Beta-oksidasi

Beta-oksidasi adalah proses metabolisme yang menguraikan asam lemak menjadi asetil-KoA melalui serangkaian reaksi enzimatik. Proses ini berlangsung di mitokondria pada sel-sel eukariot dan juga di peroksisom untuk beberapa jenis asam lemak. Beta-oksidasi merupakan jalur utama degradasi asam lemak untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP.

Tahapan reaksi

Beta-oksidasi terdiri dari empat tahap berulang yang menghilangkan dua atom karbon dari ujung rantai asam lemak setiap siklusnya.

1. Oksidasi oleh acyl-CoA dehydrogenase.
2. Hidrasi oleh enoyl-CoA hydratase.
3. Oksidasi kedua oleh 3-hidroksiacyl-CoA dehydrogenase.
4. Tiolisis oleh beta-ketothiolase.

Lokasi dan organel

Proses beta-oksidasi terutama berlangsung di matriks mitokondria karena di sana terdapat enzim-enzim yang diperlukan. Pada beberapa asam lemak rantai sangat panjang, proses awalnya terjadi di peroksisom sebelum dipindahkan ke mitokondria.

Peran energi

Produk akhir beta-oksidasi adalah asetil-KoA yang masuk ke siklus asam sitrat dan menghasilkan NADH serta FADH₂. Koenzim ini kemudian digunakan dalam rantai transpor elektron untuk menghasilkan ATP melalui fosforilasi oksidatif.

Regulasi

Beta-oksidasi diatur oleh ketersediaan asam lemak bebas, aktivitas enzim kunci, dan status energi sel (rasio NAD⁺/NADH). Regulasi juga dipengaruhi oleh hormon seperti glukagon dan adrenalin yang meningkatkan mobilisasi asam lemak dari jaringan adiposa.

Hubungan dengan glikolisis

Beta-oksidasi dan glikolisis bekerja sama dalam penyediaan energi. Saat glukosa tersedia rendah, beta-oksidasi menjadi jalur utama untuk menghasilkan ATP. Sebaliknya, saat glukosa tinggi, aktivitas beta-oksidasi dapat menurun.

Perhitungan hasil energi

Jumlah ATP yang dihasilkan dari beta-oksidasi bergantung pada panjang rantai asam lemak. Sebagai contoh, oksidasi penuh asam palmitat (C₁₆) menghasilkan: $8\times 10\text{(ATP dari siklus asam sitrat)}+7\times (3\text{ ATP dari NADH}+2{\text{ ATP dari FADH}}_2)$ = 106 ATP.

Signifikansi klinis

Gangguan pada enzim beta-oksidasi dapat menyebabkan penyakit metabolik seperti defisiensi acyl-CoA dehydrogenase. Kondisi ini dapat mengakibatkan hipoglikemia dan penumpukan asam lemak tidak terurai.

Penelitian terbaru

Kajian mutakhir menunjukkan peran beta-oksidasi dalam pengaturan homeostasis energi dan kaitannya dengan penyakit metabolik kronis seperti diabetes melitus tipe 2 dan obesitas.