Metabolisme 4 (Lemak)

-          Katabolisme Lemak

DEGRADASI ASAM LEMAK: ß-OKSIDASI

Degradasi ini terjadi di mitokondria dalam beberapa tahapan

Tahap 1: aktivasi asam lemak di sitoplasma. Asam lemak difosforilasi dengan menggunakan satu molekul ATP dan  diaktifkan dengan asetil Co-A menghasilkan asam lemak-CoA, AMP, dan pirofosfat inorganik.

Tahap 2: Pengangkutan asam lemak-CoA dari sitoplasma ke mitokondria dengan bantuan molekul pembawa carnitine, yang terdapat dalam membran mitokondria.

Tahap 3: Reaksi ß-oksidasi, berlangsung dalam 4 tahap, yaitu

-          Dehidrogenasi I, yaitu dehidrogenasi Asam lemak-CoA yang sudah berada di dalam mitokondrion oleh enzim acyl-CoA dehidrogenase, menghasilkan senyawa enoyl-CoA. Pada reaksi ini, FAD (flavin adenin dinukleotida) yang bertindak sebagai koenzim direduksi menjadi FADH2. Dengan mekanisme fosforilasi bersifat oksidasi melalui rantai pemafasan, suatu molekul FADH2 dapat menghasilkan dua molekul ATP.

-          Hidratasi, yaitu ikatan rangkap pada enoylCoA dihidratasi menjadi 3-hidroxyacylCoA oleh enzim enoyl-CoA hidratase.

-          Dehidrogenase II, yaitu dehidrogenasi 3hidroxyacyl-CoA oleh enzim ß-hidroxyacyl-CoA dehidrogenase dengan NAD+ sebagai koenzimnya menjadi ß-ketoacylCoA. NADH yang terbentuk dari NAD+ dapat dioksidasi kembali melalui mekanisme fosforilasi oksidatif yang dirangkaikan dengan rantai pernafasan menghasilkan tiga molekul ATP.

-          Pemecahan molekul dengan enzim ß-ketoacyl-CoA thiolase. Pada reaksi ini satu molekul ketoacyl-CoA menghasilkan satu molekul asetyl-CoA dan sisa rantai asam lemak dalam bentuk CoA-nya, yang mempunyai rantai dua atom karbon lebih pendek dari semula.

Proses degradasi asam lemak selanjutnya adalah pengulangan mekanisme ß-oksidasi secara berurutan sampai panjang rantai asam lemak tersebut habis dipecah menjadi molekul acetylCoA. Dengan demikian satu molekul asam miristat (C14) menghasilkan 7 molekul acetylCoA (C2) dengan melalui 6 kali ß-oksidasi.

Tiap satu sklus ß-oksidasi dihasilkan energi sebesar:

 1 FADH2           =   2 ATP    (pada dehidrogenasi 1)

 1 NADH =   3 ATP    (pada dehidrogenasi 2)

 dan  1 Acetyl-CoA. Satu Acetyl-CoA dioksidasi melalui siklus TCA menghasilkan energi =  12 ATP

 Jadi jumlah ATP yang dihasilkan dalam satu siklus ß oksidasi = (3 + 3 + 12) ATP   = 17 ATP

-          Anabolisme Lemak

Anabolisme atau biosintesa asam lemak terdiri dari 3 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.

1.      Tahap pembentukan malonil Ko-A dan asetil-S Ko-A

2.      Tahap pemanjangan rantai secara berkesinambungan

3.      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 metabolisme asam lemak palminat yang diketahui. Selain itu asam lemak palminat merupakan senyawa sumber untuk biosintesis asam lemak jenuh dan tak jenuh dan berantau lebih panjang.

Pemanjangan asam lemak palminat menjadi asam lemak jenuh berantai lebih panjang terutama stearat, berlangsung melalui reaksi kondensasi palmitoil Ko-A dengan asetil Ko-A menghasilkan β-ketostearoil KoA. Proses ini dikatalis oleh β-ketoasilil Ko-A reduktase. Selanjutnya produk ini diubah menjadi steroil Ko-A tak jenuh dan direduksi dengan NADH menghasilkan steroil Ko-A. Dua proses terakhir masing-masing dikatalis oleh enzim enoil Ko-A hidratase dan enoil Ko-A reduktase.

Proses pemanjangan rantai asam palminat diatas terjadi didalam mitokondria. Mekanisme lain terjadi didalam mikrosom, dimana pemanjangan rantai asam lemak palminat berlangsung dengan menggunakan meloni Ko-A 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 mono oksigenase yang terdapat di dalam reticulum endoplasma jaringan sel hati dan sel lemak. Proses biosintesis ini dibantu oleh sistem pengangkutan elektron 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 Ko-A dan melonil Ko-A dengan katalis kompleks sintetase asam lemak.

Asam lemak esensial seperti linoleat dan linolenat merupakan 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.

Daftar Pustaka

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., dan Walter, P. (2008). Molecular Biology of The Cell (5^th Edition). New York : Garland Science, Taylor & Francis Group, LLC.

Campbell, N.A., Reece, J.B. (2010). Biologi Jilid I (Edisi Kedelapan). Jakarta: Penerbit Erlangga.

Lehninger, A.L. (1982). Dasar-dasar Biokimia Jilid I. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Murray, R.K. et al.(2014) . Biokimia Harper Edisi 29. Jakarta: EGC.

Sherwood, Laurale. (2012). Fisiologi Manusia Dari Sel ke Sistem (Edisi 6). Jakarta : EGC.