Lipida

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 :

1. Prostaglandin
2.  Trigliserida
3.  Lilin
4. Gliserofosfolipida

5. Steroid
6.  Terpena
7.  Asam nukleat
8.  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