Klasifikasi lipid dan struktur asam lemak
Lipid dibagi menjadi tiga kelompok besar: triasilgliserol (TAG, lemak sebenarnya), fosfolipid, dan steroid. TAG tersusun dari residu gliserol dan tiga residu asam lemak. Fosfolipid memiliki inti gliserol yang sama dan dua residu asam lemak, tetapi pada posisi ketiga terdapat residu asam fosfat yang terikat dengan kelompok polar bermuatan positif (kolin, etanolamin, serin, inositol). Steroid diwakili oleh kolesterol dan turunannya — asam empedu, hormon steroid, vitamin D.
Secara fungsional, TAG adalah bentuk penyimpanan energi utama, yang juga memberikan isolasi termal dan perlindungan mekanis. Fosfolipid, berkat sifat amifiliknya (kepala hidrofilik dan dua ekor hidrofobik), membentuk lapisan ganda (bilayer) membran biologis.
Asam lemak dibagi menjadi jenuh (tanpa ikatan rangkap) dan tak jenuh — monoventilasi/monoen (satu ikatan rangkap) dan polien (beberapa). Penulisan asam lemak mencakup jumlah atom karbon diikuti tanda titik dua dan jumlah ikatan rangkap; posisi ikatan ditunjukkan dengan simbol Δ (dari gugus karboksil) atau ω (dari ujung metil). Kita perlu mengetahui asam palmitat, stearat, linoleat, linolenat, arakidonat, dan eikosapentaenoat.
Asetil-KoA dan Asil-KoA
Senyawa-senyawa ini sering tertukar. Asetil-KoA mengandung residu asetil dua karbon (CH₃–CO–) dan terbentuk selama dekarboksilasi oksidatif piruvat, lalu masuk ke siklus Krebs. Asil-KoA (R–CO–S-KoA) adalah asam lemak teraktivasi dengan radikal hidrokarbon R yang panjang; asil-KoA inilah yang berfungsi sebagai donor residu asil selama sintesis lemak dan fosfolipid.
Penting juga untuk membedakan antara konsep "lemak" (triasilgliserol yang terdiri dari gliserol dan tiga asam lemak) dan "asam lemak" sebagai molekul independen.
Pembentukan gliserol-3-fosfat
Sintesis TAG membutuhkan dua jenis substrat: asil-KoA dan gliserol-3-fosfat. Substrat terakhir dapat diperoleh melalui dua jalur.
- Dari gliserol bebas: enzim gliserol kinase memindahkan kelompok fosfat dari ATP ke atom karbon ketiga gliserol, menghasilkan ADP dan gliserol-3-fosfat.
- Dari glukosa: produk antara glikolisis, yaitu dihidroksiaseton fosfat, direduksi menjadi gliserol-3-fosfat oleh enzim gliserol-3-fosfat dehidrogenase menggunakan NADH (NADH → NAD⁺).
Kedua jalur bekerja di hati karena kedua enzim tersebut ada. Di jaringan adiposa tidak terdapat gliserol kinase, sehingga sumber gliserol-3-fosfat semata-mata berasal dari glukosa.
Perakitan triasilgliserol
Residu asil dari dua molekul asil-KoA ditambahkan secara berurutan ke gliserol-3-fosfat (dengan pelepasan HS-KoA). Reaksi ini dikatalisis oleh asil-KoA transferase. Setelah penambahan dua asam lemak, terbentuklah asam fosfatidat (fosfatidat) — metabolit antara kunci yang umum untuk sintesis TAG dan fosfolipid.
- Pemisahan hidrolitik kelompok fosfat dari fosfatidat oleh enzim fosfatidat fosfatase dengan pembentukan diasilgliserol.
- Penambahan residu asam lemak ketiga dari asil-KoA dengan partisipasi asil-KoA transferase dan pembentukan triasilgliserol.
Tahap dari gliserol-3-fosfat hingga TAG adalah sama di hati dan jaringan adiposa; yang membedakan hanyalah cara memperoleh gliserol-3-fosfat.
Strategi sintesis gliserofosfolipid
Gliserofosfolipid (fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin, fosfatidilinositol) berbeda pada kelompok kepalanya. Pada eukariotik, terdapat dua strategi untuk mengaktifkan komponen melalui CTP (sitidin trifosfat).
- Strategi pertama: CTP mengaktifkan inti — asam phosphatidic untuk membentuk CDP-diacylglycerol, yang kemudian terikat dengan gugus kepala bebas. Melalui jalur ini, phosphatidylinositol disintesis (enzimnya adalah inositol sintase); dalam proses ini, CMP dilepaskan.
- Strategi kedua: CTP mengaktifkan kepala dengan pembentukan CDP-kolin atau CDP-etanolamin, yang terikat pada diasilgliserol bebas untuk membentuk fosfatidilkolin atau fosfatidiletanolamin secara berturut-turut.
Interkonversi fosfolipid
Fosfatidilserin pada eukariotik tidak disintesis melalui salah satu dari kedua strategi de novo tersebut. Fosfatidilserin terbentuk dari fosfatidiletanolamin atau fosfatidilkolin melalui penggantian kepala dengan serin bebas (reaksi ini dapat balik / reversibel).
Terdapat hubungan langsung antara fosfatidiletanolamin dan fosfatidilkolin: metiltransferase memindahkan tiga kelompok metil dari S-adenosilmetionin (SAM) ke kelompok amino etanolamin, mengubah fosfatidiletanolamin menjadi fosfatidilkolin.
Fosfatidiletanolamin dapat diperoleh dari fosfatidilserin melalui reaksi dekarboksilasi (enzimnya adalah dekarboksilase): kelompok karboksil serin dilepaskan, menyisakan residu etanolamin. Dengan demikian, ketiga fosfolipid saling terhubung oleh jaringan interkonversi.
Poin-Poin Utama
- Triasilgliserol dan fosfolipid memiliki inti gliserol yang sama dan metabolit antara yang sama — asam fosfatidat.
- Asetil-KoA adalah substrat dua karbon dari siklus Krebs; asil-KoA adalah asam lemak rantai panjang teraktivasi.
- Gliserol-3-fosfat terbentuk dari gliserol (gliserol kinase, ATP) atau dari DHAP (gliserol-3-fosfat dehidrogenase, NADH).
- Di jaringan adiposa tidak terdapat gliserol kinase, sehingga TAG hanya disintesis dari glukosa.
- Asil-KoA transferase memindahkan residu asam lemak ke gliserol-3-fosfat dan diasilgliserol.
- Fosfatidilinositol disintesis melalui CDP-diasilgliserol; fosfatidilkolin dan fosfatidiletanolamin disintesis melalui kepala yang diaktifkan oleh CDP.
- Fosfatidilserin terbentuk melalui pertukaran kepala dari fosfatidiletanolamin atau fosfatidilkolin.
- Metilasi fosfatidiletanolamin dengan partisipasi SAM menghasilkan fosfatidilkolin; dekarboksilasi fosfatidilserin menghasilkan fosfatidiletanolamin.