veronikafoju

Biokimia Lipid


BAB 3

LIPID

PENDAHULUAN

Lipid didefinisikan sebagai senyawa yang tidak larut dalam air yang diekstraksi dari makhuk hidup dengan menggunakan pelarut non polar, istilah lipid mencakup golongan senyawa dengan keanekaragaman struktur, definisi di atas berdasarkan sifat fisik yang berlawanan dengan definisi protein, karbohidrat maupun asam nukleat yang berdasarkan struktur kimianya, untuk itu diharapkan setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa dapat :

  1. Mendeskripsikan Peranan Lipid
  2. Mendeskripsikan Pembagian Lipid
  3. Menjelaskan Asam Lemak dan Sintesis Asam Lemak
  4. Mendeskripsikan peranan Prostaglandin
  5. Mendeskripsikan peranan Malam (fraksi non minyak)
  6. Menjelaskan Fosfolipid, Sfingolipid dan Pigmen
  7. Mendeskripsikan peranan Glikolipid, Steroid dan Terpena
  8. Menjelaskan keadaan Lipid Pada Membran Sel
  9. Merunut Metabolisme Lipid

POKOK MATERI

  1. Peranan Lipid

Lipid dalam bentuk lemak dan minyak merupakan zat makanan yang penting  untuk menjaga kesehatan tubuh manusia, selain itu juga merupakan sumber energi yang lebih efektif dibandingkan  karbohidrat dan protein, dimana 1 gram lipid dapat menghasilkan 9 kkal sedangkan untuk karbohidrat dan protein masing-masing hanya 4 kkal/gram.

Lemak dan minyak terdapat  pada hampir semua bahan pangan dengan kandungan yang berbeda-beda. Lemak hewani mengandung banyak sterol yang disebut kolesterol, sedangkan lemak nabati mengandung fitosterol dan lebih banyak  mengandung asam lemak tidak jenuh (berbentuk cair). Lemak hewani ada yang berbentuk padat (lemak susu, lemak babi, lemak sapi). Lemak nabati yang berbentuk cair dibedakan atas 3 golongan yakni (1) drying oil yang membentuk lapisan keras bila mengering di udara, contohnya minyak cat/pernis, (2) semi drying oil, contohnya minyak jagung, minyak biji kapas, dan (3) non drying oil contohnya minyak kelapa.

  1. Sifat Fisika

Dari rantai asam lemak didapatkan bahwa asam lemak jenuh (gambar 3.1) mempunyai rantai karbon pendek seperti asam butirat dan kaproat yang mempunyai titik lebur rendah, ini berarti bahwa kedua asam ini  berupa zat cair pada suhu kamar sedangkan  makin panjang  rantai karbon menunjukkan makin tinggi titik leburnya. Asam palmitat dan stearat berupa zat padat pada suhu kamar.

Gambar 3.1.  Jenis Ikatan Jenuh dan Tidak Jenuh dari Lipid

Asam lemak tidak jenuh mempunyai titik lebur rendah. Asam oleat mempunyai rantai karbon sama panjang dengan asam stearat, tetapi pada suhu kamar asam oleat berupa zat cair. Makin banyak ikatan rangkap, makin rendah titik leburnya, ini dapat dilihat pada pada  titik lebur asam linoleat yang lebih rendah dari titik lebur asam oleat.

Asam butirat larut dalam air. Kelarutan asam lemak dalam air berkurang dengan bertambah panjangnya rantai karbon. Asam kaproat larut sedikit dalam air, sedangkan asam palmitat, stearat, oleat dan linoleat tidak larut dalam air. Asam linoleat mempunyai kelarutan dalam air sangat kecil.

  1. Sifat Kimia

Asam lemak adalah asam lemah, jika larut dalam air molekul asam lemak akan terionisasi sebagian dan melepaskan ion H+. Dalam hal ini pH larutan bergantung pada konstanta keasaman dan derajat ionisasi masing-masing asam lemak. pH untuk asam lemak dan ionisasinya, umumnya dapat digambarkan sebagai berikut :

R – COOH  ⇄ R – COO- + H+

[ RCOO- ]

pH = pKa + log —————

[ RCOOH ]

Apabila  [ RCOO- ] = [ RCOOH ], maka pada keadaan ini

pH = pKa

asam lemak dapat bereaksi dengan basa, membentuk garam

R – COOH  +  NaOH  →  R – COONa  +  H2O

Garam natium atau kalium yang dihasilkan oleh asam lemak dapat larut dalam air dan dikenal sebagai sabun. Molekul sabun terdiri atas rantai hidrokarbon dengan gugus  – COO- pada ujungnya. Bagian hidrokarbon bersifat hidrofobik artinya tidak suka air atau tidak mudah larut dalam air, sedangkan gugus        – COO- bersifat hidrofilik dapat larut dalam air.

Dari dua bagian di atas, maka molekul sabun tidak sepenuhnya larut dalam air tetapi membentuk misel. Sebagai bahan pembersih kotoran, sabun dapat mengemulsikan lemak (fungsi emulgator). Bagian hidrofobik molekul sabun akan masuk ke dalam lemak, sedangkan ujung yang bermuatan negatif ada dibagian luar. Dengan adanya  gaya tolak antara muatan listrik negatif, maka kotoran  akan terpecah menjadi partikel kecil dan membentuk emulsi, dengan demikian kotoran dapat terlepas dari kain dll.

Gambar 3.2. Emulsi

  1. Pembagian Lipid

Berbeda dengan  polisakarida dan protein, lipid bukan  suatu polimer, tidak mempunyai satuan berulang (gambar 3.3).

