BIOSINTESA ASAM LEMAK

Pada biosintesis asam lemak diperlukan tiga karbon intermediet, yaitu malonil CoA. Pembentukan malonil-CoA berasal dari asetil-CoA dan bikarbonat yang dikatalisis oleh enzim asetil-CoA karboksilase.

Sintesis asam lemak (gambar III.1) dimulai dengan transfer asetil-CoA pada gugus cys-SH enzim ketoacyl-ACP synthase (KS). Proses transfer ini dikatalisis oleh enzim acetyl-CoA–ACP transacetylase (AT). Sedangkan malonil CoA ditransfer pada gugus ser-SH acyl carrier protein (ACP) melalui ikatan kovalen tioester.  Proses transfer ini dikatalisis olehe enzim malonyl-CoA–ACP transferase (MT). ACP adalah molekul protein kecil yang memiliki gugus prostetik 4’-phosphopantetheine dan terdapat  gugus tiol (SH) pada ujungnya. Gugus prostetik 4’-phosphopantetheine pada ACP memiliki lengan yang lentur sehingga memudahkan asam lemak intermediet berinteraksi dengan gugus asil ketika terjadi perpanjangan rantai asam lemak.

Selanjutnya, gugus malonil dan gugus asil yang teraktifasi melakukan reaksi kondensasi menghasilkan satu molekul CO2 dan acetoacetyl-ACP. Reaksi kondensasi ini dikatalisis oleh enzim  ketoacyl-ACP synthase (KS).

Acetoacetyl-ACP yang terbentuk pada tahap kondensasi kemudian mengalami reaksi reduksi gugus karbonil pada karbon C-3 membentuk  D-β-hydroxybutyryl-ACP.  Reaksi ini dikatalis oleh

ketoacyl-ACP reductase (KR), dan yang berperan sebagai donor elektron adalah NADPH.

Tahap selanjutnya adalah reaksi dehidrasi. Pada tahap ini satu molekul air dilepaskan dari karbon C-2 dan C-3 D-β-hydroxybutyryl-ACP membentuk ikatan ganda pada produknya trans-Δ2- butenoyl-ACP. Enzim yang mengkatalis reaksi dehidrasi adalah hydroxyacyl-ACP dehydratase (HD).

Tahap terakhir biosintesis asam lemak adalah reaksi reduksi ikatan ganda trans-Δ2- butenoyl-ACP membentuk butyryl-ACP. Reaksi reduksi ini dikatalisis oleh enzim enoyl-ACP reductase (ER). NADPH berperan sebagai donor elektron pada reaksi reduksi ini.

Keempat reaksi pada biosintesis asam lemak ini terus diulang-ulang sebanyak tujuh kali hingga mencapai jumlah karbon sekitar enam belas (asam palmitat), Sampai saat ini masih belum jelas diketahui kenapa biosintesis asam lemak berakhir sampai dengan 16 karbon. Reaksi keseluruhan biosintesis asam lemak dari asetil-CoA membentuk asam palmitat adalah

Acetyl-CoA + 7 malonyl-CoA + 14NADPH + 14H+ asam palmitat + 7CO           +  8 CoA + 14NADP+ + 6H2O

BIOSINTESIS ASAM LEMAK

Karbohidrat dan asam amino yang dikonsumsi berlebihan akan dikonversi menjadi asam

lemak dan disimpan sebagai triasilgliserol. Dan proses ini (selanjutnya kita sebut sintesis

asam lemak) paling banyak terjadi di hati, ginjal, jaringan adiposa dan kelenjar mamaria.

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. Asetil KoA disini berfungsi sebagai

sumber atom karbon sementara NADPH berperan sebagai bahan pendukungnya saja. Sintesis

asam lemak terjadi dalam 3 proses. Yang diantaranya:

1. Produksi asetil KoA dan NADPH

2. Pembentukan Malonil KoA dari asetil KoA

3. Reaksi kompleks sintesis asam lemak

Produksi asetil KoA dan NADPH

Asetil KoA dan NADPH merupakan syarat paling penting dalam sintesis asam lemak. Asetil

KoA diproduksi di dalam mitokondria melalui oksidasi asam lemak dan piruvat, asam amino

dan juga dari badan keton.

