M. Lipid Dan Membran

MAKALAH BIOKIMIA

LIPID DAN MEMBRAN

OLEH

NAMA

:

NURRAMADHANI.A.SIDA

STAMBUK

:

F1F1 11 114

KELAS

:

FARM‟A

JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALUOLEO KENDARI

2012

2|Page

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT, atas segala limpahan Rahmat dan Hidayah_Nya berupa islam, iman, ilmu, dan kesehatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah Biokimia “LIPID dan MEMBRAN ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini, masih jauh dari kesempurnaan.

Namun,

dengan

segala

kerendahan

hati,

penulis

mempersembahkan sebagai wujud keterbatasan kemampuan yang penulis miliki dan untuk itu penulis sangat menghargai setiap koreksi, kritik, dan saran demi kesempurnaan laporan lengkap ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga makalah ini dapat menambah hasanah ilmu pengetahuan serta dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Kendari,

September 2012

Penulis

i|Page

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... i DAFTAR ISI....................................................................................................................... ii BAB I .................................................................................................................................. 1 A.

Latar Belakang ........................................................................................................ 1

B.

Rumusan Masalah ................................................................................................... 2

C.

Tujuan ..................................................................................................................... 2

BAB II................................................................................................................................. 3 1.

Pengertian Lipid ...................................................................................................... 3

2.

Penggolongan Lipid ................................................................................................ 4 A.

Asam Lemak ....................................................................................................... 6

B.

Lemak ............................................................................................................... 15

C.

Lilin ................................................................................................................... 16

D.

Fosfolipid .......................................................................................................... 16

E.

Sfingolipid......................................................................................................... 19

F.

Terpen ............................................................................................................... 21

G.

Steroid. .............................................................................................................. 22

F. Lipid Kompleks .................................................................................................... 26 MEMBRAN .................................................................................................................. 26 BAB III ............................................................................................................................. 44 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 45

ii | P a g e

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Perbedaan antara sudut pandang ilmu kimia dengan sudut pandang biologi telah diperkecil oleh suatu disiplin ilmu yang meninjau organisme hidup serta proses yang terjadi di dalamnya secara kimia, yaitu biokimia. Biokimia antara lain meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat senyawa serta reaksi kimia yang terjadi dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organisme hidup serta energi yang diperlukan atau dihasilkan. Salah satu sub topik yang dijabarkan yaitu lemak atau lipida dan membran. Salah satu kelompok senyawa organik yang terdapat dalam tumbuhan, atau hewan atau manusia dan yang sangat berguna bagi kehidupan manusia ialah lipid. Untuk memberikan definisi yang jelas tentang lipid sangat sukar, sebab senyawa yang termasuk lipid tidak mempunyai rumus struktur yang serupa atau mirip. Sifat kimia dan fungsi biologinya juga berbeda-beda. Walaupun demikian para ahli biokimia bersepakat bahwa lemak dan senyawa organik yang mempunyai sifat fiisk seperti lemak, dimasukkan dalam satu kelompok yang disebut lipid. Kesepakatan ini telah disetujui oleh Kongres Internasional Kimia Murni dan Terapan (International Congress of Pure and Applied Chemistry). Dimasa lalu, lemak pada hakekatnya tidak merupakan subjek yang menarik untuk riset biokimia, karena kesukaran dalam meneliti senyawa yang tidak larut dalam air ini, dan karena sebagai bentuk cadangan energi dan komponen struktural dari membran, lemak diangggap tidka memiliki peranan metabolik beragam seperti yang dimiliki biomolekul lainnya, contohnya karbohidrat dan asam amino. Namun dewasa ini, riset lemak merupakan daerah yang paling menawan dari riset biokimia, khususnya dalam penelitian molekuler mengenai membran. Pernah diduga sebagai struktur lebam (inert), dewasa ini membran dikenal secara fungsional sebagai dinamik, dan suatu pengertian

1|Page

molekuler dari fungsi selularnya merupakan kunci untuk menjelaskan berbagai fenomena biolohi yang penting, contohnya sistem tranpor aktif dan respon seluler terhadap rangsangan luar. Secara klasik, lemak diidentifikasikan sebagai tersaponifikasi (berarti lemak yang terhidrolisis oleh panas dan basa menghasilkan garam asam lemak dan komponen molekuler lain) atau nonsaponifikasi. Kelas yang disebut terdahuku termasuk lemak netral dari hewan dan tumbuh-tumbuhan dan berbagai jenis lemak yang ditemukan dalma membran dari sistem biologi.

B. Rumusan Masalah 1. Apa pengertian lipid? 2. Penggolongan lipid serta jelaskan masing-masing disertai strukturnya! 3. Menjelaskan sifat-sifat dari masing-masing golongan lipid ! 4. Menjelaskan struktur dan kandungan kimia membran ! 5. Uraikan fungsi membran!

C. Tujuan 1. Dapat menjelaskan pengertian lipid 2. Menjelaskan penggolongan lipid berserta struktur masing-masing 3. Menjelaskan sifat masing-masing golongan lipid 4. Dapat menjelaskan struktur dan kandungan kimia membran 5. Dapat menguraikan fungsi membran.

2|Page

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

LIPIDA 1. Pengertian Lipid Lipida berdasarkan sifat fisik dapat didefinisikan sebagai senyawa yang tak larut dalam air yang diekstrak dari organisme hidup menggunakan pelarut yang kepolarannya lemah atau pelarut non polar. Pada referensi lainnya dijelaskan lipid adalah sekelompok senyawa heterogen, meliputi lemak, minyak, steroid, malam (wax), dan senyawa terkait yang berikatan lebih karena sifat fisiknya daripada sifat kimianya. Lipid memiliki sifat umum berupa: a) Relatif tidak larut dalam air, dan b) Larut dalam pelarut non polar, misalnya eter dan kloroform. Senyawa ini merupakan konstituen makanan yang penting tidak saja karena nilai energinya yang tinggi, tetapi juga karena vitamin larut-lemak dan asam lemak esensial yang terkandung di dalam lemak makanan alami. Lemak disimpan di jaringan adiposa, tempat seyawa ini juga berfungsi sebagai insulator panas di jaringan subkutan dan di sekitar organ tertentu. Lipid non polar berfungsi sebagai insulator listrik, dan memungkinkan penjalaran gelombang depolarisasi di sepanjang saraf bermielin. Kombinasi sel yang penting, yang terdapat baik di membran sel maupun di mitokondira, dan juga berfungsi sebagai alat pengangkut lipid dalam darah. Senyawa 1,3,dan 5 sampai 9 merupakan lipid, karena berasal dari suuatu organisme dan larut dalam pelarut organik. Lipid larut dalam pelarut organik karena mengandung karbon dan hidrogen dengan proporsi tinggi sehingga tidka larut dalam air. Senyawa 4 bukan merupakan lipid karena tidak terdapat bebas dalma organisme hidup. Senyawa 2 dalam air, tetapi karena senyawa ini adalah

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 3

anggota kelompok senyawa yang sama seperti senyawa 1, maka biasanya senyawa ini dianggap sebagai lipid. 2. Penggolongan Lipid Ada beberapa cara penggolongan lipid yang dikenal ; 

Bloor membagi lipid dalam 3 golongan besar, yakni : a. Lipid sederhana : ester asam lemak dengan berbagai alkohol, seperti : -

Lemak (fat) ; ester asam lemak dengan gliserol, Minyal (oil) adalah lemak dalam keadaan cair

-

Wax (malam) ; ester asam lemak dengan alkohol monohidrat berberat molekul tinggi.

b. Lipid kompleks : ester asam lemak yang mengandung gugus tambahan (gugus-gugus selain alkohol dan asam lemak). Seperti ; -

Fosfolipid : lipid yang mengandung suatu residu asam fosfor, selain asam lemak dan alkohol. Lipid ini sering memiliki basa yang mengandung nitrogen dan substituen lain, misalnya alkohol pada gliderofofolipid adalah gliserol dan alkohol pda sfingofosfolipid adalah sfingosin.

-

Glikolipid ; lipid yang mengandung asam lemak, sfingosin, dan karbohidrat.

-

Fosfatidin kolin (lesitin). Mengandung asam fosfatidat dan kolin.

-

Fosfatidil etalonamin (sefalin). Mengandung asam fosfatidat dan etanolamin.

-

Fosfatidil inositol (lipositol). Mengandung asam fosfatidat dan inositol.

-

Fosfatidil serin. Mengandung asam fosfatodat dan asam amino serin.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 4

-

Plasmalogen. Menyerupai lesitin dan sefalin, kecuali ikatan ester asam lemak pada posisi alfa dan karbon gliserol diganti oleh ikatan ester dengan alkohol tak jenuh.

