Asam Lemak Diangkut di Dalam Darah Sebagi Asam Lemak Bebas

Istilah asam lemak bebas merujuk pada asam lemak yang terdapat dalam keadaan

takteresterifikasi. Istilah lainnya adalah asam lemak takterestifikasi atau asam lemak

nonesterifikasi. Di dalam plasma, asam lemak bebas rantai panjang bergabung dengan

albumin, dan di dalam sel asam lemak tersebut terikat dengan protein pengikat asam lemak

sehingga pada kenyataannya senyawa ini tidak pernah benar-benar “bebas”. Asam lemak

dengan rantai yang lebih pendek bersifat lebih larut di air dan terdapat sebagian asam

takterionisasi atau anion asam lemak.

Asam Lemak Diaktifkan Sebelum Dikatabolisasi

Asam lemak pertama-tama harus dikonversi dalam reaksi dengan ATP menjadi intermediet

aktif sebelum bereaksi dengan enzim yang bertanggung jawab atas metabolisme selanjutnya.

Denagn adanya ATP dan koenzim A, emzim asil-KoA sintetase (tioksinase) mengatalis

proses konvensi asam lemak (asam lemak bebas) menjadi asam lemak aktif atau asil-KoA,

yang disertai dengan pemakaina satu ikatan fosfat energi-tinggi.

Adanya enzim pirofosfatase anorganik menjamin bahwa aktifasi akan berjalan sampai selesai

dengan memfasilitasi hilangnya fosfat energi-tinggi tambahan yang terkait dengan pirofosfat,

senhingga dua fosfat energi-tinggi akan terpakai selama aktifasi setiap molekul asam lemak.

Enzim asil-KoA sintetase ditemukan di retikulum endoplasma, peroksisom, dan disebelah

dalam serta pada membran eksterna mitokondria.

Oksidasi Asam Lemak Menghasilkan Sejumlah Besar ATP

Pengangkutan elektron pada rantairespirasi dari FADH2, dan NADH akan menghasilkan

sintesis lima fosfat energi-tinggi untuk setiap tujuh molekul pertama asetil-KoA yang

dibentuk melalui β-oksidasi palmitat (7x5 = 35). Asetil-KoA yang terbentuk berjumlah total 8

mol, dan setip mol akan menghasilkan 12 mol ATP padaoksidasi dalam siklus asam sitrat

sehingga memberikan 8x12 = 96 mol ATPyang berasal dari aetil-KoA yang terbentuk dari

palmitat. Dengan dikurangi dua untuk aktifasi inisial asam lemak maka diperoleh hasil neto

129 mol ATP permol palmitat, atau 129x51,6 = 6656kJ. Mengingat energi bebas hasil

pembakaran asam palmitat adalah 9791 kJ/mol, proses tersebut akan mandapatkan sebagai

fosfat energi-tinggi sebanyak 68% dari total energi hasil pembakaran asam lemak.

Oksidasi Asam Lemak

Pada tahun 1904, Franz Knoop menerangkan bahwa asam lemak itu dipecah melalui

oksidasi pada karbon –β. Kemudian padatahun 1949 Eugene Kennedy dan Lehninger

menerangkan bahwa terjadinya oksidasi asam lemak di mitokondria.Di mana asam lemak

sebelum memasuki mitokondria mengalami aktivasi . adenosin trifosfat ( ATP ) memacu

pembentukan ikatan tioester antara gugus karboksil asam lemak dengan gugus sulfhidril pada

KoA. Reaksi pengaktifan iniberlangsung di luar mitokondria dan dikatalisis oleh enzim asil

KoA sintetase ( tiokinase asam lemak )

Paul Berg membuktikan bahwa aktivasi asam lemak terjadi dalam dua tahap.Pertama,

asam lemak bereaksi dengan ATP membentuk asil adenilat. Dalam bentuk anhidra campuran

ini, gugus karboksilat asam lemak diikatkan dengan gugus fosforil AMP. Dua gugus fosforil

lainnya dari ATP dibebaskan sebagai pirofosfat. Gugus sulfhidril dari KoA kemudian

bereaksi dengan asila adenilat yang berikatan kuat dengan enzim membentuk asil KoA dan

AMP.

