Karakteritik, Pencernaan, dan Metabolisme Lemak

DEFINISI LEMAK

Lipid adalah suatu kelompok besar substansi biologik yang dapat larut dengan baik dalam pelarut zat organik, seperti metanol, aseton, klorofom dan benzena. Sebaliknya lipid tidak atau sukar alrut dalam air. Kelarutannya dalam air yang kecil disebabkan karena kekurangan atom-atom yang berpolarisasi (O, N, S, P)

Asam lemak adalah asam karbonat dengan rantai hidrokarbon yang panjang dengan rumus CH3(CH2)nCOOH atau  CnH2n+1-COOH. Sebagai komponen dari lipid, asam lemak terdapat pada semua organisme. Asam lemak terutama berada dalam bentuk ester dengan alkohol, misalnya dengan gliserol, spingosin atau kolesterol. Dalam jumlah kecil asam lemak ditemukan juga dalam bentuk tidak teresterisasi, sehingga dikenal sebagai asam lemak bebas.

Lemak adalah  ester yang tersusun dari tiga asam lemak dengan tiga gugus alkohol dari senyawa gliserol. Bila hanya satu asam lemak yang teresterisasi dengan gliserol, disebutmonoasilgliserol (rantai asam lemak = rantai asli). Melalui esterisasi dengan asam lemak lainnya akan dihasilkandiasilgliserol dan selanjutnya  triasilgliserol yang merupakan lemak yang sesungguhnya.

loading...

KLASIFIKASI LIPID

Lipid yang terdapat dalam tubuh dapat diklasifikasikan menurut struktur kimianya ke dalam 5 grup. Asam lemak kelas pertama berfungsi sebagai sumber energi utama bagi tubuh. Selain itu, asam lemak adalah blok pembangun dari asam lemak ini kompleks-kompleks lipid disintesis. Prostagladin, yang dibentuk dari asam lemak tidak jenuh ganda tertentu, adalah substansi pengatur intrasel yang merubah taggapan-tanggapan sel terhadap rangsangan luar.

Kelas lipid kedua terdiri dari ester-ester gliseril. Ester-ester ini termasuk pula asigliserol, yang selain merupakan senyawa antara atau pengangkut metabolik dan bentuk penyimpanan asam lemak, dan fosfogliserid yang merupakan komponen utama lipid dari membran sel.

Sfingolipid yang merupakan kelas ketiga juga merupakan komponen membran. Mereka berasal dari alkohol lemak sfingosin.

Sterol mencakup kelas ke empat lipid. Derivat sterol, termasuk kolesterol, asam empedu, hormon steroid, dan vitamin D sangat penting dari segi kesehatan.

Terpen, kelas terakhir lipid, mencangkup dolikol dan vitamin-vitamin A, E dan K yang larut dalam lemak. Derivat-derivat isopreni terdapat dalam jumlah kecil, tetapi mempunyai fungsi metabolik yang sangat penting dan terpisah.

FUNGSI LEMAK

Lemak dalam bahan makanan merupakan pembawa energi yang penting. Pada pemberian makana yang benar, lemak dalam bahan makanan dapat memberikan sekitar 30 – 35 % energi tambahan bagi manusia. Namun peran sebagai pembawa ebergi bukanlah satu – satunya fungsi lemak dalam bahan makanan. Lemak juga dapat berperan sebagai pengantara bagi viamin-vitamin yang larut dalam lmak dan sebagai sumber untuk asam lemak tak jenuh jamak yang esensial, seperti asam linoleat, asam lonolenat dan asam arakidonat.

Di dalam lemak hewan banyak terdapat asam lemak januh dam sebaliknya lemak pada tumbuh-tumbuan (kecuali lemak kelapa) sebagian besar mengandung asam lemak tak jenuh dan yang sering dijumpai adalah minyak (lemak cair). Melalui hidrasi kimia lemak tumbuh-tumbuhan, minyak dapat diubah menjadi lemak padat (margarine), yang disebut dengan proses pemadatan lemak.

