Biosintesis asam lemak adalah proses dimana tubuh mengubah asetil-KoA dan malonil-KoA menjadi asam lemak. Lamanya proses mungkin tergantung pada apakah asam lemak yang terbentuk berantai lurus atau bercabang dan berapa lama. Prosesnya terjadi di luar mitokondria di dalam sitosol atau sitoplasma sel. Efeknya, prosesnya adalah kebalikan dari degradasi asam lemak.
Asam lemak adalah asam karboksilat dan senyawa organik. Senyawa organik tersebut datang dalam dua bentuk: jenuh dan tidak jenuh. Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan elektron tunggal antara masing-masing atom karbon. Asam lemak tak jenuh akan memiliki satu atau lebih ikatan rangkap dua atau rangkap tiga antara dua atom karbon. Asam lemak diambil dari jaringan adiposa dan diubah menjadi asetil-KoA untuk menghasilkan energi bagi sel sebagai bagian dari siklus asam sitrat.
Langkah pertama biosintesis asam lemak adalah mengubah piruvat menjadi asetil-KoA. Asetil-KoA adalah molekul yang digunakan untuk membawa atom karbon ke dalam mitokondria sel. Ini adalah bagian penting dari respirasi seluler. Dalam proses sebaliknya, asetil-KoA mengangkut atom karbon kembali keluar dari mitokondria. Piruvat ditemukan di dalam mitokondria.
Malonil-KoA adalah turunan dari koenzim A dan terbentuk selama biosintesis asam lemak ketika molekul karbon dioksida (CO2) ditambahkan ke molekul asetil-KoA. Ini digunakan untuk memperpanjang rantai karbon asam lemak selama biosintesis asam lemak, tetapi juga dapat digunakan untuk mengangkut alfa-ketoglutarat ke mitokondria dan merupakan elemen penting dari biosintesis polipeptida. Penambahan molekul karbon dioksida ke asetil-KoA adalah proses yang tidak dapat diubah.
Pembentukan asam lemak rantai lurus selama biosintesis asam lemak mirip dengan hasil oksidasi selama siklus asam sitrat. Molekul melewati proses empat tahap kondensasi, reduksi, dehidrasi dan reduksi. Setiap penyelesaian siklus menambahkan dua atom karbon ke molekul. Proses ini diulang terus menerus sampai molekul menjadi asam palmitat 16-karbon. Setiap tahap proses dilakukan oleh enzim yang disebut Fatty Acid Synthase.
Pada tahap biosintesis asam lemak berikutnya, asam palmitat diubah menjadi palmitil-KoA. Ini dilakukan dengan menggunakan sistem enzim dalam sitoplasma sel. Asam lemak tak jenuh disintesis oleh enzim asam lemak CoA desaturase, yang menghasilkan ikatan rangkap. Setiap ikatan rangkap dibuat pada suatu titik dalam rantai yang spesifik untuk asam lemak yang diproduksi, dan masing-masing ikatan tersebut diproduksi oleh enzim yang spesifik untuk lokasi tersebut.