LIPID DAN HORMON

4.1 PENDAHULUAN

4.1.1 Deskripsi singkat

Bab ini akan mengemukakan peranan lipid yang meliputi penjabaran tentang pengertian, penggolongan, struktur, sifat asam lemak dan derivatnya. Disamping itu pemahaman tentang hormon yang merupakan bagian dari lipid itu sendiri dengan jenis, mekanisme kerja, fungsi dan pengendaliannya dalam sistem metabolisme tubuh.

4.1.2 Relevansi

Pembahasan bab ini sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa akan mengetahui batasan-batasan tentang lipid dan hormon serta bagaimana peran dan fungsi keduanya dalam membahas metabolisme lemak dan keterkaitannya dengan proses enzimatik dan biomolekuler.

4.1.3 Tujuan

Setelah mempelajari bab ini diharapkan saudara dapat:

1. Menjelaskan pengertian, peranan dan penggolongan Lipid.

2. Menguraikan struktur, sifat-sifat fisika dan kimia asam lemak dan lipida

3. Memahami pengertian sistem endokrin dan hormon yang dihasilkan

4. Menjelaskan mekanisme kerja hormon secara umum

5. Menerangkan fungsi beberapa jenis hormon

6. Menerangkan sistem pengendalian hormon.

2. PENYAJIAN

   1. Uraian dan Contoh

4.2.1.1 L I P I D A

Lipid dalam arti umum adalah senyawa yang larut dalam pelarut organik. Berasal dari bahasa Yunani; Greeck; lipos yang berarti lemak. Berdasarkan sifatnya lipid dapat digolongkan menjadi 2 kelompok utama. Yakni 1) lipid yang dapat disafonifikasi (saponifikasi lipids) dan 2) lipid yang tidak dapat disaponifikasi (nonsaponifikasi lipids). Golongan lipid pertama dapat dihidrolisis dengan alkali dan panas sehingga terbentuk garam asam-asam lemak dan komponen molekul lainnya, contohnya lemak netral (triasilgliserol), fosfolipid, glikolipid, dan sulfolipid serta senyawa dengan asam karboksilat rantai panjang (asam lemak). Golongan kedua termasuk lipid yang disintesis dari unit isopren kolesterol dan lain-lain sterol serta steroid, terpen, dolikol, ubiquinon dan vitamin A, D, E dan K.

Penggolongan lipid yang lain berdasarkan strukturnya, yaitu lipid sederhana, lipid majemuk dan kelompok lipid turunan.

• Lipid sederhana atau homolipid merupakan lipid bentuk ester yang mengandung C, H dan O. Contoh lipid sederhana adalah lemak, ester lemak, gliserol, lilin dan lain-lain.

• Lipid majemuk merupakan senyawa yang mengandung bahan-bahan lain selain alkohol dan asam lemak. Contohnya fosfoasilgliserol (fosfogliserida) tersusun atas gliserol, asam lemak, HPO₄^2- dan kolin. sfingomielin ; tersusun atas sfingosin, asam lemak, HPO₄^2- dan kolin. Gangliosida; terdiri atas sfingosin, asam lemak, dan 2-6 gula sederhana (termasuk asam sialat), dan Serebrosida; tersusun atas sfingosin, asam lemak dan gula sederhana.

• Lipid turunan, merupakan senyawa-senyawa-senyawa lipid yang tidak dimasukkan dalam kedua kelompok lipid diatas. Yakni berasal dari hidrolisis lipid sederhana atau lipid majemuk. Contohnya steroid, karotenoid, dan vitamin larut dalam air.

Dalam biokimia lipid yang tidak dapat disabunkan disebut lipid sederhana, sedangkan lipid yang dapat disabunkan disebut lipid kompleks. Jadi dari segi struktur dan istilah diatas ternyata lipid yang berstruktur kompleks disebut sederhana, sedangkan lipid yang berstruktur sederhana disebut lipid kompleks.

Reaksi penyabunan trigliserida adalah sebagai berikut :

Perhatikan struktur asam lemak yang termasuk lipid kompleks (asam palmitat juga asam oleat) dan struktur steroid yang termasuk lipid sederhana (kolestrerol)

Menurut Page (1997) lipid dapat juga digolongkan seperti pada tabel 2.1 dibawah ini.

Lipid terdapat dalam semua bagian tubuh manusia terutama dalam otak dan lipid mempunyai peran penting dalam metabolisme secara umum. Sebagian besar lipid sel jaringan terdapat sebagai komponen utama membran sel. Adapun peran lipid dalam sistem mahluk hidup adalah sebagai berikut :

1. Komponen struktur membran; semua membran sel termasuk mielin, mengandung lipid lapisan ganda. Fungsi membran diantaranya adalah sebagai barier permeabel.

2. Lapisan pelindung pada beberapa jasad; fungsi membran yang sebagian besar mengandung lipid, seperti barier permeabel untuk mencegah infeksi dan kehilangan atau penambahan air berlebihan.

3. Bentuk energi cadangan; sebagai fungsi utama triasilgliserol yang ditemukan dalam jaringan adiposa

4. Komponen permukaaaan sel yang berperan dalam proses interaksi antar sel dengan senyawa kimia di luar sel seperti dalam proses kekebalam jaringan, insulasi barier ; menghindari panas, tekanan listrik dan fisik

5. Sebagai komponen dalam proses pengangkutan melalui membran. Seperti kofaktor/prekusor enzim untuk aktivitas seperti fosfolipid dalam darah, koenzim A dan sebagainya.

Trigliserida merupakan senyawa lipid utama yang terkandung dalam bahan makanan. Lipid tumbuhan mengandung lebih banyak asam lemak tak jenuh dan sedikit senyawa sterol.

