Lipid dapat secara luas didefinisikan sebagai hidrofobik atau amphiphilic molekul kecil; sifat amphiphilic beberapa lipid memungkinkan mereka untuk membentuk struktur seperti vesikel , liposom , atau membran di lingkungan berair. Biologi lipid berasal seluruhnya atau sebagian dari dua jenis berbeda dari subunit biokimia atau "blok bangunan": ketoacyl dan isoprena kelompok. [4] Dengan menggunakan pendekatan ini, lipid dapat dibagi ke dalam delapan kategori: acyls lemak , glycerolipids , glycerophospholipids , sphingolipids , saccharolipids dan poliketida (berasal dari kondensasi subunit ketoacyl), dan lipid sterol dan lemak prenol (berasal dari kondensasi subunit isoprena). [4]
Meskipun lipid istilah kadang-kadang digunakan sebagai sinonim untuk lemak , lemak adalah subkelompok lipid yang disebut trigliserida . Lipid juga mencakup molekul seperti asam lemak dan turunannya (termasuk tri- , di- , dan monogliserida dan fosfolipid ), serta lainnya sterol yang mengandung metabolit seperti kolesterol . [5] Meskipun manusia dan mamalia lainnya menggunakan berbagai jalur biosintesis untuk baik memecah dan mensintesis lipid, beberapa lemak esensial tidak dapat dibuat dengan cara ini dan harus diperoleh dari makanan.
Kategori lipid
acyls Lemak
Acyls lemak, istilah generik untuk menggambarkan asam lemak , konjugasi dan turunannya, adalah kelompok beragam molekul disintesis oleh rantai-elongasi dari asetil-KoA primer dengan malonyl-CoA atau methylmalonyl-KoA kelompok dalam proses yang disebut sintesis asam lemak . [6] [7] Mereka adalah terbuat dari rantai hidrokarbon yang berakhir dengan asam karboksilat kelompok, pengaturan ini menganugerahkan molekul dengan kutub , hidrofilik akhir, dan, nonpolar hidrofobik akhir yang larut dalam air. Struktur asam lemak adalah salah satu kategori yang paling mendasar dari lipid biologi, dan umumnya digunakan sebagai sebuah blok bangunan yang lebih struktural lipid kompleks. Rantai karbon, biasanya antara empat sampai 24 karbon yang panjang, [8] mungkin jenuh atau tak jenuh , dan mungkin melekat pada kelompok-kelompok fungsional yang mengandung oksigen , halogen , nitrogen , dan belerang . Apabila suatu ikatan ganda ada, ada kemungkinan baik cis atau trans isomer geometris , yang secara signifikan mempengaruhi molekul konfigurasi molekul Cis-ganda obligasi menyebabkan rantai asam lemak membungkuk, efek yang lebih diucapkan obligasi lebih ganda di sana. berada dalam rantai. Hal ini pada gilirannya memainkan peran penting dalam struktur dan fungsi membran sel. [9] Sebagian besar asam lemak yang terjadi secara alami adalah dari konfigurasi cis, meskipun bentuk trans tidak ada di beberapa lemak alami dan sebagian terhidrogenasi dan minyak. [10]Contoh asam lemak biologis penting adalah eicosanoids , terutama berasal dari asam arakidonat dan asam eicosapentaenoic , yang meliputi prostaglandin , leukotrien , dan thromboxanes . Kelas lipid utama lainnya dalam kategori asam lemak adalah lemak ester dan amida lemak. Ester lemak termasuk intermediet biokimia penting seperti ester lilin , asam lemak thioester koenzim A derivatif, thioester asam lemak ACP derivatif dan carnitines asam lemak. Para amida lemak termasuk N-asil Ethanolamines , seperti cannabinoid neurotransmitter anandamide . [11]
Glycerolipids
Glycerolipids terutama terdiri dari mono-, di-dan tri-tersubstitusi gliserol , [12] yang paling terkenal menjadi asam lemak triesters gliserol (triacylglycerols), juga dikenal sebagai trigliserida . Dalam senyawa ini, tiga kelompok hidroksil dari gliserol masing-masing esterifikasi, biasanya dengan asam lemak yang berbeda. Karena mereka berfungsi sebagai toko makanan, lipid ini terdiri sebagian besar lemak penyimpanan dalam jaringan hewan. Hidrolisis dari ester ikatan triacylglycerols dan pelepasan gliserol dan asam lemak dari jaringan adiposa disebut mobilisasi lemak. [13]Subclass Tambahan glycerolipids diwakili oleh glycosylglycerols, yang ditandai dengan adanya satu atau lebih residu gula melekat pada gliserol melalui linkage glikosidik . Contoh struktur dalam kategori ini adalah digalactosyldiacylglycerols ditemukan di membran tanaman [14] dan seminolipid dari mamalia sel sperma . [15]