Pembagian lipid biasanya dibagi berdasarkan sifat kimia dan sifat fisika atau berdasarkan hasil hidrolisisnya dan menurut persamaan strukturnya, sehingga lipid dapat digolongkan sebagai berikut :

  1. Lipid Sederhana

Kelompok ini dikenal sebagai homolipid yaitu ester yang mengandung unsur Carbon, Hidrogen dan Oksigen. Jika dihidrolisis akan menghasilkan asam lemak dan etanol, penggolongannya meliputi ;

  1. lemak, ester lemak dan gliserol
  2. lilin, yaitu ester asam lemak

Lemak dan minyak pada hidrolisisnya menghasilkan  asam lemak dan gliserol.

hidrolisis

Lemak/minyak                          asam lemak bebas + gliserol

Malam, hidrolisisnya menghasilkan asam lemak dan alkohol rantai panjang.

hidrolisis

Malam                             asam lemak + alkohol rantai panjang

Gambar 3.3. Rantai non polimer dari lipid

Lemak dan minyak adalah lipid yang paling banyak terdapat di alam. Kedua senyawa ini disebut trigliserida sebab merupakan ester tiga asam lemak (gambar 3.4) dengan trihidroksi alkohol (gliserol).

Gambar  3.4. Reaksi Pembentukan Ester

  1. Lipid Mejemuk

Kelompok ini berupa ester asam lemak dengan rantai alkohol yang mengikat gugus lain seperti fosfolipid, glikolipid (serebrosid), sulfolipid, aminolipid dan lipoprotein.

Fosfolipid, hidrolisisnya menghasilkan asam lemak,gliserol, asam fosfat dan senyawa nitrogen organik.

hidrolisis

Fosfolipid                            asam lemak + alkohol + as. Fosfat + Nitrogen

Glikolipid, hidrolisisnya menghasilkan asam lemak, alkohol yang mengandung nitrogen dan karbohidrat.

hidrolisis

Glikolipid                            asam lemak + alkohol + KH + Nitrogen

  1. Steroid adalah senyawa turunan perhidroksiklopentanofenantren, karenanya berbeda dari lipid yang tersusun dari asam lemak (gambar 3.5).
    1. Derivat Lipid

Derivat lipid umumnya berasal dari  hasil hidrolisis, misalnya asam lemak, gliserol, alkohol, aldehida dan keton (gugus fungsional).

Gambar 3.5. Perhidroksiklopentanofenantren dan Fenantren

  1. Lipid Kompleks

Yang termasuk lipid kompleks adalah lipid yang terdapat dalam alam bergabung dengan senyawa lain,  misalnya dengan protein atau dengan karbohidrat. Ikatan antara lipid dengan protein disebut lipoprotein, terdapat dalam plasma darah. Bagian lipid dalam lipoprotein pada umumnya adalah trigliserida, fosfolipid atau kolesterol. Lipoprotein ini biasanya digolongkan dalam protein gabungan. Oleh karena dalam lipid lipoprotein itu berbeda jenis dan mutunya, maka lipoprotein berbeda pula sifat-sifat fisiknya, misalnya berat jenis, besar partikel dan muatan listrik. Karena perbedaan sifat fisika ini, beberapa jenis lipoprotein dapat dipisahkan satu dengan yang lain, misalnya dengan ultrasentrifius atau elektroforesis. Lipopolisakarida ialah gabungan antara lipid dengan polisakarida, lipopolisakarida terbentuk dalam dinding sel beberapa jenis bakteri.

  1. Asam Lemak dan Sintesis Asam Lemak

Asam lemak adalah asam organik yang terdapat sebagai ester trigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan maupun tumbuhan. Asam ini adalah asam karboksilat yang mempunyai rantai karbon panjang dengan rumus umum :

Dimana R adalah rantai karbon yang jenuh atau yang tidak jenuh dan terdiri atas 4 sampai 24 buah atom karbon. Rantai karbon yang jenuh ialah rantai karbon yang tidak mengandung ikatan rangkap, sedangkan yang mengandung ikatan rangkap dikenal sebagai tidak jenuh.

Tabel 3.1. Beberapa asam lemak yang umum

Sebagian besar terdiri atas atom-atom karbon rantai linier, tetapi beberapa memiliki rantai bercabang. Asam lemak dalam keadaan bebas terdapat dalam jumlah sedikit. Kebanyakan asam lemak  ditemukan dalam keadaan teresterifikasi sebagai komponen dari lipid lainnya. Dalam kondisi fisiologis, gugus asam karboksilat terdapat dalam keadaan terionisasi yang disebut ion asilat, misalnya ion dari asam palmitat adalah palmitat, CH3(CH2)14COO-. Asam lemak tidak jenuh dapat mengandung satu ikatan rangkap atau lebih. Adanya ikatan rangkap ini memungkinkan terjadinya bentuk isomer cis dan trans.

Beberapa jenis asam lemak berdasarkan ikatannya :

  1. Jenuh
CH3(CH2)14 COOH 

Asam palmitat/asam heksadekanoat

CH3(CH2)16COOH 

Asam stearat/asam oktadekanoat

  1. Dalam asam lemak tidak jenuh, ikatan rangkap hampir selalu memilki konformasi cis

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH

Asam palmitoleat/asam cis-9-heksadekanoat

 

Asam oleat (cis)

 

Asam elaidat (trans)

  1. Dalam asam lemak poli tidak jenuh, ikatan rangkap jarang yang terkonyugasi

CH3(CH2)4CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7COOH

Asam linoleat/asam cis,cis-9,12-oktadekadienoat

atau

Asam linoleat mempunyai dua  ikatan rangkap sedangkan asam linolenat (α) mempunyai tiga ikatan rangkap

CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Adanya perbedaan titik leleh asam lemak juga terjadi pada asam-asam lemak yang jumlah atom karbonya sama. Konformasi yang sering ada untuk rantai atom C jenuh adalah struktur yang panjang dan lurus. Suatu ikatan rangkap cis akan menimbulkan bengkokan pada struktur, sehingga lebih sukar untuk tersusun membentuk kristal daripada molekul jenuh yang panjangnya sama. Ikatan rangkap trans tidak menimbulkan bengkokan pada rantai.

  1. Rantai jenuh
  1. Rantai dengan satu ikatan rangkap trans
  1. Rantai dengan satu ikatan rangkap cis

Molekul dapat disusun lebih rapat dan membentuk Kristal yang titik lelehnya lebih tinggi daripada titik leleh molekul bengkok yang ukurannya sama. Ikatan rangkap cis terdapat lebih banyak daripada  ikatan rangkap trans dalam asam lemak tidak jenuh.

