ANABOLISME ASAM LEMAK

Pengertian Asam Lemak

Asam lemak merupakan senyawa potensil dari sejumlah besar kelas lipid di alam.Sementara dalam sistem biologi umumnya asam lemak kebanyakan terdapat menyatu dalamkompleks lipid. Asam lemak yang menyatu terdapat berupa ester, gliserol, sterol dan berbagaisenyawa lainnya. Rantai hidrokarbon dari asam lemak dapat juga berikatan denganphospogliserol melalui ikatan ether dan vinyl ether. (Weete, 1980)

Secara kimiawi, senyawa lemak serupa dengan senyawa minyak. Keduanya terdiri dari asam lemak berantai panjang yang teresterifikasi oleh gugus karboksil tunggalnya menjadihiroksil dari alkohol tiga karbon gliserol. Dengan tiga molekul asam lemak yang teresterifikasi maka lemak dan minyak sering disebut trigliserida. Sifat lemak umumnya ditentukan oleh jenis asam lemak yang dikandung-nya. Asam-asam lemak yang membentuk lemak biasanya berbeda, dan kadang dua di antaranya sama.Panjang rantai ketiga asam lemak hampir selalu sama dengan jumlah atom karbon genapsebanyak 16 dan 18. Jumlah atom karbon asam lemak biasanya paling rendah 12 dan palingbanyak 20. Beberapa asam lemak termasuk asam lemak tidak jenuh karena mengandung ikatanrangkap.Titik leleh lemak dan minyak tergantung pada jumlah ikatan rangkap yang terkandungdalam tiap asam lemak. Pada setiap asam lemak minyak terdapat satu sampai tiga ikatan rangkapsehingga minyak dengan titik leleh yang cukup rendah membuatnya cair pada suhu kamar.Sedangkan lemak dengan titik leleh yang relatip lebih tinggi pada umumnya berbentuk padatpada suhu kamar karena memiliki asam lemak jenuh. (Salisbury dan Ross, 1995)

Pengertian Anabolisme Asam Lemak

Anabolisme asam lemak merupakan pengubahan karbohidrat menjadi lemak memerlukan produksi asam lemak dan gliserol sebagai rangka sehingga asam teresterifikasi. Asam lemak dibentuk oleh kondensasi berganda unit asetat dari asetil CoA. Sebagian besar reaksi sintetis asam lemak terjadi hanya di kloroplas daun serta di proplastid biji dan akar. Asam lemak yangdisintesis di kedua organel ini terutama adalah asam palmitat dan asam oleat.Asetil CoA yang digunakan untuk membentuk lemak di kloroplas sering dihasilkan oleh piruvat dehidrogenase dengan menggunakan piruvat yang dibentuk pada glikolisis di sitosol.Sumber lain asetil CoA pada kloroplas beberapa tumbuhan adalah asetat bebas dari mikotondria. Asetat ini diserap oleh plastid dan diubah menjadi asetil CoA, untuk digunakan membentuk asam lemak dan lipid lainnya. (Salisbury dan Ross, 1995).

Pada reaksi sintesa asam lemak, enzim CoA dan protein pembawa asil (ACP) mempunyai peranan penting. Enzim-enzim ini berperan membentuk rantai asam lemak dengan menggabungkan secara bertahap satu gugus asetil turunan dari asetat dalam bentuk asetil CoA dengan sebanyak n gugus malonil turunan dari malonat dalam bentuk malonil CoA, sepertiditunjukkan pada reaksi berikut. (Weete, 1980). Anabolisme asam lemak pada umumnya terdiri dari tiga tahap utama, masing-masing dua tahap awal sebagai mekanisme de novo dan tahap akhir bukan mekanisme de novo. Ketiga tahap tersebut diperlihatkan pada reaksi di bawah ini (Toha, 2005):

1. Tahap pembentukan malonil KoA dan asetil-S KoA

Malonil-KoA adalah prekursor langsung gugus dua karbon rantai asam lemak. Molanil-KoA pertama kali dibentuk dari asetil-KoA di dalam sitosol. Asetil KoA sitosol yang digunakan dalam metabolisme hampir semuanya dibentuk di dalam mitokondria (berasal dari asetil-KoA intra mitokondria) dari oksidasi piruvat, dari oksidasi asam lemak , dan dari degradasi kerangka karbon asam aminol. Gugus asetil dari Asetil-KoA ini mampu melintasi membran mitokodrion melalui suatu system ulang-alik gugus asetil. Sistem ulang-alik gugus asetil tersebut, digunakan untuk mentransfer gugus asetil dari mitokondria ke sitosol untuk sintesis lemak.

