk tongkat-tongkat kecil yang berfungsi dalam proses katabolisme dan respirasi sel dalam rangka membentuk energi. Termasuk di dalam proses tersebut antara lain Siklus Kreb, oksidasi piruvat dan oksidasi beta.

  1. Kompleks Golgi (G)

Kompleks golgi merupakan saluran-saluran yang terletak di dekat nukleus dan terlibat dalam proses sekresi. Sekresi sel misalnya hormon dan neurotransmitter dipak berupa vesikel sekretori (Q) kemudian dibawa menuju permukaan sel untuk dilepaskan.

  1. Lisosom (H)

Lisosom merupakan organela yang berperan dalam kegiatan pencernaan karena di dalamnya terdapat enzim hidrolitik. Sel darah putih dapat menelan bakteri, selanjutnya isi lisosom dibawa dengan hati-hati menuju vakuola membunuh dan mencerna bakteri tersebut. Pelepasan isi lisosom yang tak terkontrol justru akan mematikan sel (nekrosis).

  1. Retikulum endoplasma (I)

Ada dua jenis retikulum endoplasma yaitu retikulum endoplasma agranulosum dan retikulum endoplasma granulosum yang mengandung ribosom (J).

–       Retikulum endoplasma agranulosum berfungsi dalam proses sintesis lipid dan hormon steroid, detoksikasi racun yang larut dalam lipid di hati, dan pengendalian pelepasan Kalsium dalam mekanisme kontraksi otot.

–       Retikulum endoplasma granulosum berfungsi mengumpulkan protein yang disintesis oleh ribosom, dan selanjutnya menyalurkannya keluar dari sel.

  1. Sentrosom (K)

Merupakan organela yang berperan dalam pembelahan sel. Sentrosom terdiri atas dua sentriol (L). Pada saat pembelahan sel, sentrosom mengalami replikasi (penyalinan) menjadi dua sentriol. Masing-masing belahan akan menuju belahan sel yang berbeda.

  1. Sitoskeleton atau kerangka sel (M)

Sitoskeleton terdiri atas mikrotubulus (N) dan mikrofilamen (O). Fungsi dari sitoskeleton adalah berperan dalam motilitas sel dan mempertahankan bentuk sel.

  1. Vakuola (P)

Vakuola adalah kantong yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan membuang produks sampah sel.

  1. Peroksisom (S)

Peroksisom melindungi sel dari produk sel yang beracun yaitu H2O2 (hidrogen peroksida). Sebagai contoh adalah hidrogen peroksida yang dihasilkan oleh lekosit untuk membunuh bakteri. Enzim oksidatif dari peroksisom memecah hidrogen peroksida menjadi H2O (air) dan oksigen.


PEMBELAHAN SEL

Sel bertambah banyak dengan cara membelah diri. Sel-sel tubuh (sel somatis) misalnya sel otot, sel saraf, sel kulit, sel darah putih dan lain-lain membelah diri dengan cara mitosis. Sedangkan sel-sel kelamin (sel gamet) yaitu ovum dan spermatozoa membelah diri dengan cara meiosis.

1.  Pembelahan mitosis

Setiap 1 sel mengalami pembelahan mitosis akan dihasilkan 2 sel baru yang sama dengan sel semula. Jadi dalam proses ini terjadi proses copy (penyalinan). Dengan demikian dapat dihasilkan salinan-salinan sel baru seperti induknya hingga menjadi triliunan jumlahnya. Pembelahan mitosis terdiri atas 7 fase yaitu:

  1. Interfase adalah fase terpanjang, dengan ciri-ciri:

–       Sel tampak tidak aktif, tetapi memiliki arah berlawanan

–       Terjadi proses replikasi DNA

–       Sentriol membelah

–       Protein disintesis secara aktif

  1. Profase adalah tahap pertama mitotik, dengan ciri-ciri:

–       Nukleolus kabur dan kromatin (gabungan hasil replikasi DNA dengan protein) terkondensasi menjadi kromosom. Masing-masing kromosom hasil replikasi mengandung 2 kromatid yang mengandung informasi genetik yang sama.