-

Sfingomelin. Tidak mengandung gliserol. Pada hirolisis akan menghasilkan asam lemak, asam fosfat, kolin dan suatu alkohol.



Derivat lipid : senyawa yang dihasilkan oleh proses hidrolisis lipid sederhana dan lipid majemuk yang masih mempunyai sifat-sifat seperti lemak, yakni ; a. Asam-asam lemak. 1. Asam lemak jenuh. Dengan rantai karbon jenuh. Umumnya terdapat di alam mengandung jumlah atom C genap. 2. Asam lemak tidak jenuh. Dengan rantai karbon yang mengandung ikatan rangkap. b. Alkohol (dengan berat molekul tinggi). 1. Alkohol alifatik. 2. Sterol. 3. Alkohol yang mengandung cincin ion beta : vitamin A Diantara alkohol yang mengandung ikatan rangkap dalam molekulnya ada beberapa yang merupakan pigmen seperti fitol yang merupakan bagian klorofil, likofil suatu dihidroksi alkohol yang berwarna merah ungu dan ditemukan dalam tomat. c. Hidrokarbon. 1. Hidrokarbon alifatik : pentakosan (C-25) 2. Karotenoid : karoten alfa, beta gamma 3. Squalen : suatu hidrokarbon dengan ikatan rangkap yang terdapat di dalam minyak olif (minyak zaitun) dan minyak ikan paus,

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 5

4. Vitamin D. Berbeda dengan sterol karena pada inti fenantrennya tidak terdapat ikatan C-9 dan C-10 5. Vitamin E. Tokoferol alfa, beta gamma 6. Vitamin K. 

Berdasarkan sifat kimia : a. Lipid yang dapat disabunkan ; yang dapat dihidrolisis dengan basa, contohnya ; lemak. b. Lipid yang tidak dapat disabunkan, contohnya ; steroid.



Berdasarkan kemiripan struktur kimianya ; asam lemak, lemak, lilin, fosfolipid, sfingolipid, terpen, steroid, lipid kompleks.

A. Asam Lemak Asam lemak adalah asam organik yang terdapat sebagai ester trigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Asam ini adalah asam karboksilat yang mempunyai rantai karbon panjang dengan rumus umum : O C OH R Dimana R adalah rantai karbon yang jenuh atau tidak jenuh yang atas 4

sampai 24 buah atom karbon. Walaupun asam lemak berantai pendek, contohnya asam lemak berantai empat-atau enam namun lazim ditemukan. Rantai carbon Asam lemak jenuh tidak mengandung ikatan ganda karbon dengan karbon dalam strukturnya, sementara rantai karbon asam lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan ganda, yang dengan pengecualian yang jarang, berada dalam konfigurasi geometris cis. Ciri-ciri asam lemak : 1. Komponen unit pembangun yang khas pada kebanyakan lipida

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 6

2. Senyawa yang terdiri dari rantai panjang hidrokarbon dan gugus karboksilat yang terikat pada ujungnya 3. Tidak larut dalam air dan tampak berminyak atau berlemak (mempunyai gugus karboksil tunggal dan ekor hidrokarbon non polar yang panjang). 4. Tidak terdapat secara bebas/berbentuk tunggal di dalam sel/ jaringan tetapi terikat secara kovalen pada beberapa kelas lipida. Ikatan tersebut dapat dibebaskan oleh hidrolisis baik secara kimia (asam dan basa) maupun enzimatik. 5. Hampir semua yang terdapat di alam mempunyai jumlah atom karbon yang genap, paling dominan adalah asam lemak dengan c16 dan 18. Asam Lemak Jenuh tidak mengandung Ikatan Rangkap Asam lemak jenuh dapat digambarkan berupa asam asetat (CH3 – COOH) sebagai anggota pertama rangkaian dengan –CH2 yang ditambahkan di antara gugus CH3- dan –COOH terminal. Contoh : Nama

Jumlah

Umum

atom C

Asetat

2

Produk akhir utama pada fermentasi karbohidrat oleh organisme puminansia

butirat

4

Valerat

5

kaproat

6

Laurat

12

Pada lemak tertentu dalam jumlah sedikit (terutama mentega). Suatu produk akhir fermentasi karbohidrat oleh organisme ruminansia.

Spermaseti, kayu manis, biji pohon palem, minyak kelapa, pohon salam, mentega

miristat

14

Pala, biji pohon palem, minyak kelapa, myrtle, mentega

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 7

palmitat

16

stearat

18

Banyak disemua lemak hewanu dan nabati

Asam Lemak Tidak Jenuh Mengandung Satu atau Lebih Ikatan Rangkap Asam lemak tidak jenuh dapat dibagi lagi menjadi : 1) Asam tidak jenuh tunggal (monoetenoid, monoetanoat), mengandung 1 ikatan rangkap. 2) Asam tidak jenuh ganda (polietenoid, polienoat), mengandung dua atau lebih ikatan rangkap. 3) Eikosanoid ; senyawa yang berasal dari asam lemak eikosa (20 karbon) polienoat ini, terdiri dari prostanoid, leukotrien dan lipoksin (LX)1. Prostanoid mencakup prostaglandin(PG)2, prostasiklin (PGI) dan tromboksan (TX).

Jumla

Nama

Keberadaan

h atom Umum C Asam monoenoat (satu ikatan rangkap) 16

palmitolea

Pada hampir semua lemak

t 18

oleat

Mungkin asam lema tersering di lemak alami

1

Kelompok ketiga turunan eikosanoid. Ditandai dengan adanya tiga atau empat ikatan rangkap terkonjugasi. Leukotrien menyebabkan bronkokonstriksi dan merupakan agen proinflamasi kuat serta berperan dalam asma.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 8

elaidat

Lemak terhidrogenasi dan ruminansia Asam dienoat (dua ikatan rangkap)

18

linoleat

Jagung, kacang tanah, biji kapas, kedelai, dan banyak minyak nabati Asam trienoat (tiga ikatan rangkap)

18

-linoleat

Sebagian tumbuhan, misalnya minyak evening primrose, minyak borage; asam lemak minor pada hewan.

18

α-linoleat

Sering ditemukan bersama asam linoleat, terutama pada minyak biji rami. Asam tetraenoat (empat ikatan rangkap)

20

arakidonat

Ditemukan dalam lemak hewan; komponen penting fosfolipid pada hewan. Asam pentaenoat (lima ikatan rangkap)

20

timnodona

Komponne penting pada minyak ikan, misalnya hati ikan cod,

t

mackerel, manhaden, minyak salmon Asam Heksaenoat (enam ikatan rangkap)

22

Servonat

Minyak ikan, fosfolipid dalam otak

Tabel . Beberapa Asam titik lebur asam lemak umum Nama

Rumus

Titik Lebur (oC)

Asam Lemak Jenuh

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 9

Asam butirat

C3H7COOH

-7,9

Asam Kaproat

C5H11COOH

-1,5 sampai -2,0

Asam palmitat

C15H31COOH 64

Asam strearat

C17H35COOH 70

Asam lemak tidak jenuh Asam oleat

C17H33COOH 13

Asam Linoleat

C17H31COOH -5

Asam linolenat C17H29COOH Cair pada suhu sangat rendah

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 10

CH3 – (CH2)7 – CH = CH - (CH2)7 – COOH asam oleat Ikatan rangkap ini memungkinkan terjadinya isomer cis-trans HC

(CH2)7 COOH

CH

(CH2)7 CH3

HC

CH3

(CH2)7

(CH2)7

COOH

CH

Asam elaidat (trans-)

2-Nonylidene-cyclooctanecarboxylic acid Atau asam oleat (cis-)

Asam lemak tidak jenuh yang terdapat dalam alam adalah isomer cisCH3

(CH2)4

CH

CH

H2 C

C H

C H

(CH2)7

COOH

Asam linoleat

Sifat fisika asam lemak. Pada hakekatnya, asam lemak tidak jenuh memiliki titik lebur yang lebih rendah dibandingkan asam lemak jenuh. Pada tabel nampak asam lemak jenuh (C18) (asam stearat) memiliki titik lebur 70oC sedangkan suatu bentuk monoenoat (asam oleat) melebur pada 13oC, dan suatu bentuk dienoat (asam linoleat) pada -5oC. Makin panjang rantai karbon, maka tinggi titik leburnya. Disamping itu semakin banyak jumlah ikatan rangkap, makin rendah titik leburnya. Hal ini tampak pada titik lebur asam linoleat yang lebih rendah dari titik lebur asam oleat. Kelarutan asam lemak dalam air berkurang dengan bertambah panjangnya rantai karbon. Asam kaproat laru sediikit dalam air, sedangkan asam palmitat, strearat, oleat dan linoleat tidak larut dalam air. Asam linoleat mempunyai kelarutan dalam air sangat kecil. Umumnya asam lemak larut dalam eter atau alkohol panas.