Sistem tersebut menyebabkan asetil KoA pertama-tama bereaksi dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat dengan katalis sitrat sintase.

Asetil-KoA + oksaloasetat + H2O → sitrat + KoA + H+

Sistem ulang-alik gugus asetil

Sitrat yang terbentuk keluar dari matrik mitokondrion menuju sitosol dengan cara menembus membran dalam mitokondrion melalui transport tri karboksilat yang spesifik. Sitrat bereaksi dengan KoA sitosol dan ATP untuk menghasilkan asetil KoA sitosol reaksi ini dikalisis oleh sitrat liase.

Sitrat + ATP + KoA → Asetil-KoA + ADP + Pi + Oksaloasetat

Oksaloasetat agar dapat kembali ke matriks mitokondrion melalui sistem transport dekarboksilat. Oksaloasetat direduksi menjadi malat oleh malat sitosolik dehrogenase, kemudian dioksidasi menjadi oksaloasetat untuk menyempurnakan proses ulang-alik.

Asetil-KoA yang terbentuk di dalam sitosol kemudian mengalami karboksilasi menghasilkan malonil-KoA yang menjadi prekursor 14 atom karbon dari ke 16 atom karbon asam palmitat. Reaksi ini dikatalisis oleh asetil-KoA karboksilase yaitu sejenis enzim yang mengandung biotin sebagai gugus prostetiknya, yang terikat secara kovalen oleh ikatan amida pada gugus amino residu lisin pada satu diantara empat subunit molekul enzim. Gugus biotinil ini berfungsi sebagai gugus pembawa CO2 pada asetil KoA.

ATP + asetil-KoA + CO2 + H2O → malonil-KoA + ADP + Pi + H+

2. Tahap pemanjangan rantai secara berkesinambungan

3. Tahap pemanjangan rantai yang terjadi tahap demi tahapBiosintesis asam lemak ini atau disebut juga lipogenesis terjadi didalam sitoplasma yangmemiliki enzim kompleks asam lemak sintetase. Biosintesis diatas merupakan contoh biosintesis asam lemak palminat. Pemilihan ini didasarkan pada banyaknya proses metabolisme asam lemak palminat yang diketahui. Selain ituasam lemak palminat merupakan senyawa sumber untuk biosintesis asam lemak jenuh dan tak jenuh dan berantai lebih panjang (Toha, 2005).

Asam palmitat merupakan produk normal system asam lemak sintase di dalam sel hewan adalah precursor asam lemak berantai panjang. Molekul ini dapat diperpanjang untuk membentuk asam stearat (18 karbon) atau bahkan asam lemak jenuh yang lebih panjang dengan penambahan gugus asetil berikutnya, melalui kerja system perpanjangan asam lemak, yang terjadi di dalam reticulum endoplasmic dan mitokondrion.

System perpanjangan reticulum endoplasmic yang lebih aktif, menambahkan unit 2-karbon yang diberikan dalam bentuk malonil KoA menjadi palmitoil S-ACP menjadi bentuk steroil-ACP di dalam lintas yang sama seperti sintesis palmitat.

Asam palmitat dan stearat selanjutnya berperan sebagai precursor dua asam lemak tidak jenuh (dengan satu ikatan rangkap) yaitu asam palmitoleat dan asam oleat. Masing-masing mengandung satu ikatan rangkap sisi pada posisi9. Ikatan rangkap dimasukkan ke dalam rantai asam lemak melalui reaksi oksidatif yang dikatalisis oleh asil lemak-KoA oksigenase.

Palmitoil-KoA + NADPH + H+ + O2 palmitoil-KoA + NADP+ + 2H2O

Stearoil-KoA + NADPH + H+ + O2 oleil-KoA + NADP+ + 2H2O

Keterangan gambar :

Jalur sintesis asam lemak lainnya. Asam palmitat adalah precursor asam stearat dan asam lemak jenuh dengan rantai karbon lebih panjang, sebagai asam oleat dan palmitoleat yang mengandung satu ikatan rangkap. Asam lemak tak jenuh dilambangkan dengan menunjukkan jumlah karbon dan jumlah letak ikatan rangkap. Jadi asam linoleat 18:2(9,12) memiliki 18 karbon dan dua ikatan ganda.

Setelah masuk ke dalam tubuh mamlia, asam linoleat diubah menjadi asam lemak tak jenuh lainnya yaitu asam -linolenat dan arakidonat.

