KIMIA KELAS XII IPA - KURIKULUM GABUNGAN 23 Sesi NGAN BIOMOLEKUL III LIPID Lipid adalah senyawa alami yang memiliki kelarutan terbatas dalam air dan dapat diisolasi dari organisme dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut nonpolar. Lemak, minyak, wax (lilin), beberapa jenis vitamin dan hormon, dan sebagian besar komponen membran sel nonprotein adalah contoh dari senyawa lipid. Berbeda dengan definisi karbohidrat dan protein, lipid lebih didefinisikan berdasarkan sifat fisiknya daripada struktur. Secara umum, lipid dikelompokkan menjadi dua, yaitu lipid ester (lipid terhidrolisis) dan lipid non-ester (lipid tak terhidrolisis). A. LIPID ESTER Lipid ester, seperti namanya, adalah senyawa lipid yang memiliki ikatan ester, sehingga dapat dihidrolisis. Lipid yang termasuk dalam kelompok ini adalah wax, trigliserida, dan fosfolipid. a. Wax Wax (lilin) adalah campuran senyawa ester dari asam karboksilat rantai panjang dengan alkohol rantai panjang. Asam karboksilat pada umumnya memiliki jumlah karbon genap antara 16 36 karbon, sementara itu alkohol juga memiliki jumlah karbon genap antara 24 36 karbon. Sebagai contoh, salah satu komponen mayor dari beeswax adalah triakontil heksadekanoat, yaitu ester dari alkohol dengan C30 triakontanol dengan asam karboksilat C16 asam heksadekanoat. Senyawa lilin yang merupakan lapisan protektif pada sebagian besar buah-buahan, beri, daun, dan bulu hewan memiliki struktur sejenis. 1
O C 3 ) 14 CO ) 29 C 3 Triakontil heksadekanoat (dari beeswax) b. Trigliserida Trigliserida adalah jenis lemak pada hewan dan minyak tumbuhan, yaitu triasilgliserol, triester dari gliserol dengan tiga asam karboksilat rantai panjang yang disebut asam lemak. ewan menggunakan lemak sebagai penyimpanan energi jangka panjang karena lemak lebih mudah teroksidasi daripada karbohidrat dan menghasilkan energi yang lebih besar. Triasilgliserol atau trigliserida, bentuk ester lemak idrolisis trigliserida menghasilkan gliserol dan asam lemak bebas. Asam lemak pada umumnya berupa rantai lurus (tidak bercabang) yang mengandung atom karbon dalam jumlah genap antara 12 20 karbon. Jika terdapat ikatan rangkap dua, maka sebagian besar merupakan isomer cis-. Ketiga asam lemak pada molekul trigliserida tidak selalu sama. Suatu lemak atau minyak yang berasal dari sebuah sumber dapat merupakan campuran dari berbagai jenis trigliserida. Berikut adalah tabel contoh-contoh dari asam lemak: Name No. of Carbons Melting point( C) Structure Saturated Lauric 12 43.2 C 3 ) 10 Myristic 14 53.9 C 3 ) 12 Palmitic 16 63.1 C 3 ) 14 2
Name No. of Carbons Melting point( C) Stearic 18 68.8 C 3 ) 16 Arachidic 20 76.5 C 3 ) 18 Unsaturated Structure Palmitoleic 16-0.1 (Z)-C 3 ) 5 C=C ) 7 Oleic 18 13.4 (Z)-C 3 ) 7 C=C ) 7 Linoleic 18-12 (Z,Z)-C 3 ) 4 (C=CC 2 ) 2 ) 6 Linolenic 18-11 (all Z)-C 3 C 2 (C=CC 2 ) 3 ) 6 Arachidonic 20-49.5 (all Z)-C 3 ) 4 (C=CC 2 ) 4 C 2 C 2 Asam lemak omega-3 berarti terdapat sebuah ikatan rangkap dua pada posisi tiga karbon dari ujung nonkarboksil pada rantai. Contoh asam lemak omega-3 adalah asam linolenat. Asam linolenat, asam lemak tak jenuh omega-3 Asam lemak tak jenuh secara umum memiliki titik lebur lebih rendah daripada asam lemak jenuh dengan jumlah karbon yang sama. Minyak nabati memiliki komposisi asam lemak tak jenuh yang lebih besar daripada lemak hewan, sehingga minyak nabati memiliki titik lebur lebih rendah (pada suhu kamar berwujud lebih cair). al ini dikarenakan asam lemak jenuh memiliki bentuk yang seragam sehingga dapat menyatu secara lebih efisien dalam bentuk kristal. Pada minyak nabati tak jenuh, adanya ikatan rangkap dua menyebabkan pembengkokan pada rangka karbon, sehingga pembentukan kristal lebih sulit. Semakin banyak ikatan rangkap dua, semakin sulit asam lemak tersebut untuk dikristalkan. 3
