SINTESA LIPID

1. Definisi Lipid

Lipida adalah senyawa organik berminyak atau berlemak yang tidak larut di dalam air, yang dapat diekstrak dari sel dan jaringan oleh pelarut nonpolar, seperti kloroform, atau eter. Jenis lipida yang paling banyak adalah lemak atau triasilgliserol yang merupakan bahan bakar utama bagi semua organisme. Memang, golongan ini adalah bentuk energi kimia simpanan yang paling penting.

Lipida polar, golongan lipida yang lain adalah

komponen utama membran sel yaitu “tempat” terjadinya reaksi-reaksi metabolik. Membran melindungi sel dari lingkungan dan juga memungkinkan adanya kompartemen-kompartemen dalam sel untuk aktivitas metabolik. Tetapi, membran bukan hanya sekedar kulit pembungkus sel yang bersifat inert: membran mengandung banyak enzim penting dan sistem transport. Tambahan pula, pada permukaan luar membran sel terletak banyak sisi pengenalan atau reseptor yang berbeda-beda, yang dapat mengenali sel lain, mengikat hormon, dan merasakan berbagai syarat lain dari lingkungan luar. Banyak sifat membran sel yang merupakan pencerminan kandungan lipida polarnya (Thenawidjaja, 2006).

Pada daun hijau tumbuhan, asam lemak diproduksi di kloroplas. Pada bagian lain tumbuhan dan pada sel hewan (dan manusia), asam lemak dibuat di sitosol. Proses esterifikasi (pengikatan menjadi lipida) umumnya terjadi pada sitoplasma, dan minyak (atau lemak) disimpan pada oleosom. Banyak spesies tanaman menyimpan lemak pada bijinya (biasanya pada bagian kotiledon) yang ditransfer dari daun dan organ berkloroplas lain. Beberapa tanaman penghasil lemak terpenting adalah kedelai, kapas, kacang tanah, jarak, raps/kanola, kelapa, kelapa sawit, jagung dan zaitun.

Proses biokimia sintesis asam lemak pada hewan dan tumbuhan relatif sama. Berbeda dengan tumbuhan, yang mampu membuat sendiri kebutuhan asam lemaknya, hewan kadang kala tidak mampu memproduksi atau mencukupi kebutuhan asam lemak tertentu. Asam lemak yang harus dipasok dari luar ini dikenal sebagai asam lemak esensial karena tidak memiliki enzim untuk menghasilkannya.

Biosintesis asam lemak alami merupakan cabang dari daur Calvin, yang memproduksi glukosa dan asetil-KoA. Proses berikut ini terjadi pada daun hijau tumbuh-tumbuhan dan memiliki sejumlah variasi.

2. Struktur Lipid

Gambar 1. Asam lemak terdiri dari dari gugus karboksilat dan rantai karbon (R) yang terdiri dari atom H dan C.

Gambar 2. Struktur lipid tidak jenuh (kiri) dan struktur lipid jenuh (kanan)

3. Pembentukan Malonil Koenzim A

Merupakan langkah yang menentukan pada sintesis asam lemak. Bikarbonat diperlukan untuk biosintesis asam lemak merupakan petunjuk penting untuk mengungkapkan proses ini. Sintesis asam lemak diawali dengan karboksilasi asetil KoA menjadi malonil KoA. Reaksi yang ireversibel ini merupakan tahap awal menuju sintesis asam lemak.

Sintesis malonil KoA dikatalisis oleh asetil KoA karboksilase, yang mengandung gugus prostetik biotin. Gugus karboksil biotin berikatan kovalen dengan gugus amino pada residu lisin, seperti halnya piruvat karboksilase. Kesamaan lainnya antara asetil KoA karboksilase dan piruvat karboksilase ialah bahwa asetil KoA mengalami karboksilasi dalam dua tahap.

Pertama, zat-antara karboksibiotin terbentuk dengan menggunakan ATP. Gugus C02 aktif dalam zat-antara ini kemudian dipindahkan ke asetil KoA membentuk malonil KoA.