Pengaturan Biosintesis Asam Lemak

Kecepatan biosintesis asam lemak ditentukan oleh kecepatan reaksi asetil-KoA karboksilase, yang membentuk malonil-KoA. Asetil KoA karboksilase adalah suatu enzim alosterik. Pengaktifnya adalaah sitrat. Bila konsentrasi sitrat pada mitokondrion meningkat, molekul ini

terlepas menuju sitosol melalui system ulang alik. Di dalam sitosol, sitrat menjadi pemberi isyarat alosterik dan kelebihan asetil KoA disimpan sebagai lemak. Ketika sitrat terikat pada tempat alosterik asetil KoA karboksilasr, menyebabkan peningkatan yang tinggi pada kecepatan pengubahan asetil KoA menjadi malonil KoA

Ketika terdapat kelebihan produksi palmitoil KoA (produk sintesis asam lemak dan precursor langsung triasilgliserol. Molekul ini berperan sebagai suatu isyarat alosterik yang menghambat asetil KoA karboksilase.

Biosintesis Triasilgliserol dan Gliserol Fosfatida Dimulai dengan prekurusor yang sama

Triasilgliserol dan fosfolipid utama fosfatidiletanolamin dan gosfatidilkolin dibentuk dari dua precursor yang sama dan beberapa tahap enzimatik yang sama pada jaringan hewan.

Precursor yang sama ini adalah asil lemak-KoAs dan gliserol 3-fosfat. Gliserol fosfat dapat dibentuk melalui dua jalan. Molekul ini dibentuk dari dihidroksiaseton fosfat yang dihasilkan selama glikolisis oleh aktivitas gliserol fosfat dehidrogenase sitosol yang berikatan dengan NAD.

Dehidroksiaseton fosfat + NADH + H+ L-gliserol 3-fosfat + NAD+

Molekul ini juga dapat dibentuk dari gliserol oleh kerja enzim gliserol kinase.

ATP + gliserol gliserol 3-fosfat + ADP

Precursor lainnya dari triasilgliserol adalah asam lemak KoAs yang dibentuk dari asam lemak oleh asil lemak-KoA sintetase.

Asam lemak + ATP + KoA-SH Asil lemak-S-KoA + AMP + PPi

Langkah pertama dalam biosintesis triasilgliserol adalah asilasi dua gugus hidroksil bebas pada gliserol fosfat oleh dua molekul asil lemak KoA untuk menghasilkan diasilgliserol 3-fosfat.

Asil lemak S-KoA + gliserol monoasilgliserol 3-fosfat + KoA-SH

Monoasilgliserol 3-fosfat + Asil lemak S-KoA diasilgliserol 3-fosfat + KoA-SH

Diasilgliserol 3-fosfat disebut juga asam fosfatidat. Pada jalur menuju triasilgliserol, fosfatidat dihidrolisis oleh fosfatidat fosfatase untuk membentuk senyawa 1,2-diasilgliserol.

Fosfatidat + H2O 1,2-diasilgliserol + Pi

Diasilgliserol lalu diubah menjadi triasilgliserol oleh reaksi dengan molekul ketiga asil lemak KoA.

Asil lemak-S-KoA + 1,2-diasilgliserol triasilgliserol + KoA-SH

sintesis diasilgliserol.

Biosintesis Triasilgliserol Diatur Oleh Hormon

Kecepatan bisintesis triasil gliserol diubah secara drastic oleh aktivitas beberapa hormone. Contohnya insulin melangsungkan pengubahan karbohidrat menjadi triasilgliserol.

Pada penderita diabetes mellitus, karena kurangnya (terhambatnya) sekresi atau kerja insulin, si penderita tidah hanya tidak mampu menggunakan glukosa secara normal, tetapi juga tidak dapat melakukan sintesis asam lemak dan triasilgliserol dari karbohidrat atau asam amino.

Triasilgliserol: Sumber Energi Pada Beberapa hewan di daerah Dingin (Mengalami Hibernasi)

Contohnya adalah beruang memanfaatkan kemak tubuhnya sebagai bahan bakar satu-satunya selama masa hibernasi. Oksidasi lemak menghasilkan cukup energy untuk mempertahankan suhu tubuh. Oksidasi lemak juga membebaskan sejumlah besar air yang menggantikan kehilangan air pada pernafasannya. Selain itu, degradasi triasilgliserol menghasilkan gliserol berubah menjadi glukosa darah. Setelah itu fosforilasi enzimatiknya menjadi gliserol fosfat dan oksidasinya menjadi dehidroksiaseton fosfat. Urea yang dibentuk selama degradasi asam amino diserap dan didaurkan kembali oleh beruang tersebut. Dan gugus aminonya dimanfaatkan tubuh untuk membuat asam amino baru untuk mempertahankan protein tubuh.