LILIN (BIOLOGI): STRUKTUR, SIFAT, FUNGSI, JENIS - BIOLOGI - 2026

A lilin adalah bahan hidrofobik terdiri daripada asid lemak rantai panjang dan alkohol (ester asid lemak rantai panjang dan alkohol). Mereka mempunyai banyak fungsi di alam, kerana dihasilkan secara semula jadi oleh banyak spesies tumbuhan dan haiwan.

Kata "wax" (dari lilin Inggeris) berasal dari kata Latin "wax", yang merujuk pada bahan yang dihasilkan oleh lebah dan digunakan untuk membangun sisir mereka. Istilah dalam bahasa Inggeris digunakan dengan konotasi yang sama, kerana berasal dari kata Anglo-Saxon "weax" juga digunakan untuk menggambarkan lilin lebah (dalam lilin lebah bahasa Inggeris).

Sarang lebah (Gambar oleh Pexels di www.pixabay.com)

Dengan mengambil kira perkara di atas, maka difahami bahawa definisi "lilin" merangkumi sekumpulan bahan yang mempunyai beberapa ciri tetapi tidak semestinya mempunyai sifat kimia dan / atau fizikal yang sama.

Walau bagaimanapun, tanpa mengira identiti kimianya, lilin adalah bahan hidrofobik yang berfungsi untuk tujuan yang berbeza bergantung pada organisma yang menghasilkannya. Sebilangan besar makhluk hidup menggunakannya sebagai bahan simpanan tenaga utama, sementara yang lain menggunakannya sebagai bahan pelindung di permukaannya.

Walaupun sama seperti pada tumbuhan dan haiwan, lilin tumbuhan adalah yang telah digambarkan dengan intensiti yang paling besar (dan beberapa haiwan tertentu), kerana ia mempunyai kepentingan biologi untuk organisma ini dan juga industri dari sudut antropologi.

Struktur lilin

Lilin secara klasik didefinisikan sebagai ester alkohol asid lemak rantai panjang, yang dicirikan oleh panjang 24-30 atom karbon, yang berkait dengan alkohol primer 16-36 atom karbon (juga, mereka boleh dikaitkan dengan alkohol dari kumpulan steroid).

Mereka dibentuk oleh reaksi yang melibatkan "penyatuan" alkohol dan asid lemak, kurang lebih seperti berikut:

CH3 (CH2) nCH2OH (alkohol) + CH3 (CH2) nCOOH (asid lemak) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (lilin ester) + H2O (air)

Sifat komponen lilin alifatik boleh berubah-ubah, dan boleh didapati dalam asid lemak, alkohol primer dan sekunder, hidrokarbon, ester sterol, aldehid alifatik, keton, diketon, triacylglycerols, triterpen dan sterol, antara lain.

Dengan cara yang sama, panjang rantai dan tahap ketepuan dan percabangan asid lemak dan komponen alifatik lilin yang lain bergantung kepada asalnya.

Mengetahui hal ini, telah ditunjukkan bahawa lilin yang dihasilkan di dalam tumbuhan adalah berbeza dan yang dihasilkan oleh haiwan laut dan oleh haiwan darat, misalnya.

Sifat lilin

Lilin mempunyai sifat fizikokimia yang berbeza yang dapat diringkaskan dalam senarai kecil:

- Teksturnya boleh berbeza dari lembut dan mudah dikendalikan hingga keras (plastik) atau "pecah" pada 20 ° C

- Secara amnya kelikatannya sangat rendah

- Mereka sangat larut dalam air, tetapi mereka berada dalam pelarut organik, walaupun proses ini banyak bergantung pada suhu

Fungsi

Lilin memenuhi banyak fungsi baik di kerajaan binatang dan di kerajaan sayuran, kerana mereka adalah bahan yang sangat umum di alam.

Pada haiwan

Lilin mewakili sebatian simpanan tenaga utama untuk mikroorganisma terapung yang membentuk plankton.

Oleh itu, lilin pada masa yang sama merupakan salah satu sumber metabolik utama di dasar rantai makanan haiwan laut.

Haiwan mempunyai kelenjar kulit khas yang mengeluarkan lilin untuk melindungi kulit dan rambut mereka, menjadikannya struktur yang lebih fleksibel, dilincirkan dan penghalau air.

Burung mempunyai kelenjar yang dikenal sebagai kelenjar "uropygeal", yang selalu mengeluarkan lilin, itulah sebabnya ia bertanggung jawab untuk menjaga bulu "kalis air".

Di tumbuh-tumbuhan

Fungsi utama lilin dalam organisma tumbuhan adalah perlindungan tisu.