Glycerophospholipids
Glycerophospholipids, juga disebut sebagai fosfolipid , yang mana-mana di alam dan merupakan komponen kunci dari lapisan ganda lipid sel, serta terlibat dalam metabolisme dan sel sinyal . Jaringan saraf (termasuk otak) mengandung jumlah yang relatif tinggi glycerophospholipids, dan perubahan dalam komposisi mereka telah terlibat dalam berbagai gangguan neurologis. [16] Glycerophospholipids dapat dibagi menjadi kelas yang berbeda, berdasarkan sifat dari headgroup kutub di sn - 3 posisi tulang punggung gliserol pada eukariota dan Eubacteria, atau posisi sn -1 dalam kasus archaebacteria . [17]
sphingolipids
Sphingolipids adalah keluarga senyawa kompleks [20] berbagi fitur struktural umum, sebuah dasar sphingoid backbone yang disintesis de novo dari asam amino serin dan lemak rantai panjang asil KoA, kemudian diubah menjadi ceramides , phosphosphingolipids, glycosphingolipids dan lainnya senyawa. Basis sphingoid utama mamalia sering disebut sebagai sphingosine . Ceramides (N-asil-sphingoid basis) adalah sebuah subclass utama dari derivatif dasar sphingoid dengan amida asam lemak yang terkait. Asam lemak jenuh biasanya atau mono-tak jenuh dengan rantai panjang 16-26 atom karbon. [21]
lipid Sterol
Sterol lipid, seperti kolesterol dan turunannya, adalah komponen penting dari membran lipid, [25] bersama dengan glycerophospholipids dan sphingomyelins. Para steroid , semua berasal dari struktur menyatu sama empat-cincin inti, memiliki peran biologis yang berbeda sebagai hormon dan molekul sinyal . Delapan belas-karbon (C18) steroid meliputi estrogen keluarga sedangkan steroid C19 terdiri dari androgen seperti testosteron dan androsterone . Subclass C21 meliputi progestogen serta glukokortikoid dan mineralokortikoid . [26] Para secosteroids , terdiri dari berbagai bentuk vitamin D , yang ditandai dengan pembelahan cincin B dari struktur inti. [27] Contoh lain dari sterol adalah empedu asam dan konjugasi mereka, [28] yang pada mamalia teroksidasi turunan dari kolesterol dan disintesis dalam hati. Setara tanaman adalah pitosterol , seperti β-sitosterol , stigmasterol , dan brassicasterol ; senyawa yang terakhir ini juga digunakan sebagai biomarker untuk alga . Pertumbuhan [29] The sterol dominan dalam jamur membran sel ergosterol . [30]lipid Prenol
Prenol lipid disintesis dari prekursor 5-karbon isopentenyl difosfat dan difosfat dimethylallyl yang diproduksi terutama melalui asam mevalonic (MVA) jalur. [31] Para isoprenoidnya sederhana (alkohol linier, diphosphates, dll) dibentuk dengan penambahan berturut-turut C5 unit, dan diklasifikasikan menurut jumlah ini terpene unit. Struktur yang mengandung lebih dari 40 karbon dikenal sebagai polyterpenes. Karotenoid adalah isoprenoidnya sederhana penting yang berfungsi sebagai antioksidan dan sebagai prekursor vitamin A . [32] Kelas lain yang penting secara biologis molekul dicontohkan oleh kuinon dan hydroquinones , yang mengandung ekor isoprenoid terpasang untuk inti quinonoid non-isoprenoid asal. [33] Vitamin E dan vitamin K , serta ubiquinones , adalah contoh kelas ini. Prokariota mensintesis polyprenols (disebut bactoprenols ) di mana isoprenoid terminal unit yang menempel pada oksigen tetap tak jenuh, sedangkan di polyprenols hewan ( dolichols ) yang isoprenoid terminal berkurang. [34]Saccharolipids
Poliketida
Poliketida disintesis dengan polimerisasi asetil dan propionil subunit oleh enzim klasik serta enzim iteratif dan multimodular yang berbagi fitur mekanistik dengan synthases asam lemak . Mereka terdiri dari sejumlah besar metabolit sekunder dan produk-produk alami dari hewan, tumbuhan, sumber bakteri, jamur dan kelautan, dan memiliki keragaman struktur yang besar. [36] [37] Banyak poliketida molekul siklik yang tulang punggung sering lebih lanjut dimodifikasi oleh glikosilasi , metilasi , hidroksilasi , oksidasi , dan / atau proses lainnya. Banyak yang umum digunakan anti-mikroba , anti-parasit , dan anti-kanker agen poliketida atau turunan poliketida, seperti erythromycins , tetrasiklin , avermectins , dan antitumor epothilones . [38]fungsi Biologi