Proses metabolisme lipid dimulai dari usus halus tidak dalam lambung karena suasanannya terlalu asam (pH 1,2 – 2,5). Enzim lipase dari kantung empedu, pankereas dan sel usus halus mengkatalisis proses hidrolisis ikatan ester pada trigliserida menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol.

Tabel 2.1 Penggolongan Lipid menurut Page (1997)

Golongan

Uraian

I II III IV V VI VII VIII IX X

Asam lemak : asam karboksilat alifatik berantai panjang Alkohol lemak : alkohol alifatik berantai panjang Netral Mono-gliserol, di, dan triasil (ester dengan gliserol) Eter gliserol Malam : ester dari asam lemak dengan sembarang alkohol selain gliserol. Fosfogliserida : turunan asam fosfatida (berhubungan dengan membran) Sfingolipid : umumnya berhubungan dengan jaringan syaraf Terpen : termasuk senyawa tak jenuh seperti minyak esensial dan zat aroma, vitamin A, pigmen visual retina, dan klorofil Steroida : senyawa alisiklik berlingkar campuran termasuk kolesterol dan hormon steroid Lipid terkonyugasi: lipoprotein (larut dalam air) proteolipid (tidak larut dalam air, larut dalam pelarut lemak) lipopolisakarida Prostaglandin : lipid dari asam polilemak tak jenuh yang beraktivitas biologi tinggi Hidrokarbon : jenuh dan tak jenuh dialam

Senyawa ester antara gliserol dan asam lemak disebut asil gliserol atau gliserida. Gliserida yang berwujud padat pada suhu kamar disebut lemak dan yang berwujud cair pada suhu kamar disebut minyak. Gliserida dapat mengandung satu atau dua atau tiga asam lemak, masing-masing disebut mono, di- dan trigliserida.

Selain gliserida, fosfolipid (gliserida yang mengandung fosfat) juga dapat mengalami hidrolisis yang khas dengan bantuan enzim fosfolipase. Fosfolipid bersifat polar tinggi, sehingga sering disebut lipid polar. Fosfolipid utama pada membran adalah fosfogliserida (kepala polar, ekor non polar). Penamaan fosfogliserida dilakukan berdasarkan jenis alkohol pada bagian polar, sehingga dikenal berbagai jenis fosfogliserida yaitu fosfatidil etanolamin, fosfatidilkolin, fosfatidillinositol, dan fosfatidil serin.

Gambar 4.1: Lapisan tunggal minyak pada perbatasan air-udara (gugus kepala polar (merah) dan ekor non polar (kuning).

Asam lemak hasil hidrolisis gliserida atau fosfogliserida adalah rantai panjang hidrokarbon dengan gugus karboksilat di ujungnya. Adapun peran fisiologi asam lemak adalah :

1. Merupakan satuan pembentuk fosfolipid dan glikolipid (molekul amfipatik) sebagai komponen membran biologi.

2. Sebagai molekul sumber energi yang potensial.

Di bawah ini adalah asam lemak bebas yang umum terdapat di alam (tabel 4.2) berikut ini:

Sistem penamaan asam lemak adalah berdasarkan rantai hidrokarbonnya diakhiri dengan “oat”. Asam lemak jenuh denngan jumlah atom karbon 18 atau C18 disebut oktadekanoat karena alkana dengan C18 adalah oktadekan. Asam lemak C18 yang mengandung satu ikatan rangkap dua disebut oktakenoat (ditulis C18:1). Hal ini belum mencerminkan letak ikatan rangkapnya. Jika ikatan rangkap terletak pada atom C nomor 9 dan 10 maka diberi notasi dan itupun perlu dilengkapi keterangan konfigurasi geometrisnya, apakah cis atau trans.

R

C = C C = C

R R R

Cis Trans

Sifat lipida ditentukan oleh panjang dan kejenuhan asam lemak yang membentuknya. Makin panjang asam lemak makin tinggi titik lelehnya. Juga asam lemak jenuh memiliki titik leleh yang lebih tinggi dari asam lemak tak jenuhnya. Maka membran biologi yang mengandung asam lemak pendek dan jenuh memiliki kemampuan mengalir lebih tinggi.

Reaksi kimia asam lemak menunjukkan reaktivitas dari gugus karboksil, gugus fungsional lain dan derajat ketidakjenuhan rantai hidrokarbon. Karena asam lemak bebas biasanya beracun, maka molekul ini hanya terbatas dalam sel. Asam ini umumnya ditemukan sebagai molekul kompleks dengan ester oksigen dalam lipid (seperti triasilgliserol, glikolipid, dan fosfolipid).

Pada umumnya asam lemak yang terdapat di alam mengandung jumlah atom karbon genap antara 14 sampai 24. Asam lemak dengan atom karbon 16 dan 18 adalah asam lemak yang paling banyak terdapat dalam lipida hewan dan tumbuhan. Lipid dari hewan dan tumbuhan ini selanjutnya dimakan oleh manusia. Berikut adalah struktur kimia beberapa lipid majemuk dan derivatnya.

Lilin (wax) ialah ester asam lemak dengan monohidroksi alkohol yang mempunyai rantai karbon panjang antara 14 sampai 34 atom karbon. Contohnya setialkohol dan mirisilalkohol. Lilin dapat diperoleh dari lebah madu (mirisilpalmitat) dan ikan paus atau lumba-lumba ( spermaseti). Lilin tidak larut dalam air. Oleh karena itu lilin terdpat pada tumbuhan berfungsi sebagai lapisan pelindung terhadap air. Tetapi lilin tidak berfungsi sebagai bahan makanan.