  1. Prostaglandin

Prostaglandin adalah asam lemak yang terdiri dari 20 atom karbon dengan satu cincin persegi lima. Prostaglandin turunan dari asam arakidonat yang merupakan hasil metabolisme asam linoleat. Struktur prostaglandin dan asam arakidonat (gambar 3.6) adalah :

Gambar 3.6. Derivat Arakidonat

Prostaglandin telah diisolasi dari kebanyakan jaringan mamalia termasuk  jaringan pada sistim pembiakan, hati, ginjal, pankreas, jantung, paru-paru, otak dan usus halus. Zat ini paling banyak dijumpai pada cairan benih (seminal fluid). Prostaglandin  mempunyai efek fisiologi sangat luas. Ikut berperan pada ketahanan alamiah tubuh dari segala bentuk perubahan yang disebabkan zat kimia, mekanik, fisiologi dan rangsangan patologik. Aspirin dan beberapa  obat anti radang dapat menghambat biosintesis prostaglandin (gambar 3.7).

Gambar 3.7. Sintesis Prostaglandin

Interaksi prostaglandin dengan selaput sel darah merah menyebabkan sickle-cell anemia, dengan terhalangnya sintesis prostaglandin  dapat meredakan penyakit tertentu. Peranan biologisnya bermacam-macam, seperti prostaglandin  telah digunakan secara klinik untuk mempengaruhi abortus atau kelainan pada wanita hamil, atau saluran reproduki selama masa subur, menstruasi, dan kelahiran, dapat menstimulasi kontraksi otot, juga perantara yang penting dalam siklus adenosin monofosfat.

Prostaglandin terbentuk di dalam semua jaringan tubuh dengan jumlah yang sedikit,.bekerjanya pada lokus dalam sel yang sama dimana prostaglandin itu disintesis.

Prostaglandin disintesis dengan cara yang diperlihatkan pada gambar 3.6 dan gambar 3.7 dari asam arakidonat dalam lintas metabolik yang diawali dengan fosfolipid membran plasma.

  1. Malam (fraksi non minyak)

Yang dimaksud dengan lilin (wax) adalah ester asam lemak dengan monohidroksi alkohol dengan rantai karbon yang panjang (gambar 3.8).

Gambar 3.8. Malam dengan rantai Hidrokarbon

Lilin dapat diperoleh dari lebah madu (mirisilpalmitat), ikan paus dan lumba-lumbah (setilpalmitat) yang digunakan sebagai salep, bahan kecantikan, dan lilin untuk penerangan.

Paraffin padat walau kelihatannya seperti malam, sering disebut salah sebagai paraffin wax adalah campuran dari senyawa hidrokarbon padat dan bukan ester. Lilin hanya larut dalam pelarut lemak, sebab itu lilin pada tumbuhan berfungsi sebagai lapisan pelindung dari air, lilin tidak berfungsi sebagai bahan nutrisi, sebab tidak terhidrolisis dan tidak diuraikan oleh enzim pengurai pada lemak.

Tabel 3.2. Daftar Malam Yang Digunakan

Nama Jenis Sumber Kegunaan
Malam Lebah Sarang lebah Semir dan Farmasi
Spermasati Sejenis Ikan Paus Bahan Kecantikan dan Lilin
Karnauba Carnauba Palm Semir Lantai dan Mobil
Lanolin Wool (bulu Domba) Salep / Farmasi
Nama Jenis Senyawa Kimia Nama Kimia
Malam Lebah C15H31COOC30H61 Mirisilpalmitat
Spermasati C15H31COOC16H33 Setilpalmitat
Karnauba C25H31COOC30H61 Mirisilserotat
  1. Fosfolipid, Sfingolipid dan Pigmen

Fosfolipid

Fosfolipid atau fostatida yaitu suatu senyawa lipid  turunan gliserolfosfat (gambar 3.9), dalam hidrolisisnya terpecah menjadi asam lemak, asam fosfat, basa nitrogen dan gliserol.

Gabar 3.9. Gliserolfosfat

Fosfolipid  ditemukan pada semua organisme hidup, tidak tergantung dari asalnya dan mempunyai struktur yang mantap. Banyak mengumpul pada hati, otak dan jaringan spinal. Fosfolipid merupakan  komponen yang penting pada struktur sel karena jumlah fosfolipid pada jaringan  binatang relatif tetap.

Fosfolipid adalah molekul yang besar mempunyai komponen polar dan non polar, fosfolipid mengambil bagian  pada metabolisme lemak dengan memungkinkan transportasi lemak pada aliran darah. Fosfolipid sangat penting pada sistim pemindahan elektron pada siklus pernapasan  (proses sekresi) dan dalam transportasi  ion melalui selaput sel.

  1. Lesitin

Lesitin mungkin yang paling banyak dijumpai di antara fosfolipid yang lain. Mengandung  senyawa ammonium kuartener kolin [HOCH2CH2N+ (CH3)3], terikat pada asam fosfat sebagai ester. Nitrogen pada kolin bermuatan positif dan fosfat bermuatan netatif, sehingga dalam  larutan lesitin  terdapat sebagai garam dalam atau switerion. Struktur lesitin hasil hidrolisis adalah

Gambarb 3.10.   Lesitin / fosfatidil kolin

Lesitin sangat penting  pada metabolisme lemak dalam hati. Merupakan sumber asam fosfat yang diperlukan  pada pembentukan jaringan baru.

  1. Sefalin

Perbedaan utama sefalin dengan lesitin terletak pada komponen senyawa basa nitrogen yang terikat pada bagian fosfat. Pada sefalin, kolin diganti dengan etanolamin (HO CH2 CH2 NH2), atau serin (HO CH2 CH2 NH2 COOH) suatu asam amino. Sefalin berperan penting pada proses pembekuan darah dan merupakan sumber fosfat pada pembentukan jaringan baru.

Gambar 3.11. Sefalin

Sfingolipid

Sfingolipid dibangun dari basa terhidroksilasi rantai panjang. Dua basa seperti ini ditemukan dalam hewan, yakni basa sfngosin dan dihidrosfingosin (sfinganin).