Sifat Kimia Asam Lemak Asam lemak adalah asam lemah. Apabila dapat larut dalam air molekul asam lemak akan terionisasi sebagian dan melepaskan ion H+. Dalam hal ini pH LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 11

larutan tergantung pada konstanta keasaman dan derajat ionisasi masing-masing asam lemak. Rumus pH untuk asam lemah pada umumnya telah dikemukakan oleh Henderson Hasselbach. Apabila ionisasi asam lemah digambarkan sebagai berikut :

HA

H+ + A-

Persamaan Henderson Hasselbach :

Apabila persamaan ini digunakan pada asam lemak, dan ionisasi asam lemak ditulis sebagai :

R- COOH

R-COOH- + H+

Maka persamaannya :

Apabila [RCOO-] = [RCOOH], maka pada keadaan ini pH = pKa Asam lemak dapat bereaksi dengan basa, membentuk garam ;

R - COOH + NaOH

R-COONa + H2O

Garam natrium yang dihasilkan oleh asam lemak dapat larut dalam air dan dikenal sebagai sabun.

Saponifikasi Penambahan suatu asam lemak dengan panas dan basa, disebut saponifikasi, menimbulkan suatu hidrolisis ireversibel dari molekul menghasilkan gliserol dan garam alkali dari tiga asam lemak

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 12

Saponifikasi dari triasilgliserol merupakan asal sejarah dari industri sabun3. Asam lemak digunakan untuk sabun umumnya adalah asam palmitat atau stearat. Dalam industri, sabun tidak dibuat dari asam lemak tetapi langsung dari minyak4 yang berasal dari tumbuhan. Melalui proses hidrogenasi dengan bantuan asam lemak jenuh, dan melalui proses penyabunan dengan basa NaOH atau KOH akan terbentuk sabun dan gliserol. Molekul sabun terdiri atas rantai hidrokarbon dengan gugus –COO-, bagian bersifat hidrofob5, sedangkan gugus –COO- bersifat hidrofil6. Dengan adanya 2 bagian ini, molekul sabun tidak sepenuhnya larut dalam air, tetapi membentuk misel7. Semakin kuat basa yang digunakan sebagai campuran asam lemak/minyak maka semakin besar daya membersihkannya. Sabun dapat berfungsi sebagai emulgator hal ini disebabkan oleh kemampuan sabun untuk mengemulsikan lemak dan minyak, sehingga sabun dapat digunakan sebagai pembersih kotoran yang bersifat lemak dan minyak. Dengan ion Ca++ atau Mg

++

sabun dapat membentuk garam Ca atau Mg yang

mengendap. Oleh karena itu, pemakaian sabun untuk mencuci akan lebih banyak karena terjadinya endapan garam Ca atau Mg yang menempel pada kain.

3

+

+

Sabun merupakan garam Na dan K dari asam lemak. Sabun kalium disebut sabun lunak dan digunakan sebagai sabun untuk bayi. 4 Minyak adalah ester asam lemak tidak jenuh dengan gliserol. 5 Hidrofob artinya tidak suka pada air (larut dalam air), sedangkan 6 Hidrofil artinya suka akan air (tidak larut dalam air). 7 Misel yaitu kumpulan rantai hidrokarbon dengan ujung yang bersifat hidrofil dibagian luar.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 13

Sabun memiliki sifat dapat menurunkan tegangan permukaan air. Hal ini tampak dari timbulnya busa apabila sabun dilarutkan dalam air dan diaduk. Asam lemak tidak jenuh mudah mengadakan reaksi pada ikatan rangkapnya, dengan gas hidrogen dan katalis Ni dapat terjadi reaksi hidrogenasi8. Dengan proses hidrogenasi asam oleat dapat diubah menjadi asam stearat. Proses hidrogenasi ini mempunyai arti penting karena dapat mengubah asam lemak yang cair menjadi asam lemak padat. Minyak kelapa sawit atau kopra mengandung sam lemak tidak jenuh dan dengan proses hidrogenasi ini akan terjjadi lemak padat. Ini adalah salah satu proses pada pembuatan margarin dari minyak kelapa sawit. Sebagian Besar Asam Lemak Tak Jenuh Alami Memiliki Ikatan Rangkap CisRantai karbon asam lemak jenuh membentuk suatu pola zigzag jika terentang, seperti pada suhu rendah. Pada suhu yang lebih tinggi, sebagian ikatan berputar, dan menyebabkan rantai memendek. Pada asam lemak tak jenuh ditemukan suatu tipe isomerisme geometrik, bergantung pada orientasi atom atau gugus disekitar sumbu ikatan rangkap yang tidak memungkinkan rotasi. Jika rantai asil terletak di sisi yang sama dengan ikatan terbentuk ikatan cis-, seperti pada asam oleat. Jika rotasi asil terletak di sisi berlawanan, terbentuk ikatan trans. Hampir semua asam lemak rantai panjang tak jenuh alami berada dalam konfigurasi cis, dengan molekul-molekul yang “tertekuk” 120 derajat diikatan rangkap.

8

Hidrogenasi adalah pemecahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 14

B. Lemak Lemak adalah ester asam lemak dengan gliserol. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua atau tiga molekul asam lemak dalam ester, yang disebut monogliserida, digliserida atau trigliserida. Pada lemak, satu molekul gliserol mengikat tiga molekul asam lemak, oleh karena itu lemak suatu trigliserida. HO

CH2

HO HO

R1

COO

CH2

CH

HO

CH

CH2

HO

CH2

Gliserol

Monogliserida

CH2

R1

COO

CH2

OOC

CH

R2

OOC

CH

OOC

CH2

R3

OOC

CH2

HO R2 R3

digliserida

trigliserida

Sifat Lemak Lemak hewan pada umumnya berupa zat pada pada suhu ruangan, sedangkan lemak yang berasal dari tumbuhan berupa zat cair. Lemak yang mempunyai titik lebur tinggi mengandung asam lemak jenuh, sedangkan lemak cair atau yang biasa disebut minyak mengandung asam lemak tidka jenuh. Seperti halnya lipid pada umunya, lemak atau gliserida asam lemak pendek dapat larut dalam air, sedangkan gliserida asam lemak panjang tidak larut dalam air. Semua gliserida larut dalam ester, kloroform atau benzena dan alkohol panas adalah pelarut lemak yang baik. Lemak pada umumnya bila dibiarkan lama di udara akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak enak. Hal ini disebabkan oleh proses hidrolisis yang menghasilkan asam lemak bebas, selain itu terjadi proses oksidasi terhadap asam lema tak jenuh yang hasilnya akan menambah bau dan rasa yang tidak enak. Gliserol yang diperoleh dari hasil penyabunan lemak atau minyak adalah suatu zat cair yang tidak berwarna dan mempunyai rasa agak manis. Gliserol ini larut baik dalam air dan tidak larut dalam eter. Bila lemak dan minyak dicampur dengan KHSO4 dan dipanaskan maka anak terjadi akrolein.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 15

C. Lilin Lilin atau Wax adalah ester asam lemak dengan monohidroksi alkohol yang mempunyai rantai karbon panjang, antara 14 sampai 34 atom karbon. Sebagai contoh : CH3

(CH2)14

CH2OH

Setilalkohol

CH3

(CH2)28

CH2OH

mirisilalkohol

Lilin dapat diperoleh antara lain dari lebah madu dan dari ikan paus atau lumba-lumba. Lilin lebah dikeluarkan oleh lebah madu untuk membentuk sarang tempat menyimpan madu. Lilin lebah adalah campuran beberapa senyawa, terutama mirisilpalmitat. CH3

(CH2)14

C

OCH2(CH2)28CH3

O

Mirisilpalmitat

Lilin pada bagian kepala ikan paus atau lumba-lumba disebut spermaseti yang sebagian besar terdiri atas setilpalmitat. Dahulu spermaseti ini digunakan sebagai lilin untuk keperluan penerangan. Lilin tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut lemak. Oleh karena itu, pada tumbuhan lilin berfungsi sebagai pelindung terhadap air. Karena lilin tidak mudah terhidrolisis seperti lemak dan tidak dapat diuraikan oleh enzim yang menguraikan lemak sehingga lilin tidak dapat digunakan sebagai bahan makanan. D. Fosfolipid Fosfolipid adalah gliserolipid polar yakni suatu gliserida yang mengandung fosfor dalam bentuk ester asam fosfat. Oleh karenannya fosfolipid ialah suatu