R – C + ATP R – C – AMP + PPi Asam lemak Asil adenilat

R – C – AMP + H- S – KoA R – C – S – KoA + AMP Asil KoA

Pengangkutan asam lemak rantai panjang ke dalam matriks mitokondria.

Asam lemak diaktifkan di luar membran mitokondria, proses oksidasi terjadi di dalam

matriks mitokondria. Molekul asil KoA rantai panjang tidak dapat melintasi membran

mitokondria, sehingga diperlukan suatu mekanisme transport khusus.Asam lemak rantai

panjang aktif melintasi membran dalam mitokondria dengan cara mengkonjugasinya dengan

karnitin, suatu senyawa yang terbentuk dari lisin.Gugus asil dipindahkan dari atom sulfur

pada KoA ke gugus hidroksil pada karnitin dan membentuk asil karnitin. Reaksi ini

dikatalisis oleh karnitin transferase I, yang terikat pada membran di luar mitokondria.

R – C – S – KoA + H3C – N – CH2 – C – CH2 – C HS – KoA + H3C – N – CH2

Asil KoA Karnitin Asil Karnitin

–C – CH2 – C.

Selanjtunya, asil karnitin melintasi membran dalam mitokondria oleh suatu

translokase. Gugus asil dipindahkan lagi ke KoA pada sisi matriks dari membran yang

dikatalisis oleh karnitin asil transferase II. Akhirnya karnitin dikembalikan ke sisi sitosol oleh

translokase menggantikan masuknya asil karnitin yang masuk.Molekul asil KoA dari sedang

dan rantai pendek dapat menembus mitokondria tanpa adanya karnitin.

Kelainan pada transferase atau translokase atau defisiensi karnitin dapat menyebabkan

gangguan oksidasi asam lemak rantai panjang, Kelainan tersebut diatas ditemukan pada

kembar identik yang menderita kejang otot disertai rasa nyeri yang dialami sejak masa kanak-

kanak.. Rasa nyeri diperberat oleh puasa, latihan fisik, atau diet tinggi lemak; oksidasi asam

lemak adalah proses penghasil energi utama pada ketiga keadaan tersebut. Enzim glikolisis

dan glikogenolisis dalam keadaan normal.

IV.1. Asetil KoA, NADH dan FADH2 terbentuk pada setiap satu kali oksidasi.

Asil KoA jenuh dipecah melalui urutan empat reaksi yang berulang yaitu : oksidasi

oleh flavin adenin dinukleotida ( FAD ), hidrasi oleh NAD dan tiolisis oleh KoA. Rantai asil

diperpendek dengan dua atom karbon sebagai hasil dari keepat reaksi tadi dan terjadi

pembentukan FADH2, NADH dan asetil KoA.

Reaksi pertama pada tiap daur pemecahan adalah oksidasi asil KoA oleh asil KoA

dehidrogenase yang menghasilkan satu enoil KoA denganikatan rangkap trans antara C – 2

dan C – 3.

Asil KoA + E – FAD → trans - Δ² - Enoil KoA + E – FADH2

Langkah selanjutnya adalah hidrasi ikatan ganda antara C- 2 dan C – 3 oleh enoil KoA

hidratase.

Trans - Δ² - Enoil KoA + H2O ↔ L- 3 – hydroksiasil KoA.

Hidrasi enoil KoA membuka jalan bagi reaksi oksidasi kedua, yang mengubah gugus

hidroksil pada C – 3 menjadi gugus keto dan menghasilkan NADH. Oksidai ini dikatalisis

oleh L – 3 – hidroksiasil KoA dehidrogenase .

L – 3 – hidroksiasil KoA + NAD ↔ 3 – ketoasil KoA + NADH + H+

Langkah akhir adalah pemecahan 3 – ketoasil KoA oleh gugus tiol dari molrkul KoA lain,

yang akan menghasilkan asetil KoA dan suatu asil KoA rantai karbonnya dua atom karbon

lebih pendek. Reaksi ini dikatalisis oleh β – ketotiolase.

3- ketoasil KoA + HS – KoA ↔ asetil KoA + asil KoA.

(karbon- karbon n ) ( karbon- karbon n-2 ).

Asil KoA yang memendek selanjutnya mengalami daur oksidasi berikutnya, yang

diawali dengan reaksi yang dikatalisis oleh asil KoA dehidrogenase. Rantai asam lemak yang

mengandung 12 sampai 18 karbon dioksidasi oleh asil KoA dehidrogenase rantai panjang.