Seperti yang sudah di atas sebelumnya, bagaimana oksidasi asam lemak dapat menyediakan

asetil KoA di dalam mitokondria. Dimulai dari proses yang terjadi di sitoplasma sampai ke

dalam mitokondria. Asetil KoA yang dihasilkan tersebutlah yang menjadi salah satu sumber

bahan untuk sintesis asam lemak ini.

Sedangkan sumber asetil KoA yang diperoleh dari piruvat disediakan oleh piruvat

dehidrogenase. Piruvat yang masuk ke dalam mitokondria akan diubah menjadi asetil KoA

dan oksaloasetat. Piruvat dehidrogenase akan merubah piruvat menjadi asetil KoA sedangkan

piruvat karboksilase mengubah piruvat menjadi oksaloasetat.

Sedangkan bahan NADPH dapat diperoleh dari jalur pentosa fosfat dan bisa juga dari

NADPH yang dihasilkan enzim malat.

Kemudian, untuk memulai proses sintesis asam lemak, asetil KoA akan bergabung terlebih

dahulu dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Asetil KoA harus diubah dulu menjadi sitrat

karena asetil KoA tidak mampu menembus membran mitokondria.

Sitrat yang baru saja dibentuk mampu dengan bebas menembus membran mitokondria

sampai ke sitoplasma. Di sitoplasma sitrat ini akan dipecah oleh sitrat liase menjadi asetil

KoA dan oksaloasetat. Pada tahap ini, oksaloasetat diteruskan hingga membentuk malat

sedangkan asetil KoA dilanjutkan ke proses berikutnya, yaitu pembentukan malonil KoA dari

asetil KoA.

Pembentukan Malonil KoA

Asetil KoA dikarboksilasi menjadi malonil KoA oleh asetil KoA karboksilase. Malonil KoA

nantinya akan mendonor 2 unit karbon untuk ditambahkan ke rantai asam lemak yang sedang

tumbuh pada kompleks asam lemak sintase.

Proses pembentukan ini membutuhkan vitamin biotin. Reaksi ini terjadi dalam dua tahap: (1)

karboksilasi biotin yang membutuhkan ATP dan (2) pembentukan malonil KoA dengan

pemindahan gugus karboksil ke asetil KoA.

Saat asetilKoA karboksilase diaktifkan kadar malonil KoA akan meningkat. Saat sintesis

asam lemak berlangsung, malonil KoA akan menginhibisi oksidasi asam lemak agar asam

lemak yang akan terbentuk nantinya tidak langsung dioksidasi.

Kompleks Asam Lemak Sintase

Asam lemak sintase merupakan enzim besar yang terdiri dari dimer yang identik, yang

masing-masing subunitnya (monomer) memiliki tujuh aktivitas enzim asam lemak sintase

pada rantai polipeptida. Setiap monomernya berberat molekul 240.000 dan memiliki sebuah

protein pembawa asil (ACP, acyl carrier protein). Fungsi ACP dalam sintesis asam lemak

adalah bertindak sebagai suatu karier perantara. Segmen ACP memiliki sebuah residu 4-

fosfopanteteinil yang berasal dari pemutusan koenzim A. Kedua subunit tersebut tersusun

(kepala ke leher). Salah satu subunit bergandengan dengan gugus fosfopanteteinil sulfhidril

sedangkan subunit yang lainnya bergandengan dengan sisteinil sulfhidril.

Pada proses ini, gugus asetil dari asetil KoA akan dipindahkan ke gugus fosfopanteteinil

sulfhidril ACP pada satu subunit, dan kemudian ke gugus siteinil sulfhidril pada subunit

yang lainnya. Gugus malonil dari malonil KoA kemudian melekat ke gugus fosfopanteteinil

sulfhidril ACP pada subunit pertama. Gugus asetil dan malonil berkondensasi sehingga

menyebabkan pelepasangugus karboksil malonil sebagai karbondioksida. Kemudian sebuah

rantai ?-keto asil (C4) akan melekat pada gugus fosfopanteteinil sulfhidril.