Contoh yang baik dari ini adalah lapisan lilin pada daun daun banyak tanaman, yang mengurangkan dehidrasi panas yang disebabkan oleh cahaya matahari.

Contoh lain yang dapat disebutkan ialah lapisan lilin yang terdapat dalam benih banyak biji, yang membantu mereka mengelakkan kehilangan air semasa penyimpanan.

Lilin ini biasanya tertanam di antara polimer cutin dan suberin, membentuk lapisan amorf pada permukaan luar tanaman. Banyak tumbuh-tumbuhan mempunyai lapisan kristal lilin epikutikular yang tumpang tindih dengan kutikula dan memberi mereka penampilan yang kelabu atau bercahaya.

Lilin tidak hanya mencegah kehilangan air, tetapi juga dapat membantu tanaman untuk mencegah beberapa patogen kulat atau bakteria, dan memainkan peranan penting dalam interaksi serangga tanaman, selain mencegah kerosakan yang disebabkan oleh radiasi ultraviolet.

Dalam industri

Lilin yang berasal dari biologi juga sangat berguna dari sudut industri, kerana ia digunakan dalam pengeluaran ubat-ubatan, kosmetik, dll.

Losyen yang biasanya digunakan untuk menghidrat kulit, serta cat dan beberapa salap, terdiri daripada campuran lemak dengan lilin lebah, lilin sawit Brazil, lilin lambswool, lilin paus sperma, dll.

Lilin juga banyak digunakan dalam pelapis industri yang memungkinkan penolakan air, dan juga dalam pembuatan bahan yang digunakan untuk menggilap kenderaan.

Mereka digunakan dalam pemplastikan peleburan panas, dalam pelumasan peralatan kerja di industri metalurgi dan untuk membiarkan pelepasan sebatian yang tertunda yang digunakan dalam pertanian dan farmakologi.

Jenis lilin

Lilin boleh menjadi semula jadi atau sintetik. Lilin "semula jadi" juga boleh berasal dari organik atau mineral, yang terakhir adalah produk pemprosesan lignit (arang batu), sehingga umumnya tidak dapat diperbaharui (seperti petrolatum atau petroleum jelly).

Lilin yang berasal dari haiwan dan / atau sayur-sayuran dianggap sebagai lilin semula jadi yang boleh diperbaharui dan dapat diubah, kerana boleh diubah suai dengan kaedah kimia seperti hidrogenasi dan pengujian semula, misalnya.

Oleh itu, dalam konteks biologi, lilin dikelaskan mengikut sumber dari mana ia diperoleh.

- Lilin sayur

Tumbuhan menghasilkan pelbagai jenis lilin di bahagian badan mereka yang berlainan: di daun, di bunga, di buah atau di biji.

Seperti apa laluan biosintetik?

Komponen alifatik lilin sayur disintesis dalam sel epidermis dari asid lemak dengan rantai yang sangat panjang (20 hingga 34 atom karbon).

Sintesis dimulakan dengan penghasilan asid lemak 16 dan 18 karbon, yang berasal pada awalnya dari stroma plastid berkat aktiviti enzim larut yang membentuk sintase asid lemak kompleks.

Selepas itu, asid lemak ini memanjang berkat kompleks multi-enzim yang berkaitan dengan membran yang dikenali sebagai asid lemak memanjang. Dalam setiap peluasan dua atom karbon terdapat empat tindak balas:

- Pemeluwapan antara asil lemak yang diesterifikasi menjadi molekul asetil Co-A (substrat) dan molekul malonyl-CoA

- Pengurangan B-keto

- penyahhidratan

- Pengurangan enoil

Dua laluan utama telah dijelaskan untuk penghasilan komponen lilin sayur, salah satunya adalah laluan pengurangan asil dan satu lagi adalah laluan dekarboniasi. Yang pertama menghasilkan sintesis alkohol dan ester lilin, sementara yang kedua menghasilkan aldehid, alkana, alkohol sekunder dan keton.

Laluan pengurangan asil

Ester-acil-CoA yang dihasilkan oleh pemanjangan rantai dikurangkan dalam tindak balas dua langkah yang melibatkan perantaraan jenis aldehid sementara dan yang dikatalisis oleh enzim acyl-CoA reduktase. Alkohol berlemak yang dihasilkan dapat di esterifikasi untuk membentuk ester lilin berkat enzim acil-CoA alkohol transacylase.

Laluan dekarboniasi

Langkah pertama dalam laluan ini adalah penurunan ester asetil-CoA kepada aldehid yang dimediasi oleh enzim reduklease acyl-CoA. Apabila enzim aldehid decarbonylase mengeluarkan kumpulan karbonil dari molekul tersebut, alkana dihasilkan, yang mempunyai satu atom karbon kurang daripada asid lemak pendahulunya.