Asil KoA dehidrogenase untuk rantai sedang mengoksidasi ranta asam lemak yang memiliki

14 sampai 4 karbon, sedangkan asil KoA dehidrogenase untuk rantai pendek hanya bekerja

pada rantai 4 dan 6 karbon. Sebaliknya, β – ketotiolase, hidroksiasil dehidrogenase, dan enoil

KoA hidratase memiliki spesifitas yang luas berkenaan dengan panjangnya gugus asil.

IV.2.Oksidasi sempurna asam palmitat

Kita dapat menghitung energi yang dihasilkan dari oksidasi suatu asam lemak. Pada

tiap daur reaksi, asil KoA diperpendek dua karbon dan satu FADH2, NADH dan asetil KoA

terbentuk.

Cn – asil KoA + FAD + NAD + H2O + KoA → Cn-2 – asil KoA + FADH2 + NADH + asetil

KoA + H

Pemecahan palmitoil KoA ( C16 – asil KoA ) memerlukan tujuh daur reaksi. Pada

daur ketujuh, C4 – ketoasil KoA mengalami tiolisis menjadi dua molekul asetil KoA. Dengan

demikian stoikiometri oksidasi palmitoil KoA menjadi.

Palmitoil KoA + 7 FAD + 7 NAD +7 KoA + & H2O→

8 asetil KoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H

Dua setengah ATP akan terbentuk per NADH yang dioksidasi pada rantai pernafasan,

sedangkan 1,5 ATP akan terbentuk untuk tiap FADH2. Jika diingat bahwa oksidasi asetil

KoA oleh daur asam sitrat menghasilkan 10 ATP, maka jumlah ATP yang terbentuk pad

oksidasi palmitoil KoA adalah 10,5 dari 7 FADH2, 17,5 dari 7 NADH dan 80 dari 8 molekul

asetil KoA, sehingga jumlah keseluruhannya adalah 108. Dua ikatan fosfat energi tinggi

dipakai untuk mengaktifkan palmitat, saat ATP terpecah menjadi AMP dan 2 Pi. Jadi

oksidasi sempurna satu molekul asam palmitat menghasilkan 106 ATP.

IV.3.Oksidasi asam lemak tak jenuh.

Oksidasi asam lemak tak jenuh reaksinya sama seperti reaksi oksidasi asam lemak

jenuh. Hanya diperlukan tambahan dua enzim lagi yaitu isomerase dan reduktase untuk

memecah asam-asam lemak tak jenuh..

Oksidasi asam palmitoleat atau asam lemak C16 yang memiliki ikatan rangkap antara

C- 9 dan C –10 ini diaktifkan dan diangkut melintasi membran dalam

mitokondria dengan cara yang sama dengan asam lemak jenuh. Selanjutnya palmitoleil KoA

mengalami tiga kali pemecahan dengan enzim-enzim yang sama seperti oksidasi asam lemak

jenuh. Enoil KoA – sis - Δ³ yang terbentuk pada ketiga kali jalur oksidasi bukanlah substrat

bagi asil KoA dehidrogenase. Adanya ikatan rangkap antara C-3 dan C-4 menghalangi

pembentukan ikatan rangkap lainnya antar C – 2 dan C – 3. Kendala ini dapat diatasi oleh

suatu reaksi yang mengubah posisi dan konfigurasi dari ikatan rangkap sis - Δ³. Suatu

isomerase mengubah ikatan rangkap ini menjadi ikatan rangkap trans - Δ². Reaksi- reaksi

berikutnya mengikuti reaksi oksidasi asam lemak jenuh saat enoil KoA – trans - Δ²

merupakan substrat yang reguler.