Reaksi antara senyawa serin (a) dengan senyawa palmitat (b) akan mengeluarkan O2 kemudian diikuti dengan reaksi reduksi yang akan menghasilkan sfinganin, reaksi ini merupakan sintesis sfinganin dalam sistim hidup.

Ketika gugus amino pada sfingosin atau sfinganin diasilasi oleh asam lemak, maka produk yang dihasilkan adalah seramida

Gugus hidroksi primer dapat disubtitusi dengan dua cara, yang menghasilkan dua kelompok sfingolipid yakni fosfosfinglipid dan glikosfingolipid.

  1. Dalam fosfosfingolipid, gugus hiroksil primer diesterifikasi oleh kolin fosfat, lipid ini dikenal sebagai sfingomielin.
  2. Dalam  glikosfingolipid, gugus hidroksil primer terglikosilasi, yakni tersubstitusi oleh karbohidrat, baik monosakarida atau oligosakarida. Glikpsfingolipid yang mengandung gula asam sialat di dalam bagian  karbohidratnya disebut gangliosida, setiap tipe glikosfingolipid menunjukan variasi tipe asam lemak yang ditemukan di dalam bagian seramidanya yaitu derivat  sfingosin yang mengandung gugus asil dari asam lemak. Gugus ini terikat  pada gugus amino dalam bentuk amida.

Pigmen

Adanya pigmen menyebabkan lemak berwarna. Adanya karotenoid menyebabkan warna kuning kemerahan karotenoid dapat larut dalam  minyak dan merupakan hidrokarbon dengan banyak ikatan tidak jenuh. Bilamana minyak dihidrogenasi, maka akan terjadi hidrogenasi karotenoid dan warna merah akan berkurang. Selain itu, perlakuan pemanasan juga akan mengurangi warna pigmen. Pigmen  mudah teroksidasi sehingga minyak akan menjadi tengik. Cara menghilangkan pigmen  dapat dilakukan dengan adsorban seperti arang aktif. Klorofil pada tanaman memberikan warna  kehijauan, tokoferol yang merupakan sumber vitamin E sangat aktif terhadap oksidasi, sehingga dapat digunakan sebagai antioksidan. Tokoferol yang teroksidasi kan memberikan warna coklat, warna ini dapat juga terjadi karena reaksi browning nonenzimatik (karbohidrat bereaksi dengan protein pada suhu tinggi).

  1. Glikolipid, Steroid dan Terpena

Glikolipid

Di samping kelompok seramida dan sfingomielin terdapat senyawa dalam golongan sfingolipid yang mengandung karbohidrat (D-galaktosa). Kelompok ini dikenal sebagai glikolipid atau senyawa serebrosida. Hal ini membedakan dengan sfingolipida, dimana glikolipid tidak mengandung asam fosfat tetapi mempunyai kepala polar hidrokarbon yang hidrofilik (gambar 3.12). Glikolipid sederhana adalah glikosildiasil gliserol terdapat pada  mikroba dan tumbuhan.

Glikolipid yang mengandung karbohidrat (gambar 3.13) dalam jumlah besar sangat kompleks seperti gangliosida, kelompok jenis ini biasanya terdapat pada bagian luar membran sel terutama pada sel-sel saraf.

Gambar 3.12.   Galakto serebrosida

Terdapat pada otak  kira-kira 7 % dari bagian padat dan  dalam lapisan myelin dari syaraf. Beberapa jenis dari glikolipid hanya berbeda pada  bagian asam lemak. Tidak seperti kebanyakan lipid, tidak larut dalam eter, tapi dapat diekstrak dengan alcohol panas atau menggunakan piridin.

Gambar 3.13. Glikolipid

Steroid

Steroid dan terpena termasuk lipida yang tidak tersabun, artinya jika dihidrolisis dengan basa tidak menghasilkan sabun. Kedua senyawa ini dapat dipisahkan dari lemak sesudah proses penyabunan (gambar 3.14).

Gambar 3.14. Susunan Steroid

Steroid banyak terdapat di alam dengan jumlah yang terbatas (gambar 3.15), aktivitas biologis yang penting adalah pada asam empedu, hormone sex baik jantan atau betina, hormon korteks adrenal dan racun. Steroid yang banyak terdapat di alam yaitu golongan kolesterol, lanosterol (banyak terdapat pada pelindung wol), fitosterol dan mikosterol, dalam tubuh terdapat sebagai asam empedu, hormon kelamin, dan hormon adrenokortikoid. Sterol mempunyai gugus hidroksil alkohol pada atom C3 dan rantai alifatik bercabang pada atom C17 (kadang hanya mempunyai satu atau lebih gugus hidroksil). Sterol yang paling banyak terdapat pada tumbuhan adalah fitosterol diantaranya ialah stigmasterol dan mikosterol (dalam jamur).

Gambar 3.15. Beberapa Contoh Steroid

Hormon utama pria adalah testoteron, berfungsi pada perkembangan sifat kelamin kelamin sekunder yang menjadi ciri jenisnya. Untuk wanita terdapat dua hormon  kelamin yang penting  yakni progesterone yang dibutuhkan untuk  kehamilan normal dan estradiol untuk mengatur siklus ovulasi (gambar 3.16).

Gambar 3.16. Hormon Kelamin

Steroid termasuk turunan inti dari perhidroksiklopentanofenantren (gambar 3.17) yang terdiri dari cincin sikloheksana

Berdasarkan struktur, steroid adalah derivat hidrokarbon aromatik tereduksi perhidrosiklopentanofenantren, dimana senyawa ini disintesis dalam sistim hidup dari isoprena melalui skualena.

Gambar 3.17. Perhidrosiklopentanofenantren

Terpena/Isoprena

Nama terpena pada awalnya diberikan untuk minyak yang disuling dari terpentin, diketahui bahwa terpena terdiri dari 5 atom C lebih dikenal sebagai isoprene (gambar 3.18), terpena terdiri dari 2 unit isoprena yakni monoterpena, pada tumbuhan  terdapat mono dan seskuiterpena. Senyawa ini memberikan sifat khas (bau dan rasa) minyak yang merupakan komponen penting minyak esensial tumbuhan, sebagai contoh ialah monoterpena geraniol, limona, mentol kanfer.

