MAKALAH BIOKIMIA LIPID DAN MEMBRAN OLEH NAMA : NURRAMADHANI.A.SIDA STAMBUK : F1F KELAS : FARM A JURUSAN FARMASI

Transkripsi

1 MAKALAH BIKIMIA LIPID DAN MEMBRAN LEH NAMA : NURRAMADHANI.A.SIDA STAMBUK : F1F KELAS : FARM A JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALULE KENDARI

2 P a g e

3 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 P a g e

4 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii BAB I... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan... 2 BAB II Pengertian Lipid Penggolongan Lipid... 4 A. Asam Lemak... 6 B. Lemak C. Lilin D. Fosfolipid E. Sfingolipid F. Terpen G. Steroid F. Lipid Kompleks MEMBRAN BAB III DAFTAR PUSTAKA ii P a g e

5 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 P a g e

6 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 P a g e

7 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

8 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

9 - 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

10 4. Vitamin D. Berbeda dengan sterol karena pada inti fenantrennya tidak terdapat ikatan C-9 dan C 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 : R C H 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

11 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 (CH 3 CH) sebagai anggota pertama rangkaian dengan CH 2 yang ditambahkan di antara gugus CH 3 - dan CH terminal. Contoh : Nama Umum Jumlah atom C Asetat 2 Produk akhir utama pada fermentasi karbohidrat oleh organisme puminansia butirat Valerat 4 5 Pada lemak tertentu dalam jumlah sedikit (terutama mentega). Suatu produk akhir fermentasi karbohidrat oleh organisme ruminansia. kaproat 6 Laurat 12 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

12 palmitat 16 Banyak disemua lemak hewanu dan nabati stearat 18 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 h atom C Nama Umum Keberadaan Asam monoenoat (satu ikatan rangkap) 16 palmitolea t Pada hampir semua lemak 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

13 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 t Komponne penting pada minyak ikan, misalnya hati ikan cod, 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 ( o C) Asam Lemak Jenuh LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 9

14 Asam butirat C3H7CH -7,9 Asam Kaproat C5H11CH -1,5 sampai -2,0 Asam palmitat C15H31CH 64 Asam strearat C17H35CH 70 Asam lemak tidak jenuh Asam oleat C17H33CH 13 Asam Linoleat C17H31CH -5 Asam linolenat C17H29CH Cair pada suhu sangat rendah LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 10

15 CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH - (CH 2 ) 7 CH asam oleat Ikatan rangkap ini memungkinkan terjadinya isomer cis-trans HC (CH 2 ) 7 CH HC (CH 2 ) 7 CH CH (CH 2 ) 7 CH 3 2-Nonylidene-cyclooctanecarboxylic acid Atau asam oleat (cis-) CH 3 (CH 2 ) 7 CH Asam elaidat (trans-) Asam lemak tidak jenuh yang terdapat dalam alam adalah isomer cis- CH 3 (CH 2 ) 4 CH CH H 2 C C H C H (CH 2 ) 7 CH 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 70 o C sedangkan suatu bentuk monoenoat (asam oleat) melebur pada 13 o C, dan suatu bentuk dienoat (asam linoleat) pada -5 o C. 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

16 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 : H A H + + A - Persamaan Henderson Hasselbach : Apabila persamaan ini digunakan pada asam lemak, dan ionisasi asam lemak ditulis sebagai : R- CH R-CH - + H + Maka persamaannya : Apabila [RC - ] = [RCH], maka pada keadaan ini ph = pka Asam lemak dapat bereaksi dengan basa, membentuk garam ; R - CH + NaH R-CNa + H 2 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

17 Saponifikasi dari triasilgliserol merupakan asal sejarah dari industri sabun 3. Asam lemak digunakan untuk sabun umumnya adalah asam palmitat atau stearat. Dalam industri, sabun tidak dibuat dari asam lemak tetapi langsung dari minyak 4 yang berasal dari tumbuhan. Melalui proses hidrogenasi dengan bantuan asam lemak jenuh, dan melalui proses penyabunan dengan basa NaH atau KH akan terbentuk sabun dan gliserol. Molekul sabun terdiri atas rantai hidrokarbon dengan gugus C-, bagian bersifat hidrofob 5, sedangkan gugus C- bersifat hidrofil 6. Dengan adanya 2 bagian ini, molekul sabun tidak sepenuhnya larut dalam air, tetapi membentuk misel 7. 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. leh 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