Satu enzim tambahan lagi diperlukan untuk oksidasi asam lemak tak jenuh

jamak .Misalnya asam lemak tak jenuh jamak C18 yaitu linoleat , dengan ikatan rangkap sis -

Δ9 dan sis Δ12. Ikatan rangkap sis - Δ³ yang terbentuk setelah tiga daur oksidasi – β, diubah

menjadi ikatan rangkap trans - Δ² oleh isomerase tersebut di atas, seperti pada oksidasi

palmitoleat . Ikatan rangkap sis - Δ¹² - linoleat menghadapi masalah baru. Asil KoA yang

dihasilkan oleh empat daur oksidasi β mengandung ikatan rangkap rangkap sis - Δ4.

dehidrogenase pada spesies ini oleh asil Koa dehidrogenase menghasilkan zat antara 2,4 –

dienoil yang bukan substrat bagi enzim berikutnya pada jalur oksidasi β. Kendala ini dapat

diatasi oleh 2,4 - dienoil – KoA reduktase, suatu enzim yang menggunakan NADH untuk

mereduksi zat antara 2,4 – dienoil menjadi enoil KoA – sis - Δ³. Isomerase tersebut di atas

kemudian mengubah enoil KoA – sis -Δ³ menjadi bentuk trans, suatu zat antara yang lazim

pada oksidasi – β.Jadi ikatan rangkap yang letaknya pada atom C nomer ganjil ditangani oleh

isomerase dan ikatan rangkap yang terletak pada atom C nomor genap ditangani oleh

reduktase dan isomerase.

IV.4.Oksidasi asam lemak dengan nomor atom karbon ganjil.

Asam lemak yang memiliki jumlah karbon ganjil merupakan spesies jarang. Asam

lemak ini dioksidasi dengan cara yang samaseperti oksidasi asam lemak dengan jumlah atom

karbon genap, kecuali pada daur akhir degradasi akan terbentuk propionil KoA dan asetil

KoA, bukan dua molekul asetil KoA. Unit – tiga karbon aktif pada propionil KoA memasuki

daur asam sitrat setelah diubah menjadi suksinil KoA.

V.Proses Ketogenesis.

Asetil KoA yang terbentuk pada oksidasi asam lemak akan memasuki daur asam sitrat

hanya jika pemecahan lemak dan karbohidrat terjadi secara berimbang. Karena masuknya

asetil KoA ke dalam daur asam sitrat tergantung pada tersedianya oksaloasetat untuk

pembentukan sitrat. Tetapi konsentrasi oksaloasetat akan menurun jika karbohidrat tidak

tersedia atau penggunaannya tidak sebagaimana mestinya. Oksaloasetat dalam keadaan

normal dibentuk dari piruvat.

Pada puasa atau diabetes, oksaloasetat dipakai untuk membentuk glukosa pada jalur

glukoneogenesis dan demikian tidak tersedia untuk kondensasi dengan asetil KoA. Pada

keadaan ini asetil KoA dialihkan kepembentukan asetoasetat dan D-3- hidroksibutirat.

Asetoasetat, D- 3- hidroksibutirat dan Aseton disebut dengan zat keton

Asetoasetat dibentuk dari asetil KoA dalam tiga tahap.Dua molekul asetil KoA

berkondensasi membentuk asetoasetil KoA. Reaksi yang dikatalisis oleh tiolase ini

merupakan kebalikan dari tahap tiolisis pada oksidasi asam lemak. Selanjutnya astoasetil

KoA bereaksi dengan asetil KoA dan air untuk menghasilkan 3 - hidroksi – 3 – metilglutaril

KoA ( HMG – KoA ) dan KoA . Kondensasi ini mirip dengan kondensasi yang dikatalisis

oleh sitrat sintase.Keseimbangan yang tidak menguntungkan bagi pembentukan asetoasetil

KoA diimbangi oleh reaksi ini, yang keseimbangannya menguntungkan karena hidrolisis

iaktan tioester . 3 – Hidroksi – 3 – metilglutaril KoA kemudian terpecah menjadi asetil KoA

dan asetoasetat. Hasil dari keseluruhan reaksi adalah

2 Asetil KoA + → H2O Asetoasetat +2 KoA H+

3 – Hidroksibutirat terbentuk melalui reduksi asetoasetat di matriks mitokondria.

Rasio hidroksibutirat terhadap astoasetat tergantung pada rasio NADH / NAD+ di dalam

mitokondria . Karena merupakan asam keto – β, asetasetat secara lambat mengalami

dekarboksilasi spontan menjadi aseton . bau aseton dapat dideteksi dalam udara pernafasan

seseorang yang kadar asetoasetat dalam darahnya tinggi.

V.1. Asetoasetat adalah merupakan salah satu bahan bakar yang utama dalam

jaringan.