Ikatan rangkap dua pada minyak tumbuhan dapat dikurangi melalui reaksi hidrogenasi katalitik, yang dilakukan pada suhu tinggi menggunakan katalis nikel untuk menghasilkan lemak jenuh dengan konsistensi yang lebih tinggi. Mentega dan margarin diproduksi dengan cara menghidrogenasi minyak nabati hingga konsistensi yang diinginkan tercapai. Akan tetapi, proses penjenuhan ini diikuti dengan isomerisasi cis-trans dari ikatan rangkap dua yang tersisa, menghasilkan lemak dengan 10-15% asam lemak tak jenuh trans. Konsumsi asam lemak tak jenuh trans meningkatkan kadar kolesterol darah, yang juga meningkatkan resiko masalah jantung. c. Fosfolipid Fosfolipid adalah ester dari asam fosfat, 3 PO 4. Fosfolipid terdiri dari dua kelompok umum, yaitu gliserofosfolipid dan sfingomielin. Gliserofosfolipid didasarkan pada asam fosfat yang mengandung rangka gliserol yang terikat dengan dua residu asam lemak dan satu asam fosfat. Walaupun residu asam lemak dapat berupa asam lemak dengan 12 20 karbon, gugus asil pada C1 pada umumnya adalah asam lemak jenuh dan C2 adalah asam lemak tak jenuh. Gugus fosfat pada C3 juga terikat pada suatu senyawa aminoalkohol seperti kolin, etanolamin, atau serin. Senyawa ini bersifat optis aktif karena memiliki pusat khiral pada C2. 4
Sfingomielin adalah grup mayor kedua dari fosfolipid. Senyawa ini memiliki sfingosin atau struktur dihidroksiamin sejenis sebagai rangka utama. Kelompok ini ditemukan dalam jumlah besar di otak dan jaringan saraf, karena merupakan konstituen mayor dari selubung saraf. Fosfolipid ditemukan secara luas pada hewan dan tumbuhan, dan merupakan 50 60% komponen membran sel. B. LIPID NONESTER Lipid nonester merupakan senyawa alami yang tidak larut air dan tidak terhidrolisis. Senyawa yang termasuk kelompok lipid nonester adalah senyawa kelompok terpenoid, eikosanoid, dan steroid. a. Terpenoid Terpenoid adalah senyawa yang terdiri dari rangka karbon kelipatan lima yang diturunkan secara biosintesis dari senyawa prekursor C5 isopentenil difosfat. Terpenoid dikelompokkan berdasarkan jumlah C kelipatan lima yang terkandung dalam rangkanya. Monoterpenoid mengandung 10 karbon dan diturunkan dari dua senyawa isopentenil difosfat. Seskuiterpenoid diturunkan dari tiga isopentenil pirofosfat dan mengandung 15 atom karbon. Diterpenoid mengandung 20 atom karbon, diturunkan dari empat isopentenil difosfat, dan seterusnya hingga triterpenoid dan tetraterpenoid. Misalnya, lanosterol adalah contoh triterpenoid yang menjadi senyawa asal untuk membuat hormon steroid, β-karoten adalah contoh tetraterpenoid yang merupakan sumber vitamin A dari makanan. 5
β-carotene (a tetraterpenoid-c40) b. Eikosanoid Prostaglandin adalah sekelompok senyawa C20 yang mengandung cincin lima karbon dengan dua rantai samping yang panjang. Nama prostaglandin diambil dari penemuan bahwa senyawa tersebut pertama kali diisolasi dari kelenjar prostat, akan tetapi kemudian ditemukan bahwa senyawa tersebut terdapat dalam jumlah kecil dalam semua jaringan dan cairan tubuh. Sejumlah senyawa prostaglandin yang diketahui memiliki efek biologis yang luas. Kelompok senyawa ini dapat menurunkan tekanan darah, memengaruhi agregasi platelet selama pembekuan darah, menurunkan sekresi gastrik, mengontrol radang, memengaruhi fungsi ginjal dan sistem reproduksi, dan merangsang kontraksi uterus selama persalinan. Prostaglandin dan senyawa lain yang disebut tromboksan dan leukotrien membentuk kelompok senyawa eikosanoid karena senyawa-senyawa tersebut secara biologis merupakan turunan dari asam 5,8,11,14-eikosatetraenoat, atau asam arakhidonat. 6
