LIPIDA
Lemak (Lipid) adalah zat
organik hidrofobik yang bersifat mudah larut dalam pelarut organik dan tidak
larut dalam air.. Lipid bukanlah polimer melainkan makromolekul. Lipida merupakan
gabungan dari asam lemak dan gliserol.
Lipid
berasal dari kata lipos (bahasa yunani) yang berarti lemak. Lipida ada yang
berupa persenyawaan : ester dan hidrokarbon rantai lurus, siklik dan polisiklik.
Jenis
lipid lain memiliki struktur terpena yang mengandung berbagai gugus fungsi
(C=C, OH, C=O) dan struktur steroid (lipida tetrasiklik).
Contoh
lipid dalam kehidupan :
- Prostaglandin
- Trigliserida
- Lilin
- Gliserofosfolipida
- Steroid
- Terpena
- Asam nukleat
- Nukleosida
Lemak dibedakan
menjadi LDL, HDL, dan VLDL, yang semuanya merupakan lipoprotein yang berfungsi
sebagai sumber energy. Namun LDL bersifat jahat karena mempunyai molekul yang
besar sehingga membebani tubuh yang membebani kerja jantung untuk memompa LDL
agar bisa beredar dalam tubuh. HDL mempunyai dominan protein, dan hampir tidak
ada kolestrol dan TAG. VLDL dominan TAG dan protein. Serta sedikit kolestrol.
IDL mempunyai kolestrol yang banyak sedangkan protein semakin melepas. Dan
untuk LDL dominan kolestrol, hampir tidak ada protein.
Metabolisme lipid dibagi menjadi 2, degradasi
lipid dan biosintesis lipid
1. Degradasi lipid atau oksidasi lipid
a. Pencernaan, penyerapan, dan transport
lemak
b. ß-oksidasi asam lemak
2. Biosintesis
lipid dibagi menjadi 4 yaitu :
a. Biosintesis
asam lemak
b. Biosintesis
triasil gliserol
c. Biosintesis
fosfolipid
d. Biosintesis
kolesterol dan steroid
Pencernaan, penyerapan, dan transport lemak
Penggunaan
lemak sebagai sumber energi erat hubungannya dengan metabolisme lipoprotein dan
kolesterol. Mamal mempunyai 5-25 % lipid dan 90 % lemak dalam bentuk TAG yang
disimpan dalam tubuhnya. Sumber lemak didapat dari makanan dan simpanan tubuh
pada jaringan adiposity. Lemak diemulsi oleh garam empedu yang kmudian
disintesis oleh liver dan disimpan dalam empedu sehingga mudah dicerna dan
diserap. Transportasi membentuk kompleks denagan protein membentuk lipoprotein.
Lemak
dikatakan sebagai cadangan energy ( memiliki energy tinggi karena memeliki rantai karbon yang panjang )
dikarenakan pada metabolism lemak di hati akan menghasilkan gliserol dan lipid.
Kemudian lipid akan disimpan sebagai cadangan energy pada jaringan adipose.
Pada hewan lemak disimpan dalam adiposity. Sedangkan pada tumbuhan disimpan di
dalam biji yang digunakan untuk perkembangan embrio.
Garam
empedu terdiri dari asam empedu yang berasal dari kolesrol yang bersifat
amfifatik. Garam empedu pada duodenum berfungsi sebagai pengemulsi (
menyelubungi ). Dengan adanya pengemulsi maka lemak akan terpisah menjadi
hidrofobik dan hidrofilik ( misel-misel ). Lipase pancreas akan bekerja pada
hidrofobik sehingga akan terbentuk fatty acid ( asam lemak ). Penyerapan oleh
sel mukosa usus halus adalah dalam bentuk misel- misel yang terakhir menyerap
adalah ileum. Asam lemak yang diserap disintesis kembali menjadi lemak dalam
badan golgi dan reticulum endoplasma sel mukosa usus halus.
ß-oksidasi
Asam lemak yang ada di dalam tubuh
banyak mengalami oksidasi dalam ß-oksidasi menjadi asetil KoA. Oksidasi
asam lemak ini terjadi di mitokondria. ß-oksidasi melalui 3 tahap.