–       Mikrotubulus sitoskeleton berubah fungsi dari mempertahankan bentuk sel menjadi fungsi membangun spindel mitotik dari bagian sentrosom.

  1. Prometafase, dengan ciri-ciri:

–       Membran inti menghilang

–       Terjadi elongasi sebagian spindel mitotik dari sentrosom menuju kinetokor, berkas protein pada sentromer kromosom masing-masing pasangan bergabung.

–       Terjadi elongasi spindel lainnya menuju kromosom, tumpang tindih di pusat sel.

  1. Metafase, dengan ciri-ciri:

–       Tegangan serat spindel membuat kromosom berada satu bidang pada pusat sel

  1. Anafase, dengan ciri-ciri:

–       Spindel memendek, kinetokor memisah, kromatid ditarik ke kutub berlawanan

  1. Telofase, dengan ciri-ciri:

–       Kromosom tiba di kutub dan spindel yang telah ditarik berlawanan tak tampak

  1. Sitokenesis

–       Spindel yang tak terikat pada kromosom mulai menghilang sampai hanya bagian overlap saja yang tampak

–       Mikrotubulus diorganisasikan kembali menjadi sitoskeleton baru menuju ke tahap interfase kembali

2.  Pembelahan meiosis

Jika 1 sel gamet mengalami pembelahan meiosis secara sempurna akan dihasilkan 4 sel baru yang memiliki set kromosom hanya separuh dari sel induknya. Jadi dalam proses ini terjadi penggandaan namun tidak dengan cara copy (penyalinan). Dengan demikian dihasilkan sel-sel baru namun semuanya hanya memiliki setengah dari kromosom sel semula. Pembelahan meiosis terdiri atas 2 tahap utama yaitu meiosis I dan meiosis II. Pada kedua tahap tersebut terjadi fase-fase pembelahan sebagaimana halnya pembelahan mitosis. Sel yang bakal membelah secara meiosis adalah spermatogonium dan oogonium, yang memiliki 2 set kromosom atau diploid (2N) namun memiliki 4 set DNA atau tetraploid (4N). Kromosom selanjutnya digandakan menjadi sister chromatids atau homologous dyads. Langkah selanjutnya adalah:

  1. Profase I

–       Pasangan dyads membentuk tetrads, kromatid non homolog berhubungan menyilang membentuk chiasma (crossing over)

  1. Metafase I

–       Spindel mengikat dyad pada kinetokor

–       Tegangan spindel membuat tetrad berada di ekuator (pusat sel)

  1. Anafase I

–       Chiasmata menghilang dan kromatid homolog bergerak ke kutub berlawanan

  1. Telofase I

–       Mulai proses sitokinesis (pembelahan) menghasilkan 2 sel anak haploid (1N)

  1. Profase II

–       Pembentukan spindel dimulai

–       Sentrosom mulai bergerak ke kutub berlawanan

  1. Metafase II

–       Tegangan spindel membuat kromosom ada di bidang ekuator (pusat sel)

  1. Anafase II

–       Kromatid memisah dan menuju kutub berlawanan

  1. Telofase II

–       Mulai terjadi sitokinesis

  1. Gamet yang bersifat haploid (1N) terbentuk

–       Membran inti terbentuk

–       Kromosom terdispersi sebagai kromatin

–       Meiosis menghasilkan 4 sel anak, masing 1N kromosom dan 1N DNA.

–       Lebih lanjut, dalam fertilisasi gamet spermatozoa dan gamet ovum bersatu membentuk zigot dengan sifat diploid (2N)


REFERENSI

Anonim, Mitosis And Meiosis: Cell Division http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/ illustrations/mitosismeiosis.jpg, 2009

Basmajian J.V., Slonecker C.E., Grant’s Method of Anatomy, Jilid 1, Edisi XI, Williams and Wilkins, 1993.

