Apa fungsi mobilisasi asetil koa

Pada saat stres ketika tubuh membutuhkan energi, asam lemak dilepaskan dari sel adiposa dan dimobilisasi untuk digunakan. Prosesnya dimulai ketika kadar glukagon dan adrenalin dalam darah meningkat dan hormon ini mengikat reseptor spesifik di permukaan sel adiposa. Tindakan pengikatan ini memulai serangkaian reaksi di dalam sel yang menghasilkan aktivasi lipase lain yang menghidrolisis trigliserida dalam tetesan lemak untuk menghasilkan asam lemak bebas. Asam lemak ini dilepaskan ke sistem peredaran darah dan dikirim ke otot rangka dan jantung serta ke hati. Di dalam darah, asam lemak terikat pada proteindisebut serum albumin; dalam jaringan otot mereka diambil oleh sel dan dioksidasi menjadi karbon dioksida (CO 2 ) dan air untuk menghasilkan energi, seperti dijelaskan di bawah ini. Tidak jelas apakah mekanisme transpor khusus diperlukan untuk memungkinkan asam lemak bebas memasuki sel dari sirkulasi.

pensinyalan hormon; jaringan adiposa

Ketika hormon menandakan kebutuhan energi, asam lemak dan gliserol dilepaskan dari trigliserida yang disimpan dalam sel lemak (adiposit) dan dikirim ke organ dan jaringan di dalam tubuh.

Hati mengambil sebagian besar asam lemak. Di sana mereka sebagian disintesis ulang menjadi trigliserida dan diangkut dalam lipoprotein VLDL ke otot dan jaringan lain. Fraksi juga diubah menjadi molekul keton kecil yang diekspor melalui sirkulasi ke jaringan perifer , di mana mereka dimetabolisme untuk menghasilkan energi.

Di dalam sel otot, asam lemak bebas diubah menjadi a thioester dari sebuah molekul yang disebutkoenzim A , atau CoA. (Tioester adalah senyawa di mana oksigen penghubung dalam ester digantikan oleh atom belerang .) Oksidasi asam lemak-CoA tioester sebenarnya terjadi dalam badan vesikuler terpisah yang disebutmitokondria . Sebagian besar sel mengandung banyak mitokondria, masing-masing kira-kira seukuran bakteri, dengan diameter mulai dari 0,5 hingga 10 m (mikrometer; 1 m = sepersejuta meter); ukuran dan bentuknya berbeda-beda bergantung pada jenis sel tempat terjadinya. Mitokondria dikelilingi oleh sistem membran ganda yang melingkupi ruang interior fluida yang disebut matriks. Dalam matriks ditemukan enzim yang mengubah asam lemak-CoA tioester menjadi CO 2 dan air (produk limbah kimia dari oksidasi) dan juga adenosin trifosfat (ATP), mata uang energi sistem kehidupan. Prosesnya terdiri dari empat langkah berurutan.

Langkah pertama adalah pengangkutan asam lemak melintasi bagian terdalam dari dua membran mitokondria konsentris. Membran luar sangat berpori sehingga tioester CoA dengan bebas menembusnya. Membran dalam yang tidak tembus adalah materi yang berbeda; di sini rantai asam lemak diangkut dengan cara berikut. Di sisi sitoplasma membran, enzim mengkatalisis transfer asam lemak dari CoA ke molekulkarnitin , asam amino hidroksi . Ester karnitin diangkut melintasi membran oleh protein transferase yang terletak di membran, dan di sisi matriks, enzim kedua mengkatalisis transfer asam lemak dari karnitin kembali ke CoA. Karnitin yang dibentuk kembali oleh hilangnya asam lemak yang melekat dipindahkan kembali ke sisi sitoplasma dari membran mitokondria untuk digunakan kembali. Dengan demikian, transfer asam lemak dari sitoplasma ke matriks mitokondria terjadi tanpa transfer CoA itu sendiri dari satu kompartemen ke kompartemen lainnya. Tidak ada energi yang dihasilkan atau dikonsumsi dalam proses transpor ini, meskipun energi diperlukan untuk pembentukan awal tioester asam lemak-CoA di sitoplasma.

Langkah kedua adalah oksidasi asam lemak menjadi satu set fragmen dua karbon asetat dengan keterkaitan tioester dengan CoA. Rangkaian reaksi ini dikenal sebagaiβ-oksidasi, terjadi dalam matriks mitokondria. Karena kebanyakan asam lemak biologis memiliki jumlah karbon yang genap, jumlah tersebutfragmen asetil-KoA yang berasal dari asam lemak spesifik sama dengan satu-setengah jumlah karbon dalam rantai asil. Misalnya, asam palmitat (C 16 ) menghasilkan delapan tioester asetil-KoA. Dalam kasus asam lemak tidak bercabang langka dengan jumlah karbon ganjil, terbentuk satu tiga karbon CoA ester serta dua karbon asetil-CoA tioester. Jadi, asam C 17 menghasilkan tujuh asetil dan satu tioester CoA tiga karbon. Energi dalam langkah oksidasi berturut-turut disimpan oleh reduksi kimiawi (kebalikan dari oksidasi) molekul yang selanjutnya dapat digunakan untuk membentukATP . ATP adalah bahan bakar umum yang digunakan di semua mesin sel (misalnya, otot, saraf, sistem transpor membran, dan sistem biosintetik untuk pembentukan molekul kompleks seperti DNA dan protein).