Fosfolipid (fosfogliserida) atau fosfatidat ialah suatu gliserida yang mengandung fosfor dalam bentuk ester asam fosfat. Gugus yang diikat oleh asam fosfatidat antara lain kolin, etanolamin, serin dan inositol sehingga senyawa yang termasuk fosfolipid ini adalah fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin dan fosfatidilinositol.

Gambar 4.2 Struktur Fosfolipid

Sfingolipid merupakan senyawa turunan sfingosin contohnya vdihidrosfingosin dan seramida (pada jaringan tumbuhan dan hewan). Contoh lain sfingomielin yakni senyawa yang mempunyai rumus dan satusatunya sfingolipid yang mengandung fosfat. Terdapat dalam jaringan syaraf dan otak. Golongan sfingolipid yang mengandung karbohidrat disebut serebrosida dan terdapat dalam jaringan syaraf. Contoh dari serebrosida adalah kerasin (mengandung asam lignoserat) dan serebron mengandung asam hidroksilignoserat atau asam serebronat.

Terpen adalah senyawa yang terdiri atas beberapa molekul isoprena (2-metilbutadiena). Yang termasuk golongan terpen antara lain sitral, pinen, geraniol, kamfer, karoten, vitamin A, fitol dan skualen.

Beberapa jenis steroid seperti kolesterol terdapat pada hampir semua sel hewan dan manusia. Pada tubuh manusia kolesterol terdapat dalam darah, empedu, kelenjar adrenal bagian luar (adrenal cortex) dan jaringan syaraf.Dalam darah manusia normal terdapat antara 150-200 miligram tiap 100 ml darah.

Ergosterol dan 7-dehidrokolesterol dengan sinar ultra violet dapat diubah menjadi vitamin D yang bermanfaat bagi tubuh untuk mencegah kerapuhan tulang. Kedua senyawa disebut juga provitamin D.

Asam-asam empedu dibuat oleh hati dan disimpan dalam kantung empedu yang kemudian dikeluarkan ke dalam usus dua belas jari (duodenum) untuk membantu proses pencenaan makanan. Cairan empedu ini mengandung bilirubin yaitu zat warna yang terjadi dari penguraian hemoglobin. Asam-asam empedu dalam bentuk garam empedu dan kolesterol. Asam empedu yang terdapat dalam cairan empedu antara lain asam kolat, asam deoksikolat, dan asam litokolat (berfungsi sebagai emulgator) yang berfungsi pada pencernaan lipid atau lemak dala usus dan absorbsi hasil-hasil pencernaan melalui dinding usus dan dibawa kembali ke hati.

Hormon kelamin, ada dua jenis yakni hormon laki-laki ( testosteron dan androsteron) dan hormon perempuan (estrogen dan progesteron). Testosteron diperoleh dari ekstrak testes dalam bentuk kristal dan andosteron didapat dari urine dan mungkin merupakan hasil perubahan kimia atau metabolisme testosteron. Estrol,estradiol dan estriol adalah hormon yang termasuk estrogen. Sedangkan pregnandiol adalah hasil metabolisme progesteron.

Lipid kompleks ialah lipid yang terdapat dialam dan tergabung dengan senyawa lain seperti protein dan karbohidrat. Lipid yang tergabung dengan protein disebut lipoprotein. Lipoprotein terdapat pada plasma darah.

Gambar 4.3 : Struktur Membran sel yang terdiri atas Lipid dan Protein Globuler

Bagian lipid dari lipoprotein pada umumnya adalah trigliserida, fosfolipid atau kolesterol. Oleh karena dalam lipid lipoprotein berbeda jenis dan kuantitasnya, maka lipoproein berbeda pula sifat fisiknya, misalnya berat jenis, besar partikel, dan mutan listrik, sehingga dapat dipisahkan satu dengan lainnya misalnya dengan ultrasentrifge dan elektroforesis. Lipopolisakarida ialah gabungan antara lipid dengan polisakarida, biasanya senyawa ini terbentuk dalam dinding sel beberapa jenis bakteri.

4.2.1.2 H O R M O N

A. Pengertian Sistem Endokrin dan Hormon

Tubuh manusia merupakan suatu sistem yang bekerja dan berkoordinasi, untuk dapat melakukan kegiatan dan dapat memberikan reaksi terhadap perubahan-perubahan eksternal maupun internal. Sistem endokrin merupakan suatu sistem yang dapat menjaga berlangsungnya integrasi kegiatan organ tubuh.

Sistem endokrin yang terdiri atas kelenjar-kelenjar endokrin dan bekerja sama dengan sistem syaraf, mempunyai peranan penting dalam mengndalikan kegiatan organ-organ tubuh kita. Untuk itu kelenjar endokrin mengeluarkan suatu zat atau senyawa yang disebut hormon. Kelenjar endokrin tidak mempunyai saluran, jadi hormon yang dihasilkan diangkut melalui sistem peredaran darah ke sel-sel yang dituju guna melangsungkan proses yang diperlukan oleh tubuh.

Kata ”hormon” mempunyai arti senyawa yang merangsang. Diperkenalkan pertama kali oleh William Bayliss dan Ernest Starling (1904) untuk menerangkan kerja sekretin, suatu molekul yang dihasilkan oleh duodenum yang merangsang keluarnya cairan pankreas.

Konsep tentang hormon kemudian berkembang, bahwa 1) hormon adalah molekul yang dihasilkan oleh kelenjar tertentu, 2) hormon dikeluarkan langsung ke dalam darah yang membawanya ketempat tujuan dan 3) hormon secar khas mengubah kegiatan suatu jaringan tertentu yang menerimanya.