1. Aktivasi : untuk memasuki mitokondria
asam lemak harus diaktivasi lebih dahulu. Dengan cara berikatan dengan koenzim
A membentuk fatty acyl KoA setelah itu masuk ke tahap 2
2. Transport ke dalam mitokondria :
untuk masuk ke mitokondria butuh
karier, yang pertama adalah karnitin asiltransferase 1, karnitin ini berada
pada membrane luar mitokondria. Asam lemak
harus terlebih dahulu diubah menjadi asilkarnitin dengan berikatan dengan
karnitin asiltransferase 1 dan melepaskan ikatannya dengan Ko A. Setelah
itu asilkarnitin akan dibawa masuk
menembus membrane mitokondria sampai ke matriks oleh protein karier lagi.
Karnitin asiltransferase II yang berada di membrane dalam mitokondria akan
mengkonversi asilkarnitin menjadi asilKoA kembali sedangkan karnitin akan
dilepas. Karnitin akan dilepas untuk digunakan kembali.
3. Proses ß-oksidasi di dalam matriks
mitokondria
a. Dehidrogenasi
/ oksidasi
Pada tahap ini mengubah Fatty acyl CoA menjadi trans
enoyl CoA dengan bantuan enzim acyl CoA dehidrogenase.
Selain itu pada tahap ini juga menghasilkan 2 energi, berperan pada pembentukan rantai ganda antara atom C2 – C3., juga
mempunyai akseptor hidrogen FAD+.
b.
Hidratasi
Pada tahap ini mengkatalis hidrasi trans enoyl CoA
menjadi 3L hidroasil CoA dengan bantuan enzim enoyl CoA hidratase. Pada tahap
ini terjadi penambahan gugus hidroksi pada rantai C nomor 3. Enzim yang
berperan pada tahap ini mempunyai sifat stereospesifik, dan pada tahap ini juga
tidak menghasilkan energy.
c.
Dehidrogenasi
Pada tahap dehidrogenasi mengkatalis oksidasi OH
pada rantai C nomer 3 / C β menjadi keton. Atau bisa dikatakan mengubah 3L
hidroasil CoA menjadi β ketoacyl CoA dengan bantuan enzim hidroacyl CoA
dehidrogenase. Akseptor pada tahap ini adalah NAD+ yang dirubah
menjadi NADH + H+
d.
Theolisis
Tahap theolisis mengkatalis β ketholisis menjadi
asetil CoA dan sisa asam lemak. Asetil CoA dilepas dan sisa asam lemak acyl CoA
yang berhubungan dengan thio sistein melalui ikatan thioster. Thio HSCoA
menggantikan cystein thiol menghasilkan fatty acyl CoA yang telah berkurang 2
rantai carbon nya.
Degradasi
asam lemak tak jenuh membutuhkan 2 enzim tambahan yaitu enzim enoyl CoA
isomerasi dan enzim 2,4 dienoyl CoA reduktasi. Pada asam lemak tak jenuh
memiliki ikatan rangkap cis yang harus dirubah menjadi trans. Degradasi Fatty
Acid dengan jumlah C ganjil pada akhir β oksidasi, acetoacetil CoA dipecah yang
akan menghasilkan propionil CoA dan Asetil CoA. Propionil CoA diubah menjadi
metilmalonil CoA, dan dirubah menjadi suksinil CoA yang akan dirubah menjadi
TCA.
Biosintesis Lemak
1. Biosintesis asam lemak
Karbohidrat dan asam amino yang
dikonsumsi berlebihan akan dikonversi menjadi asam lemak dan disimpan sebagai
TG. Proses ini selanjutnya disebut dengan sintesis asam lemak. Paling banyak
terjadi di hati, ginjal, jaringan adipose dan kelenjar mamalia. Dalam proses
ini, asetil KoA bertindak sebagai substrat langsung atau bahan utamanya,
sedangkan palmitat sebagai produk akhirnya. Sintesis asam lemak melibatkan
asetil KoA dan NADPH. Sintesis asam lemak terjadi dalam 3 proses yaitu: 1.
Produksi asetil KoA dan NADPH, 2. Pembentukan malonil KoA dari asetil KoA, 3.
Reaksi kompleks sintesis asam lemak. di dalam sitoplasma glukosamengalami
glikolisis menjadi piruvat, kemudian masuk ke mitokondria disamping iuglukosa
juga diubah menjadi NADPH dengan enzim PPP. Di mitokondria piruvat diubah
menjadi asetil KoA dengan memerlukan NAD, CO2 dan menghasilkan NADH. CO2.
Piruvat juga dirubah menjadi oxaloacetat dengan memerlukan ATP CO2 dan
menghasilkan ADP, Pi serta dibantu dengan enzim piruvat karboksilase. Asetil
KoA bergabung dengan oxaloacetat menjadi sitrat dengan bantuan enzim asam
sitrat sintase. Sitrat akan menembus membrane mitokondria dan kembali ke sitoplasma.