Lemak di dalam tubuh membentuk cadangan energi terbesar pada organisme hewan. Ia dapat digunakan sebagai sumber atom karbon bagi berbagai sintesis yang terjadidalam tubuh sendiri. Lemak ditemukan banyak sel dalam bentuk butir-butir lemak kecil. Adiposit merupakan sel lemak yang khusus menyimpan lemak. Lemak di dalam adiposit menyediakan keperluan manusia akan energi yang cukup selitar dua sampai tiga bulan.

HIDROLISIS LEMAK

Dalam tabung reaksi (in vitro), lemak dapat dipecahkan melalui proses hirolisis alkali (penyabunan) menjadi gliserol dan garan-garam dari asam lemak. Sabun merupakan garam alkali padat dari asam lemak. Berdasarkan sifat-sifat amfipatiknya dapat larut dengan baik dalam air dan juga mampu melarutkan lemak.

Di dalam organisme (in vivo) pemecahan lemak dikatalis oleh enzim lipase. Penghancuran lemak bahan makanan di dlam usus akan dibantu oleh suatu enzim lipase pankreas. Enzim ini cenderung bekerja pada atom sn-C-1 dan atom sn-C-3 lemak. Hasil hidrolisis tersebut ialah monoasigliserol dan dua asam lemak. Berlawanan dengan lemak netral, senyawa-senyawa ini dapat dengan mudah di absorbsi oleh sel mukosa usus.

PENYIMPANAN LEMAK DAN PENGGUNAANYA KEMBALI

Asam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi. Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap penyimpanan tersebut adalah :

1.      Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL.

2.      Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan.

3.      Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa.

4.      Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.

Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula (lihat oksidasi beta).

PENCERNAAN LEMAK OLEH TUBUH

Makanan-makanan yang mengandung lemak dicerna oleh tubuh melalui serangkaian tahapan panjang, baik secara mekanis maupun kimiawi.

1.       Rongga Mulut

Proses pencernaan lemak mula-mula terjadi di rongga mulut. Gigi melakukan fungsinya dalam meremahkan dan menghaluskan lemak secara mekanis, sedangkan kelenjar air ludah yang terdapat di bagian bawah lidah menghasilkan enzim lipase lingual yang berfungsi untuk meminimalkan ukuran lemak agar lebih halus secara kimiawi.

2.      Esofagus dan Lambung

Setelah dikunyah, makanan yang mengandung lemak akan ditelan dan melewati esophagus secara cepat. Di bagian organ ini, lemak tidak sama sekali mengalami proses apapun. Ia hanya lewat untuk kemudian masuk ke dalam lambung. Di dalam lambung, lemak akan bercampur dengan bahan makanan lain untuk kemudian digiling secara mekanis melalui gerak kontraksi lambung dan secara kimiawi melalui penambahan asam lambung (HCl) yang diproduksi oleh dinding lambung.

3.      Usus Halus

Proses pencernaan lemak yang sebenarnya terjadi di usus halus. Menyadari bahwa suatu zat hanya dapat dicerna jika terlarut dalam air, sedangkan lemak atau minyak tidak bisa bercampur dengan air, maka untuk dapat mencerna bahan satu ini proses emulsifikasi lemak mutlak diperlukan. Proses emulsifikasi sendiri terjadi ketika lemak masuk ke usus dua belas jari. Masuknya lemak ke organ ini, secara biologis akan membuat kantung empedu menghasilkan cairannya. Cairan yang disekresikan hepatosit hati ini adalah zat yang mampu mengemulsikan lemak dan merubah ukurannya menjadi 300 kali lebih kecil dari ukuran semula. Dengan bantuan enzim lipase dari pankreas, emulsi lemak kemudian dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Keduanya akan bereaksi dengan garam empedu untuk kemudian menghasilkan butir-butir lemak (micel) yang siap diabsorpsi oleh usus kosong (jejunum) dan usus penyerapan (ileum). Secara difusi pasif, butir-butir lemak akan diserap oleh membran mukosa di dinding usus kosong dan usus penyerapan. Butir-butir lemak ini kemudian dibawa dan disalurkan melalui aliran darah ke seluruh tubuh.

