Asam lemak adalah sumber energi utama dan komponen kunci membran seluler. Metabolisme mereka melibatkan dua jalur yang berlawanan: beta-oksidasi, yang memecahnya untuk energi, dan lipogenesis, yang membangunnya untuk penyimpanan.
Oksidasi Asam Lemak (Beta-Oksidasi)
Aktivasi
Asam lemak diaktifkan di sitoplasma dengan penempelan ke koenzim A, membentuk asil-KoA lemak. Reaksi ini mengkonsumsi ATP. Asil-KoA lemak kemudian diangkut ke mitokondria melalui antar-jemput karnitin.
Siklus Beta-Oksidasi
Di dalam matriks mitokondria, asil-KoA lemak mengalami siklus berulang dari empat reaksi: oksidasi oleh asil-KoA dehidrogenase (menghasilkan FADH2), hidrasi oleh enoil-KoA hidratase, oksidasi oleh beta-hidroksiasil-KoA dehidrogenase (menghasilkan NADH), dan tiolisis oleh tiolase (menghasilkan asetil-KoA dan asil-KoA lemak yang diperpendek).
Hasil Energi
Setiap siklus menghilangkan dua atom karbon sebagai asetil-KoA. Molekul palmitat 16-karbon mengalami tujuh siklus, menghasilkan 8 asetil-KoA, 7 FADH2, dan 7 NADH. Asetil-KoA kemudian memasuki siklus asam sitrat untuk produksi energi lebih lanjut.
Sintesis Asam Lemak (Lipogenesis)
Antar-Jemput Sitrat
Ketika energi berlimpah, kelebihan asetil-KoA di mitokondria diekspor ke sitoplasma melalui antar-jemput sitrat. Sitrat dipecah oleh ATP-sitrat liase untuk menghasilkan asetil-KoA dan oksaloasetat.
Pembentukan Malonil-KoA
Asetil-KoA karboksilase mengubah asetil-KoA menjadi malonil-KoA, langkah berkomitmen dari sintesis asam lemak. Enzim ini diaktifkan oleh insulin dan sitrat dan dihambat oleh palmitoil-KoA.
Siklus Elongasi
Sintase asam lemak, enzim multifungsi besar, melakukan siklus berulang kondensasi, reduksi, dehidrasi, dan reduksi. Setiap siklus menambahkan dua atom karbon. Proses ini membutuhkan NADPH dan menghasilkan palmitat (16:0) sebagai produk utama.
Regulasi
Oksidasi dan sintesis asam lemak diatur secara timbal balik. Ketika energi rendah, AMPK mengaktifkan oksidasi dan menghambat sintesis. Ketika energi berlimpah, insulin mengaktifkan sintesis dan menghambat oksidasi.