Situs utama produksi asetasetat dan 3 – hidroksibutirat adalah hati. Senyawa- snyawa

ini berdifusi dari mitokondria hati ke dalam darah dan diangkut ke jaringan perifer.

Asetoasetat dan 3- hidroksibutirat merupakan bahan bakar normal pada metabolisme energi

dan secara kwantitatif penting sebagai sumber energi .Otot ©2004 Digitized by USU digital

library 6

jantung dan korteks ginjal menggunakan asetoasetat sebagai sumber energi disbanding

glukosa.. glukosa merupakan bahan b akar utama bagi otak dan sel darah merah pada orang

yang mempunyai gizi baik dengan diet seimbang. Tapi otak dapat beradaptasi dan

menggunakan asetoasetat dalam keadaan kelaparan dan diabetes. Pada kelaparan

berkepanjangan, 75% bahan bakar yang diperlukan oleh otak didapat dari asetoasetat.

Asetoasetat dapat diaktifkan melalui pemindahan KoA dari suksinil KoA dalam suatu

reaksi yang dikatalisis oleh suatu koA transferase spesifik. Kemudian, asetoasetil KoA

dipecah oleh tiolase menjadi dua molekul asetil KoA, yang selanjutnya memasuki daur asam

sitrat. Hati dapat membekali organ-organ lain dengan asetoasetat karena hati tidak memiliki

KoA transferase spesifik ini.

Asam lemak dilepaskan oleh jaringan adiposa dan diubah menjadi unit- unit astil oleh

hati, yang kemudian mengeluarkannya sebagai asetoasetat .Kadar asetoasetat yang tinggi

dalam darah menandakan berlimpahnya unit asetil yang menyebabkan berkurangnya laju

lipolisis di jaringan adiposa .

Oksidasi asam lemak di dalam mitokondria menyebabkan pembentukan sejumlah

besar ATP melalui proses yang disebut oksidasi, yaitu proses yang akan memisahkan

unit-unit aset KoA secara sekuensial dari rantai asil lemak. Asetil-KoA doioksidasi

pada siklus asam sitrat yang akan memproduksi ATP berikutnya.

Oksidasi asml lemak dengan jumlah atom karbon yang ganjil akan menghasilkan

asetil-KoA ditambah satu molekul prepionil-KoA yang bersifat glukegonik.

Fungsi Lemak

Sebagai pelindung tubuh dari pengaruh suhu rendah

Sebagai pelarut vitamin A, D, E dan K

Sebagai pelindung alat-alat tubuh yang vital (antara lain jantung dan lambung), yaitu

sebagai bantalan lemak

Sebagai penghasil energi tertinggi, karena setiap garm lemak menghasilkan energi 9,3

kkal

Sebagai salah satu bahan penyusun membran sel

Sebagai salah satu bahan penyusun hormon dan vitamin (khusus untuk sterol)

Sebagai salah satu bahan penyusun garam empedu, asam kolat (di dalam hati) dan

hormon seks (khusus untuk kolesterol)

Lemak diserap tubuh dalam bentuk gliserol dan asam lemak. Gliserol mudah larut di dalam

air sengga mudah diserap pembuluh darah. Di dalam usus halus, asam lemak hasil

pencernaan makanan mula-mula bereaksi dengan garam-garam karbonat membentuk

senyawa sabun. Senyawa sabun dapat diserap oleh jonjot (vili) usus. Di dalam jonjot usus,

senyawa sabun terurai kembali menjadi asam lemak dan garam karbonat. Asam lemak

bersenyawa kembali dengan gliserol membentuk lemak, dan selanjutnya diangkut oleh

pembuluh getah bening usus atau pembuluh kil menuju ke pembuluh getah bening kiri

pembuluh dada terus ke pembuluh balik bawah selangka (vena subklavia) kiri. Lemak

tersebut seanjutnya disimpan di jaringan adiposa (jaringan lemak). Hal ini terjadi apabila

masih ada glukosa yang masih dipergunakan dalam sebagai sumber energi. Jika dibutuhkan,

lemak akan diangkut kehati dalam bentuk senyawa lesitin. Di hati lemak dihidrolisis oleh

lipase menjadi asam lemak dan gliserol.

Syamsuri, Istamar. 2007. Bologi Kelas XI Semester II. Jakarta: Erlangga.