Hormon terdiri atas berbagai macam senyawa yang dapat digolongkan dalam tiga kelompok yakni:

1. steroid, yaitu androgen, estrogen dan adrenokortikoid

2. Derivat asam amino, yaitu epinefrin dan tiroksin.

3. Peptida-protein, yaitu insulin, glukagon, parathormon, oksitosin, vasopresin, hormon yang dikeluarkan oleh mukosa usus dan lain-lain.

B. Mekanisme Kerja Hormon

Earl Sutherland memulai penelitiannya tentang mekanisme kerja enzim pada tahun 1950. Mula-mula ia bertujuan untuk mengetahui bagaimana epinefrin dan glukagon bekerja pada reaksi pemecahan glikogen dan pembentukan glukosa oleh hati. Yang diamati pertama kali adalah bahwa reaksi pemecahan glikogen menjadi glukosa dipercepat oleh hormon-hormon tersebut. Epinefrin dan glukagon dapat bekerja pada reaksi tersebut. Pada penelitian lebih lanjut Sutherland rnenerangkan bahwa ada­nya epinefin dan glukagon pada reaksi pemecahan glikogen telah menimbulkan terbentuknya suatu zat yang tahan panas sebagai zat antara. Dari analisis kimia temyata zat tersebut ialah AMP siklik, atau adenosin 3', 5' monofosfat.

Gambar 4.3 Adenosin 3’, 5'-monofosfat

(AMP siklik)

Selanjutnya diketahui bahwa AMP siklik ini terbentuk dari ATP oleh enzim adenil siklase. AMP siklik dapat dihidrolisis oleh enzim fosfodiesterase menjadi AMP.

Mg²⁺

ATP AMP siklik + PPi + H⁺

adenilsiklase

Mg²⁺

AMP siklik + H₂O AMP + H⁺

Reaksi ini bersifat sangat eksergonik dan bila tidak ada fosfo­diesterase, AMP siklik merupakan senyawa yang sangat stabil. Sutherland lebih lanjut dapat menjelaskan konsep tentang mekanisme kerja hormon sebagai berikut:

1. Sel mengandung reseptor bagi hormon dalam membran plasma.

2. Penggabungan hormon dengan reseptornya dalam membran plasma dapat merangsang siklase adenil yang juga terdapat dalam membran plasma.

3. Peningkatan aktivitas siklase adenil menyebabkan meningkat­nya jumlah AMP siklik dalam sel.

4. AMP siklik bekerja dalam sel untuk mengubah kecepatan satu atau beberapa proses.
   
   

Dari konsep tersebut dapat digambarkan mekanisme kerja hormon serta peranan AMP siklik sebagai berikut:

Gambar 4.4 Mekanisme Kerja Hormon

Adanya rangsangan dari luar maupun dari dalam menyebabkan kelenjar endokrin memproduksi dan mengeluarkan hormon ke dalam plasma darah. Setelah sampai pada sel yang menjadi tujuan, hormon bergabung dengan reseptor dan meningkatkan aktivitas adenil siklase yang terdapat pada membran.

Aktivitas adenil siklase yang meningkat ini menyebabkan peningkatan pembentukan AMP siklik yang terdapat dalam plasma sel yang dapat mengubah proses di dalam sel tersebut, misalnya aktivitas enzim, permeabilitas membran dan sebagainya. Keseluruhan proses yang berubah ini dapat terwujud dalam tindakan sebagai jawaban fisiologik atau usaha yang dilakukan oleh manusia. Proses yang bersifat hormonal ini terdiri atas dua tahap, yaitu tahap pertama pembentukan hormon sampai tiba pada dinding sel atau plasma, sedangkan tahap kedua ialah peningkatan jumlah AMP siklik hingga terjadinya per­tumbuhan atas proses dalam sel.

C. Jenis-Jenis Hormon

1 Hormon pada Saluran Pencernaan, antara lain Gastrin, Sekretin, Kolesistokinin dan Pankreozimin

Gastrin diproduksi oleh mukosa pilorik dan terbentuknya hormon ini dirangsang oleh adanya protein dari makanan atau mungkin juga oleh asam lambung. Rangsangan mekanik berupa gerakan lambung juga dapat meningkatkan produksi gastrin. Hormon dibawa oleh darah ke sel-sel tujuan dan mengakibatkan sel-sel tersebut mengeluarkan asam HCl lebih banyak. Molekul gastrin adalah suatu heptapeptida.

Sekretin diprodi:ksi oleh mukosa usus, dan diangkut oleh darah ke pankreas. Harmon ini merangsang pankreas untuk mengeluarkan cairan pankreas yang mengandung bikarbonat banyak. Sekretin adalah suatu polipeptida yang dapat diperoleh dalam bentuk kristal. Kemungkinan sekretin juga merangsang aliran cairan usus dan merupakan salah satu faktor yang mening­katkan sekresi empedu oleh hati.

Kolesistokinin adalah hormon yang ditemukan tahun 1943 yang ter­dapat dalam ekstrak mukosa usus halus. Berbeda dengan sekretin, hormon ini merangsang sekresi cairan pankreas yang mengandung banyak enzim.

Hormon lain yang juga terdapat dalam mukosa usus halus bagian atas ialah pankreozimin. Pankreozimin tahan terhadap panas, tidak dapat dirusak oleh asam, tetapi tidak stabil terhadap alkali. Senyawa ini dapat dipisahkan dari sekretin dalam larutan alkohol dengan jalan pengendapan sekretin oleh garam empedu dan pengendapan pankreozimin oleh penambahan NaCl hingga jenuh. Pankreozimin adalah suatu protein dan dapat diperoleh dalam keadaan munni. Molekul pankreozimin terdiri atas 33 buah asam amino. Pengeluaran hormon ini disebabkan oleh beberapa macam zat, antara lain kasein, dekstrin maltosa, laktosa dan lain-lain. Apabila sekretin merangsang keluarnya cairan pankreas yang mengandung bikaibonat banyak dan hormon kolesistokinin merang­sang keluarnya cairan pankreas dengan kadar enzirn tinggi, maka pankreozimin merangsang keluarnya cairan pankreas dengan kadar bikarbonat maupun enzim tinggi.