Hidrokarbon ini dapat dimetabolismekan lebih lanjut dengan memasukkan gugus hidroksil dalam rantai melalui hidroksilase atau oksidase, membentuk alkohol sekunder.

Langkah terakhir untuk penghasilan ester lilin dari alkohol rantai panjang dan asid lemak dikatalisis oleh enzim acyl-CoA: transacylase alkohol, yang juga diperlukan untuk sintesis triacylglycerols.

- Lilin haiwan

Haiwan juga menghasilkan sejumlah besar lilin, terutama serangga, ikan paus, domba dan burung, dari mana ia dapat diperoleh untuk tujuan bioteknologi.

Kegunaan biologi mereka telah dikaji secara terperinci dan, bergantung pada haiwan yang dimaksudkan, mereka dapat melayani tujuan perlindungan dan komunikasi, antara lain.

Contoh lilin biologi

- Lilin haiwan

Lilin lebah

Seperti namanya, lilin jenis ini dihasilkan oleh lebah, yang paling popular adalah Apis mellifera. Haiwan ini mempunyai kelenjar khusus di perut mereka yang mengeluarkan lilin yang mereka gunakan untuk membina sisir di mana mereka bertelur dan mengatur sarang.

Lilin ini biasanya diperoleh sebagai produk sampingan dari madu dan digunakan untuk tujuan yang berbeza, baik dalam tata rias dan industri (pembuatan lilin, cat, makanan, tekstil, pernis, dll.). Ia terdiri daripada hidrokarbon, ester, asid bebas, dan lain-lain, dan kajian yang lebih khusus menunjukkan bahawa ia kaya dengan asid cerotik dan mikrikin.

Spermaceti

Paus sperma adalah jenis lilin haiwan lain yang terkenal, yang diperoleh dari rongga di kepala paus Physeter makrocephalus, yang dapat menghasilkan hingga 3 tan bahan ini yang digunakannya sebagai sonar.

Ia kaya dengan ester lemak, trigliserida, alkohol dan asid percuma; ester lemak merangkumi terutamanya sitil palmitat (32 karbon) dan cetyl myristate (30 karbon).

Lilin haiwan ini telah banyak digunakan dalam perubatan, kosmetologi dan farmaseutikal, dan juga dalam pembuatan lilin.

Namun, ada beberapa peraturan antarabangsa yang ada saat ini, kerana ikan paus dibunuh hanya untuk mendapatkan produk ini, yang bermaksud kerugian besar bagi fauna laut.

- Lilin sayur

Lilin sawit

Palem lilin Copernicia cerifera Martius adalah spesies sawit Brazil yang menghasilkan salah satu lilin sayuran yang paling penting dari sudut komersial.

Lilin ini diperoleh dari permukaan atas dan bawah daun sawit dan mempunyai banyak aplikasi baik dalam penyediaan makanan dan dalam bidang kosmetologi, perabot dan waxing kereta, pengeluaran benang gigi berlilin, dll.

Penanaman kelapa sawit (Gambar oleh Fernando Arteaga di www.pixabay.com)

Minyak jojoba

Lilin Jojoba diperoleh dari Simmondsia chinensis, semak khas dari zon gersang di Mexico dan Amerika Syarikat. Benihnya kaya dengan lilin atau minyak yang diperolehi oleh alat penyejuk sejuk dan memiliki banyak aplikasi perubatan, menjadi salah satu pengganti utama ikan paus sperma.

Benih tumbuhan jojoba (Sumber: Kenneth Bosma / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) melalui Wikimedia Commons)

Rujukan

1. Domínguez, E., & Heredia, A. (1998). Lilin: topik yang dilupakan dalam pengajaran lipid. Pendidikan Biokimia, 26 (4), 315-316.
2. Firestone, D. (2006). Ciri fizikal dan kimia minyak, lemak dan lilin (No. L-0671). Akhbar Aocs.
3. Kolattukudy, PE (1970). Lilin tanaman. Lipid, 5 (2), 259-275.
4. Lusas, EW, Riaz, MN, Alam, MS, & Clough, R. (2017). Lemak haiwan, minyak, dan lilin. Dalam Buku Panduan Kimia dan Bioteknologi Industri (hlm. 823-932). Springer, Cham.
5. Post-Beittenmiller, D. (1996). Biokimia dan biologi molekul penghasilan lilin pada tanaman. Kajian tahunan biologi tumbuhan, 47 (1), 405-430.
6. Tinto, WF, Elufioye, TO, & Roach, J. (2017). Lilin. Dalam Pharmacognosy (hlm. 443-455). Akhbar Akademik.