Struktur terpena umumnya dapat dikenal dari :

  1. Sebagian besar senyawa ini terdapat dalam minyak dengan rumus C10H15.
  2. Terpena yang mengandung lebih dari 10 atom karbon, umumnya mempunyai jumlah karbon kelipatan dari lima, struktur cukup beragam.
  3. Banyak jenis senyawa tidak larut dalam air, sebagian besar ditemukan dalam tumbuhan, juga dalam organisme yang lain.

Gambar 3.18. Beberapa contoh terpena

  1. Lipid Pada Membran Sel

Sitoplasma dalam sel dikelilingi oleh membran plasma. Struktur subseluler seperti inti, lisosom, dan mitokondria juga dibatasi oleh membrane. Membran pada retikulum endoplasma  dalam sel eukariot memagari ruang intrasel yang besar dalam sitoplasma, sedangkan mitokondria memiliki membran internal yang melipat. Membran terdiri dari  lipid, protein dan karbohidrat, karbohidrat dalam membran terdapat sebagai glikogliserolipid, glikosfingolipid (dalam saraf dan otot), glikoprotein. Molekul lipid  dalam membran (gambar 3.19) tersusun dalam bentuk bilayer tertutup.

Gambar 3.19. Model bilayer dari lipid

Sebagian protein dalam membran  dapat dihilangkan oleh peraksi yang mengganggu ikatan polar dan ionic. Protein ini disebut protein ekstrinsik              ( peripheral) dan protein lain yang disebut protein intrinsik (integral).

Struktur membran tidak kaku tetapi dinamis, karena daerah hidrokarbon berwujud cair, maka terjadi difusi lateral dan gerakan rotasi yang cepat pada komponen lipid dan protein, pergerakan ini  berlangsung bila daerah polar  pada lipid atau protein melewati initi hidrofobik pada bilayer (gambar 3.20).

Gambar 3.20.  Membran sel

  1. Metabolisme Lipid
    1. Pencernaan Lemak

Percernaan lemak  terjadi di dalam usus halus dengan bantuan enzim hidrolitik yaitu lipase yang mencerna triasilgliserol dan fosfolipase yang mencerna fosfolipid. Triasilgliserol dan fosfolipid diperoleh dari makanan. Ikatan ester  antara asam lemak dan gliserol dihidrolisis. Kerja enzim lipase yang dihasilkan pankreas pada triasilgliseol yang terdapat dalam makanan pada akhirnya akan menghasilkan 2-monoasilgliserol dan 2 macam asam lemak.

Fosfolipase A2 menghidrolisis satu ikatan ester  antara asam lemak dan gliserol, khususnya pada posisi 2 rantai karbon gliserol. Fosfolipase A1 menghidrolisis ikatan ester antara asam lemak dan gliserol pada posisi 1 rantai karbon fosfogliserida.

Ensim-enzim ini harus bekerja pada daerah batas antara air dan lemak. Lipase pencernaan disekresikan ke dalam lumen usus halus yang bercampur dengan permukaan butran-butiran lemak yang besar. Produk awal dari proses pencernaan adalah asam lemak dan lisofosfogliserida, yang merupakan detergen kuat. Kedua senyawa ini akan mempercepat proses pencernaan karena dapat mendispersikan butiran-butiran lemak dalam jumlah yang sangat banyak. Dengan meningkatnya konsentrasi asam lemak dan dengan dihasilkannya 2-monoasilgliserol, senyawa ini dimasukkan ke dalam misel pada garam empedu. Monoasilgliserol juga mempercepat kerja detergen dari garam empedu, yang kemudian mempermudah emulsifikasi triasilgliserol dan vitamin-vitamin yang larut menuju permukaan sel epitel usus, dimana asam lemak, vitamin-vitamin yang larut dalam lemak, dan 2-monoasilgliserol dilepaskan dari misel.

Triasilgliserol yang disintesis tersusun menjadi kilomikron yang disekresikan oleh sel epitel usus ke dalam lacteal yaitu pembuluh limfa kecil di dalam vilus usus halus. Kemudian dari limfatik, kilomikron melewati pembuluh limfa di dada yang selanjutnya masuk ke dalam darah dan dengan demikian membantu pengangkutan bahan bakar lipid ke berbagai jaringan tubuh.

  1. Metabolisme Lipoprotein

Lipoprotein mengangkut lemak hidrofobik di dalam plasma. Lipoprotein utama yang disrkulasikan di dalam darah adalah kilomikron, lipoprotein dengan kerapatan sangat rendah (VLDL), lipoprotein dengan  kerapatan rendah (LDL), dan lipoprotein dengan kerapatan tinggi (HDL). Asam lemak adalah bahan bakar selular yang penting dan disimpan sebagai triasilgliserol dalam jaringan adipose. Asam lemak dipersiapkan untuk cadangan dalam bentuk timbunan lemak yang diangkut ke jaringan adipose terutama sebagai  triasilgliserol di dalam kilomikron dan VLDL. Dalam jaringan adiposa, kilomikron terdegradasi dengan cepat, dan partikel sisanya kembali memasuki sirkulasi yang diserap oleh hati. VLDL terdegradasi di dalam jaringan adiposa menjadi LDL yang kemudian bersirkulasi sebagai lipoprotein utama yang mengangkut kolesterol. HDL adalah lipoprotein yang bersirkulasi secara kontinyu. HDL mengandung suatu enzim yang mengubah kolesterol bebas menjadi ester kolesterol. Asam linoleat adalah asam lemak yang paling banyak dipindahkan dari fosfatidilkolin ke kolesterol, yang membentuk ester kolesterol yaitu linoleoilkolesterol.

Bilamana LDL di dalam sirkulasi terdapat dalam jumlah yang melimpah, maka jaringan tubuh akan mempunyai sumber kolesterol yang eksogenik. Kolesterol dipindahkan ke dalam sel melalui reseptor lipoprotein spesifik yang terdapat pada permukaan sel. Jaringan yang membutuhkan kolesterol dalam jumlah besar, seperti korteks adrenal mempunyai reseptor LDL dalam jumlah besar pada permukaan selnya.