Residu dua karbon dari asetil-KoA dioksidasi menjadi CO 2 dan air, dengan kekekalan energi kimia dalam bentukFADH 2 dan NADH dan sejumlah kecil ATP. Proses ini dilakukan dalam rangkaian sembilan reaksi yang dikatalisasi secara enzimatis dalam ruang matriks mitokondria. Reaksi membentuk siklus tertutup, sering disebut asam sitrat , asam trikarboksilat , atau siklus Krebs (menurut penemunya, Nobelist Sir Hans Krebs ).

Tahap terakhir adalah konversi energi kimia dalam NADH dan FADH 2 yang terbentuk pada tahap kedua dan ketiga menjadi ATP melalui proses yang dikenal sebagaifosforilasi oksidatif . Semua enzim yang berpartisipasi terletak di dalam membran dalam mitokondria — kecuali satu, yang terperangkap di ruang antara membran dalam dan luar. Agar proses menghasilkan ATP, membran bagian dalam harus kedap terhadap ion hidrogen (H + ). Dalam proses fosforilasi oksidatif, molekul NADH dan FADH 2 mengalami serangkaian reaksi reduksi oksidasi terkait. NADH dan FADH 2 kaya akan elektron dan menyerahkan elektron ini ke anggota pertama rantai reaksi. Elektron kemudian menurunkan rangkaian reaksi oksidasi-reduksi dan pada reaksi terakhir mereduksi molekul oksigen (O 2 ) menjadi air (H 2HAI). Bagian dari fosforilasi oksidatif ini disebuttranspor elektron .

Energi kimia yang tersedia dalam reaksi transfer elektron ini disimpan dengan memompa H + melintasi membran dalam mitokondria dari matriks ke sitoplasma. Pada dasarnya baterai listrik dibuat, dengan sitoplasma bertindak sebagai kutub positif dan matriks mitokondria sebagai kutub negatif. Efek bersih transpor elektron dengan demikian mengubah energi kimiawi oksidasi menjadi energi listrik "baterai" transmembran. Energi yang disimpan dalam baterai ini pada gilirannya digunakan untuk menghasilkan ATP dari adenosin difosfat (ADP) dan fosfat anorganik melalui aksi enzim kompleks yang disebut ATP sintase, juga terletak di membran mitokondria bagian dalam. Peter Mitchell menerima Hadiah Nobel for Chemistry in 1978 for his discovery of the conversion of electron transport energy into a transmembrane battery and the use of this battery to generate ATP. It is interesting that a similar process forms the basis of photosynthesis—the mechanism by which green plants convert light energy from the Sun into carbohydrates and fats, the basic foods of both plants and animals. Many of the molecular details of the oxidative phosphorylation system are now known, but there is still much to learn about it and the equally complex process of photosynthesis.

Oksidasi β juga terjadi pada tingkat kecil dalam organel subseluler kecil yang disebut peroksisom pada hewan dan glioksisom pada tumbuhan. Dalam kasus ini, asam lemak dioksidasi menjadi CO 2 dan air, tetapi energinya dilepaskan sebagai panas. Rincian biokimia dan fungsi fisiologis organel ini tidak dipahami dengan baik.

The rate of utilization of acetyl-CoA, the product of β-oxidation, and the availability of free fatty acids are the determining factors that control fatty acid oxidation. The concentrations of free fatty acids in the blood are hormone-regulated, with glucagon stimulating and insulin inhibiting fatty acid release from adipose tissue. The utilization in muscle of acetyl-CoA depends upon the activity of the citric acid cycle and oxidative phosphorylation—whose rates in turn reflect the demand for ATP.

Di hati, metabolisme asam lemak bebas mencerminkan keadaan metabolisme hewan. Pada hewan yang diberi makan dengan baik, hati mengubah kelebihan karbohidrat menjadi asam lemak, sedangkan pada hewan yang berpuasa oksidasi asam lemak adalah aktivitas utama, bersamaan dengan pembentukan keton. Meskipun rinciannya tidak sepenuhnya dipahami, jelas bahwa di hati metabolisme asam lemak terkait erat dengan sintesis asam lemak sehingga siklus tertutup yang sia-sia dari sintesis asam lemak dan metabolisme kembali ke asetil-KoA dicegah.