Rantai asil lemak 4-karbon tersebut kemudian dipindahkan ke gugus sisteinil sulfhidril dan

kemudian bergaung dengan sebuah gugus malonil. Urutan reaksi ini terus menerus dilakukan

sehingga panjang rantai mencapai 16 karbon (palmitat). Dalam tahap ini, palmitat

dibebaskan. Selanjutnya palmitat dapat mengalami desaturasi atau pemanjangan rantai.

KETOGENESIS

Asetoasetat, ?-hidroksibutirat (D-3-hidroksibutirat), dan aseton merupakan senyawa-senyawa

keton yang sangat penting bagi tubuh. Apabila laju oksidasi asam lemak tinggi, hati akan

memproduksi banyak asetoasetat dan ?-hidroksibutirat.

Proses ketogenesis ini terjadi di dalam matriks mitokondria dengan asetil KoA sebagai bahan

utamanya. Asetil KoA yang dibentuk dari oksidasi asam lemak, piruvat, atau beberapa asam

amino merupakan prekursor badan keton.

Proses ketogenesis terjadi melalui tahap-tahap berikut:

1. Dua mol asetil KoA hasil ?-oksidasi bergabung dan membentuk asetoasetil KoA yang

dikatalisis oleh enzim tiolase.

2. Asetoasetil KoA yang baru saja terbentuk akan bergabung dengan molekul asetil KoA

yang lain untuk membentuk ?-hidroksi ?-metil glutaril KoA (HMG-KoA).

3. HMG-KoA dipecah menjadi asetoasetat dan melepas asetil KoA oleh HMG-KoA

liase.

4. Asetoasetat secara spontan dapat mengalami dekarboksilasi sehingga membentuk

aseton yang termasuk salah satu senyawa keton.

5. Kemudian asetoasetat juga dapat tereduksi menjadi ?-hidroksibutirat.

SINTESIS TRIASILGLISEROL

Sintesis triasilgliserol paling sering terjadi di hati dan di sel lemak. Triasilgliserol merupakan

ester dari gliserol dan asam lemak.

Di hati gliserol 3 fosfat dapat diperoleh dari fosforilasi gliserol dan dari glikolisis. Gliserol

yang ada di hati difosforilasi oleh enzim gliserol kinase. Sayangnya jaringan adiposa tidak

memiliki enzim gliserol kinase ini sehingga pasokan gliserol 3 fosfat di jaringan adiposa

hanya diperoleh dari jalur glikolisis.

Gambar di bawah adalah gambar bagaimana proses pembentukan triasilgliserol.

Pada gambar di samping, jalur glikolisis dimulai dari bahan glukosa hingga menjadi bentuk

DHAP (Dalam gambar tersebut jalur glikolisis hanya ditampilkan secara singkat, tidak

dipaparkan secara jelas). Dihidroksiaseton fosfat (DHAP) selanjutnya direduksi oleh gliserol

3 fosfat dehidrogenase menjadi gliserol 3 fosfat.

Proses selanjutnya dapat diterangkan dengan tahap-tahap berikut:

1. Gliserol 3-fosfat yang sudah tersedia (baik dari fosforilasi gliserol maupun dari jalur

glikolisis) akan ditambahkan dengan grup asil. Proses ini dikatalisis oleh gliserol 3-

fosfat asiltransferase sehingga akan membentuk asam lysofosfatidat.

2. Grup asil lainnya akan ditambahkan pada asam lysofosfatdat untuk membentuk asam

fosfatidat. Proses ini juga dikatalisis oleh enzim asiltransferase.

3. Asam fosfatidat mengalami defosforilasi dan menghasilkan diasilgliserol.

4. Diasilgliserol bergabung dengan grup asil yang lain yang dikatalisis oleh

asiltransferase hingga membentuk triasilgliserol.

Tiga asam lemak yang ditemukan di triasilgliserol bukanlah asam lemak yang sama. Pada

karbon 1 ditemukan asam lemak jenuh (misal asam palmitat) sedangkan pada karbon 2 dan 3

dapat ditemukan asam lemak tidak jenuh (misal asam oleat).