CH2OH CHOH

O

CH2O

P

OH

fosfogliserida. Semua fosfogliserida diturunkan dari asam OH

sn-gliserol-3-fosfat. Senyawa yang termasuk dalam

asam sn-Gliserol-3-fosfat

fosfolipid ini adalah fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserin dan fosfatidilinositol.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 16

O O

R

CH2

C

O

O

C

CH

CH3

R

HO

OH

CH2

O

P

CH2

CH2

N+

Kolin

OH

CH3 CH3

L- a-asam fosfatidat O

OH

HO

CH2

CH2

CH2

CH

NH2

NH2 COOH

Etanoamina

L-serin O

O

R2

CH2

C

O

O

C

CH

R1

O

CH2

O

P

CH3 O

H2 C

H2 C

N+

CH3 CH3

OH

fosfotidilkolin O O

R2

C

CH2 O

O

CH CH2

C

R1

O O

P

O

CH2

CH2

NH2

OH

fosfatidiletanolamina

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 17

O

O O

R2

C

CH2 O

O

CH

C

O

R1

O

R2

NH2

C

H2C O

CH H2C

CH2

O

P

O

CH2

CH

O

C

R1

O O

P

OH O

COOH

OH

OH

OH

OH

H

fosfatidilserin Fosfatidilinositol

OH OH

Sifat fosfolipid Fosfolipid terdapat dalam sel tumbuhan, hewan dan manusia. Pada tumbuhan fosfolipid terdapat pada kedelai, pada manusia atau hewan terdapat dalam telur, otak, hati, ginjal, pangkreas, paru-paru dan jantung. Fosfatidilkolin atau lestin mula-mula diperoleh dari kuning telur. Jenis lestin tegantung pada jenis asam lemaknya. Asam lemak yang terdapat pada lesitin yaitu asam palmitat, strearat, oleat, linoleat dan linolenat. Lesitin berupa zat padat lunak seperti lilin, berwarna putih dan dapat diubah menjadi coklat bila kena cahaya dan bersifat higroskopis dan bila dicampur dengan air membentuk larutan koloid. Disamping itu lesitin juga larut dalam semua pelarut lemak kesuali aseton. Penambahan aseton pada larutan koloid dapat mengeapkan lesitin. Apabila lesitin dikocok dengan asam sulfat akan terjadi asam fosfatidat dan kolin. Selain itu apabila dipanaskan dengan basa atau asam akan menghasilkan asam lemak, kolin, gliserol dan asam fosfat. Hidrolisis juga dapat terjadi dengan bantuan enzim lesitinase. Senyawa ini dapat menyebabkan terjadinya hemolisis9. Hemoglobin, suatu protein gabungan yang terdapat dalam sel darah merah diubah menjadi bilirubin yang terkumpul dalam darah dan kadang-kadang dapat menimbulkan warna kuning pada kulit. Akibatnya orang akan menderita anemia.10

9

Hemolisis adalah proses perusakan sel-sel darah merah. Anemia yaitu penyakit darah yang disebabkan oleh kekurangan sel darah merah dalam tubuh

10

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 18

Sefalin adalah fosfogliserida yang tidak larut dalam aseton dan alkohol. Yang termasuk sefalin ialah fosfatidiletanolamina dan fosfatidilserin yang terdapat pada berbagai jaringan dan sel terutama banyak terdapat dalam sel otak dan sel syaraf lainnya bersama-sama lesitin.

E. Sfingolipid Sfingolipid dibangun dari basa terhidroksilasi rantai panjang dan dipandang sebagai derivat sfingosin atau mempunyai struktur yang mirip. 2 basa ini seperti ini ditemukan dalam hewan, yakni basa sfingosin dan dihidrosfingosin (sfinganin). Sfingosin terdapat jauh lebih banyak. NH2

NH2

CH3(CH2)12 CH

CH

CH

C H

CH2OH

CH3(CH2)14

C H

CH2OH

OH

OH

Sfingosin

CH

Dihidrosfingosin

Seramida adalah derivat sfingosin yang mengandung gugus asil dari asam lemak. Gugus ini terikat pada gugus amino dalam bentuk amida. Seramida terdapat dalam jumlah kecil pada jaringan tumbuhan dan hewan. Sfingomeilin adalah kelompok senyawa yang mempunyai rumus dan merupakan satu-satunya sfingolipid yang mengandung fosfat. Sfingomielin terutama terdapat dalam jaringan syaraf. Dalam otak juga terdapat sfingmeilin yang mengandung sfingosin dengan beberapa ikatan rangkap.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 19

O

CH3

(CH2) 12

CH

CH

HC

NH

CH

CH

OH

CH2 CH2

O

H2CO

P

CH3 OCH2

CH2+

N

O

CH3 CH3

sfingomielin

Serebrosida adalah salah satu contoh glikolipid, dimana glikolipid adalah kelompok sfingolipid yang mengandung karbohidrat. Serebrosida terdapat terutama dalam otak dan jaringan syaraf. Apabila serebrosida dihidrolisis akan menghasilkan molekul sfingosin, asam lemak dan heksosa, terutama galaktosa dan kadang-kadang glukosa. Perbedaaan antara masing-masing senyawa ynag termasuk serebrosida ini adalah pada jenis asam lemak yang terikat. Sebagai contoh kerasin mengandung asam lignoserat dan serebron mengandung asam hidroksilignoserat atau asam serebronat. Glikolipid penting di jaringan saraf dan di membran sel Glikolipid utama yang terdapat di jaringan hewan adalah slikosfingolipid. Golongan ini mengandung seramid dan satu atau lebih gula. Galaktosilseramid adalah glikosfingolipid utama di otak dan jaringan syaraf lain, dan jumlahnya relatif sedikit di jaringan lain. Gangliosianat adalah glikosfingolipid kompleks yang berasal dari glukosilseramid yang mengandung satu atau lebih molekul asam sialat. Asam neuraminat adalah asam sialat utama yang terdapat di jaringan manusia. Senyawa golongan ini tampaknya memiliki fungsi reseptor dan fungsi lain. Gangliosida yang paling sederhana di jaringan GM3 yang mengandung seramid, satu molekil glukosa, satu molekul galaktosa, dan satu molekul asam neuramat diketahui merupakan reseptor di usus manusia sebagai toksin kolera.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 20

F. Terpen Terpen adalah lipid yang diturunkan dari isopren. Nama terpen pada mulanya digunakan untuk minyak yang bisa didestilasi uap, yang diperoleh dari terpentin (ekstrak cemara). Diketahui bahwa : 1. Sebagian besar senyawa yang terdapat dalam minyak tersebut memiliki rumus C10H15. 2. Terpen yang memiliki lebih dari 10 karbon, jumlah karbon tersebut biasanya merupakan kelipatan dari lima. Struktur terpen luar biasa beragam. 3. Banyak senyawa serupa yang tak larut dalam air terdistribusi sangat luas, terutama dalam banyak tanaman dengan jumlah besar, tetapi juga terdapat dalam sebagian besar organisme hidup lainnya. Terpen dengan 10 atom karbon dikenal sebagai monoterpen. Contohnya :

CH3

CH2

CH C

CH2

CH3

CH3 C HCCH2OH

geraniol Limonen

Seskuiterpen memiliki 15 atom karbon, sedangkan diterpen memiliki 20 atom karbon. Contohnya :

CH2OH

H2COH

Vitamin A

Famesol

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 21

Triterpen (30 atom karbon) dan tetraterpen (40 atom karbon) dapat membentuk steroid dan karotenoid. Contohnya adalah skualen (triterpen) dan beta karoten (tetraterpen). Poliisoprenoid terdapat antara lain

dalam bentuk karet. Tetapi dalam

konteks biokimia, ubikuinon dan dolikol lebih penting. Sitral, pinen dan geraniol terdapat dalam minyak atsiri (minyak yang menguap) yang berasal dari tumbuhan. Sitronelal terdapat dalam minyak sereh. Kamfer dalam alam terdapatdalam pohon kamfer (chinnamomum campora). Wortel yang kita kenal sehari-hari berwarna merah kekuning-kungan mengandung banyak karoten yang merupakan pembentuk vitamin A. Vitamin A sendiri dapat diperoleh dari minyak ikan paus. Fitol adalah salah satu hasil hidrolisis kloroofil, sedangkan skualen dapat diperoleh dari minyak ikan hiu.

