ANABOLISME LIPID

A.  Sintesis Asam Lemak

Sintesis asam lemak sebagai bagian dari anabolisme lipid adalah suatu proses metabolisme yang penting dalam jasad hidup. Hal itu dapat dilihat dari jaringan hewan yang mempunyai kemampuan terbatas untuk menyimpan energi dalam bentuk karbohidrat. Dalam hal ini sebagian dari polisakarida dirombak melalui proses glikolisis menjadi asetil koenzim-a, yang merupakan prazat untuk sintesis asam lemak dan triasil gliserol. Sintesis asam lemak dari asetil koenzim-a terjadi di hampir semua tubuh hewan, terutama di dalam jaringan hati, jaringan lemak, dan kelenjar susu. Sintesis ini berlangsung melalui mekanisme yang dalam beberapa hal berbeda dengan oksidasi asam lemak: pertama, sintesis asam lemak berlangsung di dalam sitoplasma, sedangkan oksidasi asam lemak berlangsung di dalam mitokondrion; kedua sintesis asam lemak membutuhkan asam sitrat sebagai kofaktor; ketiga, diperlukan adanya CO₂ dalam sintesis asam lemak sebagai faktor pembantu dalam mekanisme pemanjangan rantai asam lemak, meskipun CO₂ tidak tergabungkan ke dalam asam lemak tersebut.

B.  Reaksi Keseluruhan Sintesis Asam Lemak

Secara keseluruhan, sintesis asam lemak terbagi menjadi 3 tahap utam :

1.      Pembentukan malonil koenzim-A dari asetil koenzim-A

2.      Pemanjangan rantai asam lemak sampai terbentuknya asam palmitat secara kontinyu dengan tiap kali penambahan malonil koenzim-A dan pelepasan CO₂

3.      Pemanjangan rantai asam palmitat secara bertahap bergantung pada keadaan dan komposisi fektor penunjang reaksi di dalam sel.

Tahap pertama dan kedua adalah mekanisme denofo sintesis asam lemak dalam hewan dan tumbuhan, sedangkan tahap ketiga bukan mekanisme denofo karena berlangsungnya reaksi ditentukan oleh faktor luar, bukan secara keturunan.

1.      Tahap penggiatan asetil CoA. Pembentukan malonil-CoA

 

                     CO₂    ATP                       ADP+Pi

                                                biotin

Asetil-SCoA                                                        HOOC-CH₂-CO-SCoA

                                                Asetil- CoA karboksilase                    malonil-CoA

2.      Tahap pemanjangan rantai secara kontinyu (proses denofo)

 

ACP-SH       CoA-SH

7 malonil-CoA                                          7 malonil-S-ACP

 

                     ACP-SH       CoA-SH

Asetil-CoA                                          asetil-S-ACP                                   palmitoil-S-ACP

                                                                                  Kompleks enzim                 CoA-SH

                                                                                               sintetase asam lemak

 

ACP-SH

                                                                                                                                Palmitoil-SCoA

3.      Pemanjangan rantai secara tahap demi tahap

              Asetil-SCoA                        asetil-SCoA

Palmitoil-SCoA                          stearoil-SCoA                             dan seterusnya

Dalam sintesis asam lemak ini melibatkan suatu molekul protein pembawa, disebut protein pengangkut gugus asil (acyl carrier protein, ACP) yang berperan dalam proses mekanisme reaksi penambahan malonil koenzim-A ke rantai asam lemak, tahap demi tahap, hingga terbentuk asam palmitat.

             Gugus serin

          

Polipeptida-N-C-C-N     Polipeptida

        H      C      H

                 O

         O     P     O

                O^-                   CH₃   OH      O                                   O

                       CH₂     C        C        C    N     CH₂     CH₂      C     N    CH₂SH

                                  CH₃    H               H                                    H     

                                  Pantoat                          β-Alanin               β-tioetanolamin   

Peran ATP dalam sintesis asam lemak sama dengan peran CoA (koenzim-a) dalam oksidasi asam lemak. Dalam hal ini, ACP membentuk senyawa kompleks dengan keenam enzim yang berperan dalam keseluruhan mekanisme sintesis asam lemak. Keenam enzim tersebut bergabung membentuk enzim kompleks sintetase asam lemak. Dan merangkum satu molekul ACP yang terletak di dalam kompleks.