4.      Usus Besar dan Anus

Orang dewasa umumnya dapat mencerna dan menyerap lemak maksimal 95% dari keseluruhan makanan yang dikonsumsinya. Adapun 5% lemak yang tidak diserap akan mengalir menuju usus besar untuk kemudian dikeluarkan dari dalam tubuh melalui feses.

METABOLISME LEMAK

Lemak yang tidak segera diperlukan setelah absorbsi disimpan oleh tubuh dalam jaringan adiposa. Bila diperlukan, lemak dikeluarkan dari tempat penyimpanan dalam hati diubah menjadi gliserol dan asam lemak, bentuk yang paling mudahdapat digunakan dalam tubuh. Bila lemak terus di metabolisme dalam hati maka akan terdapat ampas berupa zat keton yang hanya terbatas penggunaanya. Kalau banyak dihasilkan di hati maka akn menjadi kalori dalam darah, dan hal ini terjadi pada saat kelaparan karena tubuh tidak mempunyai sesuatu untuk digunakan selain dari lemak di dalam jaringan adiposa.

1.      Pencernaan : Lipase lambung menghasilkan sedikit hidrolisis lemak sehingga lipase pankreas dan lipase usus memecah lemak menjadi gliserin dan asam lemak.

2.      Absorbsi : Gliserin dan asam lemak oleh kakteal disalurka ke duktus dan masuk ke aliran darah, kemudian dialirkan ke deluruh jaringan tubuh. Hati membantu mengoksidasi lemak dan mempersiapkan untuk disimpan dalam jaringan, lemak dioksidasi untuk memberi panas dan tenaga serta lemak yang disimpan mengandung vitamin A dan B. Produksi buangan hasil pembakaran lemak dalam jaringan akan diekskresikan oleh paru-paru dalam bentuk air dan karbondioksida melalui kulit dalam bentuk keringat, ginjal dalam bentuk urine serta saluran pencernaan dalam bentuk feases.

KATABOLISME LEMAK

1.      Pelepasan dan Transport Asam Lemak

Pemecahan lemak (lipolisis) di dalam jaringan lemak dikatalis oleh suatu lipase yang peka hormon yang diatur oleh suatu kontrol hormonal yang kompleks. Asam lemak yang dilepaskan dari jaringan lemak akan di transpor di dalam plasma dalam bentuk tidak teresterisasi (free ratty asid = FFA). Ini hanya terjadi pada asam lemak rantai pendek yang benar-benar larut, sedangkan asam lemak rantai panjang dan kurang larut dalam air akan terikat pada albumin. Untuk dapat digunakan, asam lemak dari plasma dimasukkan ke dalam sel dan berada dalam bentuk yang terikat protein. Kecuali jaringan otak dan eitrosit, semua jaringan dapat memecahkan asam lemak melalui oksidasi-β.

2.      Pemecahan Asam Lemak : Oksidasi-β

Dalam oksidassi-β asam lemak dikatabolisis  dari ujung karboksil. Dua atom hidrogen dikeluarkan dari atom carbon-β, C3 dalam rantai, dan terbentuk suatu gugus keto. Pemecahan antara atom karbon-α dan –β terjadi, dan fragmen dua atom karbon yang terdiri dari karbon karboksil asli dan atom karbon-α, dilepaskan sebagai asetil KoA. Oksidasi asam lemak 16-atom karbon akan menghasilkan delapan unit asetil KoA tetapi hanya memerlukan tujuh siklus oksidasi-β. Satu urutan oksidasi-β yang menghasilkan 1 mol asetil KoA dan memberi 5 mol ATP kepada sel. Tiap mol aseil KoA bila di oksidasi dalam siklus Krebs menjdi CO2 dan H2O, memberi tambahan ikatan fosfat energi tinggi kepada sel yang ekivalen dengan 12 mol ATP.

3.      Pengaturan Penghancuran Asam Lemak

Kadar asam lemak bebas (FFA) di dalam plasma bertugas menyediakan asam lemak yang dibutuhkan oleh jaringan yang tidak dapat membentuk asam lemak melalui sintesis sendiri (lipogenesis). Setelah diaktifasi menjadi asil KoA, FFA intra sel disimpan dan dipecahkan. Penyimpanan : Pengesteran dari asam lemak yang diaktifkan (asil KoA) dengan gliserol menyebabkan terbentuknya fosfolipid yang diperlukan sebagai komponen membran dan triasilgliserol (lemak) yang disimpan sebagai cadangan lemak. Penghancuran : Penghancuran asam lemak terjadi di mitokondria. Dengan bantuan toraks karnitin, asam lemak di transpor dari sitoplasma ke dalam mitokondria. Dalam mitokondria asam lemak dipecah menjadi CO2 melalui kerjasama antara oksidasi-β, daur asam sitrat dan rantai pernafasan, dan akibatnya dihasilkan sejumlah ATP.

4.      Penghancuran Asam Lemak Tak Jenuh

Penghancuran asam lemak tak jenuh berlangsung seperti penghancuran asam lemak jenuh yaitu melalui oksidasi-β, hingga mencapai ikatan rangkap cis pada C-9. Karena pada oksidasi-β produk yang tidak jenuh selalu membawa satu ukatan rangkap berposisi trans, maka asam lemak tidak jenuh diubah dari isomer 3,4- cis menjadi isomer 2-trans melalui suatu isomerase. Kemudian penghancuran melalui oksidasi-β dapat dilanjutkan.

5.      Penghancuran Asam Lemak Rantai Ganjil

Pada asam lemak dengan rantai ganjil terjadi proses penghancuran seperti pada asam lemak normal dengan jumlah atom C genap, yang artinya setelah masuk ke dalam sel asam lemak akan di aktifasi menjadi asil KoA denagn menggunakan ATP. Kemudian dengan bantuan torak karnitin ditranspor ke dalam mitokondria untuk dipecah melalui proses oksidasi-β. Propionil-KoA yang tetap tersisa dengan 3 atom C dikarboksilase oleh propionil-KoA karboksilase menjadi metilmalonil-KoAdan setelah isomerisasi, metilmalonil KOA diubah menjadi suksinil-KoA.

6.      Oksidasi α dan ω

Oksidasi α asam lemak bekerja menghancurkan asam lemak bercabang metil. Proses ini terjadi melalui pemisahan terhadap residu C1, dimulai dengan suatu hidroksilase, tidak membutuhkan koenzia A dan juga tidak membutuhkan ATP. Oksidasi ω yaitu oksidasi dari ujung akhir asam lemak yang dimulai dengan suatu hidroksilasi oleh suatu monooksigenase (oksidase campuan secara fungsional) dan dilanjutkan melalui oksidase menjadi asam lemak dengan dua gugus karboksi. Asam lemak ini dipecahkan menjadi oksidasi-β pada kedua sisi hingga menjadi asam dikarbonat C8 atau C6 dan diekskresikan melalui urine.

ANABOLISME LEMAK

1.      Biosintesis Asam Lemak

Biosintesis asam lemak (lipogenesis) berlangsung di dalam sitoplasma dari banyak jaringan, terutama di dalam hati, jaringan lemak, ginjal, paru-paru dan kelenjar susu. Substrat yang trpenting dan pemasok atom karbon adalah glukosa. Asetil-KoA yang membentuk asam lema, tersedia melalui glikolisis dandekarboksilasi oksidatif piruvat. Langkah pertama lipogenesis adalah karboksilasi asetil-KoA menjadi maloni-KoA.reaksi ini di katalis oleh asetil-KoA karboksilase. polimerisasi menjadi asam lemak terjadi di dalam sitoplasma dalam suatu kompleks sintase asam lemak. Yang bekerja sebagai zat pereduksi pada lipogenesis adalahNADPH + H+. koenzim ini dapat berasal dari berbagai sumber. NADPH dapat terbentuk di dalam jalur heksosa monofsfatmelalui reaksi dari glukosa 6-fosfat dehidrogenase dan 6-fosflogukonat dehirogenase. Senyawa ini juga dapat terbentuk oleh suatu isositrat dehidrogenase yang tergantung pada NADP+atau oleh enzim malat yang mengubah malat menjadi piruvat dan CO2. Enzim-enim tersebut berlokalisasi di salam sitoplasma.

2.      Asetil-KoA Karboksilase

Langkah dari biosintesis asam lemak yang menentukan kecepatan  reaksi adalah pembentukan maloni-KoA dari asetil-Koa melalui karboksilasi. Asetil-KoA karboksilase mengandung biotin sebagai gugus prostetik. Pada langkah pertama akan dihasilkan suatu bioksin-karboksi dengan memecahkan ATM dan menggunakan hydrogenkarbonat. Asetil-KoA terutama berasal dari glikolisis, tetapi selain itu juga dari metabolisme asam amino dan pemecahan alcohol. Asetil-KoA karboksilas dalah suatu enzim aloserik. Enzim ini distimulasi oleh asam sitrat dan dihambat oleh asam lemak yang diaktifakan (asetil-KoA). Konsentrasi sam sitrat yang berasal dari mitokondria, di dalam sitoplasma adalah tinggi bila penyediaan subsrat baik. Kemudian sel-sel membentuk pesediaan energy dalam bentuk lemak. Hormon mengatur asetil-KoA karboksilase melaluiinterkonversi. Insulin mengaktifkan enzim melalui suatu fosfatase protein, glukagon dan adrenalin membuatnya menjadi tidak aktif melalui suatu kinae protein. Selain itu insulin dan gluagon juga bekerja dalam jangka panjang melalui induksi dan represi enzim.

3.      Kompleks Sintesa Asam Lemak

Biosintesis asam lemak dikatalis didalam sitoplasma oleh suatu kompleks sinatase asam lemak yang membutuhkan asetil-KoA sebagai molekul awal.Reduktor dalam sintesis asam lemak adalah NADPH + H+ yang secara keseluruhan akan diubah 1 asetil-KoA, 7 malonil-KoA dan 14 NADPH + H+ menjadi palmiat, 7 CO2, 6 H2O, 8 KoA dan 14 NADP+. Aktivitas enzim secara tiga dimensi dibagi menjadi tiga domain yang berbeda. Domain 1 mengkatalisis masuknya substrat asetil-KoA (atau asil-KoA) dan malonil-KoA dengan bantuan (ACP)-S-asetil transferase dan (ACP)-S-maloni trferase, dan selanjutnya mengkatalisis kondendasi dari keduanya dengan bantuan 3-ketoasil-(ACP)-sintase. Domain II mereduksi rantai asam lemak yang sedang tumbuh dengan bantuan 3-ketoasi-(ACP)-reduktase, 3-hidroksiasil-(ACP)-dehidratase dan enoil-(ACP)-reduktase. Yang terakhir Domain III berfungsi membebaskan produk yang telah selesai setelah 7 langkah rantai panjang dengan bantuan asil-(ACP)-hidrolase.

4.      Reaksi-reaksi Sinatase Asam Lemak

Biosintesis palmiat dimulai dengan pemindahan satu residu asetil ke residu sistein yang telah disinggung diatas dan satu residu malonil ke 4-fosfopantetein pada (ACP). Perpanjangan rantai berlangsung melalui pemindahan gugus asetil ke C-2 dari residu maloni, dimana gugus karboksi bebas dilepaskan sebagai CO2. Ketiga langkah reaksi selanjutnya, yaitu reduksi dari ggus 3-keto penglepasan air dn reduksi yang diperbaharui, menghasilkan suatu asam lemak dengan 4 atom C. produk antara ini akan dipindahkan kembali dari ACP ke residu sistein dengan bantuan asil transferase, sedemikian rupa sehingga daur dapat kembali dimulai dengan memasukkan matonil-KoA ke ACP.

loading...