LEMAK

Asam lemak mengandung energi tinggi. Karena itu kebutuhan lemak dalam pangan diperlukan. Diet rendah lemak dilakukan untuk menurunkan asupan energi dari makanan. Asam lemak terutama terdapat sebagai ester dalam minyak dan lemak alami, tetapi terdapat dalam bentuk tak-teresterifikasi sebagai asam lemak bebas, yakni suatu bentuk transport yang terdapat dalam plasma. Asam lemak yang terdapat dalam lemak alami biasanya adalah turunan rantai lurus yang mengandung atom karbon berjumlah genap. Rantai tersebut dapat jenuh yang tidak mengandung ikatan rangkap dan asam lemak tak jenuh yang mengandung ikatan rangkap.

 Asam lemak tak jenuh dianggap bernilai gizi lebih baik karena lebih reaktif dan merupakan antioksidan di dalam tubuh. Asupan lemak yang lebih rendah juga merupakan kalori dari suatu diet, karena atas dasar berat, lebih dari dua kali lipat kalori (energi) didapat dari lemak daripada karbohidrat dan protein. Dalam menjalankan perannya, asam lemak memerlukan pengolahan atau biosintesis asam lemak yang akan dibahas lebih lanjut di dalam pembahasan.

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut maka pembahasan tentang biosintesis asam lemak perlu dilakukan.   

1.2 Tujuan

Pembuatan paper ini bertujuan agar :

1. Mahasiswa mengetahui, memahami, dan dapat menjelaskan biosintesis asam lemak.  
2. Dapat mengerti dan memahami konsep elongasi dan desaturasi asam lemak.
3. Mengetahui, memahami, dan dapat menjelaskan sintesis trigliserida.

2.1 Asam Lemak

      Asam lemak disintesis oleh sistem ekstramitokondria yang bertanggung jawab untuk menyintesis palmitat dari asetil KoA di sitosol. Pada sebagian besar mamalia, glukosa adalah substrat utama untuk lipogenesis, tetapi pada hewan pemamah biak substrat tersebut adalah asetat, yaitu molekul bahan bakar terpenting yang dihasilkan dari makanan. Sintesis asam lemak pada mamalia terdiri dari dua tahap :

1. tahap   1                      : mempersiapkan prekusor malonyl-KoA oleh asetil-KoA

  karboksilase.

2. Tahap 2                       : sintesis asam lemak yang melibatkan sistem enzim desaturase

  dan elongase.          

Jalur utama untuk sintesis de novo asam lemak (lipogenesis) berlangsung di sitosol. Sistem ini terdapat di banyak jaringan, meliputi hati, ginjal, otak, paru, kelenjar mamaria, dan jaringan adiposa. Kebutuhan kofaktornya mencakup NADPH, ATP, Mn²⁺,
biotin, dan HCO₃^- (sebagai sumber CO₂). Asetil-KoA adalah substrat langsungnya, dan palmitat bebas adalah produk akhirnya.   

2.2 Asetyl-KoA Karboksilase            

      Pembentukan malonil-KoA adalah tahap awal dan pengendali dalam sintesis asam lemak. Bikarbonat sebagai sumber CO2 diperlukan dalam reaksi awal untuk karboksilasi asetil-KoA menjadi malonil KoA dengan keberadaan ATP dan asetil-KoA karboksilase. Asetil-KoA karboksilse memerlukan vitamin biotin. Enzim ini adalah suatu protein multienzim yang mengandung subunit-subunit identik dengan jumlah bervariasi, masing-masing mengandung biotin, biotin karboksilase, protein pembawa biotin karboksil, dan transkarboksilase, serta tempat alosentrik regulatorik. Reaksi ini berlangsung dalam dua tahap

1)      Karboksilasi biotin yang melibatkan ATP.

2)      Pemindahan karboksil ke asetil-KoA untuk membentuk malonil-KoA.        

Asetil-KoA adalah bahan baku utama asam lemak. Asetil-KoA dibentuk dari glukosa melalui oksidai piruvat di dalam mitokondria. Namun, zat ini tidak mudah berdifusi ke luar mitokondria (sitosol), yaitu tempat utama terjadinya sintesis asam lemak. Sitrat yang dibentuk setelah kondensasi asetil-Ko-A dengan oksaloasetat di siklus asam sitrat di dalam mitokondria, dipindahkan ke dalam ekstramitokondria melalui pengangkut trikarboksilat.

Dengan keberadaan KoA dan ATP zat ini kemudian mengalami penguraian menjadi asetil-KoA dan oksaloasetat yang dikatalisis oleh ATP-sitrat liase yang aktivitasnya meningkat dalam keadaan kenyang. Asetil-KoA kemudian tersedia untuk membentuk malonil-KoA dan sintesis palmitat. Oksaloasetat yang terbentuk dapat membentuk malat melalui malat dehidroginase terkait NADH, diikuti oleh pemindahan NADPH melalui enzim malat. NADPH kemudian dapat digunakan untuk lipogenesis, dan piruvat dapat digunakan untuk membentuk kembali asetil-KoA setelah diangkut ke dalam mitokondria. Jalur ini adalah cara untuk memindahkan ekuivalen pereduksi dari NADH ekstramitokondria ke NADP.

