Biosintesis Lipida (Lipogenesis)

Lipogenesis: Sintesis Asam Lemak Lipogenesis pada hewan berlangsung terutama di jaringan hati, jaringan lemak dan kelenjar susu Sintesis dan degradasi asam lemak berlangsung pada jalur yang berbeda Berawal dari asetil KoA (molekul primer) Berlangsung dalam sitosol Senyawa antara melekat pada protein pengangkut gugus asil/ acyl carrier protein (ACP) Donor aktif adalah malonil-ACP Reduksi menggunakan NADPH + H+ Proses sintesis berhenti pada C16 (asam palmitat)

Katabolisme dan Anabolisme Lipida pada Sel Tumbuhan dan Hewan

Biosintesis terdiri dari 3 langkah terpisah : Sintesis Asam lemak  baik pada eukariotik dan prokariotik sama pada umumnya Biosintesis terdiri dari 3 langkah terpisah : Biosintesis asam lemak dari asetil CoA (sintesis de novo) Pemanjangan rantai asam lemak Desaturasi Lokasi dari masing-masing langkah : Biosintesis asam lemak  di sitosol, elongasi  di mitokondria dan retikulum endoplasmik desaturasi di retikulum endoplasmik Biosintesis as lemak  membutuhkan malonil Co A sebagai substrat

Diperlukan ATP untuk sintesis Reaksi biosintesis asam palmitat: Dari 8 asetil KoA diperlukan  7 ATPs +14 NADPH Enzim sintesis merupakan enzim komplek : fatty acid synthase yang terdiri atas 2 rantai polipeptida

Citrate Shuttle (Ulak-alik citrat) Asetil KoA disintesis dalam matriks mitokondria, sedangkan asam lemak disintesis dalam sitosol. Asetil KoA diangkut keluar dari matriks mitokondria sebagai citrat

Langkah 1 Sintesis malonyl-CoA dari acetyl-CoA and HCO3- Dikatalisir oleh acetyl-CoA carboxylase (ACC) dan memerlukan ATP Merupakan langkah awal sintesis asam lemak yg sangat penting malonyl-CoA dan acetyl-CoA  substrat utk enzim fatty acid synthase complex.

Langkah 2 persiapan Acetyl-CoA + ACP <=> Acetyl-ACP + CoASH (catalyzed by Acetyl-CoA-ACP Transacylase) 2. Malonyl-CoA + ACP <=> Malonyl-ACP + CoASH (catalyzed by Malonyl-CoA-ACP Transacylase

Pembentukan Malonil KoA Pembentukan malonil KoA merupakan langkah awal sintesis asam lemak O || CH3—C—S—CoA + HCO3- + ATP Acetyl CoA O O || || -O—C—CH2—C—S—ACP + ADP + Pi Malonyl CoA

Sintesis Malonil KoA (1) Prekursor sintesis asam lemak adalah 3 karbon (C) yang terbentuk dari asetil KoA dan CO2 Reaksi dikatalisis oleh acetyl-CoA carboxylase (ACC) ACC merupakan enzim dwifungsi Biotin carboxylase Transcarboxylase ACC mengandung biotin, yang merupakan karier CO2 Biotin dapat bolak-balik antara dua bidang aktif

Sintesis Malonil KoA (2) Bikarbonat bereaksi dengan fosfat terminal dari ATP membentuk carbamoyl phosphate Biotin mengangkut keluar nucleophilic menyerang carbamoyl phosphate Produk yang dihasilkan merupakan donor yang dari grup karboksilat

Sintesis Malonil KoA (3) Asetil KoA memiliki 3 daerah fungsi: Biotin carrier protein Biotin carboxylase yang mengaktifkan CO2 dengan pelekatan pada nitrogen cincin biotin Transcarboxylase yang mentransfer CO2 aktif ke asetil KoA membentuk malonil KoA FIGURE 21-1 (part 2) The acetyl-CoA carboxylase reaction. Acetyl-CoA carboxylase has three functional regions: biotin carrier protein (gray); biotin carboxylase, which activates CO2 by attaching it to a nitrogen in the biotin ring in an ATP-dependent reaction (see Figure 16-16); and transcarboxylase, which transfers activated CO2 (shaded green) from biotin to acetyl-CoA, producing malonyl-CoA. The long, flexible biotin arm carries the activated CO2 from the biotin carboxylase region to the transcarboxylase active site. The active enzyme in each step is shaded blue.

