MAKALAH
ANATOMI FISIOLOGI MANUSIA
“METABOLISME LEMAK”
Disusun oleh :
1. NUR AISIYAH A420 080 152
2. YULIANTI A420 080 154
3. WIWIS DINIYATI A420 080 171
4. TRI HASTUTI A420 080 172
5. ATIK LUSIYA WARDANI A420 080 184
6. RENY DWI WIJAYANTI A420 080 186
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2010
METABOLISME LEMAK
A. PENGERTIAN METABOLISME
Metabolisme (bahasa Yunani: metabolismos, perubahan) adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, Termasuk yang terjadi di tingkat selular.
Metabolisme adalah keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (enegi) serta dikatalisis oleh enzim
Metabolisme meliputi:
1. Jalur sintesis (anabolisme/endorgenik) menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP .
2. Jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik) memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.
Kedua proses tersebut dilakukan melalui reaksi-reaksi yang terintgrasi & terorganisasi ® metabolisme.
Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika
B. PENGERTIAN LEMAK
Lemak adalah molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi
larut di dalam pelarut-pelarut organik.
Sifat umum lemak :
1. Umumnya diperoleh dari hewan
2. Berwujud padat pada suhu ruang
3. Tersusun dari asam lemak jenuh.
Ada beberapa fungsi lemak 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 energy
Lemak disimpan sebagai jaringan adipose.
3. Hormon dan vitamin
Hormon mengatur komunikasi antar sel, Sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis
Jenis –jenis lemak
Terdapat beberapa jenis lemak yaitu:
1. Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh
2. Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida
3. Lemak kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid
4. Non gliserida, terdiriatas sfingolipid, steroid dan malam
Asam lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang. Adapunrumus umum dari asam lemak adalah:CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH.Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24.
Ada dua macam asam lemak yaitu:
1. Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap.
2. Asam lemak takjenuh (unsaturated fatty acid) Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangka.
Beberapa contoh struktur asam lemak
1. 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.
2. Fosfogliserida (fosfolipid)
Lipid dapat mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti salah satu rantai asam lemak.
Penggunaan fosfogliserida adalah:
1.Sebagai komponen penyusun membran sel
2. Sebagi agen emulsi
3. Lipid kompleks
Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain.
Contoh penting dari lipid kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid.
3. Lipoprotein
Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein
Ada 4 klas mayor dari lipoprotein plasma yang masing-masing tersusun atas beberapa jenis lipid, yaitu:
Perbandingan komposisi penyusun 4 klas besar lipoprotein
1. Kilomikron
Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal
2. VLDL (very low – density lypoproteins)
VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak
3. LDL (low – density lypoproteins)
LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer
4. HDL (high – density lypoproteins)
HDL mengikat kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol ke hati.
C. PENGERTIAN METABOLISME LEMAK (LIPID)
Metabolisme lipid meliputi oksidasi asam lemak, sintesis asam lemak, sintesis kolesterol, dan transportasi lipid.
Lemak yang kita peroleh 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.
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.
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.
D. GAMBAR METABOLISME LEMAK
Metabolisme lipid meliputi oksidasi asam lemak, sintesis asam lemak, sintesis kolesterol, dan transportasi lipid.
a. Oksidasi Beta Asam Lemak
Berlangsung di mitokondria, menghasilkan banyak ATP. Sebelum dioksidasi, di sitosol, asam lemak diaktifkan dulu menjadi asetil-KoA yaitu asam lemak + KoA + ATP menjadi asetil-KoA + AMP + PPi. Kemudian asetil-KoA ditransport masuk ke matriks mitokondria dalam bentuk berikatan dengankarnitin (asil-karnitin). Di dalam matriks karnitin dilepaskan dan terbentuk asetil-KoA lagi. Pada oksidasi, tiap kali 2 atom C dibebaskan dalam bentuk asetil-KoA, dimulai dari ujung karboksil dihasilkan NADH & FADH2. Oksidasi terjadi pada C- beta (atom C ke-3 dari ujung karboksil) sehingga disebut oksidasi beta. Dari proses oksidasi Beta Asam Lemak dihasilkan: asetil-KoA, FADH dan NADH.Selanjutnya asetil-KoA dioksidasi menjadi CO2 di TCA menghasilkan ATP serta NADH dan FADH2 yang lebih banyak.
b. Sintesis Asam Lemak,
Reaksi utama yang paling berperan adalah transasetilasi terdiri dari proses kondensasi, reduksi, dehidrasi, dan direduksi kembali. Regulasi sintesis asam lemak, diregulasi secara Allosterik yakni: distimulasi oleh sitrat, diinhibisi oleh palmitoil KoA, tingginya proses beta oksidasi atau esterifikasi membatasi jumlah TG. Sintesis asam lemak diinduksi oleh insulin dan direpresi glukagon.
