ANABOLISME DAN KATABOLISME LEMAK KATABOLISME LEMAK Menurut Lehninger (2005: 10), katabolisme merupakan fase metabolisme yang bersifat menguraikan, yang menyebabkan molekul organik nutrien seperti karbohidrat, lipid, dan protein yang datang dari lingkungan atau dari cadangan makanan sel itu sendiri terurai di dalam reaksireaksi bertahap menjadi produk akhir yang lebih kecil dan sederhana, seperti asam laktat, CO2, dan amonia. Katabolisme diikuti oleh pelepasan energi bebas yang telah tersimpan di dalam struktur kompleks molekul organik yang lebih besar tersebut. Pada tahap-tahap tertentu di dalam lintas katabolik, banyak dari energi bebas ini yang disimpan melalui reaksi-reaksi enzimatik yang saling berkaitan, di dalam bentuk molekul pembawa energi adenosine trifosfat (ATP). Sejumlah energi mungkin tersimpan di dalam atom hidrogen berenergi tinggi yang dibawa oleh koenzim nikotinamida adenine dinukleotida fosfat dalam bentuk tereduksinya, yaitu NAHPD. Katabolisme disebut pula desimilasi. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi. Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi (Nugroho, 2009). Lebih lanjut Nugroho menguraikan proses metabolisme asam lemak sebagai berikut. 1. Katabolisme Gliserol Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis. 2. Oksidasi Asam Lemak (Oksidasi Beta) Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asilKoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asilKoA sintetase (Tiokinase). Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin. Langkahlangkah
masuknya
asil
KoA
ke
dalam
mitokondria
dijelaskan
sebagai
berikut.
a. Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase.
b. Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin,
barulah
senyawa
tersebut
bisa
menembus
membran
interna
mitokondria.
c. Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak
sebagai
pengangkut
asil
karnitin
ke
dalam
dan
karnitin
keluar.
d. Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan. e. Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta. Pada proses oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Menurut Poedjiadi (1994: 279-280), tahapan-tahapan tersebut adalah sebagai berikut.
a. Pembentukan asil KoA dari asam lemak berlangsung dengan katalis enzim asil KoA sintetase yang disebut juga tiokinase. b. Reaksi kedua adalah reaksi pembentukan enoil KoA dengan cara oksidasi. Enzim asil KoA dehidrogenase berperan sebagai katalis dalam reaksi ini. Koenzim yang dibutuhkan dalam reaksi ini adalah FAD yang berperan sebagai akseptor hydrogen. Dua molekul ATP dibentuk untuk tiap pasang electron yang ditransportasikan dari molekul FADH2 melalui sistem transport electron. c. Pada reaksi ketiga, enzim enoil KoA hidratase merupakan katalis yang menghasilkan L-hidroksiasil KoA. Reaksi ini ialah reaksi hidrasi terhadap ikatan rangkap anatar C-2 dan C-3. d. Reaksi keempat adalah reaksi oksidasi yang mengubah hidroksiasil koenzim A menjadi ketoasil koenzim A. Enzim L-hidrokdiasil koenzim A dehidrogenase melibatkan NAD yang direduksi menjadi NADH. e. Tahap kelima adalah reaksi pemecahan ikatan C-C, sehingga menghasilkan aseil koenzim A dan asil koenzim A yang mempunyai jumlah atom C dua buah lebih pendek dari molekul semula. Asil KoA yang terbentuk pada reaksi tahap 5, mengalami metabolisme lebih lanjut melalui reaksi tahap 2 hingga tahap 5 dan demikian seterusnya sampai rantai C pada asam lemak terpecah menjadi molekul-molekul asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA dapat teroksidasi menjadi CO2 dan H2O melalui siklus asam
ANABOLISME LEMAK Anabolisme atau biosintesa asam lemak 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
Tahap pembentukan malonil KoA dan asetil-S KoA Tahap pemanjangan rantai secara berkesinambungan Tahap pemanjangan rantai yang terjadi tahap demi tahap
Biosintesis asam lemak ini atau disebut juga lipogenesis terjadi didalam sitoplasma yang memiliki enzim kompleks asam lemak sintetase. Biosintesis diatas merupakan contoh biosintesis asam lemak palminat. Pemilihan ini didasarkan pada banyaknya proses metabolism asam lemak palminat yang diketahui. Selain itu asam lemak palminat merupakan senyawa sumber untuk biosintesis asam lemak jenuh dan tak jenuh dan berantai lebih panjang Pemanjangan asam lemak palminat menjadi asam lemak jenuh berantai lebih panjang, terutama stearat, belangsung melalui reaksi kondensasi palmitoil KoA dengan asetil KoA menghasilkan β-ketostearoil KoA. Proses ini dikatalis oleh β-ketoasilil KoA reduktase. Seanjudnya produk ini diubah menjadi steroil KoA tak jenuh dan direduksi dengan NADH menghasilkan steroil KoA. Dua proses terakhir masing-masing dikatalis oleh enzim enoil KoA hidratase dan enoil KoA reduktase Proses pemanjangan rantai asam palminat diatas terjadi didalam mitokondria. Mekanisme lain terjadi didalam mikrosom, dimana pemanjangan rantai asam lemak palminat berlangsung denganmenggunakan meloni KoA dan mekanisme reaksi berlangsung seperti reaksi biosintesis asam palminat yang dibahas sebelumnya Biosintesis asam lemak tak jenuh biasanya menggunakan asam palminat dan asam stearat sebagai senyawa sumber. Pembentukan asam lemak tak jenuh palmitoleat (C16: 1) dan asam oleat (C18: 1) dikatalis oleh enzim monooksigenase yang terdapat di dalam reticulum endoplasma jaringan sel hati dan sel lemak. Proses biosintesis ini dibantu olehsistem pengankutan electron dari NADPH ke sitokrom b5 (dalam jaringan sel hewan) atau ke Fe-S-protein (dalam beberapa tumbuhan dan jasad renik) Prose biosintesis di atas tidak berlaku pada bakteri Eschericia coli. Bakteri melakukan pembentukan asam palmitoliat dari β-hidroksidekanoil-ACP yang terbentuk dari reaksi antara asetil KoA dan melonil KoA dengan katalis kompleks sintetase asam lemak
Asam lemak esensial seperti linoleat dan linolenat merupakn senyawa yang tidak dapat disintesis oleh hewan mamalia. Kedua jenis asam lemak ini hanya dapat disintesis oleh tumbuhan.
Dan mamalia mendapatkan kedua jenis asam lemak tersebut dengan mengkonsumsi tumbuhan. Kedua senyawa ini merupakan sumber untuk biosintesis asam polienoat penting lain, seperti asam arakidonat dan asam dokohesanoad