Kahle W., Leonhardt H., Platzer W., Atlas Berwarna dan Teks Anatomi Manusia, Jilid 1 Sistem Lokomotor Muskuloskeletal dan Topografi, Edisi IV, Penerjemah Syamsir H.M., Hipokrates, Jakarta, 1995.

Lones Michael, Biological Representation, http://www-users.york.ac.uk/~mal503/common/ thesis/jpegimages/meiosis.jpg, 2003

Sullivan Jim, Cells Alive, http://www.cellsalive.com, 2006

Tortora G.J., Principles of Human Anatomy,  Edisi IV, Harper and Row Publisher, New York, 1986.

06/02/2010 Posted by | Biologi Umum | 8 Komentar

METABOLISME LIPID

Disajikan sebagai Bahan Kuliah Biokimia bagi Mahasiswa D III Kebidanan

Penyusun:

Heru Santoso Wahito Nugroho, S.Kep., Ns., M.M.Kes

Telefon:

0352-752747 (rumah), 081335251726 (mobile), 0351-895216 (kantor)

E-mail:

heruswn@yahoo.co.id atau heruswn@telkom.net

website:

www.heruswn.weebly.com

Referensi:

Anonim, 2000, Petunjuk Praktikum Biokimia Untuk PSIK (B) Fakultas Kedokteran Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta: Lab. Biokimia FK UGM

Guyton AC, Hall JE, 1996, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran, Edisi IX, Penerjemah: Setiawan I, Tengadi LMAKA, Santoso A, Jakarta: EGC

http://www.biology.arizona.edu\biochemistry, 2003, The Biology Project-Biochemistry

http://www.bioweb.wku.edu\courses\BIOL115\Wyatt, 2008, WKU Bio 113 Biochemistry

http://www.gwu.edu\_mpb, 1998, The Metabolic Pathways of Biochemistry, Karl J. Miller

http://www.ull.chemistry.uakron.edu\genobc, 2008, General, Organic and Biochemistry

http://www.wiley.com\legacy\college\boyer470003790\animations\electron_transport, 2008, Interactive Concepts in Biochemistry: Oxidative Phosphorylation

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC

Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI),  Jakarta: EGC

Supardan, 1989, Metabolisme Lemak, Malang: Lab. Biokimia Universitas Brawijaya


Pendahuluan

Lipid adalah molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-pelarut organik.

Fungsi lipid

Ada beberapa fungsi lipid di antaranya:

  1. Sebagai penyusun struktur  membran sel

Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-material.

  1. Sebagai cadangan energi

Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa

  1. 3. Sebagai hormon dan vitamin

Hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis

Jenis-jenis lipid

Terdapat beberapa jenis lipid yaitu:

  1. Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh
  2. Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida
  3. Lipid kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid
  4. Non gliserida, terdiri atas sfingolipid, steroid dan malam

Asam lemak

Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang. Adapun rumus umum dari asam lemak adalah:

CH3(CH2)nCOOH atau    CnH2n+1-COOH

Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24. Ada dua macam asam lemak yaitu:

  1. Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)

Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap

  1. Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)

Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap

Struktur asam lemak jenuh

Struktur asam lemak tak jenuh

Asam-asam lemak penting bagi tubuh

Simbol numerik Nama Umum Struktur Keterangan
14:0 Asam miristat CH3(CH2)12COOH Sering terikat dengan atom N terminal dari membran plasma bergabung dengan protein sitoplasmik
16:0 Asam palmitat CH3(CH2)14COOH Produk akhir dari sintesis asam lemak mamalia
16:1D9 Asam palmitoleat CH3(CH2)5C=C(CH2)7COOH
18:0 Asam stearat CH3(CH2)16COOH
18:1D9 Asam oleat CH3(CH2)7C=C(CH2)7COOH
18:2D9,12 Asam linoleat CH3(CH2)4C=CCH2C=C(CH2)7COOH Asam lemak esensial
18:3D9,12,15 Asam linolenat CH3CH2C=CCH2C=CCH2C=C(CH2)7COOH Asam lemak esensial
20:4D5,8,11,14 Assam arakhidonat CH3(CH2)3(CH2C=C)4(CH2)3COOH Prekursor untuk sintesis eikosanoid