4. 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 sulfhidrilsedangkan subunit yang lainnya bergandengan dengan sisteinil sulfhidril.

Pada proses ini, gugus asetil dari asetil KoA akan dipindahkan ke gugus fosfopanteteinilsulfhidril ACP pada satu subunit, dan kemudian ke gugus siteinil sulfhidril pada subunit yang lainnya. Gugus malonil dari malonil KoA kemudian melekat ke gugus fosfopanteteinilsulfhidril ACP pada subunit pertama. Gugus asetil dan malonil berkondensasi sehingga menyebabkan pelepasan gugus 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 bergabung 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.

Gambar 4. Sintesis Palmitat

5. Pembentukan Asetil-KoA dibantu siklus asam sitrat

Sintesis palmitat memerlukan 8 molekul asetil KoA, 14 NADPH, dan 7 ATP. Asam lemak disintesis di sitosol, sedangkan asetil KoA terbentuk dari piruvat di mitokondria. Dengan demikian, asetil KoA harus dipindahkan dari mitokondria ke sitosol. Akan tetapi, mitokondria tidak permeabel bagi asetil KoA. Ingat bahwa karnitin hanya membawa asam lemak rantai panjang. Rintangan bagi asetil KoA dapat diatasi oleh sitrat, yang mengangkut gugus-gugus asetil melintasi membran bagian dalam mitokondria. Sitrat terbentuk di dalam matriks mitokondria dari kondensasi asetil KoA dengan oksaloasetat. Apabila kadarnya tinggi, sitrat diangkut ke sitosol, tempat ia akan dipecah oleh ATP-sitrat liase. Jadi, asetil KoA dan oksaloasetat dipindahkan dari dalam mitokondria ke sitosol dengan menggunakan ATP.

Gambar 5. Pembentukan Asetil-KoA dibantu siklus asam sitrat.

6. Sumber NADPH Untuk Sintesis Asam Lemak

Oksaloasetat yang terbentuk pada perpindahan gugus asetil ke sitosol kini harus dikembalikan ke mitokondria. Membran bagian dalam mitokondria tidak permeabel bagi oksaloasetat. Dengan demikian, diperlukan serangkaian reaksi pintas. Yang terpenting, reaksi-reaksi ini banyak menghasilkan NADPH, yang diperlukan untuk sintesis asam lemak. Pertama, oksaloasetat direduksi menjadi malat oleh NADP. Reaksi ini dikatalisis oleh malat dehidrogenase di sitosol sehingga menghasilkan piruvat +CO₂ dan hasil utama berupa NADPH.

 

Gambar 6. Pembentukan NADPH.

7. Sintesis Triasilgliserol

 Triasilgliserol merupakan ester dari gliserol dan asam lemak. Gliserol 3 fosfat dapat diperoleh dari fosforilasi gliserol dan dari glikolisis. Gliserol diperoleh dari jalur glikolisis. Jalur glikolisis dimulai dari bahan glukosa hingga menjadi bentuk DHAP. Dihidroksiaseton fosfat (DHAP) selanjutnya direduksi oleh gliserol3 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 lysofosfatidat 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.

Dalam pemakaian triasilgliserol, asam lemak pertama dari triasilgliserol dikatalisis oleh triasilgliserol lipase. Dua asam lemak sisanya dibuang oleh lipase tambahan. Setelah transport mereka ke jaringan dimana mereka akan digunakan, asam lemak yang dilepaskan diesterifikasikan dengan KoA, kemudian di transport ke dalam mitokondria oleh carnitine shuttle dan didegradasi menjadi asetil KoA oleh enzim ß-oksidasi.

Gambar 7. Pembentukan triasil gliserol.

Gambar 8. Struktur triasilgliserol.

DAFTAR PUSTAKA

Colby, D. S. 1988. Harper Ringkasan Biokimia. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Martoharsono, S. 1976. Biokimia Jilid 2. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.

Ohlrogge, J. dan Browse, J. 1995. Lipid Biosynthesis.The Plant Cell. Vol. 7: 957-970.

Thenawidjaja, M. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Penerbit Erlangga.