2. Insulin

Langerhans (1867) menemukan ada sekelompok kecil sel-sel yang letaknya tidak teratur. Sel-sel tersebut selanjutnya disebut sel-sel atau pulau-pulau langerhans.

Banting dan Best pada tahun 1922 memperoleh insulin, suatu hormon yang diproduksi dalam sel pankreas, yaitu pada sel-sel langerhans atau "pulau-pulau langerhans". Sebagian besar sel-sel pankreas berfungsi untuk memproduksi cairan pankreas. Fungsi insulin adalah merangsang sintesis enzim-enzim kinase dalam hati, misalnya kinase piruvat, glukokinase dan fosfofruktoki­nase. Di samping itu insulin juga berfungsi sebagai penghambat atau penekan terbentuknya enzim-enzim glukoneogenik, misalnya glukosa-6-fosfatase, fruktosa l,6 difosfatase, dan karboksilase pi­ruvat. Dengan demikian insulin dapat mengendalikan proses metabolisme karbohidrat dan karenanya kadar glukosa dalam darah orang normal relatif konstan.

Insulin adalah suatu protein dengan bobot molekul 5734 dan mempunyai titik isolistrik pada pH 5,3 sampai 5,36. Hormon ini dengan alkali dapat bereaksi dan menimbulkan amonia dan karenanya menjadi tidak aktif lagi. Enzim proteolitik yang dapat memecah protein juga dapat merusak insulin.

Kekurangan hormon insulin dalam tubuh mengakibatkan pe­nurunan aktivitas enzim dalam proses glikolisis dan dengan demikian kadar glukosa menjadi lebih tinggi daripada keadaan normal.

Di samping peranannya dalam penggunaan glukosa bagi tubuh, insulin juga mempunyai pengaruh pada metabolisme protein dan asam nukleat. Sebagai contoh insulin mempermudah masuk­nya asam amino ke dalam sel, meningkatkan sintesis, protein dalam ribosom, dan mempengaruhi pernbentukan mRNA.

Insulin dapat dirusak oleh enzim insulinase dalam hati. Hal ini terlihat pada t ½ untuk insulin yaitu 6,5 sampai 9.0 menit.

3. Glukagon

Hormon ini juga diproduksi oleh sel-sel langerhans dalam pankreas. Glukagon mempunyai efek yang berlawanan dengan insulin, yaitu dapat meningkatkan kadar glukosa dalam darah dengan jalan meningkatkan proses glikogenolisis dalam hati. Glukagon juga berfungsi mengaktifkan enzim siklase adenil yang mengubah ATP menjadi AMP siklik. Adanya AMP siklik dapat meningkatkan aktivitas enzim fosforilase yang bekerja sebagai katalis dalam proses penguraian glikogen menjadi glukosa-6-fosfat. Hal ini mengakibatkan kenaikan kadar glukosa dalam darah.

Glukagon adalah suatu protein yang dapat diisolasi dalam bentuk kristal. Pada pH = 7 kristalglukagon sukar larut dalam air, tetapi pada pH > 10 dan pada pH di sekitar 4 glukagon lebih mudah larut dalam air. Molekul glukagon merupakan rantai polipeptida lurus, terdiri atas 29 asam amino dan mempunyai bobot molekul 3482.

5. Hormon-Hormon Adrenokortikoid

Hormon-hormon ini diproduksi pada kelenjar adrenal. Bina­tang yang telah diambil kelenjar adrenal hanya dapat bertahan hidup satu sampai dua minggu dan hal ini disebabkan oleh tidak adanya jaringan adrenokortikal. Pada binatang yang tidak memiliki kelenjar adrenal terdapat gejala sebagai berikut:

1. Gangguan keseimbangan air dan elektrolit.

2. Kadar urea darah naik disebabkan antara lain fungsi ginjal menurun.

3. Kelemahan pada otot yang merupakan akibat gangguan metabo­lisme karbohidrat serta keseimbangan air dan elektrolit.

4. Penurunan jumlah gilikogen dalam hati.

5. Kemampuan mengatasi pengaruh luar berkurang.

6. Ada hambatan pertumbuhan tubuh sebagai akibat terhambat­nya anabolisme protein.

Beberapa orang ahli kimia, yaitu Rendall, Reichstein dan Wintersteiner telah berhasil mengisolasi 28 macam steroid dari adrenal korteks. Senyawa-senyawa tersebut dapat dibagi dalam 2 golongan, yaitu mineralokortikoid yang terutama bekerja pada metabolisme elektrolit atau mineral dan glukokortikoid yang mempunyai pengaruh terhadap metabolisme karbohidrat.

hidrokortison

aldosteron

Gambar 4. 5 Struktur kimia hidrokortison dan aldosteron

17-hidroksikortikosteron adalah hormon yang mempunyai pe­ranan sangat penting dalam metabolisme karbohidrat dan protein, sedangkan deoksikortikosteron dan aldosteron adalah contoh hormon mineralokortikoid. Aldosteron 30 kali lebih aktif dari­pada deoksikortikosteron. Penurunan volume darah atau penu­runan tekanan darah akan merangsang peningkatan sekresi aldos­teron yang selanjutnya akan mengembalikan volume dan tekanan darah pada keadaan normal.

