Lipid (Biologi) 2024 Past Paper PDF

LIPID & MEMBRAN SISWATI SETIASIH DEPT KIMIA FMIPA UI Siswati Setiasih, Dept. Kimia 1 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 2  Pendahuluan LIPID Terdapat pada semua sistem hidup (mikroorganisme, tan tingk tinggi dan hewan) Terdapat pada semua jenis sel dan berperan...

LIPID & MEMBRAN SISWATI SETIASIH DEPT KIMIA FMIPA UI Siswati Setiasih, Dept. Kimia 1 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 2  Pendahuluan LIPID Terdapat pada semua sistem hidup (mikroorganisme, tan tingk tinggi dan hewan) Terdapat pada semua jenis sel dan berperan : - dalam struktural sel - sebagai cadangan/simpanan bahan bakar - dalam berbagai proses biologi seperti : transkripsi kode genetik, jalur-jalur metabolisme penting dan respon biologi Definisi: lipid didefinisikan berdasarkan sifat-sifat kelarutannya (bukan karena struktur kimianya) Asal kata lipide atau lipoid → yg digambarkan oleh ahli kimia spt pd definisi berikut Siswati Setiasih, Dept. Kimia 3  LIPID DEF: menurut International Congress of Pure and Applied Chemistry Suatu kelompok senyawa kimia yang memiliki sifat-sifat : Tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik (eter, CHCl3, benzen, alkohol/aseton panas, xylen, dll) dan dapat diekstraksi dari sel hewan/tumbuhan dengan pelarut tsb Secara kimia, penyusun utama : asam lemak (dlm 100 g lipid ~ 95% asam lemak) Dalam lipid terdapat zat-zat yg dibutuhkan oleh manusia, spt : asam lemak esensial/EFA → as linoleat (dari asam lemak ini dpt dibuat as linolenat dan as arakidonat) Umumnya mayoritas tersusun atas ikatan —CH2— Siswati Setiasih, Dept. Kimia 4  LIPID Meliputi : - triasilgliserol - prostaglandin - fosfodiasil gliserol - kolesterol - spingolipid - hormon steroid - glikolipid - asam empedu - vitamin larut lemak Siswati Setiasih, Dept. Kimia 5  FUNGSI Sumber bhn bakar ~ 9 kkal/g Unsur pembangun membran sel dan bertanggung jawab utk lewatnya berbagai bhn-bhn keluar-masuk sel Sbg pelindung organ-organ penting, penyekat jaringan tubuh Menjaga tubuh terhadap pengaruh luar → suhu, luka (infeksi), dll Insulator listrik → agar impuls2 syaraf merambat dgn cepat Membantu melarutkan dan mentransport senyawa2 ttt (mis : vitamin) dlm aliran darah utk keperluan metabolisme Siswati Setiasih, Dept. Kimia 6  SUMBER Tanaman : sitoplasma berupa droplet Hewan : jaringan adiposa Pemisahan fraksi lipid Fraksi lipid dapat dipisahkan berdasarkan perbedaan kelarutan : - minyak/lemak - fosfolipid → lesitin - wax/malam - sterol - pigmen Siswati Setiasih, Dept. Kimia 7  KLASIFIKASI Menurut Bloor : 1. Lipid sederhana → fat/minyak → Triasilgliserol Jika dihidrolisis menghasilkan asam lemak dan gliserol 2. Lipid kompleks → contoh : fosfolipid dan glikolipid - fosfolipid + H2O → as lemak + alkohol + as fosfat + seny. nitrogen - glikolipid + H2O → as lemak + karbohidrat + sfingosin 3. Lipid turunan Senyawa2 yang dihasilkan bila lipid sederhana dan lipid kompleks mengalami hidrolisis Contoh : as lemak, gliserol, alkohol2, sterol, alkohol padat (BM >>), aldehid, dan keton