Pembentukan Asetil dan Malonil ACP Senyawa antara (asetil-ACP and malonil-ACP) pada sintesis asam lemak terikat secara kovalen dengan ACP

Kondensasi dan Reduksi Pada reaksi 1 dan 2 sintesis asam lemak: Kondensasi asetil-ACP dengan malonil-ACP untuk membentuk asetoasetil-ACP (4C) and CO2 oleh enzim sintase (reaksi 1) Reduksi mengubah keton menjadi alkohol menggunakan NADPH (reaksi 2)

Dehidrasi dan Reduksi Pada reaksi 3 dan 4 sintesis asam lemak: Dehidrasi membentuk ikatan rangkap trans (reaksi 3) Reduksi mengubah ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal menggunakan NADPH (Reaksi 4)

Siklus Lipogenesis Berulang Sintesis asam lemak berlanjut: Malonil-ACP berkombinasi dengan 4C butiril-ACP untuk membentuk 6C-ACP. Pemanjangan rantai C dengan 2C setiap siklus.

Siklus Lipogenesis Sempurna Sintesis asam lemak telah sempurna bila palmitoil ACP bereaksi dengan air membentuk palmitat (C16) dan membebaskan ACP.

Sintesis asam palmitat  setelah butiril Co A  siklus akan berlanjut dari awal lagi sampai 7 x dan kemudian diakhiri dgn hidrolisis yg memecah palmitat dengan ACP Net reaksi biosintesis palmitat : Asetil CoA + 7 malonil CoA + 14 NADPH  palmitat + 7 CO2 + 17 NADP+ + 8 CoA-SH + 6 H2O

Ringkasan Lipogenesis

Oksidasi  dan Sintesis Asam Lemak

Elongasi (perpanjangan) Untuk menghasilkan asam lemak lebih dari C16 (asam palmitat) Berbeda dengan sintesis yang terjadi di sitosol, elongasi terjadi di mitokondria dan retikulum endoplasmik (utama) Melibatkan coenzim A dan bukan ACP

Desaturasi asam lemak Membutuhkan Fatty acyl CoA desaturase Enzim yang menghasilkan asam oleat dan palmitoleat dari asam stearat dan palmitat  enzim -9 desaturase Tidak ada desaturase untuk lebih dari C9

Mamalia tidak dapat mensintesis ikatan rangkap lebih dari C 9 Sehingga asam linoleat (9,12, 13) dan linolenat (9, 12, 15) harus diperoleh dari makanan

Kontrol Sintesis Asam Lemak Pada umumnya merupakan kontrol hormonal Insulin menstimulasi sintesis asam lemak dengan cara menstimulasi masuknya glukosa ke dalam sel dan mengaktifasi pyruvate dehydrogenase complex. Acetyl-CoA carboxylase dihambat oleh fatty acyl-CoA NADPH juga menghambat

Biosintesis Triasilgliserol (TAG) Prekursor utama : Fatty acyl CoA Glycerol 3 P G3P berasal dari reduksi senyawa antara glikolisis, yaitu dihidroksi asetonfosfat (DHAP) oleh G3P dehidrogenase Dan fosforilasi dari ATP oleh glycerol kinase G3P + Fatty Asil Co A  monoasilgliserol3P monoasilgliserol3P + Fatty asil CoA  Diasilgliserol 3 P (asam fosfatidat)

Asam fosfatidat  prekursor TAG dan fosfolipid

Biosintesis Kolesterol