LEMAK dan METABOLISME LEMAK
Lemak (bahasa
Inggris: fat) merujuk pada sekelompok besar molekul-molekul alam yang
terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen meliputi asam lemak, malam, sterol, vitamin-vitamin yang larut
di dalam lemak (contohnya A, D, E, dan K), monogliserida, digliserida, fosfolipid, glikolipid, terpenoid (termasuk di
dalamnya getah dan steroid) dan lain-lain.
Lemak secara khusus menjadi sebutan bagi
minyak hewani pada suhu ruang, lepas dari wujudnya yang padat maupun cair, yang
terdapat pada jaringan tubuh yang disebut adiposa.
Pada jaringan adiposa, sel lemak mengeluarkan hormon leptin dan resistin yang berperan
dalam sistem
kekebalan, hormon sitokina
yang berperan dalam komunikasi antar sel. Hormon sitokina yang dihasilkan oleh
jaringan adiposa secara khusus disebut hormon adipokina, antara lain kemerin, interleukin-6, plasminogen activator
inhibitor-1, retinol binding protein 4 (RBP4), tumor necrosis
factor-alpha (TNFα), visfatin, dan hormon metabolik seperti adiponektin dan hormon adipokinetik (Akh).
Sifat dan Ciri ciri
Karena
struktur molekulnya yang kaya akan rantai unsur karbon(-CH2-CH2-CH2-)maka lemak
mempunyai sifat hydrophob. Ini menjadi alasan yang menjelaskan sulitnya lemak
untuk larut di dalam air. Lemak dapat larut hanya di larutan yang apolar atau
organik seperti: eter, Chloroform, atau benzol
Fungsi
Secara
umum dapat dikatakan bahwa lemak memenuhi fungsi dasar bagi manusia, yaitu:
- Menjadi cadangan energi dalam bentuk sel lemak. 1 gram lemak menghasilkan 39.06 kjoule atau 9,3 kcal.
- Lemak mempunyai fungsi selular dan komponen struktural pada membran sel yang berkaitan dengan karbohidrat dan protein demi menjalankan aliran air, ion dan molekul lain, keluar dan masuk ke dalam sel.
- Menopang fungsi senyawa organik sebagai penghantar sinyal, seperti pada prostaglandin dan steroid hormon dan kelenjar empedu.
- Menjadi suspensi bagi vitamin A, D, E dan K yang berguna untuk proses biologis
- Berfungsi sebagai penahan goncangan demi melindungi organ vital dan melindungi tubuh dari suhu luar yang kurang bersahabat.
Lemak
juga merupakan sarana sirkulasi energi di dalam tubuh dan komponen utama yang
membentuk membran semua jenis sel.
Membran
Sel eukariotik disekat-sekat menjadi organel ikatan-membran yang
melaksanakan fungsi biologis yang berbeda-beda. Gliserofosfolipid adalah komponen struktural
utama dari membran biologis, misalnya membran plasma selular dan
membran organel intraselular; di dalam sel-sel hewani membran plasma secara
fisik memisahkan komponen intraselular dari lingkungan ekstraselular. Gliserofosfolipid adalah
molekul amfipatik (mengandung wilayah hidrofobik dan hidrofilik) yang mengandung inti gliserol yang terkait dengan
dua "ekor" turunan asam lemak oleh ikatan-ikatan ester dan ke satu gugus "kepala"
oleh suatu ikatan ester fosfat.
Sementara gliserofosfolipid adalah komponen utama membran biologis, komponen
lipid non-gliserida lainnya seperti sfingomielin dan sterol (terutama kolesterol di dalam membran
sel hewani) juga ditemukan di dalam membran biologis. Di dalam tumbuhan dan
alga, galaktosildiasilgliserol, dan sulfokinovosildiasilgliserol, yang
kekurangan gugus fosfat, adalah komponen penting dari membran kloroplas dan
organel yang berhubungan dan merupakan lipid yang paling melimpah di dalam
jaringan fotosintesis, termasuk tumbuhan tinggi, alga, dan bakteri tertentu.
Dwilapis telah ditemukan untuk memamerkan tingkat-tingkat
tinggi dari keterbiasan ganda yang dapat digunakan untuk
memeriksa derajat keterurutan (atau kekacauan) di dalam dwilapis menggunakan
teknik seperti interferometri polarisasi ganda.
Cadangan energi
Triasilgliserol, tersimpan di dalam jaringan adiposa,
adalah bentuk utama dari cadangan energi di tubuh hewan. Adiposit, atau sel lemak,
dirancang untuk sintesis dan pemecahan sinambung dari triasilgliserol, dengan
pemecahan terutama dikendalikan oleh aktivasi enzim yang peka-hormon, lipase. Oksidasi lengkap asam lemak
memberikan materi yang tinggi kalori, kira-kira 9 kkal/g, dibandingkan dengan
4 kkal/g untuk pemecahan karbohidrat
dan protein. Burung pehijrah
yang harus terbang pada jarak jauh tanpa makan menggunakan cadangan energi
triasilgliserol untuk membahanbakari perjalanan mereka.
Metabolisme Lemak
Metabolisme Lemak adalah mengubah lemak
menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol mengikuti jalan metabolisme glukosa.
Sedangkan Oksidasi asam lemak yaitu rangkaian atom C dipecah menjadi fragmen
2-C melalui Beta-Oksidasi. Proses ini menyangkut pertautan koenzim A pada
gugusan Karboksil (COOH) akhir dari molekul asam lemak. Hasilnya yaitu
pembentukan beberapa komponen 2-C yang disebut Asetil Ko-A. jumlahnya
tergantung pada jumlah atom C pada asam lemak. Keton Bodies atau badan-badan
keton yaitu hasil akhir oksidasi asam lemak, terdiri dari: Asam aseto asetat,
β-hidroksi butirat, dan Aseton.
Lemak yang menjadi makanan bagi manusia dan hewan lain
adalah trigliserida, sterol, dan fosfolipid membran yang ada pada hewan dan
tumbuhan. Proses metabolisme lipid menyintesis dan mengurangi cadangan lipid
dan menghasilkan karakteristik lipid fungsional dan struktural pada jaringan
individu.
Biosintesis
Karena irama laju asupan karbohidrat yang cukup
tinggi bagi makhluk hidup dan puri mirip hanoman, maka asupan tersebut harus
segera diolah oleh tubuh, menjadi energi maupun disimpan sebagai glikogen. Asupan yang baik
terjadi pada saat energi yang terkandung dalam karbohidrat setara dengan energi
yang diperlukan oleh tubuh, dan sangat sulit untuk menggapai keseimbangan ini.
Ketika asupan karbohidrat menjadi berlebih, maka kelebihan itu akan diubah
menjadi lemak. Metabolisme yang terjadi dimulai dari:
- Asupan karbohidrat, antara lain berupa sakarida, fruktosa, galaktosa pada saluran pencernaan diserap masuk ke dalam sirkulasi darah menjadi glukosa/gula darah. Konsentrasi glukosa pada plasma darah diatur oleh tiga hormon, yaitu glukagon, insulin dan adrenalin.
- Insulin akan menaikkan laju sirkulasi glukosa ke seluruh jaringan tubuh. Pada jaringan adiposa, adiposit akan mengubah glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dan gliserol fosfat, masing-masing dengan bantuan satu molekul ATP.
- Jaringan adiposit ini yang sering dikonsumsi kita sebagai lemak.
- Glukosa 6-fosfat kemudian dikonversi oleh hati dan jaringan otot menjadi glikogen. Proses ini dikenal sebagai glikogenesis, dalam kewenangan insulin.
- Pada saat rasio glukosa dalam plasma darah turun, hormon glukagon dan adrenalin akan dikeluarkan untuk memulai proses glikogenolisis yang mengubah kembali glikogen menjadi glukosa.
- Ketika tubuh memerlukan energi, glukosa akan dikonversi melalui proses glikolisis untuk menjadi asam piruvat dan adenosin trifosfat.
- Asam piruvat kemudian dikonversi menjadi asetil-KoA, kemudian menjadi asam sitrat dan masuk ke dalam siklus asam sitrat.
- Pada saat otot berkontraksi, asam piruvat tidak dikonversi menjadi asetil-KoA, melainkan menjadi asam laktat. Setelah otot beristirahat, proses glukoneogenesis akan berlangsung guna mengkonversi asam laktat kembali menjadi asam piruvat.
Sementara itu:
- lemak yang terkandung di dalam bahan makanan juga dicerna dengan asam empedu menjadi misel.
- Misel akan diproses oleh enzim lipase yang disekresi pankreas menjadi asam lemak, gliserol, kemudian masuk melewati celah membran intestin.
- Setelah melewati dinding usus, asam lemak dan gliserol ditangkap oleh kilomikron dan disimpan di dalam vesikel. Pada vesikel ini terjadi reaksi esterifikasi dan konversi menjadi lipoprotein. Kelebihan lemak darah, akan disimpan di dalam jaringan adiposa, sementara yang lain akan terkonversi menjadi trigliserida, HDL dan LDL. Lemak darah adalah sebuah istilah ambiguitas yang merujuk pada trigliserida sebagai lemak hasil proses pencernaan, sama seperti penggunaan istilah gula darah walaupun:
- trigliserida terjadi karena proses ester di dalam vesikel kilomikron
- lemak yang dihasilkan oleh proses pencernaan adalah berbagai macam asam lemak dan gliserol.
- Ketika tubuh memerlukan energi, baik trigliserida, HDL dan LDL akan diurai dalam sitoplasma melalui proses dehidrogenasi kembali menjadi gliserol dan asam lemak. Reaksi yang terjadi mirip seperti reaksi redoks atau reaksi Brønsted–Lowry; asam + basa --> garam + air; dan kebalikannya garam + air --> asam + basa
- Proses ini terjadi di dalam hati dan disebut lipolisis. Sejumlah hormon yang antagonis dengan insulin disekresi pada proses ini menuju ke dalam hati, antara lain:
- Glukagon, sekresi dari kelenjar pankreas
- ACTH, GH, sekresi dari kelenjar hipofisis
- Adrenalin, sekresi dari kelenjar adrenal
- TH, sekresi dari kelenjar tiroid
- Lemak di dalam darah yang berlebih akan disimpan di dalam jaringan adiposa.
- Lebih lanjut gliserol dikonversi menjadi dihidroksiaketon, kemudian menjadi dihidroksiaketon fosfat dan masuk ke dalam proses glikolisis.
- Sedangkan asam lemak akan dikonversi di dalam mitokondria dengan proses oksidasi, dengan bantuan asetil-KoA menjadi adenosin trifosfat, karbondioksida dan air.
Kejadian ini melibatkan sintesis asam lemak dari asetil-KoA dan esterifikasi
asam lemak pada saat pembuatan triasilgliserol, suatu proses yang disebut lipogenesis atau sintesis asam lemak. Asam lemak dibuat oleh sintasa asam lemak yang mempolimerisasi dan
kemudian mereduksi satuan-satuan asetil-KoA. Rantai asil pada asam lemak
diperluas oleh suatu daur reaksi yang menambahkan gugus asetil, mereduksinya
menjadi alkohol, mendehidrasinya
menjadi gugus alkena dan kemudian
mereduksinya kembali menjadi gugus alkana.
Enzim-enzim biosintesis asam lemak dibagi ke dalam dua gugus, di dalam hewan
dan fungi, semua reaksi sintasa asam lemak ini ditangani oleh protein tunggal
multifungsi, sedangkan di dalam tumbuhan, plastid dan bakteri
memisahkan kinerja enzim tiap-tiap langkah di dalam lintasannya. Asam lemak
dapat diubah menjadi triasilgliserol yang terbungkus di dalam lipoprotein dan disekresi
dari hati.
Sintesis asam lemak
tak jenuh melibatkan reaksi desaturasa, di mana ikatan ganda diintroduksi
ke dalam rantai asil lemak. Misalnya, pada manusia, desaturasi asam stearat oleh stearoil-KoA desaturasa-1
menghasilkan asam oleat.
Asam lemak tak jenuh ganda-dua (asam linoleat) juga asam lemak tak jenuh
ganda-tiga (asam
linolenat) tidak dapat disintesis di dalam jaringan mamalia, dan
oleh karena itu asam
lemak esensial dan harus diperoleh dari makanan.
Sintesis triasilgliserol terjadi di dalam retikulum
endoplasma oleh lintasan metabolisme di mana gugus asil di dalam
asil lemak-KoA dipindahkan ke gugus hidroksil dari gliserol-3-fosfat dan
diasilgliserol.
Terpena
dan terpenoid, termasuk karotenoid, dibuat oleh
perakitan dan modifikasi satuan-satuan isoprena yang disumbangkan
dari prekursor reaktif isopentenil
pirofosfat dan dimetilalil
pirofosfat. Prekursor ini dapat dibuat dengan cara yang
berbeda-beda. Pada hewan dan archaea,
lintasan mevalonat menghasilkan senyawa ini
dari asetil-KoA, sedangkan pada tumbuhan dan bakteri lintasan non-mevalonat menggunakan
piruvat dan gliseraldehida 3-fosfat
sebagai substratnya. Satu reaksi penting yang menggunakan donor isoprena aktif
ini adalah biosintesis steroid. Di sini, satuan-satuan
isoprena digabungkan untuk membuat skualena dan kemudian
dilipat dan dibentuk menjadi sehimpunan cincin untuk membuat lanosterol. Lanosterol kemudian dapat diubah
menjadi steroid, seperti kolesterol
dan ergosterol.
SOAL-SOAL LEMAK dan METABOLISME LEMAK
1. Terbagi berapakah lemak itu? Jelaskan
2. apa ciri-ciri/sifat lemak?
3. menagapa lemak
merupakan sarana sirkulasi energi di dalam tubuh dan komponen utama yang membentuk
membran semua jenis sel?
4.
mengapa lemak bias sebagai cadangan energy? Jelaskan
5.
pada jaringan apakah lemak mengeluarkan hormon leptin dan resistin?
6.
Bagaimanakah terjadinya metabolisme lemak?
7.
Apa hasil dari metabolisme lemak?
8.
Lemak di dalam darah yang berlebih akan disimpan di dalam mana?
9.
Bagaimanakah terjadinya biosintesis pada mekanisme asam lemak?
10.
Apa hasil dari glikolisis tersebut?