bodies Siswati Setiasih, Dept. Kimia 8  KLASIFIKASI Menurut sifat kimia (berdasarkan atas reaksinya dengan basa kuat) 1. Lipid tersabunkan (hidrolisis dgn basa) (Latin: sapo, soap= sabun = garam asam lemak) → TAG, fosfolipid 2. Lipid tak tersabunkan → sterol (kolesterol), vitamin yg larut dalam minyak Siswati Setiasih, Dept. Kimia 9  STRUKTUR LIPID = FAT – MINYAK Disebut Trigliserida = triasil gliserol = ester asam lemak atau lemak netral = “true fat” Merupakan ester gliserol dengan 3 asam lemak berbeda → R, R’, R’’ asam lemak gliserol Trigliserida = triasil gliserol Siswati Setiasih, Dept. Kimia 10  STRUKTUR LIPID = FAT – MINYAK Jika ketiga asam lemaknya sama (R = R’ = R’’)→ lipid sederhana R = as palmitat → tripalmitoil gliserol = tripalmitin R = as stearat → tristeroil gliserol = tristearin Jika asam lemaknya tidak sama → lipid majemuk Asam lemak yang terikat pada gliserol dapat dihidrolisis secara enzimatik (lipase) atau dengan basa panas (saponifikasi) → gliserol dan garam asam lemak (sabun) Siswati Setiasih, Dept. Kimia 11  ASAM LEMAK Senyawa biomolekul yg mengandung ggs karboksil (polar) yg dihubungkan dg rantai alifatis hidrokarbon (nonpolar) dg jumlah atom C genap →→ dis molekul amfifilik Jarang ditemukan dlm bentuk bebas*) (pd sel dan jaringan), umunya ditemukan terikat dlm lemak sebagai dalam ester (triasilgliserol). Harga pKa dari gugus karboksilnya = 5 (dalam lingkungan fisiologis) dan dapat terionisasi → bermuatan negatif sebagai ion acylate Rumus umum → x = bilangan genap Panjang rantai berkisar antara 14 – 24 C, pada umumnya sekitar 16 – 18 atom C, Siswati Setiasih, Dept. Kimia 12 *) Pada umumnya asam lemak tidak terdapat dlm bentuk asam karboksilat bebas, *) Perkecualian asam lemak yang terikat dg albumin pada darah mamalia. asam lemak bebas terjadi bila ada sel dari jaringan (yg komponen utamanya asam lemak) yang rusak disebabkan oleh adanya aktivitas lipase yang memecah acil lipid endogenus Siswati Setiasih, Dept. Kimia 13  Asam lemak dapat berada dalam 1. Bentuk jenuh (saturated), jk pd ekornya tdk terdapat ikatan rangkap Contoh : 1. As laurat (C11H23COOH) → kelapa sawit, kelapa 2. As miristat (C13H27COOH) → kelapa, hewan 3. As palmitat (C15H31COOH) → kelapa, coklat 4. As stearat (C17H35COOH) → tumbuhan, hewan 2. Bentuk tidak jenuh (unsaturated), biasanya terdapat pd posisi antara C9 dan C10, ditulis sebagai → Δ9 Contoh : 1. As oleat (C17H33COOH) → 1 ikatan rangkap 2. As linoleat (C17H31COOH)/ C18Δ 9,12 ) → 2 ikatan rangkap 3. As linolenat (C17H29COOH/C18Δ 9,12,15) → 3 ik rangkap 4. As arakidonat C20Δ 5,8,11,14 Siswati→ 4 ikatan Setiasih, rangkap Dept. Kimia 15  Asam lemak tidak jenuh Dapat digolongkan menjadi : 1. Monounsaturated (monoenoat), jk pd bag ekornya terdapat 1 ikatan rangkap. Misal : ikatan rangkap pd posisi C9- C10 → Δ9 Contoh 2. Polyunsaturated (polienoat), jika ada ≥ 2 ikatan rangkap. Posisi ikatan rangkap tidak pernah terkonyugasi tetapi dipisahkan oleh paling sedikit satu gugus metilen. - CH = CH – CH2 – CH = CH – Contoh As lemak dgn ikatan rangkap umumnya mempunyai