  1. Oksidasi Asam Lemak

Oksidasi asam lemak terjadi dalam 3 tahap, aktivasi, pengangkutan ke dalam sel mitokondria, dan oksidasi menjadi asetil CoA. Secara umum, masuknya asam lemak ke dalam lintas metabolik didahului dengan perubahan asam lemak menjadi turunan koenzim A (CoASH). Turunan asil ini disebut alkanoil atau alkenoil-CoA, dan di dalam  bentuk ini asam lemak dikatakan berada dalam keadaan teraktivasi.

Aktivasi asam lemak akan memicuh pembentukan tioester dari asam lemak dan CoA. Proses ini dibarengi dengan hidrolisis ATP menjadi AMP. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah asil-CoA sintetase.

LATIHAN

  1. Diskusikan Peranan Lipid
  2. Deskripsikan Pembagian Lipid
  3. Mendiskusikan Asam Lemak dan Sintesis Asam Lemak
  4. Deskripsikan peranan Prostaglandin
  5. Mendiskusikan peranan Malam (fraksi non minyak)
  6. Mendiskusikan Fosfolipid, Sfingolipid dan Pigmen
  7. Deskripsikan peranan Glikolipid, Steroid dan Terpena
  8. Mendiskusikan keadaan Lipid Pada Membran Sel
  9. Mendiskusikan runutan Metabolisme Lipid

RANGKUMAN

A.  Peranan Lipid

Lipid dalam bentuk lemak dan minyak merupakan zat makanan yang penting  untuk menjaga kesehatan tubuh manusia, selain itu juga merupakan sumber energi yang lebih efektif dibandingkan  karbohidrat dan protein, dimana 1 gram lipid dapat menghasilkan 9 kkal sedangkan untuk karbohidrat dan protein masing-masing hanya 4 kkal/gram.

  1. Pembagian Lipid

Berbeda dengan  polisakarida dan protein, lipid bukan  suatu polimer, tidak mempunyai satuan berulang  dan digolongkan sebagai berikut :

  1. Lipid Sederhana : lemak, ester lemak dan gliserol; lilin, yaitu ester asam lemak.
  2. Lipid Mejemuk

Kelompok ini berupa ester asam lemak dengan rantai alkohol yang mengikat gugus lain seperti fosfolipid, glikolipid (serebrosid), sulfolipid, aminolipid dan lipoprotein.

  1. Steroid adalah senyawa turunan siklopentanofenantren, karenanya berbeda dari lipid yang tersusun dari asam lemak.
    1. Derivat Lipid

Derivat lipid umumnya berasal dari  hasil hidrolisis, misalnya asam lemak, gliserol, alkohol, aldehida dan keton (gugus fungsional).

  1. Lipid Kompleks

Yang termasuk lipid kompleks adalah lipid yang terdapat dalam alam bergabung dengan senyawa lain,  misalnya dengan protein atau dengan karbohidrat. Ikatan antara lipid dengan protein disebut lipoprotein, terdapat dalam plasma darah. Bagian lipid dalam lipoprotein pada umumnya adalah trigliserida, fosfolipid atau kolesterol..

  1. Asam Lemak dan Sintesis Asam Lemak

Asam lemak adalah asam organik yang terdapat sebagai ester trigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan maupun tumbuhan. Asam ini adalah asam karboksilat yang mempunyai rantai karbon panjang.

Adanya perbedaan titik leleh asam lemak juga terjadi pada asam-asam lemak yang jumlah atom karbonya sama. Konformasi yang sering ada untuk rantai atom C jenuh adalah struktur yang panjang dan lurus. Suatu ikatan rangkap cis akan menimbulkan bengkokan pada struktur, sehingga lebih sukar untuk tersusun membentuk kristal daripada molekul jenuh yang panjangnya sama. Ikatan rangkap trans tidak menimbulkan bengkokan pada rantai.

Rantai jenuh

Rantai dengan satu ikatan rangkap trans

Rantai dengan satu ikatan rangkap cis

D.  Prostaglandin

Prostaglandin adalah asam lemak yang terdiri dari 20 atom karbon dengan satu cincin persegi lima. Prostaglandin turunan dari asam arakidonat yang merupakan hasil metabolisme asam linoleat. Struktur.

Prostaglandin terbentuk di dalam semua jaringan tubuh dengan jumlah yang sedikit,.bekerjanya pada lokus dalam sel yang sama dimana prostaglandin itu disintesis.

E.   Malam (fraksi non minyak)

Yang dimaksud dengan lilin (wax) adalah ester asam lemak dengan monohidroksi alkohol dengan rantai karbon yang panjang.

Paraffin padat walau kelihatannya seperti malam, sering disebut salah sebagai paraffin wax adalah campuran dari senyawa hidrokarbon padat dan bukan ester. Lilin hanya larut dalam pelarut lemak, sebab itu lilin pada tumbuhan berfungsi sebagai lapisan pelindung dari air, lilin tidak berfungsi sebagai bahan nutrisi, sebab tidak terhidrolisis dan tidak diuraikan oleh enzim pengurai pada lemak.

  1. Fosfolipid, Sfingolipid dan Pigmen

Fosfolipid atau fostatida yaitu suatu senyawa lipid  turunan gliserolfosfat, dalam hidrolisisnya terpecah menjadi asam lemak, asam fosfat, basa nitrogen dan gliserol.

Fosfolipid adalah molekul yang besar mempunyai komponen polar dan non polar, fosfolipid mengambil bagian  pada metabolisme lemak dengan memungkinkan transportasi lemak pada aliran darah. Fosfolipid sangat penting pada sistim pemindahan elektron pada siklus pernapasan  (proses sekresi) dan dalam transportasi  ion melalui selaput sel.

Sfingolipid dibangun dari basa terhidroksilasi rantai panjang. Dua basa seperti ini ditemukan dalam hewan, yakni basa sfngosin dan dihidrosfingosin (sfinganin).