c. Steroid Selain lemak, fosfolipid, eikosanoid, dan terpenoid, lipid yang diekstraksi dari tumbuhan dan hewan juga mengandung steroid, yaitu senyawa yang diturunkan dari triterpenoid lanosterol dengan struktur dasar tetrasiklik. A steroid (R = various side chains) Contoh dari senyawa golongan steroid adalah kolesterol. ormon seks seperti estrogen, progesteron, testosteron, dan androsteron di dalam tubuh juga merupakan senyawa golongan steroid. Beberapa senyawa kelompok steroid seperti prednison digunakan sebagai obat antinyeri dan antiradang. 7
Testosteron dan androsteron merupakan dua hormon seks terpenting pada pria, yang dikenal dengan androgen. Androgen bertanggung jawab dalam perkembangan ciri kelamin sekunder pria selama pubertas dan untuk mendorong pertumbuhan jaringan dan otot. Keduanya disintesis di dalam testis dari kolesterol. Androstendion adalah hormon minor lain yang mendapat perhatian khusus karena digunakan oleh atlet. Testosterone Androsterone Androstenedione Androgens Estron dan estradiol adalah dua hormon seks terpenting wanita, yang dikenal dengan estrogen. Kedua senyawa tersebut disintesis di ovarium dari testosteron, bertanggung jawab dalam perkembangan ciri kelamin sekunder wanita dan mengatur siklus menstruasi. ormon seks lain yang disebut progestin penting dalam persiapan rahim untuk implantasi ovum yang terfertilisasi selama kehamilan. Progesteron adalah progestin yang paling penting. Estrone Estradiol Progesterone (a progestin) Estrogens ormon adrenokortik disekresi oleh kelenjar adrenal. Ada dua jenis hormon adrenokortik, yaitu mineralokortikoid dan glukokortikoid. Mineralokortikoid seperti aldosteron mengontrol pembengkakan jaringan dengan mengatur keseimbangan garam sel antara Na + dan K +. Glukokortikoid seperti hidrokortison terlibat dalam pengaturan metabolisme glukosa dan mengontrol inflamasi (radang). 8
Aldosterone ydrocortisone (a mineralocorticoid) (a glucocorticoid) C. SABUN Secara kimiawi, sabun adalah campuran garam natrium atau kalium dari asam lemak rantai panjang, dihasilkan melalui reaksi hidrolisis asam lemak oleh alkali yang disebut reaksi saponifikasi (penyabunan). Reaksi saponifikasi trigliserida lemak menghasilkan sabun dan gliserol Lemak sabun mentah yang mengandung gliserol dan kelebihan alkali kemudian dimurnikan dengan mendidihkan lemak tersebut dengan air dan penambahan NaCl atau KCl untuk mengendapkan garam karboksilat murni. Sabun lembut yang mengendap kemudian dikeringkan, diberi parfum, dan diberi tekanan untuk membentuk sabun batangan yang digunakan sehari-hari. Pewarna ditambahkan untuk membuat sabun yang berwarna dan antiseptik ditambahkan untuk sabun medis. Sabun bekerja sebagai pembersih karena kedua ujung molekul sabun memiliki sifat yang sangat berbeda. Ujung karboksilat pada rantai panjang molekul bersifat ionik sehinga bersifat hidrofilik, sedangkan bagian hidrokarbon panjang pada molekul bersifat nonpolar dan hidrofobik, yang tidak bercampur dengan air dan larut dalam minyak. Dengan 9
demikian, sabun bereaksi baik dengan air maupun minyak, sehingga dapat digunakan sebagai pembersih. Ketika sabun didispersikan ke dalam air, rantai panjang hidrokarbon berkumpul bersama ke arah dalam membentuk bola hidrofobik, dengan gugus hidrofil berada di luar. Minyak dan kotoran diikat oleh rantai hidrofobik pada sabun, sehingga kotoran dan minyak dapat dicuci oleh air. Akan tetapi, pada air sadah, konsentrasi ion magnesium dan kalsium yang tinggi dapat bereaksi dengan molekul sabun, mengubah garam natrium yang larut menjadi garam magnesium dan kalsium yang tak larut dan meninggalkan kerak pada dasar wadah serta mengusamkan warna pakaian. Masalah ini membuat para ahli kimia mengembangkan sabun sintetis dari garam alkilbenzensulfonat rantai panjang. Gugus alkilbenzena yang nonpolar berinteraksi dengan minyak dan kotoran, dan gugus sulfonat yang polar berinteraksi dengan air. 10