Asam stearat                                           Asam oleat                                       Asam arakhidonat

Beberapa contoh struktur asam lemak

Gliserida netral (lemak netral)

Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari gliserida netral adalah sebagai simpanan energi (berupa lemak atau minyak). Setiap gliserol mungkin berikatan dengan 1, 2 atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak dinamakan trigliserida. Trigliserida merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid.

Struktur trigliserida sebagai lemak netral

Apa yang dimaksud dengan lemak (fat) dan minyak (oil)? Lemak dan minyak keduanya merupakan trigliserida. Adapun perbedaan sifat secara umum dari keduanya adalah:

  1. Lemak

–          Umumnya diperoleh dari hewan

–          Berwujud padat pada suhu ruang

–          Tersusun dari asam lemak jenuh

  1. Minyak

–          Umumnya diperoleh dari tumbuhan

–          Berwujud cair pada suhu ruang

–          Tersusun dari asam lemak tak jenuh

Fosfogliserida (fosfolipid)

Lipid dapat mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti salah satu rantai asam lemak.

Penggunaan fosfogliserida adalah:

  1. Sebagai komponen penyusun membran sel
  2. Sebagi agen emulsi

Struktur dari fosfolipid

Fosfolipid bilayer (lapisan ganda) sebagai penyusun membran sel

Lipid kompleks

Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain. Contoh penting dari lipid kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid.

Lipoprotein

Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein.

Gabungan lipid dengan protein (lipoprotein) merupakan contoh dari lipid kompleks

Ada 4 klas mayor dari lipoprotein plasma yang masing-masing tersusun atas beberapa jenis lipid, yaitu:

Perbandingan komposisi penyusun 4 klas besar lipoprotein

  1. Kilomikron

Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal

  1. 2. VLDL (very low – density lypoproteins)

VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak

  1. 3. LDL (low – density lypoproteins)

LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer

  1. 4. HDL (high – density lypoproteins)

HDL mengikat kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol ke hati.

Ilustrasi peran masing-masing dari 4 klas besar lipoprotein

Lipid non gliserida

Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol. Jadi asam lemak bergabung dengan molekul-molekul non gliserol. Yang termasuk ke dalam jenis ini adalah sfingolipid, steroid, kolesterol dan malam.

Sfingolipid

Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak. Penggunaan primer dari sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin serabut saraf. Pada manusia, 25% dari lipid merupakan sfingolipid.

Struktur kimia sfingomielin (perhatikan 4 komponen penyusunnya)

Kolesterol

Selain fosfolipid, kolesterol merupakan jenis lipid yang menyusun membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon.

Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul plaque pada dinding arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah karena arteri menyempit, penurunan kemampuan untuk meregang. Pembentukan gumpalan dapat menyebabkan infark miokard dan stroke.

Struktur dasar darikolesterol

Kolesterol merupakan bagian dari membran sel

Steroid

Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan progesteron.

Progesteron dan testosteron

Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses metabolisme karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma, gangguan pencernaan dan sebagainya.

Kortison

Malam/lilin (waxes)

Malam tidak larut di dalam air dan sulit dihidrolisis. Malam sering digunakan sebagai lapisan pelindung untuk kulit, rambut dan lain-lain. Malam merupakan ester antara asam lemak dengan alkohol rantai panjang.

Ester antara asam lemak dengan alkohol membentuk malam

Metabolisme lipid

Lipid yang kita peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini.

Struktur miselus. Bagian polar berada di sisi luar, sedangkan bagian non polar berada di sisi dalam

Sebagian besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam air, maka diangkut oleh miselus (dalam bentuk besar disebut emulsi) dan dilepaskan ke dalam sel epitel usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan monogliserida segera dibentuk menjadi trigliserida (lipid) dan berkumpul berbentuk gelembung yang disebut kilomikron. Selanjutnya kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan bermuara pada vena kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan menuju hati dan jaringan adiposa.