konfigurasi cis Siswati Setiasih, Dept. Kimia 16  Struktur asam lemak a. Asam lemak jenuh b. Asam lemak tidak jenuh bentuk cis Siswati Setiasih, Dept. Kimia 17 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 18 Struktur asam lemak Siswati Setiasih, Dept. Kimia 19 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 20  Struktur asam lemak R R' R H C C C C H H H R cis trans Asam lemak jenuh (bentuk plat) As lemak dgn ikt rangkap (bentuk trans) As lemak dgn ikt rangkap (bentuk cis) Siswati Setiasih, Dept. Kimia 21  PENAMAAN ASAM LEMAK Ada tiga cara 1. Nama TRIVIAL (umum) → Palmitoleic acid 2. Nama sistemik → cis-9-hexadecanoic acid 3. Notasi→ 16:1Δ9 Cari contoh lain ! Latihan 1. asam stearat 2. CH3 (CH2 )7 – CH = CH (CH2 )7 COOH 3. CH3 (CH2 )4 – CH = CH – CH2 – CH = CH (CH2 )7 COOH Siswati Setiasih, Dept. Kimia 22 MELTING POINT ASAM LEMAK Adalah temperatur pada saat asam lemak mengalami fase transisi dari padat ke cair Dipengaruhi oleh panjang rantai hidrokarbon dan jumlah ikatan rangkap - makin panjang rantai → TL makin tinggi (??) - makin banyak ikatan rangkap →TL makin rendah Siswati Setiasih, Dept. Kimia 23  PERBEDAAN MELTING POINT ASAM LEMAK Asam lemak Jumlah Titik Leleh atom C (oC) Asam palmitat 16;0 63 Asam stearat 18:0 70 Asam oleat 18:1 13 Asam elaidat 18:1 44 Asam linoleat 18:2 -15 Asam arakidonat 20:4 75 Metil stearat 18:0 10 Pertanyaan : 1. Mengapa ada perbedaan TL di antara asam lemak dg jumlah kandungan atom C yg sama 2. Sifat apa lagi yg dapatSiswati mempengaruhi Setiasih, Dept. KimiaTL asam lemak 24  FUNGSI ASAM LEMAK Asam linoleat - as lemak dgn ikt rangkap banyak dan merupakan asam lemak esensil (EFA)→ tdk dpt disintesisi dalam tubuh, diperlukan dalam diet manusia - prekursor asam arakidonat, bahan untuk pembuatan senyawa eicosanoid - bag penting dari as lemak pd cerebrosida, yaitu acyl Glucocylceramid → yg menyebabkan kulit tdk bisa ditembus oleh air. asam gama () linolenat (berasal dari eicosanoid) Omega (w) 3 dan omega 6 - plant → dapat membentuk ikatan rangkap dalam asam lemak pada posisi antara C10 dg ujung omega - fish → minyak ikan jg mengandung asam lemak omega 3 dan omega 6 contoh : - EPA (3, 20 : 5, Δ5,8,11,14,17) → ceicosapentaenoic - DHA (3, 20 : 5, Δ4,7,10,13,16,19) → docosahexaenoic Asam arakidonat : merupakan asam lemak omega 6 - prekursor prostaglandin yg berperan dalam : stimulasi peradangan , mengatur transmisi sinaptik di antara sel-sel syaraf, menginduksi tidur. Siswati Setiasih, Dept. Kimia 26  ASAM LEMAK ESENSIAL (EFA) As linoleat (ω6, 18:2, Δ9,12) As α-linolenat (ω3, 18:3, Δ9.12,15) As arachidonat (ω6, 20:4, Δ5,8,11,14) Siswati Setiasih, Dept. Kimia 27  SIFAT LEMAK Hidrogenasi : ikatan tak jenuh pada asam lemak dpt dijenuhkan (dgn katalis Pt atau Ni) melalui proses dihidrogenasi → padat (proses pembuatan margarin) Rancidity (oksidasi) : teroksidasinya ikt rangkap → peroksida (getir/tengik Angka penyabunan : banyaknya mg KOH yang dibutuhkan utk menyabunkan 1 g lemak/minyak → digunakan utk penentuan BM Angka keasaman : banyaknya mg KOH yg dibutuhkan utk menetralkan asam lemak bebas dalam 1 g lemak/minyak → penentuan banyaknya as lemak bebas Angka iodium (adisi pada ikt rangkap) : banyaknya iodin (I2) yang diabsorbsi oleh 100 g lemak/minyak → derajat ketidakjenuhan Asam asetat : banyaknya KOH yang dibutuhkan utk menetralkan asam asetat dari 1 g lemak/minyak yang diasetilasi → banyaknya gugus hidroksil Siswati Setiasih, Dept. Kimia 28  SABUN dibuat dengan mendidihkan TGA (lemak hewan /minyak tumbuhan) dan NaOH → reaksi saponifikasi dapat membentuk garam yg tidak larut dalam air yang mengandung Ca (II), Mg (II), dan Fe(III) CH3(CH2)14CO2- Na- + Ca2+ ⎯→ (CH3(CH2)14CO2- )2 Ca2+ (sabun/garam Na asam lemak) (sabun Ca/garam kalsium asam lemak) larut dalam air membentuk misel tidak larut dalam air Siswati Setiasih, Dept. Kimia 29 Reaksi Penyabunan (saponifikasi) Siswati Setiasih, Dept. Kimia 31 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 33 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 34  Break Siswati Setiasih, Dept. Kimia 35 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 36  MEMBRAN SEL Membentuk struktur fluid mosaik (Singer & Nicholson/1972) Membungkus sitoplasma, memiliki kompartemen2 di bagian dalam utk melangsungkan fungsi2 esensial Sebagai barrier fisik,mempertahankan integritas sel Memiliki fungsi utk pertahanan sel thd bahan2 yg toksik Secara struktural berfungsi sbg support (a mechanical support) utk protein2 tertentu, yg berperan dlm : 1. Transport ion2 dan molekul2 polar, memompa bhn2 ttt (nutrien) ke dalam sel dan membuang material lain yg tdk diperlukan 2. Reseptor bagi molekul ttt di luar sel dan dpt mengirim sinyal (pesan) ke bag dalam sel, seperti : Reseptor insulin yg dapat mengirim pesan mengatur (regulasi) metabolisme glukosa di dalam sel, tanpa insulin tsb melintasi membran sel Siswati Setiasih, Dept. Kimia 37  MEMBRAN SEL Terdiri atas - lipid polar : 1. Fosfogliserid/fosfolipid (40-50%) - membran sdm (48%) - membran sel myelin (82%) 2. Shpingomielin (selubung myelin & sel2 syaraf) Fosfogliserid/fosfolipid 3. Glikolipid - sterol → kholesterol - Protein (50 – 60%) (umumnya tidak larut dlm air) - Karbohidrat sedikit Siswati Setiasih, Dept. Kimia Spingomielin 38  FLUID MOSAIC MEMBRAN SEL Membran mimiliki ketebalan 40 Å, dan asymmetry (*) Struktur fosfolipid bilayer → fondasi dari membran biologis tertanam di dalamnya membram protein integral dan terdapat protein periferal pada permukaannya yg menyerupai pola mosaic Bersifat fleksibel/fluid (fosfolipid dan protein bebas bergerak/berdifusi) → dipengaruhi oleh apa sifat fluiditasnya? memiliki peranan penting dalam organisme hidup Umumnya tidak dapat melewatkan molekul yang polar atau ion (kecuali dengan transport aktif menggunakan protein tertentu) (*) komposisi dari masing-masing lipid bilayer berbeda, sisi sebelah dalam (inner side) kebanyakan mengandung fosfatidilserin dan fosfatidil etanolamin Siswati Setiasih, Dept. Kimia 39 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 40 41 FLUID MOSAIC MODEL Fluid mosaic model Siswati Setiasih, Dept. Kimia 42 MEMBRAN SEL Siswati Setiasih, Dept. Kimia 43 FLUID MOSAIC MODEL Siswati Setiasih, Dept. Kimia 44 Fluiditas membran biologis Dipengaruhi oleh beberapa faktor 1. Tidak terdapatnya ikatan kovalen antara lipid pada lapisan lipid bilayer → gerakan-gerakan bebas lipid - rotasi - lateral - flip-flop 2. Banyaknya asam lemak unsaturated dan panjang rantai hidrokarbon yg terkandung dalam fosfolipid 3. Temperatur → TM (secara spesifik ditentukan oleh apa ?) 4. Adanya komponen kolesterol (mengeraskan permukaan membran) Siswati Setiasih, Dept. Kimia 45 apoptosis  FOSFOLIPID BILAYER merupakan molekul 1,2 – diasilgliserol yang memiliki gugus fosfat yang teresterifikasi pada C nomor 3 dari gliserol molekul amfifatik → memiliki bagian polar (kepala) dan nonpolar (ekor) sehingga dalam lingkungan air membentuk struktur bilayer Menentukan karakter dan sifat-sifat membran biologis bersifat emulsifyer Siswati Setiasih, Dept. Kimia 47 macam-macam fosfolipid Siswati Setiasih, Dept. Kimia 48  FOSFOLIPID Phosphatidylcholine (PC) Phosphatidylinositol (PI Phosphatidylglycerol (PG Phosphatidylserine (PS) Diphosphatidylglycerol (DPG) 49  STEROL Kelas utama steroid, memiliki ggs OH pada atom C-3 merupakan kompleks turunan triterpen Steroid adalah molekul kompleks hidrofob yg tersusun atas 4 cicin yg menyatu (fused) dan rantai alifatis yg pendek Adanya struktur cincin yg fused → strukturnya rigid Sterol terdapat pada hampir semua sel eukariotik Sterol yg penting pada hewan → kolesterol → prekorsor untuk semua hormon steroid, vitamin D dan garam empedu Molekul steroid pada tanaman adalah sitosterol dan stigmasterol. Sel tanaman tidak mengandung kolesterol Pada fung terdapat ergosterol Dapat diestrifikasi pada ggs 3-OH Siswati Setiasih, Dept. Kimia 50 STEROL CHOLESTEROL Siswati Setiasih, Dept. Kimia 51  PROTEIN MEMBRAN Fungsi - mentransport bahan-bahan melintasi membran - tempat reseptor - tempat terjadinya reaksi katalitik Protein perferal - terikat melalui interaksi elektrostatik - dapat dilepaskan dg menggunakan kekuatan ion Protein integral - terikat sangat kuat dg bag interior membran - dapat dilepaskan dg menggunakan detrrgen atau ultrasonifikasi Siswati Setiasih, Dept. Kimia 52 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 53 Siswati Setiasih, Dept. Kimia 54  TRANSPORT MEMBRAN Pasive 1. difusi sederhana molekul/ion bergerak disebabkan oleh adanya gradient konsentrasi → CO2, O2 2. difusi yg dipermudah molekul/ion bergerak melintasi membran melalui saluran channel (terbentuk oleh protein transmembran) atau dg bantuan protein carrier → glucosa transporter Siswati Setiasih, Dept. Kimia 55 Transport aktif 3. transport aktif primer molekul /ion bergerak melawan gradient konsentrasi, misal menggunakan pompa Na+/K+ ATPase → menjaga kesetimbangan volume sel normal dan potensial membran) 4. transport aktif sekunder juga menggunakan pompa Na+/K+ATPase → mis di sel ginjal dan intestinal untuk mentransport Glu Siswati Setiasih, Dept. Kimia 56 Gerbang channel Sodium-potassium pump Transprt aktif pompa Na+/K+ Siswati Setiasih, Dept. Kimia 57