6. Hormon Kelenjar Tiroid

Hormon yang dikeluarkan dari kelenjar tiroid mengandung iodium dan lebih dari setengah jumlah keseluruhan iodium tubuh terdapat dalam kelenjar tiroid. Pengeluaran hormon tiroid dipengaruhi tiroksin

CH=-CH(NH_a}-COOH

HO CH_r-CH(NH_s)--COOH

diiodotirosin

Gambar 4.6 Struktur Hormon Kelenjar Tiroid

oleh persediaan iodium dalam tubuh. Apabila terjadi defisiensi iodium, kecepatan pembentukan hormon mula­mula tetap, tetapi persediaan iodium dalam kelenjar tiroid berkurang. Dalam keadaan demikian kelenjar tiroid berusaha mengambil iodium dari iodida yang terdapat dalam darah. Apabila defisit iodium menjadi makin besar, maka pengeluaran hormon berkurang. Kekurangan iodium dalam tubuh akan meng­akibatkan terjadinya penyakit gondok. Beberapa hormon yang diproduksi oleh kelenjar tiroid antara lain ialah tiroksin dan 3, 5, diiodotirosin.

D. Sistem Pengendalian Hormon

Mekanisme kerja sistem endokrin dikendalikan oleh hipotala­mus, yaitu suatu organ tubuh yang terletak di bawah otak sebesar biji kacang yang mempunyai sistern syaraf tertentu. Hipotalamus mempengaruhi kelenjar pituitari atau hipofisis yang dapat mengeluarkan beberapa macam hormon. Sebagian dari hormon tersebut dapat merangsang kelenjar lain untuk menge­luarkan hormon tertentu. Pengaruh hipotalamus terhadap sis­tem endokrin dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 4.7 Pengaruh Hipotalamus terhadap sistem endokrin

Untuk memberikan gambaran tentang sistem pengendalian hormon, berikut ini diberikan contoh yaitu pengendalian meta­bolisme karbohidrat dan pengendalian keseimbangan air dalam tubuh.

1. Pengendalian Metabolisme Karbohidrat oleh hormon

Salah satu faktor penting dalam metabolisme ialah kadar gula dalam darah yang relatif konstan. Bila orang makan makanan sumber karbohidrat, maka glukosa yang terjadi diserap oleh darah melalui dinding usus. Dengan demikian pada saat di mana kadar glukosa dalam darah bertambah. Agar kadar gluko­sa dalam darah konstan, maka pankreas mengeluarkan hormon insulin. Hormon ini menyebabkan penguraian glikogen menjadi glukosa diperlambat. Sebaliknya apabila kadar glukosa dalam darah rendah, maka pankreas mengeluarkan hormon glukagon yang bekerjanya kebalikan dari insulin yaitu menaikkan kadar glukosa. Demikian pula kelenjar pituitari atau hipofisis mengeluarkan hormon pertumbuhan yang juga menaikkan kadar glukosa dalam darah.

Dalam kondisi normal, insulin, glukagon dan hormon per­tumbuhan ada dalam keadaan keseimbangan sehingga kadar gluko­sa dalam darah relatif konstan. Dalam situasi kritis misal­nya kedinginan, ada bahaya dan ketakutan, maka tiga macam hormon lain memegang peranan yaitu adrenalin, kortison dan tiroksin. Bila ada situasi yang gawat misalnya ada bahaya, maka sistem syaraf dapat mengetahuinya dan meneruskan kepada kelenjar adrenal yang terletak di atas ginjal. Kelenjar ini menge­luarkan hormon adrenalin dan nonadrenalin yang menyebabkan naiknya kadar glukosa darah pada bagian otot tertentu misaInya otot pada tangan dan kaki sehingga siap dipergunakan sewaktu-­waktu untuk memberikan energi yaitu untuk melawan bahaya atau untuk melarikan diri dari bahaya. Adrenal korteks menge­luarkan hormon kortison yang juga mernpunyai peranan menaik­kan kadar glukosa darah bila ada tekanan fisiologis misalnya keadaan inflamasi, yaitu kulit berwarna kemerah-merahan terasa panas dan membengkak.

Hormon tiroksin bekerja untuk mengatur metabolisme glukosa bila tubuh berada dalam keadaan kedinginan. Dalam keadaan demikian kecepatan metabolisme glukosa diperbesar sehingga diha­silkan banyak kalori guna mengimbangi keadaan dingin tesebut. Tahapan prosesnya adalah sebagai berikut: keadaan dingin yang mengenai tubuh diterima oleh sistem syaraf pusat kemudian sistem syaraf pusat mengaktifkan hipotalamus. Hipotalamus mempengaruhi kelenjar pituitari sehingga kelenjar ini menge­luarkan hormon yang merangsang kelenjar tiroid, yaitu hormon TSH (thyroid stimulating hormone). Dengan rangsangan ini kelenjar tiroid mengeluarkan hormon tiroksin yang dapat mempercepat metabolisme glukosa.

2 Pengendalian Keseimbangan Air

Kira-kira 70% tubuh manusia terdiri dari air. Air mempunyai peranan penting karena reaksi-reaksi biokimia berlangsung dalam air dan zat-zat yang tidak berguna pun dikeluarkan dari dalam tubuh antara lain sebagai larutan dalam air, misalnya urine. Oleh karenanya air dalam tubuh harus dijaga agar tidak mengalami perubahan yang dapat merugikan tubuh.