Insulin dalam proses sintesis ini berfungsi: (1) merangsang LPL dengan meningkatkan uptake asam lemak dari kilomikron dan VLDL; (2) merangsang glikolisis dengan meningkatkan sintesis gliserol fosfat; (3) meningkatkan proses esterifikasi; (4) menginduksi HSL fosfatase untuk menginaktifkan HSL; (5) penyimpanan TG (net effect). Pada saat kelaparan atau beraktivitas, hormon glukagon dan epinefrin mengaktivasi adenilil siklase untuk meningkatkan cAMP, mengaktivasi protein kinase A, aktivasi HSL sehingga terjadi mobilisasi TG (net affect) dan asam lemak yang meningkat. Sintesis badan keton di lemak terjadi pada saat kelaparan dan aktivitas yang berat karena makin tingginya produksi asam lemak, aktivitas HSL yang tinggi. Tingginya asam lemak yang diproduksi di hati dijadikan energy KB dari oksidasi asam lemak 7 kcal/g.
Lipid tidak larut dalam darah sehingga perlu dibentuk transport khusus. Asam lemak bebas ditransport dalam bentuk berikatan dengan albumin. TAG, PL dan kolesterol ditransport dalam bentuk partikel bersama dengan protein yang disebut lipoprotein. Dalam bentuk lipoprotein, kolesterol, dan lipid lainnya ditransport ke jaringan. Lipid digunakan yaitu dioksidasi, disimpan, atau untuk proses sintesis. Terdapat 4 jalur transport lipid, yaitu:
(1) asam lemak dari jaringan adiposa ke jaringan lain (dengan albumin)
(2) lipid dari makanan dari usus ke jaringan lain (kilomikron)
(3) lipid yang disintesis dalam tubuh (endogen) dari hati ke jaringan lain (VLDL, LDL)
(4) reverse transport kolesterol dari jaringan ekstrahepatik ke hati untuk diekskresikan melalui empedu (HDL).
Struktur lipoprotein terdiri dari TAG dan kolesterol ester yang bagian tengah/ intinya hidrofobik yang luarnya dilapisi oleh fosfolipid dan kolesterol bebas bersama protein (disebut apolipoprotein, apoprotein). Semakin banyak kandungan protein, semakin besar densitas lipoprotein tersebut, berdasarkan densitasnya dibagi menjadi: HDL, (IDL), LDL, VLDL, dan kilomikron. Destruksi lipoprotein diawali dengan pengikatannya pada reseptor di permukaan sel (endositosis), dilanjutkan hidrolisis oleh lisosom menjadi komponen-komponennya. Kilomikron mengangkut lipid yang diabsorbsi dari usus. VLDL (pre- beta lipoprotein) mengangkut TAG keluar dari hati. LDL (beta lipoprotein) berasal dari katabolisme VLDL. HDL (alfa lipoprotein) untuk transport kolesterol ke jaringan ekstrahepatik ke hati. TAG merupakan lipid utama dalam kilomikron dan VLDL, sedangkan kolesterol dan fosfolipid dalam LDL dan HDL.
Kilomikron merupakan lipoprotein terbesar dan paling ringan karena kaya akan TAG. Kilomikron disintesis dalam sel epitel usus halus, mengangkut lipid dalam makanan yang diabsorpsi dari usus ke pembuluh limfe, selanjutnya ke sirkulasi darah. 80-90% TAG dalam kilomikron diambil jaringan dengan bantuan enzimlipoprotein lipase (LPL) di sel endotel kapiler jaringan. Setelah kehilangan TAG kilomikron menjadi kilomikron remnant yang kaya kolesterol kemudian mengikat pada reseptor di hati mengadakan endositosis, degradasi oleh lisosom menjadi komponen – komponennya.
VLDL dibentuk di hati, mengangkut TAG dan kolesterol hasil sintesis di hati (endogen) ke jaringan lain (otot, adiposa). Komponen TAG terutama disintesis dari karbohidrat dalam makanan, juga dari asupan lemak yang berlebih. Selanjutnya TAG dikemas sebagai VLDL bersama dengan kolesterol, fosfolipid dan protein menuju sirkulasi.