C.  Pembentukan Asetil-S-ACP sebagai Pemula Reaksi

Reaksi antara asetil koenzim-a dengan gugus SH (sulfidril) dari molekul ACP merupakan reaksi pemula dalam mekanisme sintesis asam lemak yang reaksinya dikatalisis oleh enzim sintetase kompleks yaitu ACP-asiltransferase. Persamaan reaksinya :

Asetil-SCoA + ACP-SH           asetil-S-ACP + CoA-SH

Reaksi selanjutnya adalah pemindahan gugus asetil dari ACP ke gugus SH dari enzim beta-ketoasil-ACP-sintase, menghasilkan asetil S-beta-ketoasil-ACP-sintase, disingkat asetil disingkat asetil-S-sintase.

Asetil-S-ACP + sintase-SH             ACP-SH + asetil-S-sintase

Dengan telah terikatnya gugus asetil pada enzim pertama dari enam enzim kompleks sintetase asam lemak tersebut dapat dimulai mekanisme pemanjangan rantai asam lemak dengan penambahan 2 atom karbon pada malonil koenzim-A, secara berturut-turut sampai terbentuknya asam palmitat.

D.Reaksi Kondensasi Pembentukan Aseto Asetil-S-ACP

Reaksi kondensasi disahului denga reaksi pembentukan malonil-S-ACP dari malonil-S-CoA, yaitu pemindahan gugus malonil dari ACP ke CoA. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim ACP-malonil-transferase. Persamamn reaksinya :

malonil-S-CoA + ACP-SH            malonil-S-ACP + CoA-SH

(malonil koenzim-A)                                                   (koenzim-A)

Reaksi berikutnya adalah kondensasi antara asetil-S-sintase dengan malonil-S-ACP menghasilkan aseto asetil-S-ACP yang reaksinya dikatalisis oleh enzim beta-ketoazil-ACP-sintase dan laju reaksinya didorong oleh terlepasnya CO₂ dari malonil-S-ACP, yaitu reaksi eksergonik dekarboksilasi gugus malonil, yang memberikan dorongan termodinamik ke arah reaksi pembentukan aseto-asetil-S-ACP.

O                                                 O               CO₂    ACP-SH         O             O

ǀǀ                                                  ǀǀ                                                    ǀǀ               ǀǀ

CH₃ – C – S – ACP + HOOC – CH₂ – C – S – ACP                CH₃ - C – CH₂ – C – S - ACP

Asetil – S – ACP         malonil – S – ACP     _sintase^{β – ketoasil – ACP}        asetoasetil – S – ACP

Tahap reaksi reduksi asetoasetil – S – ACP

Dengan dua reaksi reduksi yang berikutnya, selesailah seluruh tahap reaksi pemanjangan rantai asam lemak dengan dua atom karbon. Pada reaksi reduksi yang pertama, asetoasetil –S-ACP direduksi dengan NADPH dan enzim beta – ketoasil – ACP- reduktase menghasilkan D-β-hidroksibutiril-S-ACP, yang selanjutnya mengalami dehidratasi dengan enzim enoil-ACP-hidratase menghasilkan krotonil-ACP. Reaksi reduksi yang kedua adalah hidrogenasi krotonil-ACP dengan enzim enoil-ACP-reduktase menghasilkan butiril-ACP. Seperti juga reaksi reduksi yang pertama, reaksi ini menggunakan NADPH-NADP+ sebagai sistem koenzimnya.

O                                                                         OH                 O

ǀǀ                            NADPH+H⁺     NADP⁺            ǀ                    ǀǀ               

CH₃ – C –CH₂ - C - S – ACP                                  CH₃ - CH – CH₂ – C – S - ACP

Asetoasetil – S – ACP              _sintase^{β – ketoasil – ACP}      β- hidroksibutiril  – S – ACP