Apabila kadar air dalam tubuh berkurang maka konsentra­si darah bertambah besar. Syaraf penerima dalam hipotala­mus mengetahui keadaan ini dan hipotalamus mempengaruhi pituitari sehingga pituitari mengeluarkan hormon antidiuretik atau ADH (anti diuretic hormone). ADH berperan untuk meng­hambat keluarnya air dari ginjal. Hipotalamus juga mempenga­ruhi ginjal melalui sistem syaraf hingga memproduksi renin. Renin ini menyebabkan terbentuknya angiotensin, suatu poli­peptida dalam hati. Hormon baru ini memperkuat keinginan untuk minum yang telah ditimbulkan oleh hipotalamus dan juga meningkatkan pengeluaran ADH. Pada waktu yang sama aldosteron dikeluarkan oleh adanya rangsangan dari angiotensi. Aldosteron dapat menghambat pengeluaran ion Na+ dari ginjal dan juga menghambat pembentukan urine.

0. Latihan

Untuk mempedalam pemahaman anda tentang materi diatas kerjakan soal-soal latihan berikut:

1. Mengapa lipid perlu digolongkan dalam beberapa golongan, jelaskan pendapat saudara.

2. Apa yang menyebabkan lemak atau minyak bila dibiarkan lama diudara akan menimbulkan rasa dan bau tidak enak?

3. Kolesterol adalah salah satu lipid yang tedapat dalam tubuh manusia. Pada konsentrasi tinggi kolesterol dapat berbahaya bagi kesehatan kita, jelaskan mengapa demikian.

4. Apabila rantai karbon itu pendek, maka jumlah mol asam lemak besar, sebaliknya apabila rantai karbon itu panjang jumlah mol asam lemak kecil. Terangkan apa yang dimaksud dengan hal ini.

5. Untuk menentukan derajat ketidak jenuhan asam lemak yang terkandung didalamnya diukur dengan bilangan iodium. Jelaskan apa maksudnya.

4.2.3 Petunjuk Jawaban Soal latihan

1. 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 biologi juga berbeda-beda. Sehingga Kongres International Kimia Murni dan Terapan sepakat untuk membagi lipid berdasarkan golongannya yang ditinjau dari sifat fisika dan perannya pada mahluk hidup.

2. Hal ini disebabkan oleh proses hidrolisis yang menghasilkan asam lemak bebas. Disamping itu proses oksidasi terhadap asam lemak tidak jenuh akan menghasilkan peroksida dan selanjunya akan terbentuk aldehida dan inilah penyebab terjadinya bau dan rasa tidak enak (tengik).

3. Kolesterol dalam plasma darah tiak boleh melebihi dari standar normal yakni 150-200mg/ml darah, karena kolesterol adalah salah satu parameter untuk menentukan resiko penyakit jantung koroner yang bermula dari aterosklerosis sebagai akibat dari kelainan metabolisme lemak (misalnya banyaknya kolesterol dalam plasma darah) dan menyebabkan kematian.

4. Jumlah miligram KOH yang diperlukan untuk menyabunkan 1 gram lemak disebut bilangan penyabunan. Jadi besar atau kecilnya bilangan penyabunan tergantung pada panjang atau pendeknya rantai karbon asam lemak. Atau dapat dikatakan juga bahwa besarnya bilangan penyabunan tergantung pada berat moleku lemak tersebut. Makin kecil berat molekul lemak, makin besar bilangan penyabunannya demikian pula sebaliknya.

5. Bilangan iodium adalah banyaknya gram iodium yang dapat bereaksi dengan 100 gram lemak. Iodium dapat bereaksi dengan ikatan rangkap dalam asam lemak. Tiap molekul iodium mengadakan reaksi adisi pada suatu iktan rangkap. Oleh karena itu makin banyak ikatan rangkap, makin banyak pula iodium yang dapat bereaksi. Artinya makin banyak ikatan rangkap makin besar pula bilangan iodium.

4. Rangkuman

Berdasarkan sifatnya lipid dapat digolongkan menjadi 2 kelompok utama. Yakni 1) lipid yang dapat disafonifikasi (saponifikasi lipids) dan 2) lipid yang tidak dapat disaponifikasi (nonsaponifikasi lipids). Golongan lipid pertama dapat dihidrolisis dengan alkali dan panas sehingga terbentuk garam asam-asam lemak dan komponen molekul lainnya, contohnya lemak netral (triasilgliserol), fosfolipid, glikolipid, dan sulfolipid serta senyawa dengan asam karboksilat rantai panjang (asam lemak). Golongan kedua termasuk lipid yang disintesis dari unit isopren kolesterol dan lain-lain sterol serta steroid, terpen, dolikol, ubiquinon dan vitamin A, D, E dan K.

Kekurangan hormon insulin dalam tubuh mengakibatkan pe­nurunan aktivitas enzim dalam proses glikolisis dan dengan demikian kadar glukosa menjadi lebih tinggi daripada keadaan normal. Glukagon mempunyai efek yang berlawanan dengan insulin, yaitu dapat meningkatkan kadar glukosa dalam darah dengan jalan meningkatkan proses glikogenolisis dalam hati. Glukagon juga berfungsi mengaktifkan enzim siklase adenil yang mengubah ATP menjadi AMP siklik. Adanya AMP siklik dapat meningkatkan aktivitas enzim fosforilase yang bekerja sebagai katalis dalam proses penguraian glikogen menjadi glukosa-6-fosfat. Hal ini mengakibatkan kenaikan kadar glukosa dalam darah.

Beberapa hormon yang diproduksi oleh kelenjar tiroid antara lain ialah tiroksin dan 3, 5, diiodotirosin yang berperan pada persediaan iodium dalam tubuh. Mekanisme kerja sistem endokrin dikendalikan oleh hipotala­mus, yaitu suatu organ tubuh yang terletak di bawah otak sebesar biji kacang yang mempunyai sistern syaraf tertentu. Hipotalamus mempengaruhi kelenjar pituitari atau hipofisis yang dapat mengeluarkan beberapa macam hormon.

