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 :
- Mendeskripsikan Peranan Lipid
- Mendeskripsikan Pembagian Lipid
- Menjelaskan Asam Lemak dan Sintesis Asam Lemak
- Mendeskripsikan peranan Prostaglandin
- Mendeskripsikan peranan Malam (fraksi non minyak)
- Menjelaskan Fosfolipid, Sfingolipid dan Pigmen
- Mendeskripsikan peranan Glikolipid, Steroid dan Terpena
- Menjelaskan keadaan Lipid Pada Membran Sel
- Merunut Metabolisme Lipid
POKOK MATERI
- 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.
- 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.
- 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
- 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 :
- 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 ;
- lemak, ester lemak dan gliserol
- 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
- 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
- Steroid adalah senyawa turunan perhidroksiklopentanofenantren, karenanya berbeda dari lipid yang tersusun dari asam lemak (gambar 3.5).
- 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
- 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.
- 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 :
- Jenuh
| CH3(CH2)14 COOH
Asam palmitat/asam heksadekanoat
| CH3(CH2)16COOH
Asam stearat/asam oktadekanoat
|
- 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)
|
- 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.
- Rantai jenuh
- Rantai dengan satu ikatan rangkap trans
- 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.
- 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.
- 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 |
- 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.
- 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.
- 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.
- Dalam fosfosfingolipid, gugus hiroksil primer diesterifikasi oleh kolin fosfat, lipid ini dikenal sebagai sfingomielin.
- 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).
- 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 C3dan 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 :
- Sebagian besar senyawa ini terdapat dalam minyak dengan rumus C10H15.
- Terpena yang mengandung lebih dari 10 atom karbon, umumnya mempunyai jumlah karbon kelipatan dari lima, struktur cukup beragam.
- Banyak jenis senyawa tidak larut dalam air, sebagian besar ditemukan dalam tumbuhan, juga dalam organisme yang lain.
Gambar 3.18. Beberapa contoh terpena
- 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
- Metabolisme Lipid
- 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 A1menghidrolisis 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.
- 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.
- 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
- Diskusikan Peranan Lipid
- Deskripsikan Pembagian Lipid
- Mendiskusikan Asam Lemak dan Sintesis Asam Lemak
- Deskripsikan peranan Prostaglandin
- Mendiskusikan peranan Malam (fraksi non minyak)
- Mendiskusikan Fosfolipid, Sfingolipid dan Pigmen
- Deskripsikan peranan Glikolipid, Steroid dan Terpena
- Mendiskusikan keadaan Lipid Pada Membran Sel
- 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.
- Pembagian Lipid
Berbeda dengan polisakarida dan protein, lipid bukan suatu polimer, tidak mempunyai satuan berulang dan digolongkan sebagai berikut :
- Lipid Sederhana : lemak, ester lemak dan gliserol; lilin, yaitu ester asam lemak.
- Lipid Mejemuk
Kelompok ini berupa ester asam lemak dengan rantai alkohol yang mengikat gugus lain seperti fosfolipid, glikolipid (serebrosid), sulfolipid, aminolipid dan lipoprotein.
- Steroid adalah senyawa turunan siklopentanofenantren, karenanya berbeda dari lipid yang tersusun dari asam lemak.
- Derivat Lipid
Derivat lipid umumnya berasal dari hasil hidrolisis, misalnya asam lemak, gliserol, alkohol, aldehida dan keton (gugus fungsional).
- 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..
- 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.
- 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 C3dan 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
- 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 A1menghidrolisis 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.
- 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.
- 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
- Jelaskan Peranan Lipid
- Tuliskanlah Pembagian Lipid dengan contohnya
- Jelaskan Sintesis Asam Lemak
- Jelaskan peranan Prostaglandin
- Gambarkan perbedaan Sfingolipid dengan Glikolipid
- Jelaskan derivat Terpena
- Gambarkan dan jelaskan keadaan Lipid Pada Membran Sel
- 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.
| Esterifikasi | : | Pembentukan ester asam lemak |
| Hidrolisis | : | Proses pemisahan asam lemak atas senyawa penyusunnya |