Struktur kilomikron. Perhatikan fungsi kilomikron sebagai pengangkut trigliserida

Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adiposa

Di dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah menjadi asam-asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan gliserol tersebut, dibentuk kembali menjadi simpanan trigliserida. Proses pembentukan trigliserida ini dinamakan esterifikasi. Sewaktu-waktu jika kita membutuhkan energi dari lipid, trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi. Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak tersebut ditransportasikan  oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai asam lemak bebas (free fatty acid/FFA).

Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.

Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.

Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian.

Gliserol
Kolesterol
Aseto asetat
hidroksi butirat
Aseton
Steroid
Steroidogenesis
Kolesterogenesis
Ketogenesis
Diet
Lipid
Karbohidrat
Protein
Asam lemak
Trigliserida
Asetil-KoA
Esterifikasi
Lipolisis
Lipogenesis
Oksidasi beta

Siklus asam sitrat

ATP
CO2
H2O
+ ATP

Ikhtisar metabolisme lipid

Metabolisme gliserol

Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.

Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol

Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)

Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin, dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO.

Membran mitokondria interna

Karnitin palmitoil transferase II

Karnitin

Asil karnitin

translokase

KoA
Karnitin
Asil karnitin
Asil-KoA
Asil karnitin
Beta oksidasi

Membran mitokondria eksterna

ATP + KoA
AMP + PPi
FFA
Asil-KoA

Asil-KoA sintetase

(Tiokinase)

Karnitin palmitoil transferase I
Asil-KoA
KoA
Karnitin
Asil karnitin

Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme pengangkutan karnitin

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:

  • Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase.
  • Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna mitokondria.
  • Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.
  • Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.
  • Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta.

Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon β asam lemak dioksidasi menjadi keton.

Oksidasi karbon β menjadi keton

Keterangan:

Frekuensi oksidasi β adalah (½ jumlah atom C)-1

Jumlah asetil KoA yang dihasilkan adalah (½ jumlah atom C)

Oksidasi asam lemak dengan 16 atom C. Perhatikan bahwa setiap proses pemutusan 2 atom C adalah proses oksidasi β dan setiap 2 atom C yang diputuskan adalah asetil KoA.

Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat

Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)

Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut:

  1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P (+2P)
  2. delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA
  3. L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)
  4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA.

Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.

Penghitungan energi hasil metabolisme lipid

Dari uraian di atas kita bisa menghitung energi yang dihasilkan oleh oksidasi beta suatu asam lemak. Misalnya tersedia sebuah asam lemak dengan 10 atom C, maka kita memerlukan energi 2 ATP untuk aktivasi, dan energi yang di hasilkan oleh oksidasi beta adalah 10 dibagi 2 dikurangi 1, yaitu 4 kali oksidasi beta, berarti hasilnya adalah 4 x 5 = 20 ATP. Karena asam lemak memiliki 10 atom C, maka asetil-KoA yang terbentuk adalah 5 buah.

Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing-masing akan menghasilkan 12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian sebuah asam lemak dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP (hasil oksidasi beta) + 60 ATP (hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP.

Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat berubah menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal sebagai badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton dinamakan ketogenesis.

Proses ketogenesis

Lintasan ketogenesis di hati

Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).

Gambar Lintasan kolesterogenesis

Sintesis asam lemak

Makanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran. Pada manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta).

Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase. NADPH digunakan untuk sintesis.

Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut.

Tahap-tahap sintesis asam lemak

Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembali

Asam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi. Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap penyimpanan tersebut adalah:

–    Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL.

–    Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan.

–    Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa.

–    Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.

Dinamika lipid di dalam sel adiposa. Perhatikan tahap-tahap sintesis dan degradasi trigliserida

Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula (lihat oksidasi beta).

06/02/2010 Posted by | BIOKIMIA | 16 Komentar