Setelah di sitoplasma sitrat dipecah menjadi asetil KoA dan oxaloacetat.
Oxaloacetat diubah menjadi malat dengan membutuhkan NADH dan menghasilkan NAD+.
Disamping itu asetil KoA juga akan diubah menjadi malonil KoA dengan bantuan
enzim asetil CoA sintase. Malonil CoA diubah menjadi fatty acid dengan bantuan
enzim fatty acid sintase.
2. Biosintesis TG
Sintesis TG paling sering terjadi di
hati dan di sel lemak. TG merupakan ester dari gliserol dan asam lemak. Dihati
gliserol 3 fosfat dapat diperoleh dari fosforilasi gliserol dan dari
glikolisis. Gliserol yang ada dihati ddifosforilasi oleh enzim gliserol kinase.
Gliserol akan diubah menjadi gliserol 3 fosfat dengan bantuan enzim gliserol
kinase dan membutuhkan ATP sehingga menghasilkan ADP. Gliserol 3 fosfat diubah
menjadi asam lisofosfatidik dengan mengikat fatty asil KoA dan melepas CoA.
Disamping itu DHAP diubah menjadi asildihidroxiasetonfosfat dengan mengikat
fatty asil KoA dan melepas CoA. Asil dihidroxiasetonfosfat bergabung dengan
asam lisoposfatidik menjadi asam fosfatidik dengan membutuhkan NADPH dan
melepas NADP+. Asam fosfatidik diubah menjadi diacilgliserol dengan bantuan
enzim fosfatase dan melepas fosfat. kemudian diacilgliserol diubah menjadi
triasilgliserol dengan mengikat fatty asil KoA dan melepaskan CoA.
Pembentukan badan-badan keton:
Senyawa keton
terjadi dari asetil KoA apabila penguraian lemak terdapat dalam keadaan
berlebih. Metabolisme glukosa diatur oleh hormon insulin yang dikeluarkan oleh
pankreas. Apabila seseorang kekurangan
insulin, maka kadar glukosa akan meningkat, tetapi tidak dapat digunakan oleh
sel karena tidak dapat diubah menjadi glukosa-6-fosfat. Hal tersebut dialami oleh penderita diabetes.
Oleh karena sel tidak dapat menggunakan glukosa, maka energi yang diperlukan
diperoleh dari penguraian lemak dan metabolisme protein. Sebagai akibatnya pembentukan asetil KoA
bertambah banyak dan hal ini menyebabkan terbentuknya senyawa keton secara
berlebih.
Biosintesis lemak
a. Biosintesi asam lemak
Asam sitrat pada
sitosol dengan bantuan ATP dan enzim ATP sitrat lyase akan diubah menjadi
oxaloacetat, kemudian oxaloasetat dibantu dengan NADH dan enzim malate
dehidrogenaase akan menjadi malat. Malat dengan bantuan NADP+ dan
enzim NADP+ malate akan diubah menjadi piruvat. Piruvat pada sitosol
tersebut akan dipindah menuju mitokondria. Piruvat pada mitokondria dengan
banyuan CO2 dan enzim piruvat karboksilase akan diubah menjadi
oxaloasetat. Oxaloasetat tersebut melalui siklus kreb akan diubah menjadi asam
sitrat, asam sitrat pada mitokondria akan dapat masuk pada sitosol.
Atom karbon asam
lemak diturunkan dari asetil KoA, maka pada perkiraan pertama tampaknya
sintesis dari biomolekul lemak ini terjadi melalui reverse dari oksidasi-β yang
mendegradasi asam lemak menjadi asetil KoA. Namun, sementara oksidasi-β
bertempat di dalam mitokondria, sintesis asam lemak terjadi dalam membran
reticulum endoplasmik dan dikatalisis melalui set aktivitas enzimatik yang
berbeda. Dengan demikian metabolisme asam lemak merupakan contoh yang
dilaporkan dengan baik mengenai proses enzimatik bebas dan khas yang lazim
berkaitan dengan sintesis dan katabolisme dari suatu senyawa biologi atau kelas
biomolekul tertentu.
