Lemak (
bahasa Inggris:
fat) merujuk pada sekelompok besar
molekul-molekul alam yang terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen meliputi
asam lemak,
malam,
sterol,
vitamin-vitamin yang larut di dalam lemak (contohnya A, D, E, dan K),
monogliserida,
digliserida,
fosfolipid,
glikolipid,
terpenoid (termasuk di dalamnya
getah dan
steroid) dan lain-lain.
Lemak secara khusus menjadi sebutan bagi minyak hewani pada suhu ruang, lepas dari wujudnya yang padat maupun cair, yang terdapat pada jaringan tubuh yang disebut
adiposa.
Pada jaringan adiposa,
sel lemak mengeluarkan hormon leptin dan
resistin yang berperan dalam
sistem kekebalan, hormon
sitokina yang berperan dalam komunikasi antar sel. Hormon sitokina yang dihasilkan oleh jaringan adiposa secara khusus disebut hormon
adipokina, antara lain
kemerin,
interleukin-6,
plasminogen activator inhibitor-1,
retinol binding protein 4 (RBP4),
tumor necrosis factor-alpha (TNFα),
visfatin, dan hormon metabolik seperti
adiponektin dan
hormon adipokinetik (Akh).
Sifat dan Ciri ciri
Karena struktur molekulnya yang kaya akan rantai unsur karbon(-CH2-CH2-CH2-)maka lemak mempunyai sifat hydrophob. Ini menjadi alasan yang menjelaskan sulitnya lemak untuk larut di dalam air. Lemak dapat larut hanya di larutan yang apolar atau organik seperti: eter, Chloroform, atau benzol.
Fungsi
Secara umum dapat dikatakan bahwa lemak memenuhi fungsi dasar bagi manusia, yaitu:
- Menjadi cadangan energi dalam bentuk sel lemak. 1 gram lemak menghasilkan 39.06 kjoule atau 9,3 kcal.
- Lemak mempunyai fungsi selular dan komponen struktural pada membran sel yang berkaitan dengan karbohidrat dan protein demi menjalankan aliran air, ion dan molekul lain, keluar dan masuk ke dalam sel.
- Menopang fungsi senyawa organik sebagai penghantar sinyal, seperti pada prostaglandin dan steroid hormon dan kelenjar empedu.
- Menjadi suspensi bagi vitamin A, D, E dan K yang berguna untuk proses biologis
- Berfungsi sebagai penahan goncangan demi melindungi organ vital dan melindungi tubuh dari suhu luar yang kurang bersahabat.
Lemak juga merupakan sarana sirkulasi energi di dalam tubuh dan komponen utama yang membentuk membran semua jenis sel.
Membran
Sel eukariotik disekat-sekat menjadi
organel ikatan-membran yang melaksanakan fungsi biologis yang berbeda-beda.
Gliserofosfolipid adalah komponen struktural utama dari
membran biologis, misalnya
membran plasma selular dan membran organel intraselular; di dalam sel-sel hewani membran plasma secara fisik memisahkan komponen
intraselular dari lingkungan
ekstraselular. Gliserofosfolipid adalah molekul
amfipatik (mengandung wilayah
hidrofobik dan
hidrofilik) yang mengandung inti gliserol yang terkait dengan dua "ekor" turunan asam lemak oleh ikatan-ikatan
ester dan ke satu gugus "kepala" oleh suatu ikatan ester
fosfat. Sementara gliserofosfolipid adalah komponen utama membran biologis, komponen lipid non-gliserida lainnya seperti
sfingomielin dan
sterol (terutama
kolesterol di dalam membran sel hewani) juga ditemukan di dalam membran biologis. Di dalam tumbuhan dan alga, galaktosildiasilgliserol, dan sulfokinovosildiasilgliserol, yang kekurangan gugus fosfat, adalah komponen penting dari membran kloroplas dan organel yang berhubungan dan merupakan lipid yang paling melimpah di dalam jaringan fotosintesis, termasuk tumbuhan tinggi, alga, dan bakteri tertentu.
Dwilapis telah ditemukan untuk memamerkan tingkat-tingkat tinggi dari
keterbiasan ganda yang dapat digunakan untuk memeriksa derajat keterurutan (atau kekacauan) di dalam dwilapis menggunakan teknik seperti
interferometri polarisasi ganda.