G. Steroid. Menurut strukturnya, steroid merupakan turunan dari hidrokarbon aromatik tereduksi yakni perhidrosilkopentanofenantren.

C

D

B

A

Fenantren

Perhidrosiklopentanofenantren

Senyawa-senyawa tersebut termasuk dalam suatu kelompok yang disebut steroid. Kesamaan antara

rumus struktur

18 R CH3

senyawa-senyawa steroid ini

12

19

sebagai berikut :

11

1

10

2 A 3

4

13 14

9 B

5 6

16 D

C

CH3

ialah struktur ini

17 15

8 7

Inti steroid

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 22

Angka-angka yang tertara pada gambar disamping menunjukan posisi atom karbon.

BEBERAPA JENIS STEROID 1. Kolestrol CH3

CH3

H

H

HO

Kolestrol

H

Merupakan salah satu sterol11 yang penting

dan terdapat banyak di alam. Kolestrol tdapat pada hampir semua sel hewan dan semua manusia. Pada tubuh manusia kolestrol terdapat dalam darah, emedu, kelenjar adrenal bagian luar dan jaringan syaraf. Mula-mula kolestol diisolasi dari batu empedu karena kolestrol ini merupakan komponen utama batu empedu tersebut. Kolstrol dapat larut dalam pelarut lemak, misalnya eter, klorofoe, benzena dan alkohol panas. Apabila terdapat dalam konsentrasi tinggi, kolesterol mengkristal dalam bentuk kristal yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidka berbau, dan mempunyai titik lebur 150-151oC.

Endapan kolestrol apabiila terdapat dalam pembuluh darah dapat menyebabkan penyempitan pembuluh darah karen dinding pembuluh darah menjadi makin tebal. Hal ini mengakibatkan juga berkurangnya elastisitas atau kelenturan pembuluh darah, maka aliran darah terganggu dan untuk mengatasi gangguan ini jantung harus memompa darah lebih keras. Hal ini berarti jantung harus bekerja lebih keras dari pada biasanya.

11

Sterol adalah steroid yang memiliki satu atau lebih gugus hidroksil.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 23

Adanya kolestrol dapat ditentukan dengan menggunakan beberapa reaksi warna. Salah satu diantaranya reaksi salkowski. Apabila kolestrol dilarutkan dalam kloroform dan larutan ini dituangkan di atas larut asam sulfat pekat dengan hati-hati, maka bagian asam berwarna kekuningan ddengan flouresensi hijau bola dikenai cahaya. Bagian kloroform akan berwarna biru dan yang berubah menjadi merah dan ungu. Larutan kolestrol dalam kloroform bila ditambahkan anhidrida asam asetat dan asam sulfat pekat, maka larutan tersebut mula-mula akan berwarna merah, kemudia biru dan hijau. Inilah disebut reaksi Lieberman burchard. Warna hijau yang terjadi ini ternyata sebanding dengan konsentrasi kolestrol. Karenanya reaksi Lieberman Burchard dapat digunakan untuk menentukan kolestrol secara kuantitatif. Dalam darah manusia normal terdapat antara 150-200 mg tiap 100 ml darah. 2. 7-dehidrokolestrol. Terdapat di bawah kulit dan hanya berbeda sedikit dari kolestrol yaitu terdapat ikatan rangkap C=C antara atom C nomor 7 dan 8. Dengan sinar ultra violet, senyawa ini dapat diubah menjadi vitamin D yang sangat berguna bagi tubuh. Kekurangan vitamin D padat mengakibatkan kerapuhan tulang. 3. Ergasterol Strukturnya hampir sama dengan 7-dehidrokolestrol, pembedanya hanya pada rantai sampingnya. Ergasterol dapat juga membentuk vitamin D apabila dikenai sinar-sinar ultra violet. Ergasterol maupun 7-dehidrokolestrol disebut juga provitamin D. 4. Asam-asam empedu. Cairan empedu 12dapat dibuat oleh hati dan disimpan dalam kantung empedu yang kemudia dikeluarkan ke dalam usus dua belas jari untuk membantu proses pencernaan makanan. asam-asam empedu yang terdapat dalam cairan

12

Cairan empedu mengandung bilirubin yaitu zat warna yang terjadi dari penguraian hemoglobin, asam-asam empedu dalam bentuk garam empedu dan kolestrol.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 24

empedu adalah asam kolat, asam deoksikolat dan asam tilakolat. Asam-asam empedu tersebut dibuat dalam ahti dengan serangkaian reaksi kimia. Dalam empedu, asam deoksikolat bergabung dengan glisin membentuk asam glikodeoksikolat, sedangkan asam litokolay bergabung dengan taurin membentuk asam taurolitokolat. Kedua asam ini terdapat dalam bentuk garam dan merupakan komponen utama dalam empedu. Garam-garam empedu ini berfungsi sebagai emulgator, yaitu suatu zat yang menyebabkan kestabilan suatu emulsi. Dengan kata lain garam-garam empedu membantu proses pencernaan lipid atau lemak dalam usu dan absorbsi hasil-hasil pencernaan melalui hati, dan dibawa kembali ke hati.

4. Hormon Kelamin. Hormon kelamin dibagi menjandi 2 yaitu hormon laki-laki dan hormon kelamin perempuan. Testosteron dan andristeron adalah hormon kelamin laki-laki O

OH

CH3

CH3

CH3

CH3

HO

O

Testosteron

Androsteron

Testosteron diperoleh dari ekstrak testes dalam bentuk kristal sedangkan androsteron didapati pada urine dan mungkin merupakan hasil perubahan kimia atau metabolisme testosteron. Hormon kelamin perempuan ada dau jenih yaitu esterogen dan progesternon. Estrol, estradiol, dan estriol adalah hormon yang termasuk estrogen. Pregnandion adalah hasil metabolisme progesteron.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 25

F. Lipid Kompleks Yang termasuk lipid kompleks adalah lipid yang terdapat dalam alam bergabung dengan senyawa lain, misalnya protein atau dengan karbohidrat. Gabungan antara lipid dengan protein disebut lipoprotein. Lipoprotein terdapat dalam plasma darah. Bagian lipis dalam lipoprotein pada umumnya ialah trigliserida, fosfolipid atau kolestrol. Lipoprotein digolongkan dalam prtein gabungan. Oleh karena itu lipid lipoporotein itu berbeda jenih dan kuantitasnya, maka lipoprotein berbeda pula sifat-sifat fisiknya. Lipopolisakarida adalah gabungan lipid dengan polisakarida. Lipopolisakarida terbentuk dalam dinding sel beberapa jenis bakteri.

MEMBRAN Membran merupakan komponen penting dari semua sistem kehidupan, dan sebagai pemantau dari lingkungan luar sel, dituntut untuk melakukan banyak fungsi yang penting. Struktur Membran Plasma

1. Menurut Gortel & Grendel (1925) 

Lipid bilayer

Membran berupa struktur yang membatasi sel, terdiri atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofob



gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 26

2. Davson & Danielli (1954) Membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasi membran dan terdapat pula protein di permukaan luar dan dalam membran.

3. Singer & Nicholson (1972)_model mosaik / „fluid mozaic‟ 

membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran dinamis

struktur

interaksi yang sementara atau semipermanen.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 27



Protein terdistribusi secara mosaik yang berbeda dengan lipid partikel tidak membentuk suatu lapisan yang kontinyu. Protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau berada di bagian tepi sel.

Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama membran, walaupun karbohidrat juga merupakan bahan penting. Akhir-akhir ini, model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekul tersebut dalam membran adalah model mosaik fluida. Membran plasma atau membran sel tersusun atas molekul lemak dan protein. Molekul lemak terdiri atas dua lapis, terdapat di bagian tengah membran. Di sebelah luarnya terdapat lapisan protein perifer (protein tepi), yang menyusun tepi luar dan dalam membran. Selain protein perifer, terdapat pula molekul-molekul protein tertentu yang masuk ke dalam lapisan lemak. Bahkan ada yang masuk hingga menembus dua lapisan lemak. Protein yang masuk ke lapisan lemak itu disebut protein integral. Pada tempat-tempat tertentu, terbentuk pori yang dibatasi oleh molekul protein. Tebal membran plasma antara 5-10 nm. Molekul protein dan lemak itu tidak statis, melainkan senantiasa bergerak. Dapat dibayangkan molekul lemak sebagai “benda cair” yang di atasnya dan di dalamnya terdapat molekul protein yang “berenang-renang”. Itulah sebabnya struktur membrane yang demikian disebut sebagai “mosaik fluida”. Lemak

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 28

membran

tersusun

atas

fosfolipid

(lemak

yang

bersenyawa

dengan

fosfat),glikolipid (lemak yang bersenyawa dengan karbohidrat), dan sterol (lemak yang bersenyawa dengan kolesterol). Sedangkan protein membran tersusun atas glikoprotein (protein yang bersenyawa dengan karbohidrat).