Transport Asetil KoA ke dalam Sitosol
Untuk produksi asam
lemak, asetil KoA pertama kali harus diangkut melintasi membrane organela ke
dalam sitosol. Karena asetil KoA sendiri tidak dapat melintasi membrane, maka
transfer ini mengendalikan pada transport campuran asetil sebagai sitrat
(dihasilkan dari asetil KoA dan oksaloasetat). Setelah sitrat ditransfer
melalui system transport trikarboksilat dari mitokondria ke dalam sitosol, maka
sitrat mengalami pembelahan oleh Liase ATP-sitrat untuk menghasilkan asetil KoA
dengan reaksi berikut ini:
Sitrat + KoA +
ATP asetil KoA + Oksaloasetat + ADP + Pi
Walaupun karnitin
telah dikaitkan sebagai suatu karier dari gugusan asetil, demikian pula asam
lemak, melintasi membrane mitokondria, bukti terakhir mendukung pendapat bahwa
sitrat merupakan sumber utama dari asetil KoA sitosolik dan bukan
asetilkarnitin.
Pembentukan Malonil KoA setil KoA
Asetil KoA dibantu
dengan enzim asetil KoA karboksilase akan menghasilkan Malonil KoA. Asetil KoA
dibantu dengan ACP dan enzim asetil translase akan menghasilkan Asetil ACP. Malonil
KoA hasil pembentukan dari Asetil KoA yang dibantu dengan enzim asetil KoA
karboksilase, dengan bantuan enzim malonil transasilase akan membentuk Malonil
ACP.
Pengaturan Biosintesis Asam Lemak
Reaksi yang
membatasi kecepatan dalam lintasan lipogenik terletak pada tahap asetil-KoA
karboksilase. Asetil-KoA karboksilase
merupakan enzim alosterik dan diaktifkan oleh senyawa sitrat, yang
konsentrasinya meningkat dalam keadaan kenyang serta merupakan indikator untuk
menunjukkan pasokan asetil-KoA yang berlebihan. Enzim tersebut dihambat oleh molekul
asil-KoA rantai panjang yang menjadi contoh inhibisi umpan balik. Bila asil-KoA bertumpuk karena tidak cepat
teresterifikasi, maka senyawa tersebut secara otomatis akan mengurangi sintesis
asam lemak yang baru. Demikian pula, jika asil-KoA menumpuk sebagai akibat
meningkatnya lipolisis atau aliran masuk asam lemak bebas ke dalam jaringan,
keadaan ini juga akan menghambat sintesis asam lemak yang baru. Jika sel tidak
membutuhkan bahan bakar lagi, asam sitrat akan segera mengaktivasi enzim
tersebut untuk segera mengubah asetil KoA menjadi malonil KoA
b. Biosintesis triasilgliserol
Rumus kimia
trigliserida adalah CH2COOR-CHCOOR'-CH2-COOR", dimana R, R' dan R"
masing-masing adalah sebuah rantai alkil yang panjang. Ketiga asam lemak RCOOH,
R'COOH and R"COOH bisa jadi semuanya sama, semuanya berbeda ataupun hanya
dua diantaranya yang sama. Panjang rantai asam lemak pada trigliserida yang
terdapat secara alami dapat bervariasi, namun panjang yang paling umum adalah
16, 18, atau 20 atom karbon.
Biosintesis
trigliserida secara singkat terlebih dahulu asam lemak diaktifkan menjadil
asil-KoA oleh enzim asil-KoA sintase, memerlukan ATP dan KoA. Dua molekul
asil-KoA dengan gliserol 3-fosfat yang dikatalisis enzim gliserol 3 fosfat
asiltransferase kemudian enzim 1-asilgliserol-3-fosfatasiltransferase akan
membentuk trigliserida.
Adapun tahapan reaksi bisosintesis
trigliserida, sebagai berikut :
1.
Pembentukan gliserofosfat, baik dari gliserol (reaksi 1)
maupun dari dihidroksi aseton fosfat (reaksi 2).
Reaksi 1 : Berlangsing dalam hati dan ginjal
Reaksi 2 : berlangsung dalam mukus usus serta dalam jaringan
adiposa
2.
Gliserofosfat yang telah terbentuk bereaksi dengan 2 mol
asil koenzim A membentuk suatu asam fosfatidat (reaksi 3)
3.
Reaksi hidrolisis asam fosfotidat ini dengan fosfatase
sebagai katalis dan menghasilkan suatu 1,2-digliserida (reaksi 4)
4.
Asilasi terhadap 1,2-digliserida merupakan reaksi pada tahap
akhir karena molekul asil koenzim A akan terikat pada atom C nomor 3, sehingga
terbentuk trigliserida