Seperti kilomikron, VLDL dimetabolisme oleh LPL di endotel kapiler. TAG dihidrolisis oleh LPL. Asam lemak bebas diambil jaringan (otot, adiposa) kemudian dioksidasi untuk energi/ diesterifikasi kembali untuk disimpan. Pada keadaan sesudah makan, asam lemak yang berlebih diambil jaringan adiposa untuk disimpan sebagai TAG. Setelah kehilangan TAG, VLDL berubah menjadi VLDL remnant. 50% diambil hati dengan cara endositosis melalui pengikatan dengan reseptor. Sisanya menjadi IDL setelah kehilangan lebih banyak TAG dan fosfolipid, sehingga LDL yang kaya akan kolesterol bebas dan ester: 60% diambil hati dengan cara endositosis, 40% diambil jaringan ekstrahepatik dengan cara yang sama kemudian didegradasi oleh enzim lisosom sehingga kolesterol dilepaskan sebagai kolesterol bebas untuk inkoporasi ke membran, sintesis hormon steroid atau vitamin D, atau diesterifikasi untuk disimpan. LDL merupakan sumber kolesterol untuk jaringan ekstrahepatik. Bila LDL sangat berlebih, sistem ambilan LDL akan jenuh sehingga LDL yang berlebih dapat diambil oleh makrofag karena makrofag memiliki reseptor lipoprotein yang disebut scavenger receptor.
HDL, fungsi utamanya mengangkut kelebihan kolesterol dari jaringan perifer ke hati untuk proses disebut reverse cholesterol transport. Kolesterol bebas yang diperoleh dari jaringan perifer/ lipoprotein lain diubah menjadi kolesterol ester (enzim lesitin-kolesterol asil transferase, LCAT) kemudian ditransport ke hati dan diekskresikan ke empedu dalam bentuk kolesterol maupun sebagai asam/ garam empedu. Kadar HDL yang tinggi dalam darah merupakan vaskuloprotektif.
Kolesterol tergolong lipid, mempunyai inti siklopentanohidrofenantren. Kolesterol terdapat dalam jaringan, antara lain sebagai komponen struktural membran. Dalam plasma sebagai lipoprotein, dalam bentuk bebas atau diberikan dengan asam lemak (kolesterol ester). Kolesterol berfungsi sebagai komponen membran sel dan prekursor hormon steroid (kortikosteroid, hormon seks dll), asam/ garam empedu, vitamin D. Kolesterol berperan pada patogenesis aterosklerosis arteri menyebabkan penyakit serebrovaskuler, koroner dan pembuluh perifer. Kolesterol dalam tubuh dapat berasal dari makanan atau disintesis dari asetil- KoA.
c. Sintesis kolesterol
terutama di hati dan di usus. Semua atom C-nya (27) berasal dari asetil-KoA yang dapat berasal dari oksidasi karbohidrat, lipid, dan asam amino. Proses ini berasal dari oksidasi karbohidrat, lipid dan asam amino. Sintesis kolesterol berlangsung di sitosol dalam 4 tahap, dengan enzim HMG-KoA reduktase sebagai (enzim regulator). (1) Sintesis mevalonat, dari asetil-KoA: 2 mol asetil-KoA berkondensasi menjadi asetoasetil-KoA kemudian kondensasi dengan asetil-KoA ketiga membentuk beta-OH-beta metilglutaril- KoA (HMG – KoA) dengan enzim HMG – KoA sintase, tereduksi menjadi mevalonat, enzim HMG – KoA reduktase (enzim regulator). (2) Konversi mevalonat menjadi 2 isopren aktif (5 atom C). (3) Kondensasi 6 isoprene aktif menjadi skualen (30 atom C). (4) Perubahan skualen, lanosterol, inti steroid yang mengandung 4 cincin segi enam.
d. Transport kolesterol
Transport kolesterol dalam bentuk lipoprotein, Kilomikron mengangkut kolesterol dari usus (berasal dari makanan) ke hati. VLDL, LDL, mengangkut kolesterol dari hati ke jaringan. Kolesterol diekskresikan ke dalam empedu dalam bentuk kolesterol atau asam/ garam empedu menjadi feses. Sebagian asam/ garam empedu mengalami sirkulasi enterohepatik. Sel jaringan mendapat kolesterol dengan mensintesis sendiri (endogen) atau dari LDL (eksogen). Hiperkolesterolemia (peningkatan kolesterol LDL) merupakan faktor resiko terjadi aterosklerosis dan komplikasinya yaitu penyakit jantung koroner (CHD), infark miokard akut, stroke, dll. Aterosklerosis koroner berkaitan dengan rasio kolesterol LDL: HDL plasma yang tinggi.