4.3 PENUTUP

4.3.1 Tes Formatif

1. Apa yang dimaksud dengan sabun lunak dan sabun keras.

2. Apa yang menyebabkan lemak atau minyak bila dibiarkan lama diudara akan menimbulkan rasa dan bau tidak enak?

3. Jelaskan perbedaan antara kolesterol dengan trigliserida

4. Jelaskan bagaimana mekanisme kerja hormon.

5. Bagaimana hubungan metabolisme karbohidrat dengan hormon insulin dan glukagon

4.3.2 Umpan Balik

Anda dapat menguasai materi ini dengan baik jika memperhatikan hal-hal berikut:

1. Membuat ringkasan materi pada setiap bab sebelum materi tersebut dibahas dalam diskusi kelas.

2. Aktif dalam diskusi baik kelompok kecil maupun kelompok besar.

3. Mengerjakan latihan.

4.3.3 Tindak Lanjut

1. Apabila mahasiswa dapat menyelesaikan 80% dari test formatif diatas, maka mahasiswa tersebut dapat melanjutkan ke bab selanjutnya, sebab pengetahuan tentang lipid dan hormon adalah dasar pengetahuan untuk mempelajari bagaimana metabolisme lipid dengan peran hormon yang akan dibahas pada bab selanjutnya.

2. Jika ada diantara mahasiswa belum mencapai penguasaan 80% dianjurkan untuk :

   • mempelajari kembali topik di atas dari awal

   • berdiskusi dengan teman terutama pada hal-hal yang belum dikuasai

   • bertanya kepada dosen jika ada hal-hal yang tidak jelas dalam diskusi.

4.3.4 Kunci Jawaban tes formatif

1. sabun lunak dibentuk dari campuran asam lemak (garam) dengan KOH (sabun untuk mandi), sedangkan sabun keras ampuran asam lemak (garamnya) dengan NAOH misalnya sabun, deterjen untuk mencuci.

2. Sudah jelas, lihat petunjuk jawaban no 2.

3. Kolesterol adalah suatu komponen steroid pada membran eukariotik dan prekusor berbagai hormon steroid, dibentuk dari asetil KoA, sedangkan trigliserida adalah lemak netral yang disimpan sebagai cadangan energi pada jaringan adiposa, dihidrolisis dari fosfatidat.

4. Didalam membran plasma terjadi penggabungan hormon dengan reseptornya dan merangsang siklase adenil dan meningkatkan aktivitas siklase adenil menyebabkan meningkat­nya jumlah AMP siklik dalam sel. AMP siklik bekerja dalam sel untuk mengubah kecepatan satu atau beberapa proses.

5. Kekurangan hormon insulin dalam tubuh mengakibatkan pe­nurunan aktivitas enzim dalam proses glikolisis dan dengan demikian kadar glukosa menjadi lebih tinggi daripada keadaan normal. Glukagon mempunyai efek yang berlawanan dengan insulin, yaitu dapat meningkatkan kadar glukosa dalam darah dengan jalan meningkatkan proses glikogenolisis dalam hati

BUKU SUMBER

1. Lehninger., 1998, Dasar –Dasar Biokimia, Terjemahan Maggi Thenawijaya., Jilid 1,2,3., Erlangga, Jakarta.

2. Murray, Robert (et,al)., 2001, Harper’s Review Of Biochemistry., Edisi 25, EGC., Jakarta.

3. P.Karlson., 1975, Introduktion to Modern Biochemistry., New York., Academic Press.

4. Poedjiadi,A., 1994, Dasar-Dasar Biokimia. Universitas Indonesia-Press.

5. Wirahadikusuma, M., 1985, Biokimia; Metabolisme Energi, Karbohidrat, dan Lipid, Penerbit ITB Bandung

SENARAI

Adenilat Siklik : Enzim yang mengubah ATP menjadi AMP siklik sebagai respon terhadap suatu sinyal kimiawi.

Aterosklerosis : Merupakan proses degenerasi lemak dari dinding arteri, dan terbentuknya ’plaque’ (kerak-kerak) sepanjang dinding arteri yang menyebabkan pembulu darah menyempit dan mengeras.

Asam lemak Jenuh : saturated fatty acid asam lemak dimana semua karbon dalam ekor hidrogen dihubungkan oleh ikatan tunggal, sehingga memaksimumkan jumlah atom hidrogen yang dapat berikatan dengan kerangka karbon.

Asam lemak tak jenuh : unsaturated fatty acid asam lemak yang memiliki satu atau lebih ikatan ganda antara karbon-karbon dalam ekor hidrokarbon. Ikatan seperti itu mengurangi jumlah atom hidrogen yang terikat kekerangka karbon.

Lipase : enzim yang bekerja pada pencernaan lemak

Glikolipid; senyawa karbohidrat yang terikat dengan lipid

Hormon : Salah satu diantara banyak jenis sinyal kimiawi yang beredar pada semua organisme multiseluler yang dibentuk dalam sel-sel terspesialisasi, yang berkelana dalam cairan tubuh, dan mengkoordinasikan berbagai bagian organisme dengan cara berinteraksi dengan sel-sel target.

Hipotalamus : Bagian ventral otak depan vertebrata; yang berfungsi dalam mempertahankan homeostatis, khususnya mengkoordinasikan sistem endokrin dan syaraf; mensekresikan hormon pituitari posteior dan faktor pembebas; mengatur pituitari anterior.

Kelenjar endokrin : endrocine gland; kelenjar tak bersaluran yang mensekresikan hormon secara langsung ke dalam aliran darah.

Kelenjar paratiroid : parathyroid gland; tempat kelenjar endokrin yang terkubur dalam permukaan kelenjar tiroid, yang mensekresikan hormon paratiroid dan meningkatkan kadar kalsium darah.