Cadangan energi
Triasilgliserol, tersimpan di dalam jaringan adiposa, adalah bentuk utama dari cadangan energi di tubuh hewan.
Adiposit, atau sel lemak, dirancang untuk sintesis dan pemecahan sinambung dari triasilgliserol, dengan pemecahan terutama dikendalikan oleh aktivasi enzim yang peka-hormon,
lipase.Oksidasi lengkap asam lemak memberikan materi yang tinggi kalori, kira-kira 9
kkal/g, dibandingkan dengan 4 kkal/g untuk pemecahan
karbohidrat dan
protein. Burung pehijrah yang harus terbang pada jarak jauh tanpa makan menggunakan cadangan energi triasilgliserol untuk membahanbakari perjalanan mereka.
Pensinyalan
Di beberapa tahun terakhir, bukti telah mengemuka menunjukkan bahwa
pensinyalan lipid adalah bagian penting dari
pensinyalan sel. Pensinyalan lipid dapat muncul melalui aktivasi
reseptor protein G berpasangan atau
reseptor nuklir, dan anggota-anggota beberapa kategori lipid yang berbeda telah dikenali sebagai molekul-molekul pensinyalan dan
sistem kurir kedua. Semua ini meliputi
sfingosina-1-fosfat, sfingolipid yang diturunkan dari seramida yaitu molekul kurir potensial yang terlibat di dalam pengaturan pergerakan kalsium, pertumbuhan sel, dan apoptosis;
diasilgliserol (DAG) dan
fosfatidilinositol fosfat (PIPs), yang terlibat di dalam aktivasi
protein kinase C yang dimediasi kalsium;
prostaglandin, yang merupakan satu jenis asam lemak yang diturunkan dari eikosanoid yang terlibat di dalam
radang and
kekebalan; hormon steroid seperti
estrogen,
testosteron, dan
kortisol, yang memodulasi fungsi reproduksi, metabolisme, dan tekanan darah; dan
oksisterol seperti 25-hidroksi-kolesterol yakni
agonis reseptor X hati.
Fungsi lainnya
Vitamin-vitamin yang "larut di dalam lemak" (
A,
D,
E, dan
K1) – yang merupakan lipid berbasis isoprena – gizi esensial yang tersimpan di dalam jaringan lemak dan hati, dengan rentang fungsi yang berbeda-beda.
Asil-karnitina terlibat di dalam pengangkutan dan metabolisme asam lemak di dalam dan di luar
mitokondria, di mana mereka mengalami
oksidasi beta. Poliprenol dan turunan terfosforilasi juga memainkan peran pengangkutan yang penting, di dalam kasus ini pengangkutan
oligosakarida melalui membran. Fungsi gula fosfat poliprenol dan gula difosfat poliprenol di dalam reaksi glikosilasi ekstra-sitoplasmik, di dalam biosintesis polisakarida ekstraselular (misalnya, polimerisasi
peptidoglikan di dalam bakteri), dan di dalam protein eukariotik N-
glikosilasi.
Kardiolipin adalah sub-kelas gliserofosfolipid yang mengandung empat rantai asil dan tiga gugus gliserol yang tersedia melimpah khususnya pada membran mitokondria bagian dalam. Mereka diyakini mengaktivasi enzim-enzim yang terlibat dengan
fosforilasi oksidatif.
Metabolisme
Lemak yang menjadi makanan bagi manusia dan hewan lain adalah trigliserida, sterol, dan fosfolipid membran yang ada pada hewan dan tumbuhan. Proses metabolisme lipid menyintesis dan mengurangi cadangan lipid dan menghasilkan karakteristik lipid fungsional dan struktural pada jaringan individu.
Biosintesis
Karena irama laju asupan
karbohidrat yang cukup tinggi bagi makhluk hidup, maka asupan tersebut harus segera diolah oleh tubuh, menjadi energi maupun disimpan sebagai
glikogen. Asupan yang baik terjadi pada saat energi yang terkandung dalam karbohidrat setara dengan energi yang diperlukan oleh tubuh, dan sangat sulit untuk menggapai keseimbangan ini. Ketika asupan karbohidrat menjadi berlebih, maka kelebihan itu akan diubah menjadi lemak. Metabolisme yang terjadi dimulai dari:
Sementara itu:
- lemak yang terkandung di dalam bahan makanan juga dicerna dengan asam empedu menjadi misel.
- Misel akan diproses oleh enzim lipase yang disekresi pankreas menjadi asam lemak, gliserol, kemudian masuk melewati celah membran intestin.
- Setelah melewati dinding usus, asam lemak dan gliserol ditangkap oleh kilomikron dan disimpan di dalam vesikel. Pada vesikel ini terjadi reaksi esterifikasi dan konversi menjadi lipoprotein. Kelebihan lemak darah, akan disimpan di dalam jaringan adiposa, sementara yang lain akan terkonversi menjadi trigliserida, HDL dan LDL. Lemak darah adalah sebuah istilah ambiguitas yang merujuk pada trigliserida sebagai lemak hasil proses pencernaan, sama seperti penggunaan istilah gula darah walaupun:
- trigliserida terjadi karena proses ester di dalam vesikel kilomikron
- lemak yang dihasilkan oleh proses pencernaan adalah berbagai macam asam lemak dan gliserol.
Kejadian ini melibatkan sintesis asam lemak dari
asetil-KoA dan esterifikasi asam lemak pada saat pembuatan triasilgliserol, suatu proses yang disebut
lipogenesis atau
sintesis asam lemak. Asam lemak dibuat oleh
sintasa asam lemak yang mempolimerisasi dan kemudian mereduksi satuan-satuan asetil-KoA. Rantai asil pada asam lemak diperluas oleh suatu daur reaksi yang menambahkan gugus asetil, mereduksinya menjadi alkohol,
mendehidrasinya menjadi gugus
alkena dan kemudian mereduksinya kembali menjadi gugus
alkana. Enzim-enzim biosintesis asam lemak dibagi ke dalam dua gugus, di dalam hewan dan fungi, semua reaksi sintasa asam lemak ini ditangani oleh protein tunggal multifungsi, sedangkan di dalam tumbuhan,
plastid dan bakteri memisahkan kinerja enzim tiap-tiap langkah di dalam lintasannya. Asam lemak dapat diubah menjadi triasilgliserol yang terbungkus di dalam
lipoprotein dan disekresi dari hati.
Sintesis
asam lemak tak jenuh melibatkan reaksi
desaturasa, di mana ikatan ganda diintroduksi ke dalam rantai asil lemak. Misalnya, pada manusia, desaturasi
asam stearat oleh
stearoil-KoA desaturasa-1 menghasilkan
asam oleat. Asam lemak tak jenuh ganda-dua (
asam linoleat) juga asam lemak tak jenuh ganda-tiga (
asam linolenat) tidak dapat disintesis di dalam jaringan mamalia, dan oleh karena itu
asam lemak esensial dan harus diperoleh dari makanan.
Sintesis triasilgliserol terjadi di dalam
retikulum endoplasma oleh lintasan metabolisme di mana gugus asil di dalam asil lemak-KoA dipindahkan ke gugus hidroksil dari gliserol-3-fosfat dan diasilgliserol.
Terpena dan
terpenoid, termasuk
karotenoid, dibuat oleh perakitan dan modifikasi satuan-satuan
isoprena yang disumbangkan dari prekursor reaktif
isopentenil pirofosfat dan
dimetilalil pirofosfat. Prekursor ini dapat dibuat dengan cara yang berbeda-beda. Pada hewan dan
archaea,
lintasan mevalonat menghasilkan senyawa ini dari asetil-KoA, sedangkan pada tumbuhan dan bakteri
lintasan non-mevalonat menggunakan piruvat dan
gliseraldehida 3-fosfat sebagai substratnya.
Satu reaksi penting yang menggunakan donor isoprena aktif ini adalah
biosintesis steroid. Di sini, satuan-satuan isoprena digabungkan untuk membuat
skualena dan kemudian dilipat dan dibentuk menjadi sehimpunan cincin untuk membuat
lanosterol. Lanosterol kemudian dapat diubah menjadi steroid, seperti
kolesterol dan
ergosterol.