18 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 hidrogenasi 8. 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 Cis- Rantai 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

19 B. Lemak Lemak adalah ester asam lemak dengan gliserol. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus H. 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. H CH 2 R 1 C CH 2 H CH 2 R 1 C CH 2 H CH H CH R 2 C CH R 2 C CH H CH 2 H CH 2 R 3 C CH 2 C R 3 trigliserida CH 2 Gliserol Sifat Lemak Monogliserida digliserida 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 KHS 4 dan dipanaskan maka anak terjadi akrolein. LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 15

20 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 (CH 2 ) 14 CH 2 H Setilalkohol CH3 (CH 2 ) 28 CH 2 H 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 (CH 2 ) 14 C CH 2 (CH 2 ) 28 CH 3 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. leh 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. leh karenannya fosfolipid ialah suatu fosfogliserida. Semua fosfogliserida diturunkan dari asam sn-gliserol-3-fosfat. Senyawa yang termasuk dalam fosfolipid ini adalah fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserin dan fosfatidilinositol. CH 2 H CHH CH 2 P H H asam sn-gliserol-3-fosfat LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 16

21 CH 2 C R CH 3 R C CH H CH 2 P H H CH 2 CH 2 N + Kolin CH 3 CH 3 L- a-asam fosfatidat H CH 2 CH 2 NH 2 Etanoamina H CH 2 CH L-serin CH NH 2 CH 2 C R 1 R 2 C CH CH 2 P H 2 C H 2 C N + CH 3 CH 3 H CH 3 fosfotidilkolin CH 2 C R 1 R 2 C CH CH 2 P CH 2 CH 2 NH 2 fosfatidiletanolamina H LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 17

22 CH 2 C R 1 H 2 C C R 1 R 2 C CH NH 2 R 2 C CH H H H 2 C P CH 2 P CH 2 CH CH H H H fosfatidilserin Fosfatidilinositol H H H 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 hemolisis 9. 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 Hemolisis adalah proses perusakan sel-sel darah merah. 10 Anemia yaitu penyakit darah yang disebabkan oleh kekurangan sel darah merah dalam tubuh LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 18

23 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. NH 2 NH 2 CH 3 (CH 2 ) 12 CH CH CH C H CH 2 H CH 3 (CH 2 ) 14 CH C H CH 2 H Sfingosin H H 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

24 HC CH 3 (CH 2 ) 12 CH CH CH NH CH H CH 2 CH 2 CH 3 H 2 C P CH 2 CH 2 + N CH 3 sfingomielin CH 3 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 G M3 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

25 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 C 10 H 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 : CH 3 CH CH 2 CH 3 C CH 2 C CH 3 geraniol HCCH 2 H Limonen Seskuiterpen memiliki 15 atom karbon, sedangkan diterpen memiliki 20 atom karbon. Contohnya : H 2 CH CH 2 H Famesol Vitamin A LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 21

26 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 A B Fenantren Perhidrosiklopentanofenantren Senyawa-senyawa tersebut termasuk dalam suatu kelompok yang disebut steroid. Kesamaan antara senyawa-senyawa steroid ini sebagai berikut : CH 3 C A B Inti steroid 18 CH R D rumus struktur ialah struktur ini LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 22

27 Angka-angka yang tertara pada gambar disamping menunjukan posisi atom karbon. BEBERAPA JENIS STERID 1. Kolestrol CH 3 CH 3 H H H H Kolestrol Merupakan salah satu sterol 11 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 o C. 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

28 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 mg tiap 100 ml darah 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 12 dapat 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

29 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 H CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Testosteron H 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

30 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. leh 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

31 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 struktur dinamis interaksi yang sementara atau semipermanen. LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 27

32 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

33 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

34 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 umumnya merupakan protein LIPID & MEMBRAN. FARMASI UNHALU 2012 Page 30

35 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

36 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

37 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

38 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. ligosakarida 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 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

39 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

40 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. ksigen terlarut berdifusi ke dalam sel melintasi membran plasmanya. Selama respirasi seluler mengonsumsi 2 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

41 smosis 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