Komposisi Membran Membran mengandung : a) Lipid b) Protein c) Karbohidrat

1. Membran lemak Lipid pada awalnya dikelompokkan sebagai zat biologis yang tak larut dalam air namun larut dalam pelarut organik seperti kloroform dan methanol. Selain sebagai komponen struktur dari membran, lipid mempunyai beberapa peran biologis lainnya. Mereka berperan sebagai molekul bahan baker, sebagai simpangan energi pekat (misalnya triasilgliserol) dan sebagai molekul sinyal. Didalam membran terdapat tiga tipe utama lipid : gliserofofolipid, sfingolipid dan sterol. a. Gliserol fosfolipid. Dibuat dari tiga komponen : gugus kepala fesfohidrokarbon. Gugus kepala ferfosfolirasi menempel pada karbon 3 dari tulang punggung gliserol, sedangkan kedua rantai asam lemak menempel pada dua atom karbon lainnya. Gliserofosfolipid yang paling sederhana yakni fosfatidal yang hanya memiliki satu gugus asam fosfat teresterifikasi pada karbon 3 gliserol. b. Sfingolipid.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 29

Sfingomyelin, yakni sfingolipid yang paling umum, memiliki tulang punggung sfingosin menggantikan gliserol dalam gliserofosfolipid. c. Sterol kolestrol utama dalam membran plasma hewan tetapi ada dari prokariot. Sistem cincin gabungan pada kolestrol berarti bahwa ia lebih kaku daripada lipid membran lainnya. Selain merupakan komponen penting dari membran lainnya. Selain merupakan komponen penting dari membran, kolestrol yang merupakan precursor metabolisme hormon steroid. Tumbuhan mengandung sedikit kolestrol tetapi memiliki sejumlah sterol lain, terutama stigmasterol dan sitoterol yang berbeda dari kolestrol hanya pada rantai samping alifatiknya. 2. Protein Atas dasar berat, protein mencakup sekitar 20 hingga 80 persen dari komposisi membran. Protein membran lazimnya diklasifikasikan sebagai perifer atau integral, seperti ditentukan oleh sifat disosiasinya, protein perifer adalah protein yang mudah berdisosiasi dari membran. Sebaliknya, protein integral sukar untuk dipisahkan dari membran, sering memerlukan penambahan dengan deterjen untuk memutuskan interaksi hidrofobik dari lemak lapisan ganda. Tidakan pemisahan sepert ini berarti bahwa protein integral berpartisipasi dalam interaksi nonpolar dengan membran lemak. Sebagai komponen membran, protein integral diduga menduduki posisi internal, berprojeksi ke dalam lapisan lemak bimolekuler, atau melintasi membran. Beberapa protein membran merupakan glikoprotein yang seperti glikolipid, mengandung satu atau lebih residu karbohidrat. Dalam kasus glikoprotein, residu gula dihubungkan dengan protein melalui ikatan dari satu karbohidrat, biasanya N-asetilglukosamin, pada suatu residu seril, treonil atau asparaginil. Terdapat dua lapisan utama protein membran, yaitu protein integral dan protein

poriferal.

Protein

integral

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

umumnya

merupakan

protein

Page 30

transmembran, dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino non polar yang biasanya bergulung menjadi heliks α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membran. Protein poriferal sama sekali tidak tertanam dalam bilayer lipid; protein ini merupakan anggota yang terikat secara longgar pada permukaan membran, sering juga pada bagian protein integral yang dibiarkan terpapar. Pada sisi sitoplasmik membran plasma, sejumlah protein membran diikat di tempatnya melalui pelekatan pada sitoskeleton. Pada sisi bagian luarnya (eksterior), protein membran tertentu diikat pada serabut-serabut matriks akstaseluler. Pelekatan-pelekatan ini berkombinasi untuk memberi sel hewan kerangka luar yang lebih kuat daripada yang diberikan oleh membran plasma itu sendiri. Membran memiliki muka sisi dalam dan sisi luar yang sangat berbeda. Kedua lapisan lipid mungkin bebrbeda komposisi lipid spesifiknya., dan setiap protein memiliki orientasi terarah dalam membrannya. Membran plasma juga memiliki karbohidrat, yang dibatasi pada permukaan luar saja. Distribusi protein, lipid, dan karbohidrat yang taksimetris ini ditentukan sewaktu membrannya sedang dibuat oleh reikulum endoplasmik. Molekul yang berawal pada muka sisi dalam RE berakhir pada muka sisi luar membran plasma.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 31

Fungsi protein membrane : 1. Tranpor a) Protein

yang

membentang

(melintang)

membrane

mungkin

memberikan suatu saluran hidrofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentu b) Beberapa protein transport menghidrolisis ATP sebagai sumber energi untuk memompa bahan melintasi membrane tersebut secara aktif. 2. Aktivitas enzimatik Protein yang berada dalam membrane mungkin berupa enzim dengan sisi aktifnya yang dipaparkan ke zat-zat pada alrutan sebelahnya. Dalam beberapa kasus, sejumlah enzim dalam membrane disusun sebagai suatu tim atau satuan yang melaksanakan langkah-langkah berurutan suatu jalur metabolisme. 3. Transduksi sinyal Protein membrane mungkin memiliki tempat pengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk-bentuk mesenjer kimiawi, seperti LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 32

hormone. Mesenjer eksternal (sinyal) mungkin menyebabkan perubahan konformasi protein yang merelai pesan ke bagian dalam sel. 4. Penggabungan interseluler Protein membrane dari sel-sel yang bersebelahan mungkin dikaitkan bersama-sama dalam berbagai bentuk junction. 5. Pengenalan sel-sel Beberapa glikoprotein (protein dengan rantai gula pendek) berfungsi sebagai label identifikasi yang secara khusus dikenali oleh sel lain. 6. Pelekatan ke sitoskeleton dan matriks ekstraseluler (ECM) Mikrofilamen atau elemen lain sitoskeleton mungkin terikat ke protein membrane, suatu fungsi yang membantu mempertahankan bentuk sel dan menetapkan lokasi protein membrane tertentu. Protein yang mendekat ke ECM dapat mengkoordinasikan perubahan ektraseluler dan intraseluler.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 33

3. Karbohidrat. Pengenalan sel-sel, kemampuan sel untuk membedakan satu jenis sel tetangga dari sel jenis lain, merupakan hal yang krusial bagi fungsi suatu organisme. Misalnya, hal itu penting dalam memilah sel menjadi jaringan dan organ di dalm embrio hewan. Pengenalan itu juga merupakan dasar bagi penolakan sel asing (termasuk sel-sel organ cangkokan) oleh system imun, suatu garis perahanan penting dalam hewan vertebrata. Cara sel mengenali sel lain ialah dengan memberi kunci pada molekul permukaan yang seringkali berupa karbohidrat, pada membran plasma. Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida ini secara kovalen terikat dengan lipid, dan membentuk molekul yang disebut glikolipid. Akan tetapi, sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein, sehingga disebut glikoprotein. Oligosakarida pada sisi luar membran plasma berbeda-beda dari satu spesies ke spesies lain, dan bahkan dari satu sel ke sel lainnya dalam satu individu. Keberagaman molekul dan lokasinya pada permukaan membuat

oligosakarida

dapat

berfungsi

sebagai

penanda

yang

membedakan satu sel dari yang lain. Misalnya, empat kelompok darah manusia yang ditandai dengan A, B, dan O mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.

Permeabilitas bilayer lipid Inti hidrofobik membran menghalngi transport ion dan molekul polar,yang bersifat hidrofilik. Molekul hidrofobik, seperti hidrokarbon, karbondioksida, dan oksigen, dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat lewat melalui membran dengan cepat. Contohcontohnya ialah air dan etanol, yang cukup kecil untuk dapat lewat di antara lipid-lipid membran. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar, seperti glukosa dan gula lain. Bilayer ini juga relatif tidak permeabel

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 34

terhadap semua ion, sekalipun ion kecil seperti H+ dan Na+. Atom atau molekul bermuatan dan lapisan airnya sulit menembus lapisan hidrofobik membran. Akan tetapi, bilayer lipid hanyalah salah satu bagian cerita tentang permeabilitas selektif membran. Protein yang ada di dalam membran memainkan peran penting dalam pengaturan transpor.

Protein transpor Membran sel bersifat permeabel terhadap ion dan molekul polar spesifik. Subtansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan lewat melalui protein transpor yang membentangi membran. Sejumlah protein transpor berfungsi karena memiliki saluran hidrofilik yang digunakan oleh molekul tertentu sebagai saluran untuk melewati membran. Protein transpor lain mengikat senyawa yang dibawanya dan secara fisik menggerakkannya melintasi membran. Dalam kedua kasus tersebut, setiap protein transpor itu bersifat spesifik untuk substansi yang ditranslokasikannya, berarti hanya substansi atau kelas yang berkaitan erat dengan substansi itu saja yang dapat melintasi membran. Misalnya, glukosa yang diangkut dalam darah ke hati manusia memasuki sel hati secara cepat melalui protein transpor spesifik dalam membran plasma. Protein itu begitu selektifnya sehinnga protein itu bahkan menolak fruktosa, isomer struktural glukosa. Dengan demikian permeabilitas selektif membran bergantung pada rintangan pembeda pada bilayer lipid maupun protein transpor spesifik yang ada di dalam membran. Pergerakan substansi keluar –masuk sel terdiri daripada 2 jenis: I.

Transpor pasif

II.

Transpor aktif

Transpor pasif Transpor pasif ialah bentuk pergerakan molekul yang tidak memerlukan tenaga apabila melintasi membran sel dan laju pergerakan bergantung pada besar konsentrasi substansi dibandingkan dengan membran tersebut. Molekul memiliki energi kinetik intrinsik yang disebut gerak termal (kalor). Suatu akibat gerak termal ialah difusi, kecenderungan molekul setiap zat untuk menyebar ke seluruh ruangan yang ada. Setiap molekul bergerak secara acak, namun difusi populasi

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 35

molekul mungkin mempunyai arah. Misalnya, bayangkanlah suatu membran yang memisahkan air murni dari larutan zat pewarna dalam air. Anggaplah bahwa membran ini permeabel terhadap molekul pewarna tersebut. Setiap molekul pewarna akan mengembara secara acak, tetapi akan terdapat gerak netto(selisih) molekul pewarna melintasi membran ke sisi yang semula adalah air murni. Penyebaran zat pewarna melintasi membran akan berlanjut hingga kedua larutan memiliki konsentrasi pewarna yang sama. Begitu titik itu tercapai, akan terdapat kesetimbangan dinamik, yaitu molekul pewarna yang melintasi membran dalam satu arah jumlahnya sebanyak molekul pewarna yang

melintasi

membran

dalam

arah

sebaliknya,

setiap

detik.

Dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Dengan kata lain, setiap substansi akan berdifusi menuruni gradien konsentrasinya. Tidak ada kerja yang harus dilakukan untuk membuat hal ini terjadi; difusi merupakan proses spontan karena difusi itu menurunkan energi bebas. Ingat bahwa dalam setiap sistem terdapat suatu kecenderungan untuk meningkatnya entropi, atau ketidakteraturan. Difusi zat terlarut dalam air meningkatkan entropi dengan menghasilkan campuran yang lebih acak daripada ketika terdapat konsentrasi zat terlarut yang terlokalisir. Penting untuk diperhatikan bahwa setiap substansi berdifusi menuruni gradien konsentrasi substansi miliknya sendiri, yang tidak dipengaruhi oleh perbedaan konsentrasi substansi lain. Banyak lalulintas melintasi membran terjadi dengan cara difusi. Apabila suatu substansi lebih tinggi konsentrasinya pada satu sisi membran daripada sisi lain, substansi tersebut cenderung berdifusi melintasi membran menuruni gradien konsentrasinya. Satu contoh penting ialah penyerapan oksigen oleh sel yang melakukan respirasi seluler. Oksigen terlarut berdifusi ke dalam sel melintasi membran plasmanya. Selama respirasi seluler mengonsumsi O2 yang masuk, difusi ke dalam sel akan berlanjut, karena gradien konsentrasi

akan

mendukung

pergerakan

molekul

ke

arah

tersebut.

Difusi suatu substansi melintasi membran biologis disebut transpor pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi untuk membuat hal itu terjadi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial dan mengarahkan difusi.akan tetapi, harus diingat bahwa membran itu permeabel selektif sehingga mempengaruhi laju difusi berbagai molekul. Suatu molekul yang berdifusi bebas melintasi sebagian besar membran ialah air, suatu kenyataan yang memiliki akibat penting bagi sel.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 36

Osmosis merupakan transpor pasif Dalam membandingkan dua larutan yang konsentrasi zat terlarutnya berbeda, larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi disebut sebagai hipertonik. Larutan dengan konsentrasi zal terlarut yang lebih rendah disebut sebagai hipertonik. Larutan-larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut sebagai isotonik.Difusi zat pelarut melintasi membran permeabel selektif merupakan suatu kasus khusus transpor pasif yang disebut osmosis. Arah osmosis ditentukan hanya oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total.

Keseimbangan air pada sel tanpa dinding Jika suatu sel hewan dicelupkan ke dalam lingkungan yang isotonik terhadap sel tersebut, tidak akan ada selisih perpindahan air melintasi membran tersebut. Air mengalir melintasi membran, tetapi pada laju sama pada kedua arah. Dalam suatu lingkungan yang isotonik, volume sel hewan stabil. Sekarang kita pindahkan sel tersebut ke dalam larutan yang hipertonik terhadap sel tersebut. Sel ini akan kehilangan air yang berpindah ke lingkungannya, mengkerut, dan mungkin saja mati. Inilah salah satu alasan mengapa peningkatan salinitas (keasinan) danau dapat membunuh hewan di danau tersebut. Akan tetapi, sel hewan yang menyerap terlalu banyak air menghadapi bahaya yang sama seperti saat kehilangan air. Jika kita tempatkan sel tersebut dalam larutan yang hipotonik terhadap sel itu, air akan masuk lebih cepat daripada yang meninggalkannya, sel ini akan membengkak dan lisis (pecah) seperti balon yang etrus ditiup sampai melewati batas. Sel tanpa dinding kaku tidak dapat menerima penyerapan atau pelepasan air yang berlebihan. Masalah keseimbangan air ini secara otomatis terselesaikan jika sel tersebut hidup dalam lingkungan yang isotonik. Air laut bersifat isotonik terhadap banyak invertebrata laut. Sel sebagian besar hewan terestrial dilingkupi oleh fluida ekstraseluler yang isotonik terhadap sel tersebut. Hewan dan organisme lain yang tidak memiliki dinding sel kaku yang hidup dalam lingkungan hipertonik atau hipotonik harus memiliki adaptasi khusus untuk osmoregulasi, yaitu kontrol keseimbangan air.

Keseimbangan air pada sel berdinding

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 37

Sel tumbuhan, prokariota, fungi, dan sejumlah protista memiliki dinding. Apabila sel seperti ini berada dalam larutan hipotonik, dindingnya akan membantu mempertahankan keseimbangan air sel tersebut. Perhatikan sel tumbuhan. Seperti sel hewan, sel tumbuhan ini membengkak ketika air masuk melalui osmosis. Akan tetapi, dindingnya yang lentur akan mengembang hanya sampai pada ukuran tertentu sebelum dinding ini mengerahkan tekanan balik pada sel yang melawan penyerapan air lebih lanjut. Pada saat ini, sel tersebut membengkak, yang merupakan keadaan yang sehat untuk sebagian besar se tumbuhan. Tumbuhan yang tidak berkayu, seperti sebagian besar tumbuhan rumahan, tergantung pada dukungan mekanis dari sel yang dijaga untuk tetap bengkak oleh larutan hipotonik sekelilingnya. Jika sel tumbuhan dan sekelilingnya isotonik, tidak ada kecenderungan bagi air untuk masuk dan selnya menjadi lembek, yang menyebabkan tumbuhan menjadi layu. Di lain pihak, dinding tidak mendapatkan keuntungan apapun jika selnya dicelupkan ke dalam lingkungan hipertonik. Dalam kasus ini, sel tumbuhan, seperti sel hewan, akan kehilangan air yang berpindah ke sekelilingnya dan akan mengerut. Begitu sel ini berkerut, membran plasmanya tertarik menjauhi dindingnya. Fenomena ini yang disebut plasmolisis, biasanya menyebabkan tumbuhan mati. Sel dinding bakteri dan fungi juga berplasmolisis dalam lingkungan hipertonik.

Transpor aktif Transpor aktif merupakan faktor utama yang menentukan kemampuan suatu sel untuk mempertahankan konsentrasi internal molekul kecil yang berbeda dari konsentrasi lingkungannya. Oleh karena itu, ia memerlukan tenaga (yang terdiri daripada Adenosine Trifosfat atau „ATP‟) untuk menggerakkan bahan-bahan melalui membran plasma. Umumnya, bahan-bahan ini terdiri daripada molekul-molekul berukuran besar seperti protein-protein tertentu dan mikroorganisme. Bahan-bahan ini bergerak melintasi membran sel melalui salah satu dari 2 bentuk utama transpor aktif,yaitu endositosis, atau eksositosis. Transpor aktif merupakan pemompaan zat terlarut melawan gradiennya Disamping membantu protein transpor, difusi yang dipermudah masih dianggap transpor pasif karena zat terlarutnya berpindah menuruni gradien konsentrasinya. Difusi yang dipermudah mempercepat transpor zat terlarut dengan memberikan lintasan melalui membrane yang efisien, tetapi tidak mengubah arah transpornya. Akan tetapi, sebagian

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 38

protein transpor dapat memindahkan zat terlarut melawan gradien konsentrasinya, melintasi membran plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Transpor ini bersifat “naik bukit” dan sehingga membutuhkan kerja. Untuk memompa molekul melintasi membran melawan gradiennya, sel yang bersangkutan haruslah mengorbankan energi metabolismenya. Oleh karena itu lalulintas membran seperti ini disebut transpor aktif. Transpor aktif merupakan faktor utama yang menentukan kemampuan suatu sel untuk mempertahankan konsentrasi internal molekul kecil yang berbeda dari konsentrasi lingkungannya. Kerja transpor aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. Seperti pada jenis kerja seluler lainnya, ATP menyediakan energi untuk sebagian besar transpor aktif. Salah satu cara bagi ATP untuk dapat menggerakkan transpor aktif ialah dengan cara mentransfer gula fosfat terminalnya langsung ke protein transpor. Hal ini dapat menginduksi protein untuk mengubah konformasinya dalm suatu cara yang bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membrannya. Satu system transpor yang bekerja seperti ini ialah pompa natrium – kalium, yang mempertukarkan natrium dan kalium melintasi membran plasma sel hewan.

Eksositosis dan endositosis mentranspor molekul besar Air dan zat terlarut memasuki dan meninggalkan sel dengan melintasi bilayer lipid membran plasma, atau dengan dipompakan atau diangkut melintasi membran oleh protein transpor. Molekul besar seperti protein dan polisakarida, umumnya melintasi membran dengan mekanisme yang berbeda yang melibatkan vasikula. Sel mensekresi makromolekul dengan cara menggabungkan vasikula dengan membran plasma, ini disebut eksositosis. Vesikula transpor yang lepas dari aparatus golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke membran plasma. Ketika membran vesikula dan membran plasma bertemu, molekul lipid kedua bilayer menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. Kandungan vesikulanya kemudian tumpah ke luar sel. Pada endositosis, sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat kecil dengan cara mambentuk vesikula baru dari membran plasma. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 39

dalam, kantong ini terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi yang telah terdapat di luar selnya. Terdapat tiga jenis endositosis : fagositosis (pemakanan seluler (cellular eating)), pinositosis (peminuman seluler (cellular drinking)), dan endositosis yang diperantarai reseptor. Pada fagositosis, sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut di sekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong yang berlapismembran yang cukup besar untuk bias digolongkan sebagai vakuola. Partikel ini dicerna setelah vakuola bergabung dengan lisosom yang mengandung enzim hidrolitik. Pada pinositosis, sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinositosis tidak bersifat spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Sebaliknya, endositosis yang diperantarai reseptor sangat spesifik. Yang tertanam dalam membran adalah protein dengan tempat reseptor spesifik yang dipaparkan ke fluida ekstraseluler. Ekstraseluler yang terikat pada reseptor disebut ligan, suatu istilah umum untuk setiap molekul yang terikat khususnya pada tempat reseptor molekul lain. Protein reseptor biasanya mengelompok dalam daerah membran yang disebut membran terlapisi, yang sisi sitoplasmiknya dilapisi oleh lapisan protein samara. Protein pelapis ini mungkin membantu memperdalam lubang dan membentuk vesikula. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat memperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah, sekalipun substansi iu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida ekstraseluler. Vesikula tidak saja mentranspor substansi antara sel dan sekelilingnya, vesikula ini juga memberikan suatu mekanisme untuk memudakan dan membentuk kembali membran plasma. Endositosis dan eksositosis terjadi secara kontinu hingga ke tingkat tertentu dalam sebagian besar sel eukariotik, namun jumlah membran plasma dalam sel yang tidak tumbuh agak konstan dalam waktu lama. Agaknya, penembahan membrane oleh satu proses mengimbangi kehilangan membran oleh proses yang lain. Pinositosis ialah pergerakan yang membawa masuk bahan cairan, khususnya cairan ekstraseluler. Mula-mula sekali, membran plasma akan membentuk lekukan pada suatu kawasan di lapisan membran. Lekukan ini menjadi semakin mendalam, dan akhirnya

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 40

lekukan tersebut akan membentuk vesikel yang mengandungi cairan. Melalui vesikel inilah cairan ekstrseluler dibawa masuk ke dalam sel.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 41

Fungsi Membran Plasma a. Kompartementalisasi Membran

plasma

membagi

protoplasma

menjadi

beberapa

kompartemen (ruangan). Membran sel membungkus seluruh protoplasma. Membran inti memisahkan nukleoplasma dengan dari stoplasma. Selain itu selaput plasma membagi sitoplasma menjadi beberapa kompartemen yang disebut dengan organel. Adanya selaput ini pembatas ini sangat penting karena memungkinkan kegiatan setiap kompartemen dapat berlangsung tanpa gangguan dari kompatemen lain namun tetap dapat bekerja sama. b. Barier selektif permeabel Membran sel mencegah pertukaran materi secara bebas dari satu sisi ke sisi lain pada saat bersamaan. Membran plasma harus menjamin pertukaran molekul antara bagian lur dan dalam pada saat yang tepat. c. Transport molekul Membran plasma mengandung mesin transpor molekul dari satu sisi ke sisi lain yang mencegah molekul dengan konsentrasi rendah masuk ke dalam sel daerah yang memeiliki konsentrasi tinggi.

Mesin ini

memungkinkan sel mengakumulasi molekul tertentu dalam konsentari yang lebih tinggi di bandingkan di sebelah luar. d.

Penghantaran signal Membran plasma memainkan peran penting dalam respon sel terhadap signal. Proses itu disebut dengan penghantaran signal. Membran sel memiliki resptor yang berkombinasi dengan molekul tertentu (ligan). Setiap sel berbeda memiliki reseptor berbeda, yang mampu mengenali dan berespon terhadap ligan pada lingkungan berbeda.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 42

e.

Interaksi interseluler Membran sel memperantarai interaksi antar sel pada organisme multiseluler. Membran sel memungkinlkan sel mengenal satu sama lain, berikatan dan saling bertukar materi dan informasi

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 43

BAB III PENUTUP

KESIMPULAN Adapun kesimpulan dari makalah ini : 1. Lipid yaitu senyawa yang tak larut dalam air yang diekstrak dari organisme hidup menggunakan pelarut yang kepolarannya lemah atau pelarut non polar. 2. Lipid digolongkan berdasarkan Bloor, berdasarkan sifat kimia, dan berdasarkan kemiripan struktur kimia. 3. Pada umumnya lipid tidak larut dalam air 4. Struktur mambran adallah lipid bilayer 5. Fungsi membran meliputi :

Kompartementalisasi,

Barier selektif

permeabel, Transport molekul, Penghantaran signal, Interaksi interseluler

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 44

DAFTAR PUSTAKA

Armstrong, Frank B. Penerjemah : dr.RF. Maulani, M.Sc. BUKU AJAR BIOKIMIA (Biochemistry) EDISI KETIGA. Penerbit : Buku Kedokteran EGC. Jakarta. K. Murray, Robert, dkk. 2006. Penerjemah : dr. Brahm U. Pendit. BIOKIMIA HARPER (Harper’s Illustrated Biochemistry) EDISI 27. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta. Ngili, Yohanis. 2009. BIOKIMIA Struktur dan Fungsi Biomolekul EDISI PERTAMA. Penerbit : Graha Ilmu. Yogyakarta. Poendjiadi, Anna, Supriyanti, Titin.2006. DASAR-DASAR BIOKIMIA. Penerbit : UI PRESS. Jakarta. Retno Sri, Yuniastuti,Ari. 2006. BIOKIMIA EDISI PERTAMA. Penerbit : Graha Ilmu. Yogyakarta.

LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012

Page 45