Degradasi
Oksidasi beta adalah proses metabolisme di mana asam lemak dipecah di dalam
mitokondria dan/atau di dalam
peroksisoma untuk menghasilkan
asetil-KoA. Sebagian besar, asam lemak dioksidasi oleh suatu mekanisme yang sama, tetapi tidak serupa dengan, kebalikan proses sintesis asam lemak. Yaitu, pecahan berkarbon dua dihilangkan berturut-turut dari ujung karboksil dari asam itu setelah langkah-langkah
dehidrogenasi,
hidrasi, dan
oksidasi untuk membentuk
asam keto-beta, yang dipecah dengan
tiolisis. Asetil-KoA kemudian diubah menjadi
Adenosina trifosfat, CO
2, dan H
2O menggunakan
daur asam sitrat dan
rantai pengangkutan elektron. Energi yang diperoleh dari oksidasi sempurna asam lemak palmitat adalah 106 ATP. Asam lemak rantai-ganjil dan tak jenuh memerlukan langkah enzimatik tambahan untuk degradasi.
Gizi dan kesehatan
Sebagian besar lipid yang ditemukan di dalam makanan adalah berbentuk triasilgliserol, kolesterol dan fosfolipid. Kadar rendah lemak makanan adalah penting untuk memfasilitasi penyerapan vitamin-vitamin yang larut di dalam lemak (
A,
D,
E, dan
K) dan
karotenoid. Manusia dan mamalia lainnya memerlukan makanan untuk memenuhi kebutuhan asam lemak esensial tertentu, misalnya
asam linoleat (
asam lemak omega-6) dan
asam alfa-linolenat (sejenis asam lemak omega-3) karena mereka tidak dapat disintesis dari prekursor sederhana di dalam makanan. Kedua-dua asam lemak ini memiliki 18 karbon per molekulnya,
lemak majemuk tak jenuh berbeda di dalam jumlah dan kedudukan ikatan gandanya. Sebagian besar
minyak nabati adalah kaya akan asam linoleat (
safflower,
bunga matahari, dan
jagung). Asam alfa-linolenat ditemukan di dalam daun hijau tumbuhan, dan di beberapa biji-bijian, kacang-kacangan, dan leguma (khususnya
flax,
brassica napus,
walnut, dan
kedelai).
Minyak ikan kaya akan asam lemak omega-3 berantai panjang
asam eikosapentaenoat dan
asam dokosaheksaenoat. Banyak pengkajian telah menunjukkan manfaat kesehatan yang baik yang berhubungan dengan asupan asam lemak omega-3 pada perkembangan bayi,
kanker, penyakit kardiovaskular (gangguan jantung), dan berbagai penyakit kejiwaan, seperti depresi, kelainan hiperaktif/kurang memperhatikan, dan
demensia. Sebaliknya, kini dinyatakan bahwa asupan
lemak trans, yaitu yang ada pada
minyak nabati yang dihidrogenasi sebagian, adalah faktor risiko bagi
penyakit jantung.
[37][38][39]
Beberapa pengkajian menunjukkan bahwa total asupan lemak yang dikonsumsi berhubungan dengan menaiknya risiko
kegemukan and diabetes. Tetapi, pengkajian lain yang cukup banyak, termasuk
Women's Health Initiative Dietary Modification Trial (Percobaan Modifikasi Makanan Inisiatif Kesehatan Perempuan), sebuah pengkajian selama delapan tahun terhadap 49.000 perempuan,
Nurses' Health Study (Pengkajian Kesehatan Perawat dan
Health Professionals Follow-up Study (Pengkajian Tindak-lanjut Profesional Kesehatan), mengungkapkan ketiadaan hubungan itu.
Kedua-dua pengkajian ini tidak menunjukkan adanya hubungan antara persentase kalori dari lemak dan risiko kanker, penyakit jantung, atau kelebihan bobot badan.
Nutrition Source, sebuah situs web yang dipelihara oleh Departemen Gizi di
Sekolah Kesehatan Masyarakat Harvard, mengikhtisarkan bukti-bukti terkini pada dampak lemak makanan: "Sebagian besar rincian penelitian yang dilakukan di Harvard ini menunjukkan bahwa jumlah keseluruhan lemak di dalam makanan tidak berhubungan dengan bobot badan atau penyakit tertentu."