Gugus hidroksi primer dapat disubtitusi dengan dua cara, yang menghasilkan dua kelompok sfingolipid yakni fosfosfinglipid dan glikosfingolipid.

Adanya pigmen menyebabkan lemak berwarna. Adanya karotenoid menyebabkan warna kuning kemerahan karotenoid dapat larut dalam  minyak dan merupakan hidrokarbon dengan banyak ikatan tidak jenuh. Bilamana minyak dihidrogenasi, maka akan terjadi hidrogenasi karotenoid dan warna merah akan berkurang. Selain itu, perlakuan pemanasan juga akan mengurangi warna pigmen.

G.  Glikolipid, Steroid dan Terpena

Di samping kelompok seramida dan sfingomielin terdapat senyawa dalam golongan sfingolipid yang mengandung karbohidrat (D-galaktosa). Kelompok ini dikenal sebagai glikolipid atau senyawa serebrosida. Hal ini membedakan dengan sfingolipida, dimana glikolipid tidak mengandung asam fosfat tetapi mempunyai kepala polar hidrokarbon yang hidrofilik. Glikolipid sederhana adalah glikosildiasil gliserol terdapat pada  mikroba dan tumbuhan.

Glikolipid yang mengandung karbohidrat dalam jumlah besar sangat kompleks seperti gangliosida, kelompok jenis ini biasanya terdapat pada bagian luar membran sel terutama pada sel-sel saraf.

Terdapat pada otak  kira-kira 7 % dari bagian padat dan  dalam lapisan myelin dari syaraf. Beberapa jenis dari glikolipid hanya berbeda pada  bagian asam lemak. Tidak seperti kebanyakan lipid, tidak larut dalam eter, tapi dapat diekstrak dengan alcohol panas atau menggunakan piridin.

Steroid banyak terdapat di alam dengan jumlah yang terbatas (gambar 13), aktivitas biologis yang penting adalah pada asam empedu, hormone sex baik jantan atau betina, hormon korteks adrenal dan racun. Steroid yang banyak terdapat di alam yaitu golongan kolesterol, lanosterol (banyak terdapat pada pelindung wol), fitosterol dan mikosterol, dalam tubuh terdapat sebagai asam empedu, hormon kelamin, dan hormon adrenokortikoid. Sterol mempunyai gugus hidroksil alkohol pada atom C3 dan rantai alifatik bercabang pada atom C17 (kadang hanya mempunyai satu atau lebih gugus hidroksil). Sterol yang paling banyak terdapat pada tumbuhan adalah fitosterol diantaranya ialah stigmasterol dan mikosterol (dalam jamur).

Hormon utama pria adalah testoteron, berfungsi pada perkembangan sifat kelamin kelamin sekunder yang menjadi ciri jenisnya. Untuk wanita terdapat dua hormon  kelamin yang penting  yakni progesterone yang dibutuhkan untuk  kehamilan normal dan estradiol untuk mengatur siklus ovulasi.Steroid termasuk turunan inti dari perhidroksiklopentanofenantren yang terdiri dari cincin sikloheksana

Berdasarkan struktur, steroid adalah derivat hidrokarbon aromatik tereduksi perhidrosiklopentanofenantren, dimana senyawa ini disintesis dalam sistim hidup dari isoprena melalui skualena.

Nama terpena pada awalnya diberikan untuk minyak yang disuling dari terpentin, diketahui bahwa terpena terdiri dari 5 atom C lebih dikenal sebagai isoprene terpena terdiri dari 2 unit isoprena yakni monoterpena, pada tumbuhan  terdapat mono dan seskuiterpena. Senyawa ini memberikan sifat khas (bau dan rasa) minyak yang merupakan komponen penting minyak esensial tumbuhan, sebagai contoh ialah monoterpena geraniol, limona, mentol kanfer.

H.  Lipid Pada Membran Sel

Sitoplasma dalam sel dikelilingi oleh membran plasma. Struktur subseluler seperti inti, lisosom, dan mitokondria juga dibatasi oleh membrane. Membran pada retikulum endoplasma  dalam sel eukariot memagari ruang intrasel yang besar dalam sitoplasma, sedangkan mitokondria memiliki membran internal yang melipat. Membran terdiri dari  lipid, protein dan karbohidrat, karbohidrat dalam membran terdapat sebagai glikogliserolipid, glikosfingolipid (dalam saraf dan otot), glikoprotein. Molekul lipid  dalam membran  tersusun dalam bentuk bilayer tertutup.

Sebagian protein dalam membran  dapat dihilangkan oleh peraksi yang mengganggu ikatan polar dan ionic. Protein ini disebut protein ekstrinsik              ( peripheral) dan protein lain yang disebut protein intrinsik (integral).

Struktur membran tidak kaku tetapi dinamis, karena daerah hidrokarbon berwujud cair, maka terjadi difusi lateral dan gerakan rotasi yang cepat pada komponen lipid dan protein, pergerakan ini  berlangsung bila daerah polar  pada lipid atau protein melewati initi hidrofobik pada bilayer.

I.    Metabolisme Lipid

  1. Pencernaan Lemak

Percernaan lemak  terjadi di dalam usus halus dengan bantuan enzim hidrolitik yaitu lipase yang mencerna triasilgliserol dan fosfolipase yang mencerna fosfolipid. Triasilgliserol dan fosfolipid diperoleh dari makanan. Ikatan ester  antara asam lemak dan gliserol dihidrolisis. Kerja enzim lipase yang dihasilkan pankreas pada triasilgliseol yang terdapat dalam makanan pada akhirnya akan menghasilkan 2-monoasilgliserol dan 2 macam asam lemak.

Fosfolipase A2 menghidrolisis satu ikatan ester  antara asam lemak dan gliserol, khususnya pada posisi 2 rantai karbon gliserol. Fosfolipase A1 menghidrolisis ikatan ester antara asam lemak dan gliserol pada posisi 1 rantai karbon fosfogliserida.

