Biokimia Lipida 2013 - Pak Immanuel

1

BiokimiaBiokimiauntuk Program S-1untuk Program S-1

Fakultas Farmasi USU Fakultas Farmasi USU

BiokimiaBiokimiauntuk Program S-1untuk Program S-1

Fakultas Farmasi USU Fakultas Farmasi USU

2

Materi kuliah • Pendahuluan• Energi dan

kehidupan • Biomolekul:

karbohidrat, lemak dan protein

• Metabolisme umum• Metabolisme

karbohidrat• Metabolisme lemak • Metabolisme protein

• Metabolisme alkohol• Enzim• Lipida • Genetika • Dna dan rna • Sintesa protein• Vitamin dan mineral

LIPIDA Immanuel Meliala

3

4

Topik Pengasuh

Pendahuluan, Energi dan kehidupan Biomolekul:karbohidrat, lemak dan protein.Metabolisme umumMetabolisme karbohidratMetabolisme lemak Metabolisme protein

Prof. Dr. Jansen Silalahi

Enzim; Lipida Dra. Tuty Roida P

Genetika;Dna dan rna; Sintesa protein;Vitamin dan mineral

Prof. Dr. Siti Morin, S

5

Sumber pustaka • 1. Baynes, J., and Dominiczak, MH. (2003).

Medical Biochemistry. Mosby. Sydney • 2. McKee, T, and McKee, JR. (2003).

Biochemistry. The Molecular Basis of Life. 3rd Edn. McGrawHill.

• 3.Chow, CK.(2008). Fatty acids in Foods and Their Health Implications.CRC Press

• 4. Wardlaw, GM,and Hampl, JS. (2007). Perspective in Nutrition. McGrawHill.

6

Biomolekul • Karbohidrat• Lemak • Protein

Fungsi :K.H. : Sumber energi,komponen pembentuk

membran dan dinding sel.Lemak : sumber energi,hormon dan pembentuk sel.Protein : enzim,alat transpor,anti body, hormon dan

pembentuk hormon.As.nukleat : sebagai faktor genetika,Co

enzim ;pembawa energi, pengatur bio sintesis protein.

n7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

• C. Lipids ( Fats…Oils…Liquids)1. Building blocks: fatty acids and glycerol

– 2. Types• a. Triglycerides• b. Phospholipids• c. Steroids

17

– 3. Uses of fats• a. Source of huge amount of energy R/T ATP• b. Components of cell membranes and

myelin• c. Synthesis of steroids

– 4. Metabolism of fat• a. Catabolism: breaks fat down, releases ATP• b. Anabolism: make fat from fatty acids,

protein and carbohydrates

18

Metabolisme • Suatu proses reaksi kimia di dalam mahluk

hidup mulai dari bersel tunggal sampai manusia yg meliputi;

- Cara memperoleh, mengubah dan memakai senyawa kimia dari sekitar yang diperlukan untuk proses hidup

Pathway (jalur metabolisme) adalah reaksi kimia mulai dari permulaan sampai produk akhir

19

Proses metabolisme• Anabolisme: reaksi pembentukan (sintesis)

suatu senyawa yang memerlukan sejumlah energi utk membentuk ikatan C-C (asam lemak); ikatan CO-N- (protein); ikatan C-N (sintesa urea) dan ikatan -C-O-(trigliserida).

• Katabolisme: penguraian utk menghasilkan sejumlah energi seperti katabolisme Glukosa menjadi CO2 dan H2O.

• Fotosinyess & kemo sitesis

20

21

Energi untuk sel• Energi hasil katabolisme karbohidrat,

lemak, protein dan etanol dimanfaatkan untuk:

• 1. Energi utk membentuk senyawa baru spt glikogen

• 2. Energi mekanik utk menggerakkan otot• 3. Energi osmotik utk mempertahankan

ion di dalam sel-sel

22

Reaksi redoks dlm metabolisme

• Dalam reaksi redoks utk senyawa organik sulit melihat transfer elektron, tetapi dapat dilihat dengan pertambahan dan pengurangan jumlah oksigen dan, pengurangan & pertambahan hidrogen;

• Oksidasi: pertambahan jumlah atom oksigen dan pengurangan atom hidrogen

• Reduksi: pertambahan jumlah atom hidrogen dan pengurangan atom oksigen

23

Contoh reaksi redoks senyawa organik/biokimia• oksidasi

• CH3-CH3 CH3-CH2-OH• Reduksi

• CH3-CO-COOH CH3-COH-COOH•

•oksidasi

reduksi

24

Reaksi redoks dalam sistim biologis

• Oksidasi aerobik, dimana elektron aseptornya adalah oksigen

• Misalnya: 2H + O2 H2O• Oksidasi anaerobik dengan bantuan enzyme

kelompok dehydrogenase yang Ko-enzimnya dari Niacin sebagai

• Nicotinamide adenin dinucleotide (NAD)yang dalam bentuk reduksi NADH+H+

• Riboflavin berfungsi seagai koenzim : flavin adenin dinucleotide (FAD) yang dalam bentuk reduksinya: FADH2

25

Metabolisme Lemak• Asam lemak dibebaskan dari jaringan oleh hormon

sensitive lipase (aktivitasnya dinaikkan oleh gluagon, epineprin ditekan oleh insulin).

• Carnitine memindahkan asam lemak dari sirkulasi darah ke mitokondria

• Pd orang sakit sintesa carnitine terganggu shg diperlukan makanan tambahan melalui intrvena.

• Oksidasi (beta-oksidasi): asam lemak dipecah menjadi rangkaian atom karbon sebanyak dua setiap kali, asetat yang menjadi asetil-CoA (lihat gambar).

• Asam lemak rantai ganjil akan menghasilkan asetil-CoA dan propionil-CoA. Kmdn masuk siklus asam sitrat

26

Lipogenesis • Glukosa dan asam amino yg tak digunakan

diubah menjadi asam lemak• Glukosa dan asam amino menjadi asetil-

CoA• Penggabungan bagian asetat dari molekul

asetil-CoA dalam suatu rangkaian menjadi asam lemak oleh fatty acid synthase yg diaktifkan oleh insulin

• Asam lemak disatukan dengan gliserol dalam siklus glikolisis dari gliseraldehide-3-pospat menjadi triglisrida.

27

Types/groups and fatty acid and physical properties

• Short chain saturated fatty acids (SCFA): C:4-C:8• Medium chain fatty acids (MCFA): C:10-C:12• Long chain fatty acids (LCFA): C:<14 • Long chain saturated fatty acids (LCSFA)• Unsaturated fatty acids: mono and poly-

unsaturated• The longer chain the higher boiling point

(bp) will be, more stable• The higher unsaturation the lower bp, less

stable

28

(Continued)

29

Atherogenicity of fatty acids• Trans fatty acids are of the most

atherogenic among fatty acids; raising LDL and lowering HDL blood level

• Myristic acid (C:14:0) and palmitic acid (C:16:0) are of the most atherogenic among long chain saturated fatty acids; raising LDL blood level, no effect on HDL

• PUFA: Omega-3 lowers the LDL and TG level• SCFAs (C:4-C:6) and MCFAs (C:8-C:12) are

not atherogenic; quickly transported directly into liver and metabolized, and hence they do not raise LDL

30

Fat metabolism1.Mouth: lingual lipase: specifically active toward

1,3 position and toward SCFA, and can be absorbed directly to the liver and quickly metabolized

2. Gastric : gastric lipase: specifically active toward 1,3 position and toward MCFA, would be absorbed directly to the liver

3. Intestine: pancreatic lipase: specifically act on 1,3 position and toward LCFA,

• Final product will be: free fatty acids and 2-MAG that will be absorbed through lymphatic system, and LCSFA will increase blood cholesterol level

31

GLYCEROL MOLECULE

32

FAT MOLECULE STRUCTURE

• Sn-1 H2C-O-CO-R1

Sn-2 H C-O-CO-R2 R-CO- = acyl group

Sn-3 H2C-O-CO-R3Triacyglycerol (TAG) or triglyceride (TG)

33

Factors affecting chemical, physical and nutritional properties of fats

• A fat or an oil is a mixture of various triglycerides

• Fatty acid composition and their distribution in fat molecule

• Two fats of the same fatty acid composition are not necessary having the same characteristics

• -saturated fat= >60% saturated fatty acid• -unsaturated fat= >60% unsaturated fatty

acids • Ideal fatty acids ratio in a good diet: SFA:MUFA:PUFA= 1:1:1

34

Metabolism and Transport of TAGs

TAGs

Mouth (Lingual Lipase 1,3)

Stomach (Gastric lipase 1,3

Small Intestine (Pancreatic Lipase 1,3)

Intestinal Epithelial

Heart

Tissues

Liver

MAGs(<C:12)

MCFAs(<C:12)

LCFAs, MAGsDAGs, TAGs

FFAs of LCFAs, 2-MAGs

35

Effect of types and fatty acid position on

absorption pathways

• Fatty acids on 1,3 position, will be hydrolyzed in to free fatty acids;

• -SCFA would be quickly absorbed in to liver

• -saturated LCFA (C:14-above) would react with Ca and Mg present in food, to form insoluble and unabsorbed salts and hence excreted in feces

36

Role of palmitic acid position on coronary heart disease risk

• Palmitic acid on sn-2 position will raise blood lipid level

• Palmitic acid on 1,3 position, will not increase blood lipid level, since it will be freed in GI and react with calcium and/or Mg to form insoluble and unabsorbed salts and then excreted with feces

• Exp. Native lard: palmitic, 65% on sn-2 position, after interesterification, decrease blood lipid level, due to the change of position of palmitic acid in to sn-1or/and sn-3 position

37

Boiling Point of Fatty Acids

38

39

40

41

42

43

Fat Digestion and Absorption