Dengan terbentuknya butiril – ACP, selesailah satu dari tujuh daur yang dilakukan oleh enzim kompleks sintetase untuk menghasilkan palmitoil – CoA. Untuk memulai daur yang berikutnya , gugus butiril dipindahakan dari ACP ke enzim β – etoasil – ACP – sintase dan ACP mengambil 1 gugus malonil dari molekul malonil – CoA yang lainnya. Selanjutnya daur diulangi dengan reaksi kondensaasi antara malonil – ACP dengan butiril – S – β – ketoasil – ACP sintase menghasilkan β- ketoheksanoil – S – ACP dan CO_2. Setelah tujuh kali mekanisme daur berlangsung dengan enzim kompleks sintetase asm lemak, terbentuklah palmitoil – ACP sebagai hasil akhir. Selanjutnya , gugus palmitoil ini dapat mengalami beberapa kemungkinan, tergantung kondisi dalam sel dan jenis jasadnya. Kemungkinan itu ialah : pertama, gugus palmitoil dilepaskan dari enzim sintetase kompleks, dengan bantuan enzim tioesterase.menghasilkan asam palmitat bebas ; kedua, gugus palmitoil dipindahkan dari ACP ke CoA ; ketiga , gugus palmitoil digabungkan langsungbke dalam asam fosfatidat dalam proses sintesis fosfolipid dan triasil gliserol.

BIOSINTESIS TRIASILGLISEROL

                Triasilgliserol merupakan lipid cadangan. Senyawa pemula biosintesis trigliserida adalah L gliserol 3 fosfat dan senyawa koenzim A asil assam lemak.L- gliserol – 3 – fosfat pada umumnya terbentuk dari senyawa – senyawa proses glikolisis, yaitu dihidroksiaseton fosfat yang oleh enzim gliserol 3 – fosfat dehidrogenase diubah menjadi L – gliserol -3-fosfat dengan bantuan NAD+/NADH sebagai koenzimnya.

Tahap reaksi pertama dan kedua adalah proses asilasi gugus hidroksil dari L- gliserol- fosfat menghasillkan asam lisofosfatidat kemudian asam fosfatidat yang dikatalisis oleh enzim gliserolfosfat asiltransferase.pada tahap reaksi ketiga biosintesis triasilgliserol, asam fosfatidat dihidrolisis dengan enzim fosfatidat fosfatase menghasilkan diasilgiserol.kemudian pada tahap reaksi terakhir diasilgliserol bereaksi dengan molekul ketiga dari koenzim A asil asam lemak, dikatalisis oleh enzim diasilgliserol bereaksi dengan molekul ketiga dari koenzim A asi asam lemak,dikatalisis oleh enzim diasilgliserol asil transferase, menghasilkan triasilgliserol.

BIOSINTESIS KOLESTROL

Pembentukan asam mevalonat dari asetat

Asam mevalonat terbentuka dari tiga moekul asetil CoA yang berkondensasi melalui pembentukan β-hidroksi-β-metil – glutaril-coA sebagai senyawa antaranya. Kedua tahap reaksi masing2 dikatalisis oleh enzim HMG- CoA sintase dan HMG CoA reduktase, dan dalam masing – masing tahap dilepaskan satu molekul koenzim A bebas. Dua molekul NADPH dipakai sebagai koenzim pada tahap reaksi kedua yang dikatalisis oleh HMG-CoA reduktase.

Pembentukan skualin dari asam mevalonat

Tahap kedua dimulai dengan fosforilasi asam mevalonat dengan ATP berturut – turut menghasilkan asam 5-fosfomevalonat, asam 5 pirofosfomevalonat, asam isopentenil pirofosfat yang tidak mantap, dan asam 3,3- dimetilalil pirofosfat yang untuk pembentukanx masing- masing berturut – turut dikatalisis oleh enzim mevalonat kinase. Selanjutnya satu molekul IPP dengan satu DPP menghasilkan satu molekul monoterpen, geranil pirofosfat.

Pembentukam steroida lain dari kolesterol

Proses katabolisme kolesterol di dalam jaringan hati menghasilkan berbagai senyawa steroida, terutama asam empedu seperti asam kolat,asam glikokolat dan asam taurokolat yang dikeluarkan melalui kantong empedu atau sel mukosa ke dalam saluran usus halus.

                                        

DAFTAR PUSTAKA

Lehninger AL, Nelso DL, Cox MM. 1993.  Dasar-dasar Biokimia. Jilid II. EGC. Penerbit buku Kedokteran.

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. 1993. Harper’s Biochemistry, twenty-third edition. Appleton & Lange, Norwalk Connecticut.

Stryer, Lubert. Biokimia Edisi 4. Jakarta: Buku Kedokteran EGC

Wirahadikusumah, M. 1985. Biokimia : Metabolisme Energi, Karbohidrat dan Lipid. ITB. Bandung.