Cara lain adalah malat itu sendiri dapat diangkut ke dalam mitokondria untuk kembali membentuk oksaloasetat. Pada hewan pemamah biak hanya terdapat sedikit ATP-sitrat liase atau enzim malat, mungkin karena pada spesies-spesies ini, asetat yang berasal dari perut pertama hewan pemamah biak (rumen) dan diaktifkan menjadi asetil-KoA di luar mitokondria.

 Asetil-KoA menyebabkan inhibisi piruvat dehidroginase dengan menghambat pengangkut pertukaran ATP-ADP di membran dalam mitokondria (gambar 1. Regulasi asetil-KoA karboksilase melalui fosforilasi/defosforilasi). Hal ini menyebabkan peningkatan rasio [ATP/ADP] intramitokondria sehingga konversi piruvat dehidroginase aktif menjadi inaktif juga meningkat. Inhibisi piruvat dehidroginase oleh asetil-KoA untuk lipogenesis. Selain itu, oksidasi asetil-KoA karena peningkatan kadar asam lemak bebas dapt meningkatkan rasio [asetil-KoA] atau [KoA] dan [NADH] atau [NAD⁺] di mitokondria sehingga piruvat dehidrogenase terhambat.

2.3 Insulin Juga Mengatur Lipogenesis

            Insulin merangsang lipogenesis melalui beberapa mekanisme lain serta dengan meningkatkan aktivitas asetil-KoA karboksilase. Hormon ini meningkatkan transpor glukosa ke dalam sel (misalnya jaringan adiposa), dan meningkatkan ketersediaan baik piruvat untuk sintesis asam lemak maupun gliserol 3-fosfat untuk esterifikasi asam lemak yang baru terbentuk, serta juga mengubah bentuk inaktif piruvat dehidrogenase menjadi bentuk aktif di jaringan adiposa tetapi tidak di hati. Insulin juga dengan kemampuannya menekan kadar cAMP intrasel menghambat lipolisis di jaringan adiposa sehingga mengurangi kadar asam lemak bebas dalam plasma dan asil-KoA rantai panjang, yakni suatu inhibitor lipogenesis berkurang.
  

2.4 Kompleks Asam Lemak Sintase Adalah Suatu Polipeptida yang Mengandung Tujuh Aktivitas Enzim

Pada bakteri dan tumbuhan, masing-masing enzim pada sistem asam lemak sintase terpisah, dan ditemukan radikal asil dalam bentuk kombinasi dengan suatu protein yang disebut protein pengangkut asil (acyl carrier protein, ACP). Namun, pada ragi, mamalia, dan unggas, sistem sintase adalah suatu kompleks polipeptida multienzim yang memasukkan ACP, dan mengambil alih peran KoA.

 2.5 Pemanjangan Rantai Asam Lemak

            Pemanjangan rantai asam lemak terjadi di retikulum endoplasma. Jalur ini disebut dengan sistem mikrosom memperpanjang asil-KoA jenuh dan tak jenuh (dari C₁₀ ke atas)  oleh dua karbon dengan dengan menggunakan malonil-KoA sebagai donor asetil dan NADPH sebagai reduktan, dan dikatalisis oleh sistem enzim faaty acid elongase di mikrosom. Pemanjangan stearil-KoA di otak meningkat dengan cepat sewaktu mielinisasi untuk menghasilkan asam lemak C₂₂ dan C₂₄ untuk sfingolipid. 

2.6 Desaturasi Asam Lemak

            Beberapa jaringan, termasuk hati, dianggap dapat membentuk asam lemak tak jenuh tunggal nonesensial dari asam lemak jenuh. Ikan rangkap pertama yang disisipkan ke dalam suatu asam lemak jenuh hampir selalu terletak di posisi ∆⁹. Suatu enzim - ∆⁹ desaturasi di reticulum endoplasma akan mengatalis perubahan palmitoil-KoA atau stearoil-KoA masing-masing menjadi palmitoleoil-KoA atau stearoil-KoA. Reaksi ini memerlukan oksigen dan NADH atau NADPH. Enzim-enzim ini tampaknya mirip dengan sistem mono-oksiginase yang melibatkan sitokrom b₅.     

            Ikatan-ikatan rangkap tambahan yang disisipkan ke dalam asam lemak tak jenuh tunggal yang sudah ada selalu dipisahkan satu sama lain oleh satu gugus metilen kecuali pada bakteri. Karena memiliki ∆⁹ desaturasi, hewan dapat membentuk famili ω⁹ (asam oleat) asam lemak tak jenuh secara lengkap dengan cara kombinasi pemanjangan dan desturasi rantai.  