Ensim-enzim ini harus bekerja pada daerah batas antara air dan lemak. Lipase pencernaan disekresikan ke dalam lumen usus halus yang bercampur dengan permukaan butran-butiran lemak yang besar. Produk awal dari proses pencernaan adalah asam lemak dan lisofosfogliserida, yang merupakan detergen kuat. Kedua senyawa ini akan mempercepat proses pencernaan karena dapat mendispersikan butiran-butiran lemak dalam jumlah yang sangat banyak. Dengan meningkatnya konsentrasi asam lemak dan dengan dihasilkannya 2-monoasilgliserol, senyawa ini dimasukkan ke dalam misel pada garam empedu. Monoasilgliserol juga mempercepat kerja detergen dari garam empedu, yang kemudian mempermudah emulsifikasi triasilgliserol dan vitamin-vitamin yang larut menuju permukaan sel epitel usus, dimana asam lemak, vitamin-vitamin yang larut dalam lemak, dan 2-monoasilgliserol dilepaskan dari misel.

Triasilgliserol yang disintesis tersusun menjadi kilomikron yang disekresikan oleh sel epitel usus ke dalam lacteal yaitu pembuluh limfa kecil di dalam vilus usus halus. Kemudian dari limfatik, kilomikron melewati pembuluh limfa di dada yang selanjutnya masuk ke dalam darah dan dengan demikian membantu pengangkutan bahan bakar lipid ke berbagai jaringan tubuh.

  1. Metabolisme Lipoprotein

Lipoprotein mengangkut lemak hidrofobik di dalam plasma. Lipoprotein utama yang disrkulasikan di dalam darah adalah kilomikron, lipoprotein dengan kerapatan sangat rendah (VLDL), lipoprotein dengan  kerapatan rendah (LDL), dan lipoprotein dengan kerapatan tinggi (HDL). Asam lemak adalah bahan bakar selular yang penting dan disimpan sebagai triasilgliserol dalam jaringan adipose. Asam lemak dipersiapkan untuk cadangan dalam bentuk timbunan lemak yang diangkut ke jaringan adipose terutama sebagai  triasilgliserol di dalam kilomikron dan VLDL. Dalam jaringan adiposa, kilomikron terdegradasi dengan cepat, dan partikel sisanya kembali memasuki sirkulasi yang diserap oleh hati. VLDL terdegradasi di dalam jaringan adiposa menjadi LDL yang kemudian bersirkulasi sebagai lipoprotein utama yang mengangkut kolesterol. HDL adalah lipoprotein yang bersirkulasi secara kontinyu. HDL mengandung suatu enzim yang mengubah kolesterol bebas menjadi ester kolesterol. Asam linoleat adalah asam lemak yang paling banyak dipindahkan dari fosfatidilkolin ke kolesterol, yang membentuk ester kolesterol yaitu linoleoilkolesterol.

Bilamana LDL di dalam sirkulasi terdapat dalam jumlah yang melimpah, maka jaringan tubuh akan mempunyai sumber kolesterol yang eksogenik. Kolesterol dipindahkan ke dalam sel melalui reseptor lipoprotein spesifik yang terdapat pada permukaan sel. Jaringan yang membutuhkan kolesterol dalam jumlah besar, seperti korteks adrenal mempunyai reseptor LDL dalam jumlah besar pada permukaan selnya.

  1. Oksidasi Asam Lemak

Oksidasi asam lemak terjadi dalam 3 tahap, aktivasi, pengangkutan ke dalam sel mitokondria, dan oksidasi menjadi asetil CoA. Secara umum, masuknya asam lemak ke dalam lintas metabolik didahului dengan perubahan asam lemak menjadi turunan koenzim A (CoASH). Turunan asil ini disebut alkanoil atau alkenoil-CoA, dan di dalam  bentuk ini asam lemak dikatakan berada dalam keadaan teraktivasi.

Aktivasi asam lemak akan memicuh pembentukan tioester dari asam lemak dan CoA. Proses ini dibarengi dengan hidrolisis ATP menjadi AMP. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah asil-CoA sintetase.

EVALUASI

  1. Jelaskan Peranan Lipid
  2. Tuliskanlah Pembagian Lipid dengan contohnya
  3. Jelaskan Sintesis Asam Lemak
  4. Jelaskan  peranan Prostaglandin
  5. Gambarkan perbedaan Sfingolipid dengan Glikolipid
  6. Jelaskan derivat Terpena
  7. Gambarkan dan jelaskan keadaan Lipid Pada Membran Sel
  8. Jelaskan Metabolisme Lipoprotein

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, P.N., A.D. Smith. 1982. Biochemistry Illustrated. Wilture Enterprises. Hong Kong.

De Man, J.M. 1997. Kimia Makanan. Terjemahan. ITB. Bandung.

Girindra, A. 1986. Biokimia 1. Gramedia. Jakarta.

Houston, M.E. 1995. Biochemistry Primer For Exercise Science. Human Kinetics. Champaign.USA.

Kay, E.R.M. 1966. Biochemistry : An Introduction to Dynamic Biology. Collier-Macmillan.Canada.

Ketaren, S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press. Jakarta.

Kuchel, P., G. B. Ralston. 2006. Biokimia. Schaum. Terjemahan. Erlangga. Jakarta.

Lehninger, A..L., et al. 1997. Principles of Biochemistry. 2nd .Worth Publisher.    New York.

Ngili Yohanis.2009. Biokimia : Struktur dan Fungsi Biomolekul. Graha Ilmu. Yogyakarta.

Poedjiadi, A., F.M. T. Supriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press. Jakarta.

Sastrohamidjoyo, H. 2005. Kimia Organik : Stereokimia, Karbohidrat, Lemak dan Protein. Gajah Mada University Press. Jogjakarta.

Stryer, L. 2000. Biokimia. Vol 1,2,3. Edisi 4. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.

Tarigan, P. 1983. Kimia Organik Bahan Makanan. Alumni. Bandung.

Winarno, F,G. 1989. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia. Jakarta.

SENARAI

Esterifikasi : Pembentukan ester asam lemak
Hidrolisis : Proses pemisahan asam lemak atas senyawa penyusunnya

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Veronika

Flickr Photos

low winter sun | vagnsstaðir, iceland

Fireball over Banff Rundle Mountain

Nowhere to Run....

More Photos
Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: