BIOKIMIA

Metabolisme Lemak

Kelompok 3 :

Christiana Sembiring 20123400

Clara Rizka Putri 2012340018

Diah Porwaningtias N 2012340016

Dieny Zakiyah 2012340023

Winda Christanty 2012340024

JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS SAHID JAKARTA

2013

1

BAB I

PENDAHULUAN

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 larut dalam air. Kelarutannya dalam air yang kecil disebabkan karena kekurangan atom-

atom yang berpolarisasi (O, N, S, P). Lipid merupakan golongan senyawa organik kedua yang menjadi

sumber makanan, merupakan kira-kira 40% dari makanan yang dimakan setiap hari.

Ada beberapa fungsi lipid di antaranya:

1. Sebagai penyusun struktur membran sel

Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-

material.

2. Sebagai cadangan energi

Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa

3. Sebagai hormon dan vitamin

Hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi

proses-proses biologis

          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.

2

Derivat-derivat isopreni terdapat dalam jumlah kecil, tetapi mempunyai fungsi metabolik yang

sangat penting dan terpisah.

Terdapat beberapa jenis lipid yaitu:

1. Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh

2. Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida

3. Lipid kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid

4. Non gliserida, terdiri atas sfingolipid, steroid dan malam

a. Asam lemak

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.Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24. Ada dua macam asam lemak

yaitu:

Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)

Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap

Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)

Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap

b. Gliserida

Gliserida netral (lemak netral)

Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari

gliserida netral adalah sebagai simpanan energi (berupa lemak atau minyak). Setiap gliserol

mungkin berikatan dengan 1, 2 atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan

dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut

digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak dinamakan trigliserida. Trigliserida

merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid.

Lemak dan minyak keduanya merupakan trigliserida. Adapun perbedaan sifat secara

umum dari keduanya adalah:

3

Umumnya diperoleh dari hewan

Berwujud padat pada suhu ruang

Tersusun dari asam lemak jenuh

Minyak mempunyai sifat yaitu sebagai berikut :

Umumnya diperoleh dari tumbuhan

Berwujud cair pada suhu ruang

Tersusun dari asam lemak tak jenuh

Fosfogliserida (fosfolipid)

Lipid dapat mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti

salah satu rantai asam lemak. Penggunaan fosfogliserida adalah sebagai komponen penyusun

membran sel dan sebagi agen emulsi. Fosfolipid bilayer (lapisan ganda) sebagai penyusun

membran sel.

c. Lipid kompleks

Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain. Contoh penting dari lipid

kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid.

Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein. Gabungan lipid dengan protein

(lipoprotein) merupakan contoh dari lipid kompleks.

Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal

VLDL (very low – density lypoproteins). VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan

mengangkutnya menuju jaringan lemak. LDL (low – density lypoproteins). LDL berperan

mengangkut kolesterol ke jaringan perifer.HDL (high – density lypoproteins). HDL mengikat

kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol ke hati.

d. Lipid non gliserida

Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol.Jadi asam lemak bergabung dengan molekul-molekul

non gliserol.Yang termasuk ke dalam jenis ini adalah sfingolipid, steroid, kolesterol dan malam.

1) Sfingolipid

Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak. Penggunaan primer dari

sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin serabut saraf. Pada manusia, 25% dari lipid

merupakan sfingolipid.

4

2) Kolesterol

Kolesterol merupakan bagian dari membran sel Steroid. Kolesterol merupakan jenis lipid

yang menyusun membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon.

Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul plaque pada dinding

arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah karena arteri menyempit, penurunan

kemampuan untuk meregang. Pembentukan gumpalan dapat menyebabkan infark miokard dan

stroke.

Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan progesteron.

Progesteron dan testosteron

Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses metabolisme

karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma, gangguan pencernaan dan

sebagainya.

  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.

5

BAB IIMETABOLISME LIPID

1. Metabolisme Lipid

Lipid yang diperoleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu

trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil dari pencernaan

lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid.

Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam

lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini.

Struktur miselus. Bagian polar berada di sisi luar, sedangkan bagian non polar berada di sisi dalam

Sebagian besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam air, maka

diangkut oleh miselus (dalam bentuk besar disebut emulsi) dan dilepaskan ke dalam sel epitel

usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan monogliserida segera dibentuk menjadi

trigliserida (lipid) dan berkumpul berbentuk gelembung yang disebut kilomikron.

Selanjutnya kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan bermuara pada vena

kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan

menuju hati dan jaringan adiposa.

6

Struktur kilomikron. Perhatikan fungsi kilomikron sebagai pengangkut trigliserida

Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adiposa

Di dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah menjadi asam-

asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan gliserol tersebut, dibentuk

kembali menjadi simpanan trigliserida. Proses pembentukan trigliserida ini dinamakan

esterifikasi. Sewaktu-waktu jika kita membutuhkan energi dari lipid, trigliserida dipecah

menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi

menjadi energi. Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak

tersebut ditransportasikan oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai

asam lemak bebas (free fatty acid/FFA).

Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan

gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami

esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan

energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat

barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah

cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.

7

Kolesterol

Aseto asetat

hidroksi butirat Aseton

Steroid

Steroidogenesis

Kolesterogenesis

Ketogenesis

Diet

Lipid

Karbohidrat

Protein

Asam lemak

Trigliserida

Asetil-KoA

Esterifikasi Lipolisis

Lipogenesis Oksidasi beta

Siklus asam sitrat

ATP

CO2

H2O

+ ATP

Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA.

Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil

KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di

sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis

menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.

Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami

kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis

membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi

menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini

dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan

asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian.

Ikhtisar metabolisme lipid

8

Gliserol

2. Metabolisme gliserol

Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol

ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap

awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat.

Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat,

suatu produk antara dalam jalur glikolisis.

Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol

3. Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)

Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan

oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan

terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak

diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA

9

Membran mitokondria internaKarnitin palmitoil transferase IIKarnitin

Asil karnitintranslokase

KoA Karnitin

Asil karnitin Asil-KoA

Asil karnitin

Beta oksidasi

Membran mitokondria eksterna

ATP + KoA AMP + PPi

FFA Asil-KoA

Asil-KoA sintetase(Tiokinase)

Karnitin palmitoil transferase I

Asil-KoA KoA

Karnitin Asil karnitin

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak

rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin,

dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO-.

Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme pengangkutan karnitin

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:

Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim

tiokinase.

Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil

transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah

10

menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna

mitokondria.

Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang

bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.

Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan

dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna

mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.

Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi

beta.

Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan

proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA.

Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon

β asam lemak dioksidasi menjadi keton.

Oksidasi karbon β menjadi keton

11

Keterangan:Frekuensi oksidasi β adalah (½ jumlah atom C)-1Jumlah asetil KoA yang dihasilkan adalah (½ jumlah atom C)

Oksidasi asam lemak dengan 16 atom C. Perhatikan bahwa setiap proses pemutusan 2 atom C adalah proses oksidasi β dan setiap 2 atom C yang diputuskan adalah asetil KoA.

12

13

Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat

Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu

menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)

Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan

sebagai berikut:

1.Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi

dengan menghasilkan energi 2P (+2P)

2.delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA

3.L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai

respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)

4.Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah

kehilangan 2 atom C.

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali

oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka

asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom

C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2

asetil-KoA.

Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.

Penghitungan energi hasil metabolisme lipid

Dari uraian di atas kita bisa menghitung energi yang dihasilkan oleh oksidasi beta suatu

asam lemak. Misalnya tersedia sebuah asam lemak dengan 10 atom C, maka kita

memerlukan energi 2 ATP untuk aktivasi, dan energi yang di hasilkan oleh oksidasi beta

adalah 10 dibagi 2 dikurangi 1, yaitu 4 kali oksidasi beta, berarti hasilnya adalah 4 x 5 = 20

14

ATP. Karena asam lemak memiliki 10 atom C, maka asetil-KoA yang terbentuk adalah 5

buah.

Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing-masing akan

menghasilkan 12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian

sebuah asam lemak dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk

aktivasi) + 20 ATP (hasil oksidasi beta) + 60 ATP (hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP.

Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat

berubah menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal

sebagai badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton

dinamakan ketogenesis.

Proses ketogenesis

15

Lintasan ketogenesis di hati

Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan

kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi

steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).

16

Gambar Lintasan kolesterogenesis

17

DAFTAR PUSTAKA

Koolman,Jan.,dan Rohm,Klaus-Hainrich.(2000).Atlas Berwarna dan Teks

       Biokimia.Jakarta:HipokratesMontgomery,rex.,Dryer,Robert  L.,Conway,Thomas W.,Spector,Athur       A.(1993).Biokimia Suatu Pendekatan Berorientasi Kasus.Yogyakarta:Gajah

       Mada University PressSyaifuddin.(2006).Anatomi Fisiologi untuk Mahasiswa       Keperawatan,E/3.Jakarta:EGC

18