Membran
Sel eukariotik terkotak menjadi terikat membran organel yang melaksanakan fungsi biologis yang berbeda. Para glycerophospholipids adalah komponen struktural utama dari membran biologis , seperti sel membran plasma dan membran intraseluler organel ; pada sel hewan membran plasma secara fisik memisahkan intraseluler komponen dari ekstraseluler lingkungan. Para glycerophospholipids yang amphipathic molekul (yang mengandung hidrofobik dan hidrofilik daerah) yang mengandung inti gliserol terkait dengan dua asam lemak yang diturunkan "ekor" oleh ester hubungan dan untuk satu kelompok "kepala" oleh fosfat ester linkage. Sementara glycerophospholipids adalah komponen utama membran biologis, komponen lipid non gliserida-seperti sfingomielin dan sterol (terutama kolesterol dalam membran sel hewan) juga ditemukan di membran biologis. [39] Pada tumbuhan dan alga, yang galactosyldiacylglycerols, [40] dan sulfoquinovosyldiacylglycerol, [14] yang tidak memiliki gugus fosfat, merupakan komponen penting dari membran kloroplas dan organel terkait dan merupakan lipid paling melimpah di jaringan fotosintetik, termasuk tumbuhan tinggi, alga dan bakteri tertentu.Bilayers telah ditemukan untuk menunjukkan tingkat tinggi birefringence yang dapat digunakan untuk menyelidiki tingkat keteraturan (atau gangguan) dalam dua lapis menggunakan teknik seperti interferometri polarisasi ganda
Penyimpanan energi
Triacylglycerols, disimpan dalam jaringan adiposa, adalah bentuk utama dari penyimpanan energi pada hewan. Para adipocyte, atau sel lemak, dirancang untuk sintesis terus-menerus dan pemecahan triacylglycerols, dengan rincian dikendalikan terutama oleh aktivasi hormon-sensitif enzim lipase . [46] Oksidasi lengkap asam lemak menyediakan konten kalori tinggi, sekitar 9 kkal / g , dibandingkan dengan 4 kkal / g untuk pemecahan karbohidrat dan protein . Burung migrasi yang harus terbang jarak jauh tanpa makan penggunaan energi yang tersimpan untuk bahan bakar penerbangan triacylglycerols mereka. [47]Pensinyalan
Dalam beberapa tahun terakhir, bukti telah muncul menunjukkan bahwa sinyal lipid adalah bagian penting dari sel sinyal . [48] sinyal lipid dapat terjadi melalui aktivasi G protein-coupled atau reseptor nuklir , dan anggota beberapa kategori lipid yang berbeda telah diidentifikasi sebagai sinyal molekul dan rasul seluler . [49] Ini termasuk sphingosine-1-fosfat , yang berasal dari ceramide sphingolipid yang merupakan molekul kurir potensial yang terlibat dalam mengatur mobilisasi kalsium, [50] pertumbuhan sel, dan apoptosis; [51] diasilgliserol (DAG) dan yang phosphatidylinositol fosfat (PIPs), yang terlibat dalam kalsium-dimediasi aktivasi protein kinase C ; [52] yang prostaglandin , yang merupakan salah satu jenis lemak-asam eicosanoid diturunkan terlibat dalam peradangan dan kekebalan ; [53] hormon steroid seperti estrogen , testosteron dan kortisol , yang memodulasi sejumlah fungsi seperti reproduksi, metabolisme dan tekanan darah, dan oxysterols seperti 25-hidroksi-kolesterol yang X hati reseptor agonis . [54]Fungsi lain
The "lemak-larut" vitamin ( A , D , E dan K ) - yang berbasis isoprena lipid - adalah nutrisi penting yang tersimpan dalam hati dan jaringan lemak, dengan beragam fungsi. Asil-carnitines terlibat dalam transportasi dan metabolisme asam lemak dalam dan keluar dari mitokondria, di mana mereka mengalami oksidasi beta . [55] Polyprenols dan turunannya terfosforilasi mereka juga memainkan peran penting transportasi, dalam hal ini transportasi oligosakarida melintasi membran. Polyprenol gula fosfat dan gula difosfat polyprenol fungsi dalam ekstra-sitoplasma reaksi glikosilasi, dalam biosintesis polisakarida ekstraselular (misalnya, peptidoglikan polimerisasi pada bakteri), dan protein eukariotik N- glikosilasi . [56] [57] Cardiolipins adalah subclass dari glycerophospholipids mengandung empat rantai asil dan tiga kelompok gliserol yang sangat melimpah di membran mitokondria bagian dalam. [58] [59] [60] Mereka diyakini untuk mengaktifkan enzim yang terlibat dengan fosforilasi oksidatif . [61]Metabolisme
Lipid diet utama bagi manusia dan hewan lainnya hewan dan tumbuhan trigliserida, sterol, dan fosfolipid membran. Proses metabolisme lipid menyintesis dan degradasi toko lipid dan menghasilkan lipid struktural dan fungsional karakteristik dari jaringan individu.Biosintesis
Pada hewan, bila ada kelebihan pasokan karbohidrat makanan, kelebihan karbohidrat diubah menjadi triacylglycerol. Hal ini melibatkan sintesis asam lemak dari asetil-KoA dan esterifikasi asam lemak dalam produksi triacylglycerol, proses yang disebut lipogenesis . [62] Asam lemak dibuat oleh synthases asam lemak yang mempolimerisasi dan kemudian mengurangi asetil-KoA unit. Rantai asil dalam asam lemak diperluas oleh siklus reaksi yang menambahkan gugus asetil, mereduksinya menjadi alkohol, dehidrasi ke sebuah alkena kelompok dan kemudian mengurangi lagi untuk sebuah alkana kelompok. Enzim-enzim biosintesis asam lemak dibagi menjadi dua kelompok, pada hewan dan jamur semua reaksi asam lemak sintase dilakukan oleh protein tunggal multifungsi, [63] sementara di pabrik plastid dan bakteri enzim yang terpisah melakukan setiap langkah dalam jalur tersebut. [ 64] [65] Asam lemak dapat selanjutnya dikonversi ke triacylglycerols yang dikemas dalam lipoprotein dan disekresi dari hati.Sintesis asam lemak tak jenuh melibatkan desaturation reaksi, dimana ikatan ganda diperkenalkan ke dalam rantai asil lemak. Sebagai contoh, pada manusia, desaturasi dari asam stearat oleh stearoil-CoA desaturase-1 menghasilkan asam oleat . Asam lemak tak jenuh ganda asam linoleat serta Tripoli tak jenuh asam α-linolenat tidak dapat disintesis dalam jaringan mamalia, dan oleh karena itu asam lemak esensial dan harus diperoleh dari makanan. [66]
Sintesis Triacylglycerol terjadi dalam retikulum endoplasma oleh jalur metabolik di mana gugus asil lemak asil-di COA ditransfer ke gugus hidroksil dari gliserol-3-fosfat dan diasilgliserol. [67]
Terpene dan isoprenoidnya , termasuk karotenoid , dibuat oleh perakitan dan modifikasi isoprena unit disumbangkan dari prekursor reaktif pirofosfat isopentenil dan pirofosfat dimethylallyl . [68] Prekursor ini dapat dibuat dengan cara yang berbeda. Pada hewan dan archaea , yang jalur mevalonate menghasilkan senyawa ini dari asetil-KoA, [69] sementara pada tumbuhan dan bakteri jalur non-mevalonate menggunakan piruvat dan gliseraldehida 3-fosfat sebagai substrat. [68] [70] Salah satu reaksi penting yang menggunakan donor-donor ini isoprena diaktifkan biosintesis steroid . Di sini, unit isoprena bergabung bersama untuk membuat squalene dan kemudian dilipat dan dibentuk menjadi satu set cincin untuk membuat lanosterol . [71] Lanosterol kemudian dapat diubah menjadi steroid lain seperti kolesterol dan ergosterol . [71] [72]
Degradasi
Oksidasi beta adalah proses metabolisme di mana asam lemak dipecah dalam mitokondria dan / atau dalam peroksisom untuk menghasilkan asetil-KoA . Untuk sebagian besar, asam lemak dioksidasi oleh suatu mekanisme yang mirip dengan, tapi tidak identik dengan, kebalikan dari proses sintesis asam lemak. Artinya, dua-karbon serpihan dikeluarkan secara berurutan dari ujung karboksil asam setelah langkah-langkah dehidrogenasi , hidrasi , dan oksidasi untuk membentuk asam beta-keto , yang terbelah oleh thiolysis . The-asetil KoA kemudian akhirnya diubah menjadi ATP , CO 2, dan H 2 O menggunakan siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron .Oleh karena itu Siklus Krebs dapat mulai pada asetil-KoA ketika lemak dipecah untuk energi jika ada glukosa sedikit atau tidak tersedia.
Menghasilkan energi dari oksidasi lengkap dari asam lemak palmitat adalah 106 ATP. [73] Asam lemak tak jenuh dan aneh-rantai membutuhkan langkah-langkah enzimatik tambahan untuk degradasi.
Gizi dan kesehatan
Sebagian besar lipid yang ditemukan dalam makanan dalam bentuk triacylglycerols, kolesterol dan fosfolipid. Sebuah jumlah minimal lemak makanan diperlukan untuk memfasilitasi penyerapan vitamin larut lemak ( A , D , E dan K ) dan karotenoid . [74] Manusia dan mamalia lain memiliki persyaratan diet tertentu asam lemak esensial, seperti asam linoleat ( suatu asam omega-6 lemak ) dan asam alfa-linolenat (asam lemak omega-3) karena mereka tidak dapat disintesis dari prekursor sederhana dalam diet. [66] Kedua asam lemak ini 18-karbon asam lemak tak jenuh ganda yang berbeda dalam jumlah dan posisi ikatan ganda. Sebagian besar minyak nabati yang kaya akan asam linoleat ( safflower , bunga matahari , dan minyak jagung ). Alpha-linolenat ditemukan dalam daun hijau tumbuhan, dan dipilih, kacang biji-bijian dan kacang-kacangan (terutama rami , lobak , walnut dan kedelai ). [75] Minyak ikan sangat kaya dalam rantai panjang asam-asam lemak omega-3 eicosapentaenoic acid (EPA) dan docosahexaenoic acid (DHA). [76] Sejumlah besar penelitian telah menunjukkan manfaat kesehatan yang positif terkait dengan konsumsi omega-3 asam lemak pada perkembangan bayi, kanker, penyakit jantung, dan berbagai penyakit mental, seperti depresi, gangguan perhatian defisit hiperaktif, dan demensia. [77] [78] Sebaliknya, sekarang mapan bahwa konsumsi lemak trans , seperti yang hadir dalam minyak nabati terhidrogenasi parsial , merupakan faktor risiko untuk penyakit kardiovaskular . [79] [80] [81]Beberapa studi telah menyarankan bahwa asupan total lemak makanan dikaitkan dengan peningkatan risiko obesitas [82] [83] dan diabetes. [84] [85] Namun, sejumlah penelitian yang sangat besar, termasuk Kesehatan Initiative Wanita Percobaan Modifikasi diet , sebuah studi tahun delapan dari 49.000 wanita, Health Study Nurses 'dan Profesional Kesehatan Follow-up Study, mengungkapkan tidak ada link tersebut. [86] [87] [88] Tidak ada studi ini menyarankan hubungan antara persentase kalori dari lemak dan risiko kanker, penyakit jantung atau berat badan. Source Nutrisi, sebuah website yang dikelola oleh Departemen Gizi di Harvard School of Public Health , merangkum bukti saat ini mengenai dampak lemak makanan: "dilakukan Detil penelitian-banyak yang di Harvard-menunjukkan bahwa jumlah total lemak dalam diet tidak benar-benar berhubungan dengan berat atau penyakit ". [89]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar