bab ii baru.docx

5/19/2018 BAB II baru.docx

1/36

3

BAB II

PEMBAHASAN

A.

STRUKTUR DAN FUNGSI KARBOHIDRAT

Karbohidrat tersusun atas monomer-monomer. Berdasarkan jumlah

monomer penyusunnya, karbohidrat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok yaitu

monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

MONOSAKARIDA

Monosakarida adalah senyawa karbohidrat yang memiliki tiga sampai

sembilan atom karbon. Berdasarkan gugus fungsi utamanya, monosakarida dibagi

menjadi dua yaitu aldosa dan ketosa. Aldosa mengandung gugus aldehida

(RCHO), sedangkan ketosa mengandung gugus keton (RCOR).

Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah atom karbon yang

dimilikinya. Monosakarida yang paling sederhana adalah triosa, yang

mengandung tiga atom karbon. Contohnya adalah gliseraldehida (suatu aldosa)

dan dihidroksiaseton (suatu ketosa).

Gliseraldehida Dihidroksiaseton

(suatu aldosa) (suatu ketosa)

Gambar 1.Dua jenis triosa.

Monosakarida yang mengandung empat atom karbon disebut tetrosa,

mengandung lima atom karbon disebut pentosa, mengandung enam atom karbon

disebut heksosa, dan seterusnya. Masing-masing monosakarida tersebut berada

dalam dua kelompok. Contohnya, aldotetrosa dan ketotetrosa, aldopentosa dan

ketopentosa, aldoheksosa dan ketoheksosa, dan sebagainya. D-glukosa (suatu


2/36

4

aldoheksosa) dan D-fruktosa (suatu ketoheksosa) adalah golongan heksosa yang

benyak terdapat di alam.

D- glukosa D-fruktosa(Aldoheksosa) (Ketoheksosa)

Gambar 2.Golongan heksosa yang banyak terdapat di alam.

Semua monosakarida, kecuali dihidroksiaseton memiliki atom karbon kiral

sehingga diperlukan metode untuk menggambarkan karbohidrat secara

stereokimia. Metode paling umum yang digunakan untuk menggambarkan atom

karbon kiral pada bidang datar adalah proyeksi Fischer. Dalam proyeksi Fischer,

atom karbon tetrahedral digambarkan sebagai dua garis bersilang dimana garis

horizontal mengarah ke atas bidang (mendekati pembaca) dan garis vertikal

mengarah ke bawah bidang (menjauhi pembaca). Contohnya proyeksi Fischer

untuk D-gliseraldehida adalah sebagai berikut.

Gambar 3.Proyeksi Fischer D-gliseraldehida.

Proyeksi Fischer dapat digunakan untuk menggambarkan lebih dari satu

atom karbon kiral dalam sebuah molekul, dengan ketentuan bahwa atom karbon

karbonil selalu ditempatkan di atas (aldosa) atau dekat dengan atom karbon paling

atas (ketosa).


3/36

5

D-glukosa D-fruktosa

Gambar 4.Proyeksi Fischer D-glukosa dan D-fruktosa.

Adanya atom karbon kiral (atom karbon asimetrik) pada monosakaridamenyebabkan monosakarida bersifat optik aktif. Gliseraldehida, yang merupakan

monomer paling sederhana, mempunyai sebuah atom karbon kiral sehingga

memiliki dua isomer yang disebut enansiomer (bentuk yang satu merupakan

bayangan cermin bentuk yang lain).

Gambar 5.Pasangan enansiomer gliseraldehida.


4/36

6

Masing-masing enansiomer gliseraldehida memiliki konfigurasi D dan L.

Akan tetapi, hanya gliseraldehida dengan konfigurasi D (dextrorotatory, putar

kanan) yang terdapat di alam, sementara gliseralehida dengan konfigurasi L

(levorotatory, putar kiri) tidak terdapat di alam. D-gliseraldehida apabila

ditempatkan dalam polarimeter akan memutar bidang cahaya terpolarisasi ke arah

kanan (searah jarum jam), dan diberi notasi (+), sehingga dapat ditulis D-(+)-

gliseraldehida. Sebaliknya, enansiomer yang tidak terdapat di alam (L-

gliseraldehida) akan memutar bidang cahaya polarisasi ke arah kiri (berlawanan

arah jarum jam), dan diberi notasi (-), sehingga dapat ditulis L-(-)-gliseraldehida.

Hampir semua monosakarida disintesis di alam sehingga monosakarida-

monosakarida tersebut memiliki stereokimia yang sama dengan D-gliseraldehida

pada atom karbon kiral yang paling jauh dari gugus karbonil. Dalam proyeksi

Fischer, semua gula yang mempunyai gugus hidroksil pada atom karbon kiral

paling bawah terletak di kanan disebut dengan gula D.

D-gliseraldehida D-treosa D-ribulosa D-xilosa

Gambar 6.Contoh gula D.

Sebaliknya, semua gula L memiliki gugus hidroksil pada atom karbon

kiral paling bawah terletak di sebelah kiri dalam proyeksi Fischer. Sehingga dapat

disimpulkan bahwa gula L adalah bayangan cermin dari gula D.


5/36

7

L-gliseraldehida L-treosa L-ribulosa L-xilosa

Gambar 7.Contoh gula L.

D-treosa L-treosa

Gambar 8.Gula D adalah bayangan cermin gula L.

Notasi D dan L tidak berhubungan dengan arah putar bidang cahaya

terpolarisasi. Suatu gula D mungkin memutar bidang cahaya terpolarisasi ke

kanan atau ke kiri. Awalan D hanya menunjukkan stereokomia atom karbon kiral

paling bawah (gugus OH terletak di kanan jika digambarkan dengan proyeksi

Fischer). Contohnya D-gliseraldehida memutar bidang cahaya terpolarisasi ke

kanan (dextrorotatory) sedangkan D-asam laktat memutar bidang cahaya

terpolarisasi ke kiri (levorotatory).

D-(+)-gliseraldehida D-(-)-asam laktat

Gambar 9.D-gliseraldehida adalah dextrorotatorydan D-asam laktat adalah levorotatory.

Apabila dua gula berbeda hanya dalam konfigurasi disekitar satu atom

karbon spesifik, senyawa-senyawa tersebut dinamakan epimer. D-glukosa dan D-

HHO


6/36

8

manosa adalah epimer jika dilihat dari atom karbon nomor 2. D-glukosa dan D-

galaktosa adalah epimer jika dilihat dari atom karbon nomor 4.

D-manosa D-glukosa D-galaktosa

(Epimer pada C-2) (Epimer pada C-4)

Gambar 12.Dua epimer D-glukosa.

Monosakarida dengan lima atau lebih atom karbon biasanya berbentuk

siklik dalam larutan, dengan gugus karbonil yang membentuk ikatan kovalen

dengan salah satu gugus hidroksil pada rantai. Hal disebabkan adanya reaksi adisi

intramolekuler yang terjadi apabila alkohol bereaksi dengan aldehida atau keton

yang berada dalam satu molekul. Reaksi ini akan membentuk senyawa turunan

yang disebut hemiasetal atau hemiketal, yang mengandung satu atom karbon

asimetrik, sehingga dapat berada dalam dua bentuk stereoisomer. Contohnya, D-

glukosa dalam larutan adalah hemiasetal intra molekul, dengan gugus hidroksil

bebas pada atom C5 bereaksi dengan atom C1 aldehida, menyebabkan senyawa

tersebut bersifat asimetri dan menghasilkan dua stereoisomer berbeda yang

disebut dan .Struktur cincin yang beranggotakan 6 atom karbon disebut

piranosa, karena senyawa ini menyerupai senyawa cincin dengan 6 anggota yang

disebut piran. Nama sistematis dari dua bentuk cincin D-glukosa adalah -D-glukopiranosa dan -D-glukopiranosa. Bentuk isomer dari monosakarida yang

hanya berbeda pada konfigurasi atom karbon hemiasetal atau hemiketal disebut

anomer. Atom karbon hemiasetal (atau atom karbon karbonil) disebut karbon

anomerik.


7/36

9

Gambar 13.Reaksi pembentukan hemiasetal dan hemiketal.

Gambar 14.Pembentukan -D-glukopiranosa dan -D-glukopiranosa.

Berdasarkan gambar di atas, dapat diketahui bahwa perbedaan struktur

antara anomer -D-glukopiranosa dan -D-glukopiranosa terletak pada posisi

gugus OH pada atom karbon anomerik (C1). Gugus OH pada -D-


8/36

10

glukopiranosa berkedudukan trans terhadap gugus CH2OH, sedangkan gugus

OH pada -D-glukopiranosa berkedudukan cis terhadap gugus CH2OH.

Anomer -D-glukopiranosa murni mempunyai rotasi spesifik =

+112,2, sedangkan anomer -D-glukopiranosa murni mempunyai rotasi spesifik

= +18,7. Jika salah satu anomer dilarutkan dalam air, rotasi spesifiknya

secara perlahan-lahan berubah dan mencapai nilai stabil +52,7. Rotasi spesifik

anomer alfa akan berkurang dari +112,2menjadi +52,7, dan rotasi spesifik

anomer beta bertambah dari +18,7menjadi +52,7. Fenomena ini disebut

mutarotasi, yaitu perubahan secara lambat anomer-anomer murni ke dalam

campuran kesetimbangan. Setelah mencapai kesetimbangan, larutan D-

glukopiranosa dalam air kira-kira mengandung dua per tiga -D-glukopiranosa,

sepertiga -D-glukopiranosa, dan sejumlah kecil senyawa berantai lurus.

Aldoheksosa juga terdapat dalam bentuk cincin dengan 5 atom karbon

yang disebut furanosa, karena senyawa ini menyerupai senyawa cincin dengan 5

anggota yang disebut furan. Akan tetapi, cincin aldopiranosa dengan 6 atom

karbon lebih stabil dibandingkan cincin aldofuranosa, dan merupakan bentuk

utama dalam larutan aldoheksosa. Hanya aldosa yang memiliki 5 atau 6 atom

karbon yang dapat membentuk cincin piranosa.

Ketoheksosa juga terdapat dalam bentuk anomer dan . Pada senyawa

ini, gugus hidroksil pada atom C5 bereaksi dengan gugus karbonil pada atom C2,

membentuk cincin furanosa dengan 5 atom karbon, yang mengandung satu ikatan

hemiketal. Senyawa D-fruktosa membentuk dua furanosa yang berbeda, dengan

anomer yang lebih umum adalah -D-fruktofuranosa.

Proyeksi Haworth biasanya digunakan untuk menunjukkan stereokimia

yang ada pada cincin monosakarida. Dalam proyeksi Haworth cincin hemiasetal

digambarkan berbentuk datar dengan bagian depan tebal dan atom oksigen

diletakkan di bagian kanan atas.


9/36

11

Gambar 15.Rumus proyeksi Haworth bentuk piranosa dan furanosa.

Apabila proyeksi Fischer diubah menjadi proyeksi Haworth, maka gugus

hidroksil yang ada di kanan pada proyeksi Fischer digambarkan di bawah pada

proyeksi Haworth. Sebaliknya, gugus hidroksil yang ada di sebelah kiri

digambarkan di atas. Dalam gula D, gugus CH2OH ujung selalu digambarkan di

atas, sedangkan dalam gula L, gugus CH2OH ujung digambarkan di bawah.

Gambar 16.Perubahan proyeksi Fischer menjadi proyeksi Haworth.

Proyeksi Haworth tidak menggambarkan cincin piranosa yang

sesungguhnya. Seperti cincin sikloheksana, cincin piranosa yang sesungguhnya

mempunyai bentuk geometri seperti kursi dengan subtituen-subtituen aksial dan

ekuatorial. Subtituen yang mengarah ke atas dalam proyeksi Haworth juga

mengarah ke atas pada konformasi kursi, sedangkan subtituen yang mengarah ke


10/36

12

bawah dalam proyeksi Haworth juga menagarah ke bawah pada konformasi kursi.

Proyeksi Haworth dapat diubah menjadi konformasi kursi dengan tiga langkah.

1)

Gambarkan proyeksi Haworth dengan atom oksigen terletak di kanan atas.

2)

Atom karbon paling kiri (C4) dilekukkan ke atas bidang cincin.

3) Atom karbon paling kanan (C1) dilekukkan ke bawah bidang cincin.

Gambar 17.Perubahan proyeksi Haworth menjadi konformasi kursi.

Dalam -D-glukopiranosa, semua subtituen berposisi ekuatorial, sehingga

memiliki halangan sterik yang paling kecil dan merupakan aldoheksosa yang

paling stabil.

Monosakarida dapat mereduksi senyawa-senyawa pengoksidasi seperti ion

ferri (Fe3+

) atau ion kupri (Cu2+

). Pada reaksi oksidasi, karbon yang terdapat pada

gugus karbonil akan teroksidasi menjadi gugus karboksil. Glukosa atau gula lain

yang dapat mereduksi ion ferri dan ion kupri disebut gula pereduksi. Reaksi di

bawah ini adalah contoh identifikasi gula pereduksi menggunakan pereaksi

Fehling. Dengan menghitung jumlah agen pengoksidasi yang tereduksi oleh suatu

larutan gula, dapat diperkirakan konsentrasi dari larutan gula tersebut. Dengan

cara ini, kandungan gula pada darah dan air seni dapat dianalisis dan digunakan

sebagai diagosa penyakit diabetes mellitus. Penderita penyakit diabetes mellitus

-D-glukopiranosa

-D-glukopiranosa


11/36

13

memiliki kadar gula darah yang tinggi dan pengeluaran gula pada air seni yang

berlebihan.

-D-glukosa D-glukosa (linear) D-glukonat

Gambar 18.Reaksi identifikasi gula pereduksi dengan pereaksi Fehling.

OLIGOSAKARIDA

Oligosakarida adalah karbohidrat yang tersusun atas beberapa molekul

monosakarida. Oligosakarida yang banyak terdapat di alam adalah disakarida,

yang terdiri dari dua unit monosakarida. Disakarida terdiri dari dua monosakarida

yang dihubungkan oleh ikatan kovalen yang disebut ikatan glikosida. Ikatan

glikosida terbentuk jika gugus hidroksil pada salah satu ujung gula bereaksi

dengan karbon anomer pada gula kedua. Ikatan glikosida dapat terhidrolisis oleh

asam, tetapi tahan terhadap basa. Jadi, disakarida dapat dihidrolisis menjadi

komponen monosakarida penyusunnya dengan pemanasan menggunakan asam

encer. Contoh disakarida yang banyak terdapat di alam adalah sukrosa, laktosa,

dan maltosa.

Maltosa

Maltosa adalah disakarida paling sederhana yang terdiri dari dua residu

D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosida yang terbentuk antara karbon

1 (karbon anomer) dari residu glukosa pertama dan atom karbon 4 dari glukosa

yang kedua. Konfigurasi atom karbon anomer dalam ikatan glikosida diantara

kedua residu D-glukosa berada dalam bentuk , dan ikatan ini dilambangkan

dengan (14).Unit monosakarida yang mengandung karbon anomer

ditunjukkan oleh nomor pertama. Maltosa adalah gula pereduksi karena atom

karbon anomerik pada gula sebelah kanan adalah bagian dari hemiasetal yang


12/36

14

berkesetimbangan dengan rantai terbuka, sehingga dapat mereduksi senyawa

pengoksidasi. Maltosa dapat dihidrolisis menjadi dua molekul D-glukosa oleh

enzim maltosa yang bersifat spesifik bagi ikatan (14)yang terbentuk.

Gambar 19.Pembentukan maltosa.

Laktosa

Laktosa adalah disakarida yang terdapat dalam air susu manusia dan sapi.

Laktosa tersusun atas dua monosakarida yang berbeda, yaitu D-glukosa dan D-

galaktosa. Kedua residu ini dihubungkan oleh ikatan (14)yang terbentuk

antara karbon 1 dari galaktosa dan karbon 4 dari glukosa. Laktosa bersifat sebagai

gula pereduksi karena masih memiliki karbon anomerik bebas pada gula sebelah

kanan sehingga dapat mereduksi senyawa pengoksidasi.

Gambar 20.Laktosa.


13/36

15

Sukrosa

Sukrosa adalah disakarida yang tersusun atas D-glukosa dan D-fruktosa.

Sukrosa tidak mengandung karbon anomerik bebas karena karbon anomerik dari

kedua monosakarida ini berikatan satu sama lain untuk membentuk ikatan

glikosida, sehingga sukrosa bukan termasuk gula pereduksi.

Gambar 21.Sukrosa.

POLISAKARIDA

Polisakarida adalah karbohidrat yang tersusun oleh lebih dari 20 unitmonosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Berdasarkan jenis

monomer penyusunnya, polisakarida terbagi menjadi dua yaitu homopolisakarida

dan heteropolisakarida. Homopolisakarida adalah polisakarida yang tersusun atas

satu jenis monomer, sedangkan heteropolisakarida adalah polisakarida yang

tersusun atas dua atau lebih monomer yang berbeda. Contoh homopolisakarida

adalah pati, yang terdiri dari unit-unit D-glukosa. Contoh heteropolimer adalah

asam hialuronat yang mengandung dua jenis gula dengan posisi yang berselang-

seling.


14/36

16

Homopolisakarida Heteropolisakarida

Gambar 21.Homopolisakarida dan heteropolisakarida.

Selulosa

Selulosa merupakan bahan utama pembentuk dinding sel pada tumbuhan.

Selulosa tersusun atas unit-unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan

glikosida (14). Ikatan (14) pada selulosa tidak dapat dihidrolisis oleh

enzim yang keluar dari saluran usus vertebrata. Oleh karena itu, unit D-glukosa

yang terkandung dalam selulosa tidak dapat dimanfaatkan sebagai makanan oleh

hampir semua organisme tingkat tinggi. Rayap adalah serangga yang dapat

mencerna selulosa. Hal ini disebabkan usus rayap mengandung suatu organisme

parasit, Trichonympha, yang menghasilkan selulase. Selulase adalah suatu enzim

yang dapat menghidrolisis selulosa sehingga rayap dapat mencerna kayu. Enzim

selulsae juga diproduksi oleh jamur dan bakteri pembusuk pada kayu.

Hewan ruminansia seperti sapi, kambing, dan kerbau dapat mencerna

selulosa dengan cara tidak langsung. Hal ini terjadi karena adanya

mikroorganisme yang hidup dalam perut hewan ruminansia yang mampu

menghasilkan selulase. Selulase ini dapat memecah selulosa menjadi D-glukosa

yang selanjutnya akan difermentasi menjasi asam lemak berantai pendek, CO2,

dan CH4. Asam lemak yang dihasilkan dipergunakan sebagai bahan bakar. CO2

dan CH4akan dibebaskan sebagai letusan-letusan yang merupakan proses

refleks berkesinambungan yang hampir tidak terlihat dan serupa dengan proses

bersendawa. Selanjutnya, mikroorganisme ini akan dicerna oleh enzim yang


15/36

17

disekresikan oleh dinding pluit, menghasilkan asam amino, gula, dan produk

hidrolisis lain yang berfungsi sebagai nutrisi pada hewan ruminansia.

Gambar 23.Selulosa.

Pati

Pati merupakan polimer glukosa yang terdapat dalam jumlah besar pada

golongan umbi-umbian seperti kentang dan ubi, atau dalam biji-bijian seperti

jagung. Pati mengandung dua jenis polimer glukosa yaitu amilosa dan

amilopektin. Amilosa terdiri dari unit-unit D-glukosa yang panjang, tidak

bercabang, dan dihubungkan oleh ikatan (14). Sedangkan amilopektin terdiri

dari unit-unit D-glukosa yang panjang, bercabang, dan dihubungkan oleh ikatan

(14). Struktur amilopektin lebih kompleks dari amilosa karena amilopektin

memiliki percabangan (16) pada sekitar setiap 25 unit glukosa. Molekul

amilosa tersusun atas sekitar 250 unit glukosa sedangkan amilopektin tersusun

atas 1000 unit glukosa atau lebih.

Gambar 24.Amilosa.


16/36

18

Gambar 24.Amilopektin.

Glikogen

Glikogen adalah sumber polisakarida utama yang berfungsi sebagai

penyimpan gula pada hewan. Struktur glikogen mirip dengan amilopektin, yaitu

polisakarida bercabang dari D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan (14)

dengan percabangan (16). Perbedaan antara glikogen dan amilopektin adalah

glikogen mempunyai percabangan lebih banyak dari percabangan pada

amilopektin dan strukturnya lebih kompak. Glikogen terdapat di dalam hati dan

otot kerangka.

Gambar 25.Glikogen.


17/36

19

Gambar 26.Percabangan glikogen lebih banyak dari amilopektin.

Kitin

Kitin adalah polisakarida struktural yang menyusun eksoskeleton (kulit liat

yang tidak larut) dari udang, kepiting, dan banyak insekta. Kitin merupakan

polisakarida linear yang mengandung N-asetil-D-glukosamin yang dihubungkan

dengan ikatan (14). Kerangka kitin kulit udang dan kepiting diperkeras oleh

kalsium karbonat.

Gambar 27.Kitin.

B. STUKTUR DAN FUNGSI LIPID

Berdasarkan kerangka utamanya, lipida dikelompokkan menjadi dua

golongan yaitu lipida kompleks dan lipida sederhana.

LIPIDA KOMPLEKS

Lipida kompleks adalah lipida yang mengandung asam lemak dan mudah

terhidrolisis menjadi zat-zat penyusunnya yang lebih sederhana. Contoh lipida

kompleks adalah asilgliserida, fosfogliserida, spingolipida, dan malam.


18/36

20

Triasilgliserida

Gliserida adalah ester yang terbentuk dari gliserol dan asam lemak.

Apabila satu gugus OH dalam rumus struktur gliserol diesterkan, disebut

monogliserida, apabila dua atau tiga gugus OH yang diesterkan disebut

digliserida dan trigliserida. Senyawa trigliserida lebih sering dinamakan

triasilgliserida.

Triasilgliserida merupakan jenis lipid yang banyak dijumpai di alam.

Triasilgliserida berfungsi sebagai cadangan makanan pada hewan dan tumbuhan.

Apabila triasilglierida pada suhu kamar berwujud padat disebut lemak, dan

apabila berwujud cair disebut minyak. Contoh minyak adalah minyak kacang

tanah, minyak kedelai, dan minyak jagung. Sedangkan contoh lemak adalah

lemak babi dan mentega.

Triasilgliserida merupakan campuran yang kompleks. Beberapa

diantaranya mengandung tiga asam lemak yang identik, tetapi umumnya

mengandung asam lemak yang berbeda. Triasilgliserida memiliki karakter

hidrofobik yang sangat dominan karena mengandung rantai hidrokarbon yang

panjang, sedngkan gugus esternya yang bersifat polar terkubur di dalam

lingkungan yang ninpolar. Oleh karena itu lemak atau minyak tidak dapat larut

dalam air.

Gambar 28.Triasilgliserida.

Hidrolisis minyak dan lemak akan menghasilkan asam lemak dan gliserol.

Persamaan reaksi hidrolisis yang terjadi adalah sebagai berikut.


19/36

21

Triasilgliserida Asam lemak Gliserol

Gambar 29.Hidrolisis triasilgliserida menghasilkan asam lemak dan gliserol.

Asam lemak adalah senyawa yang memiliki struktur berupa hidrokarbonberantai panjang dengan satu terminal karboksilat. Terdapat perbedaan antara satu

asam lemak dengan asam lemak lain. Hal ini disebabkan oleh perbedaan panjang

rantai hidrokarbon dan jumlah serta posisi ikatan rangkapnya.

Gambar 30.Struktur asam lemak jenuh (asam stearat) dan asam lemak tak jenuh (asam oleat) .

Terdapat dua jenis rantai hidrokarbon dalam asam lemak, yaitu rantai

hidrokarbon jenuh dan tak jenuh (mengandung ikatan rangkap). Asam lemak

diberi simbol dengan notasi yang menunjukkan panjang rantai karbon, jumlah,

posisi dan konfigurasi ikatan rangkapnya. Misal, asam stearat diberi simbol 18:0,

sedangkan asam oleat diberi simbol 18:19. Asam lemak di alam memiliki

beberapa ciri khas, yaitu:

1. Jumlah atom karbon umumnya genap.

2. Rantai hidrokarbonnya tidak bercabang.


20/36

22

3. Sebagian besar ikatan antara CC berupa ikatan tunggal, beberapa ada

yang memiliki satu, dua, atau tiga ikatan rangkap.

4.

Semua ikatan rangkap pada asam lemak tak jenuh memiliki konformasi cis.

5.

Ikatan rangkap yang berjumlah lebih dari satu tidak berada pada posisi

terkonjugasi.

Tabel 1.Beberapa asam lemak yang terdapat di alam.

Nama

Sistematik

Nama

UmumSimbol Struktur

Titik

Leleh

(C)

Asam Lemak JenuhAsam n-

Dodekanoat

Asam

Laurat

12:0 CH3(CH2)10COOH 44,2

Asam n-

Tetradekanoat

Asam

Miristat

14:0 CH3(CH2)12COOH 53,9

Asam n-

Heksadekanoat

Asam

Palmitat

16:0 CH3(CH2)14COOH 63,1

Asam n-

Oktadekanoat

Asam

Stearat

18:0 CH3(CH2)16COOH 69,6

Asam n-

Eikosanoat

Asam

Arakhidat

20:0 CH3(CH2)18COOH 76,5

Asam n-

Tetrakosanoat

Asam

Lignoserat

24:0 CH3(CH2)22COOH 86,0

Asam Lemak Tak Jenuh

Asam cis-9-

Heksadekanoat

Asam

Palmitoleat

16:19

CH3(CH2)5CH=

CH(CH2)7COOH

-0,5

Asam cis-9-

Oktadekanoat

Asam Oleat 18:1 CH3(CH2)7CH=

CH(CH2)7COOH

13,4

Asam cis-,cis-

9,12-

Oktadekadienoat

Asam

Linoleat

18:1 , CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=

CH(CH2)7COOH

-5

Asamcis-,cis- Asam 18:1

, ,

CH3CH2CH=CHCH2CH= -11


21/36

23

,cis-9,12,15-

Oktadekatrienoat

Linolenat CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Asamcis-,cis-

,cis-,cis-

5,8,11,14-

Eikosatetraenoat

Asam

Arakhidonat

20:1 , , , CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=

CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH

-49,5

Asam lemak jenuh berwujud padat pada suhu ruang karena struktur rantai

alifatiknya teratur sehingga molekul asam lemak jenuh dapat disusun dengan

rapat. Adanya susunan rapat dan teratur menyebabkan interaksi van der Waals

dapat terjadi di sepanjang rantai. Akibatnya, diperlukan energi yang cukup tinggi

untuk melelehkan asam lemak jenuh.

Gambar 31.Susunan molekul asam lemak jenuh.

Asam lemak tak jenuh berwujud cair pada suhu ruang karena struktur

rantai alifatiknya yang tidak beraturan sehingga molekul asam lemak tak jenuh

tidak dapat disusun dengan rapat. Hal ini menyebabkan rendahnya interaksi Van

der Waals yang terjadi dan berakibat pada rendahnya energi yang diperlukan

untuk melelehkan asam lemak tak jenuh.


22/36

24

Gambar 32.Susunan molekul asam lemak tak jenuh.

Sifat fisik asam lemak penyusun triasilgliserida menentukan sifat fisik

suatu triasilgliserida. Lemak hewan pada umumnya berwujud padat karena

mengandung banyak asam lemak jenuh, sedangkan minyak dari tumbuhan

berwujud cair karena mengandung banyak asam lemak tak jenuh. Beberapa asam

lemak tak jenuh seperti asam linoleat dan asam linolenat disebut asam lemak

esensial karena tidak dapat disintesis di dalam tubuh, sehingga harus disuplai dari

asupan makanan.

Titik leleh triasilgliserida ditentukan oleh komposisi asam lemaknya.

Semakin panjang rantai dan semakin banyak kandungan asam lemak jenuhnya,

titik leleh semakin tinggi. Triasilgliserol tidak dapat membentuk misel dalam air

karena kepolaran molekul ini sangat lemah.

Semua jenis gliserida dapat dihidrolisis baik dengan asam maupun basa.

Hidrolisis dengan basa disebut reaksi penyabunan atau reaksi saponifikasi karena

menghasilkan sabun (campuran garam asam lemak) dan gliserol. Persamaan

reaksi saponifikasi adalah sebagai berikut.

Gambar 33.Reaksi penyabunan.

Ikatan rangkap yang terdapat dalam triasilgliserida dapat direduksi

menjadi ikatan tunggal dengan cara mereaksikannya dengan hidrogen (H2) dan

reaksi dipercepat dengan katalis. Reaksi ini disebut reaksi hidrogenasi. Reaksi

hidrogenasi dimanfaatkan dalam bidang industri untuk membuat margarin dari

minyak tumbuhan. Reaksi hidrogenasi yang digunakan dalam pembuatan

margarin untuk keperluan memasak adalah hidrogenasi parsial, bukan hidrogenasi

sempurna. Hal ini disebabkan hidrogenasi sempurna akan mengubah semua ikatan

rangkap menjadi ikatan tunggal sehingga akan dihasilkan lemak dengan struktur

yang keras dan rapuh.


23/36

25

Gambar 34.Reaksi hidrogenasi.

Fosfogliserida

Fosfogliserida disebut juga gliserol fosfotida, fosfolipid, atau fosfotida.

Fosfogliserida merupakan komponen utama membran sel. Kerangka utama

fosfogliserida adalah ester fosfat dari gliserol. Gugus OH pada atom C3 gliserol

diesterifikasi dengan asam fosfat dan dua gugus OH lainnya diesterifikasi oleh

asam lemak. Pada umumnya asam lemak pada atom C1 merupakan asam lemak

jenuh, sedangkan asam lemak pada atom C2 adalah asam lemak tak jenuh.

Struktur fosfogliserida memiliki bagian polar yang disebut kepala dan bagian

nonpolar yang disebut ekor. Oleh karena itu fosfogliserida disebut lipid polar dan

dapat membentuk misel di dalam air.

Gambar 35.Fosfogliserida.

Fosfogliserida diberi nama berdasarkan alkohol amina yang diikat pada

gugus fosfat. Fosfogliserida terbanyak yang terdapat pada hewan dan tumbuhan

adalah fosfatidiletanolamina dan fosfatidilkolina. Hidrolisis fosfogliserida padasuasana basa menghasilkan sabun dan gliserol asam fosfat. Apabila hidrolisis

dilakukan dalam suasana basa kuat, akan dihasilkan sabun, alkohol, dan gliserol-

3-fosfat.

Tabel 2.Fosfogliserida.

Nama

FosfogliseridaNama X Struktur X


24/36

26

Asam fosfatidat -

Fosfatidiletanolamina Etanolamin

Fosfatidilkolina Kolin

Fosfatidilkolina Serin

Fosfatidilgliserol Gliserol

Kardiolipin Fosfatidilgliserol

Spingolipida

Spingolipida merupakan komponen membran yang penting dalam jaringan

tumbuhan dan sel hewan, terutama terdapat dalam jaringan otak dan syaraf.

Alkohol pada kerangka utama spingolipida berbeda dari lipid kompleks

sebelumnya, yaitu dalam bentuk spingosina.

Struktur umum spingolipida terdiri dari tiga bagian, yaitu satu molekul

asam lemak, satu molekul spingosina atau turunannya, dan satu gugus kepala

yang bersifat polar. Asam lemak terikat pada gugus NH2(C2 pada spingosina)

melalui ikatan amida. Senyawa X yang terikat pada gugus OH di ujung struktur

spingosina (C1).

Gambar 36.Spingolipida.


25/36

27

Karakteristik dan pengelompokan spingolipida ditentukan oleh senyawa X

yang terikat pada bagian kepala polar. Spingolipida yang tidak mengikat senyawa

lain pada gugus OH disebut ceramida. Spingolipida jenis ini banyak ditemukan

dalam cerebrosida(otak).

Tabel 1.Spingolipida.

Nama Spingolipida Nama X Struktur X

Ceramida -

Spingomielin Fosfokolina

Glukocerebrosida Glukosa

Gangliosakarida Oligosakarida

kompleks

Spingomielin merupakan spingolipida terbanyak dalam jaringan hewan

tingkat tinggi. Spingomielin merupakan komponen utama selubung mielin pada

sel-sel syaraf. Spingomielin mengandung fosforiletanolamina atau fosforilkolina

sebagai gugus kepala polar, yang diesterkan pada gugus OH (C1) pada ceramida.

Sifat-sifat fisik spingomielin mirip dengan fosfatidiletanolamina dan

fosfatidilkolin yaitu merupakanzwitter ionpada pH 7,0.

Glikospingolipida netral merupakan spingolipida yang mengandung satu

atau beberapa residu gula netral sebagai gugus kepala polar. Glikospingolipida ini

tidak bermuatan sehingga bersifat netral. Cerebrosida adalah salah satu anggota

glikospingolipida yang paling sederhana. Bagian kepala polar dari cerebrosida

berupa monosakarida yang mengandung ikatan glikosidik dengan gugus OH

ceramida. Cerebrosida otak dan sistem syaraf mengandung D-galaktosa dan


26/36

28

disebut galaktocerebrosida. Cerebrosida dalam jumlah kecil juga terdapat dalam

jaringan nonsyaraf hewan dan disebut glukocerebrosida. Unit monosakarida dari

spingolipida ini antara lain D-glukosa, N-asetil-D-glukosamina, dan N-asetil-D-

galaktosamina.

Glikospingolipida asam atau disebut gangliosida merupakan golongan

glikospingolipida yang paling kompleks. Gugus kepala polar gangliosida tersusun

dari satu atau beberapa residu asam sialat, sehingga bermuatan negatif pada pH

7,0. Asam sialat yang terdapat dalam gangliosida manusia adalah N-

asetilneuramit. Gangliosida paling banyak terdapat dalam materi kebau otak.

Malam

Malam adalah ester sederhana dari asam lemak dan alkohol monohidroksi

berantai panjang. Malam berwujud padat dan tidak larut dalam air. Malam

mempunyai titik leleh yang lebih tinggi (60-100C) dan struktur yang lebih keras

dibandingkan triasilgliserida. Malam berfungsi sebagai lapisan pelindung yang

membalut kulit dan bulu binatang, daun dan buah pada tumbuhan tingkat tingi,

serta penyusun eksoskeleton pada serangga. Komponen utama malam tawon

adalah ester asam palmitat dengan alkohol monohidroksi berantai 26 sampai 34,

salah satunya adalah triakonil palmitat.

Gambar 37.Triakonil palmitat.

LIPIDA SEDERHANA


27/36

29

Lipida sederhana adalah lipida yang tidak mengandung asam lemak dan

tidak dapat terhidrolisis menjadi zat-zat penyusunnya yang lebih sederhana.

Kandungan lipida sederhana di dalam sel lebih rendah dibandingkan lipida

kompleks. Meskipun demikian, lipida sederhana meliputi senyawa-senyawa

dengan aktivitas biologis yang penting seperti vitamin dan hormon. Contoh lipida

sederhana adalah terpena dan steroid.

Terpena

Terpena adalah kelompok lipida yang tersusun atas dua atau lebih molekul

2-metil-1,3-butadiena atau dikenal dengan isoprena.

Gambar 38.Isoprena.

Kebanyakan senyawa yang termasuk terpena terdiri atas kelipatan dari lima atom

karbon. Monoterpen, dengan 10 atom karbon, terdiri dari dua unit isoprena.

Sekuiterpen, yang mengandung 15 atom karbon, terdiri dari tiga unit isoprena.

Diterpen, yang mengadung 20 atom karbon, terdiri dari empat unit isoprena, dan

seterusnya.

Monoterpen banyak terdapat dalam tumbuhan tingkat tinggi, sementara

seskuiterpen dan diterpen tidak banyak dikenal. Triterpen, dengan 30 atom

karbon, contohnya squalen dan lanosterol. Squalen dan lanosterol adalah dua

senyawa prekursor dari kolesterol dan steroid lain. Tetraterpen, dengan 40 atom

karbon, contohnya karotenoid. Karotenoid adalah pigmen warna kuning dan

merah yang terdapat dalam tumbuhan seperti wortel. Senyawa ini sangat

terkonjugasi sehingga dapat menyerap sinar tampak. -karoten adalah senyawa

prekursor dari vitamin A.


28/36

30

Gambar 38.Beberapa senyawa terpena.

Steroid

Steroid adalah senyawa turunan terpena yang berupa molekul kompleks

yang larut dalam lemak dengan empat cincin yang saling bergabung. Steroid

merupakan salah satu jenis lipid sederhana yang berperan penting sebagai

penyusun hormon yang mengendalikan berbagai metabolisme tubuh. Keton,

alkohol, ikatan rangkap, dan rantai hidrokarbon di sekitar sistem cincin

membedakan antara satu jenis steroid dengan steroid lain. Contoh steroid

diantaranya adalah kolesterol, 7-dehidrokolesterol, ergosterol, dan beberapa jenis

hormon.

Kolesterol

Steroid paling banyak adalah sterol, yang merupakan steroid alkohol.

Sterol yang banyak ditemukan dalam tubuh manusia adalah kolesterol. Kolesterol

memiliki gugus hidroksi pada cincin A, satu ikatan rangkap pada cincin B, dan

rantai karbon yang terikat di beberapa lokasi. Kolesterol termasuk molekul

ampifilik yang memiliki kepala polar (gugus hidroksi) dan daerah nonpolar yang

besar (sistem cincin dan ekor rantai hidrokarbon). Oleh karena itu, kolesterol dan

turunannya (ester kolesterol) bersama dengan fosfogliserida dan spingolipida


29/36

31

merupakan komponen membran biologis. Kolesterol juga merupakan bahan dasar

untuk sintesis steroid lain seperti berbagai hormon dan garam empedu.

Gambar 39.Kolesterol.

Kadar kolesterol dalam tubuh bersifat dinamis dan secara teratur

disirkulasikan ke semua sel melewati aliran darah. Kolesterol dan ester kolesterol

bersifat hidrofobik sehingga memerlukan pembawa yang dapat larut dalam air

sehingga kolesterol dapat disirkulasikan dalam darah.

Lipoprotein

Lipoprotein adalah makromolekul yang merupakan gabungan antara lipida

dan protein dan berfungsi sebagai pembawa lipida terutama kolesterol. Struktur

lipoprotein terdiri dari bagian inti yang berisi melekul lipida netral atau hidrofobik

yang dikelilingi lapisan melekul hidrofilik seperti protein dan fosfogliserida.


30/36

32

Gambar 40.Lipoprotein.

Perbandingan protein dan lipida penyusun lipoprotein berpengaruh

terhadap densitasnya. Densitas lipida lebih rendah dari protein. Semakin banyak

komponen lipida dalam lipoprotein, semakin rendah densitas lipoprotein.

Berdasarkan densitasnya, lipoprotein dapat dikelompokkan menjadi 4, yaitu

kilomikron, VLDL, LDL, dan HDL. Fungsi dan karakteristik masing-masing jenis

lipoprotein adalah sebagai berikut.

a. Kilomikron

Kilomikron adalah lipoprotein dengan densitas paling rendah karena terdiri

dari 98-99% lipida. Kandungan lipida utama dalam kilomikron adalah

triasilgliserida, sehingga kilomikron dapat digambarkan seperti tetesan lemak

yang dilapisi protein dan lipida polar. Kilomikron dirakit di usus karena

triasilgliserida yang akan dibawa berasal dari asupan makanan. Kilomikron

selanjutnya diserap masuk ke aliran darah dan dibawa ke jaringan periferal.

b. Very Low Density Lipoprotein(VLDL)

VLDL diproduksi di hati. Komponennya berasal dari sintesis triasilgliserida di

hati. VLDL membawa lipida yang disintesis di hati ke jaringan adiposa danperiferal.

c.Low Density Lipoprotein(LDL)

LDL adalah lipoprotein utama yang bertugas membawa kolesterol dari tempat

kolesterol diproduksi yaitu hati ke jaringan periferal.

d.High Density Lipoprotein(HDL)

HDL memiliki kandungan protein yang paling tinggi dibandingkan lipoprotein

jenis lain, yaitu sebesar 55%. Fungsi HDL sama dengan LDL yaitu sebagai


31/36

33

pembawa kolesterol tetapi dengan arah yang berbeda. HDL membawa

kolesterol dan esterokolesterol dari jaringan periferal ke hati.

Tabel 4.Komposisi lipoprotein.

LipoproteinDensitas

(g/mL)

Diameter

()

Komposisi (%)

Protein Kolesterol Fosfolipid Triasilgliserida

Kilomikron


32/36

34

Ergosterol adalah sterol yang mempunyai struktur inti sama dengan 7-

dehidrokolesterol, tetapi berbeda pada rantai sampingnya.

Gambar 42.Ergosterol.

Ergosterol juga dapat membentuk vitamin D apabila dikenai sinar ultraviolet. Ergosterol maupun 7-dehidrokolesterol disebut provitamin D.

Hormon

Beberapa jenis hormon seperti testosteron, estradiol, kortisol, dan

aldoseron termasuk dalam hormon steroid. Hormon steroid pada umumnya

dusintesis dari kolesterol di dalam kelenjar gonad atau kelenjar adrenal. Hormon

testosteron hormon seks pria dan diproduksi di testis. Hormon estradiol

merupakan salah satu hormon seks wanita yang diproduksi di ovarium dan

plasenta. Hormon kortisol dan aldosteron adalah hormon yang disintesis di

korteks kelenjar adrenal. Hormon kortisol berperan dalam metabolisme glukosa,

sedangkan hormon aldosteron berperan dalam mengatur ekskresi garam.


33/36

35

Gambar 42.Beberapa hormon steroid.

BIOMEMBRAN

Semua sel organisme dikelilingi oleh suatu lapisan membran yang disebut

membran plasma. Komposisi utama lapisan tersebut terdiri dari protein dan lipida

polar. Organel-organel yang terdapat pada sel eukariot seperti inti sel,

mitokondria, dan kloroplas memiliki sistem membran yang struktur dan fungsinya

mirip dengan membran plasma. Secara umum membran plasma berfungsi sebagai

penghalang yang melindungi bagian dalam sel dari lingkungan di luar sel.

Struktur membran memungkinkan membran dapat mengatur masuknya zat-zat

yang diperlukan sel dan membawa keluar zat-zat yang tidak diperlukan. Membran

juga berfungsi untuk mendukung integritas struktur sel yang menentukan bentuk

dan ukuran sel.

Membran merupakan supramolekul yang tersusun atas lipida, protein, dan

karbohidrat. Komposisi masing-masing biomolekul penyusun membran tersebut

berbeda-beda pada setiap jenis sel dan organel. Struktur dasar penyusun membran

adalah dua lapisan lipida yang dikenal dengan istilah lipid bilayer.

Model mebran fluida mozaik yang dipostilatkan oleh S. Jonathan Singerdan Garth Nicholson pada tahun 1972 merupakan model membran yang hingga

saat ini digunakan untuk menjelaskan tentang bagaimana struktur kimiawi

membran. Pada model ini, struktur membran terdiri atas lipid bilayeryang

ditempeli oleh protein. Beberapa protein menempel di permukaan membran,

disebut protein periferal, sedangkan protein yang terintegrasi menembus ketebalan

lapisan membran disebut protein integral. Susunan protein pada membran bersifat

acak dan dinamis karena protein bebas bergerak di sepanjang membran. Model

fluida mozaik ini sesuai dengan data difraksi sinar-X dari membran. Data difraksi

sinar-X menyatakan bahwa terdapat dua daerah yang memiliki densitas elektron

tinggi, berasal dari dua sisi lapisan bilayerberupa kepala fosfolipida yang polar

dan bagian tengah membran atau wilayah utama membran yang memiliki densitas

elektron rendah, berasal dari ekor fosfolipida yang hidrofobik.


34/36

36

Gambar 43.Model fluida-mozaik biomembran.

SISTEM TRANSPOR MEMBRAN

Sistem transpor molekul melewati membran sangat dipengaruhi oleh sifat

kepolaran dan ukuran molekul. Hal ini disebabkan struktur membran yang

menyerupai model fluida-mozaik menyebabkan permukaan membran bersifat

hidrofilik tetapi bagian dalamnya bersifat hidrofobik. Akibatnya molekul nonpolar

berukuran kecil seperti N2, O2, dan CO2dapat langsung melewati membran

dengan cara difusi sederhana, sedangkan molekul lain terutama yang bersifat polar

dan atau berukuran besar memerlukan bantuan dari protein transpor yang ada pada

membran.

Sistem transpor pada membran dapat dibedakan menjadi dua, yaitu

transpor aktif dan transpor pasif. Perbedaan kedua sistem transpor ini terletak

pada ada tidaknya energi yang diperlukan agar sistem transpor tersebut dapat

bergerak. Sistem transpor pasif terjadi jika molekul solut bergerak dari daerah

dengan konsentrasi solut tinggi melewati pembatas permeabel ke daerah dengan

konsentrasi solut rendah. Secara termodinamika arah pergerakan ini disukai,

sehingga transpor pasif bergerak tanpa melibatkan energi. Sebaliknya, sistem

transpor aktif terjadi jika molekul solut bergerak dari daerah dengan konsentrasi

solut rendah ke daerah dengan konsentrasi solut tinggi. Pergerakan dalam sistem


35/36

37

transpor aktif membutuhkan energi karena arah pergerakan melawan gradien

konsentrasi.

Transpor pasif dapat dibedakan menjadi difusi sederhana dan difusi yang

dimediasi.

Gambar 44.Pergerakan solut dalam transpor difusi sederhana.

Berdasarkan gambar di atas, difusi sederhana terjadi antara dua ruang yangmemiliki perbedaan konsentrasi, C1dan C2, dan dipisahkan oleh penghalang

permeabel (membran). Secara keseluruhan, molekul solut bergerak dari ruang C1

ke C2, walaupun ada sejumlah kecil solut yang bergerak dengan arah sebaliknya.

Proses ini terjadi hingga konsentrasi pada kedua ruang sama atau dicapai kondisi

kesetimbangan. Beberapa solut yang melewati biomembran dengan cara difusi

sederhana antara lain CO2, N2, O2, CH4, dan H2O. Molekul CO2, N2, O2, dan CH4

dapat langsung melewati membran lipid bilayer karena merupakan molekulnonpolar dan berukuran kecil. H2O termasuk molekul yang dapat langsung

melewati membran lipid bilayer meskipun H2O bersifat polar. Hal ini disebabkan

kecilnya ukuran H2O.

Molekul besar seperti glukosa dan asam amino, serta molekul polar tidak

dapat langsung melewati membran lipid bilayer. Transpor molekul tersebut

dibantu oleh protein membran spesifik yang disebut permease. Sistem transpor ini

dinamakan difusi yang dibantu atau difusi yang dimediasi. Protein transpor pada


36/36

38

membran umumnya membentuk saluran yang dapat mengikat dan membawa

molekul solut melewati membran. Secara termodinamika proses ini tidak

melibatkan penggunaan energi karena proses pergerakan solut sama dengan

pergerakan yang terjadi pada difusi sederhana. Contoh difusi yang dimediasi

adalah transpor glukosa melewati membran eritrosit. Berdasarkan arah dan jumlah

solut, difusi yang dimediasi dapat dibedakan menjadi uniport dan kotransport.

Dalam uniport, protein memediasi pergerakan satu solut, sedangkan dalam

kotransport, protein memediasi pergerakan dua solut. Berdasarkan arah

pergerakan solut, kotransport dapat dibagi menjadi dua yaitu simport dan antiport.

Simport adalah pergerakan molekul solut dengan arah yang sama, sedangkan

antiport adalah pergerakan dua molekul dengan arah yang berlawanan. Transpor

glokosa dan asam amino ke usus dan ginjal dengan cara simport, sedangkan

pertukaran ion klorida dengan ion bikarbonat pada membran erotrosit dengan cara

antiport.

Gambar 45. Difusi yang dimediasi.

bab ii baru.docx

Documents