2.7 Asam Lemak Esensial

            Asam linoleat dan α–linolenat adalah satu-satunya asam yang esensial bagi banyak spesies hewan dan dikenal sebagai asam lemak yang secara nutrisional esensial. Pada sebagian besar mamalia, asam arakidonat dapat dibentuk dari asam linoleat. Ikatan rangkap dapat dibentuk di posisi ∆⁴, ∆⁵, ∆⁶,dan ∆⁹ pada kebanyakan hewan, tetapi tidak pernah melewati posisi ∆⁹. Sebaliknya, tumbuhan mampu membentuk asam lemak yang secara nutrisional esensial dengan menyisipkan ikatan rangkap di posisi ∆¹² dan ∆¹⁵.
    

2.8 Sintesis Triacygliserol                                                                                                           

Triasigliserol adalah lipid utama untuk menyimpan energi. Triasigliserol harus dihidrolisis oleh lipase menjadi unsure pokoknya, yaitu asam lemak dan gliserol sebelum dikatabolisme lebih lanjut. Sebagian besar proses hidrolisis (lipolisis) ini terjadi di jaringan adiposa disertai pembebasan asam lemak bebas ke dalam plasma, tempat asam-asam ini berikatan dengan albumin serum. Selain itu, penyerapan asam lemak bebas oleh jaringan seperti hati, jantung, ginjal, otot, paru-paru, testis, dan jaringan adipose, tetapi otak tidak. Jaringan tersebut sebagai tempat asam-asam ini dioksidasi atau mengalami re-esterifikasi.

Pemakaian gliserol bergantung pada apakah jaringan memiliki gliserol kinase yang dijumpai dalam jumlah bermakna di hati, ginjal, usus, jaringan adiposa cokelat, dan kelenjar mamaria laktasi. Fosfatidat adalah prekusor bersama dalam biosintesis triasigliserol, banyak fosfagliserol dan kardiolipin. Gliserol kinase mengkatalisis pengaktifan gliserol menjadi sn-gliserol 3-fosfat. Jika aktivitas enzim ini rendah atau tidak ada, seperti di jaringan adiposa atau otot, sebagian besar gliserol 3-fosfat dibentuk dari dihidroksiaseton fosfat oleh gliserol-3 fosfat dehidroginase.

Dua molekul asil-KoA yang dibentuk melalui pengaktifan asam lemak oleh asil-KoA sintetase berikatan dengan gliserol-3-fosfat untuk membentuk fosfatidat (1,2-diasigliserol fosfat). Hal ini berlangsung dalam dua tahap, yang dikatalisis oleh :

a. gliserol-3-fosfat asiltransferase

b. 1-asigliserol-3-fosfat asiltransferase

Fosfatidat diubah oleh fosfatidat fosfohidrolase dan diasigliserol asiltransferase (DGAT) menjadi 1,2-diasigliserol dan kemudian triasigliserol. DGAT mengatalisis satu-satunya tahap yang spesifik untuk sintesis triasigliserol.  

 

KESIMPULAN

1. Sintesis asam lemak rantai-panjang (lipogenesis) dilaksanakan oleh dua sistem enzim :  asetil-KoA karboksilase dan sintase asam lemak.  

2. Jalur ini mengubah asetil-KoA menjadi palmitat dan memerlukan NADPH, ATP, Mn²⁺, biotin, asam pantotenat, dan HCO₃^- sebagai kofaktor.

3.  Pembentukan malonil-KoA adalah tahap awal dan pengendali dalam sintesis asam lemak.

4. Insulin merangsang lipogenesis dengan meningkatkan aktivitas asetil-KoA karboksilase. Hormon ini meningkatkan transpor glukosa ke dalam sel (misalnya jaringan adiposa), dan meningkatkan ketersediaan baik piruvat untuk sintesis asam lemak maupun gliserol 3-fosfat untuk esterifikasi asam lemak yang baru terbentuk.

5.  Asam linoleat dan α–linolenat adalah satu-satunya asam yang esensial bagi banyak spesies hewan dan dikenal sebagai asam lemak yang secara nutrisional esensial.

6. Triasigliserol adalah lipid utama untuk menyimpan energi.Pemakaian gliserol bergantung pada apakah jaringan memiliki gliserol kinase yang dijumpai dalam jumlah bermakna di hati, ginjal, usus, jaringan adiposa cokelat, dan kelenjar mamaria laktasi.

7.  Fosfatidat adalah prekusor bersama dalam biosintesis triasigliserol, banyak fosfagliserol dan kardiolipin.

DAFTAR PUSTAKA

I Nyoman Suarsana. 2010. Diktat Metabolisme Lipida 1. Bukit Jimbaran : Universitas   Udayana.  

I Nyoman Suarsana. 2010. Diktat Metabolisme Lipida 2. Bukit Jimbaran : Universitas Udayana.

Murray, Robert K; Granner, Daryl K; Rodwell, Victor W. Harper’s Illustrated Biochemistry 27^th ed. The McGraw-Hill Companies Inc.