Lipid yang ada dalam Membran Plasma sel

Semua sel, dari bakteri prokariotik sederhana hingga organisme multiseluler kompleks dikelilingi oleh membran (selaput). Membran bertindak sebagai penghalang selektif, membiarkan beberapa zat masuk ke dalam sel dan mencegah masuknya zat lain, dan juga secara aktif mengangkut zat antara bagian dalam dan luar sel, menggunakan energi seluler untuk melakukannya.

Membran sel penting dalam mengatur konsentrasi banyak zat yang harus dijaga dalam batas yang ketat. Sel juga mengandung kompartemen terikat membran, di mana membran bertindak sebagai penghalang untuk pemisahan lingkungan yang berbeda, seperti lisosom yang memiliki pH tinggi yang akan menjadi racun bagi bagian sel lainnya. Selanjutnya, lipid adalah molekul polar yang umumnya larut dalam pelarut organik karena banyaknya ikatan nonpolar dalam lipid. Kemampuan mereka untuk membentuk membran adalah sebagai hasil dari sifat hidrofobik mereka, yang dikontribusikan oleh asam lemak mereka. Membran bersifat amphipatik.

Lipid Bilayer

Orang pertama yang menghubungkan lipid dengan membran sel mungkin adalah Charles Ernest Overton, yang mempelajari hereditas pada tanaman. Bagian dari studinya melibatkan mempelajari zat mana yang diserap ke dalam sel tumbuhan paling cepat. Setelah mengkarakterisasi sejumlah besar zat, ia datang dengan gagasan bahwa membran sel terdiri dari sesuatu yang mirip dengan lipid yang ditemukan dalam minyak nabati, dan bahwa zat diserap ke dalam sel dengan melarutkan melalui membran.

Langkah besar berikutnya datang ketika Gorter dan Grendel mengekstraksi lipid dari sel darah merah dan membandingkan luas permukaan lipid yang tersebar di air dibandingkan dengan luas permukaan sel darah merah. Mereka menemukan luas permukaan lipid dua kali lipat dari sel darah merah, dan menyimpulkan bahwa lipid harus diatur dalam lapisan dua molekul lipid yang tebal. Lipid Bilayer adalah membran lapisan ganda yang terbentuk dari fosfolipid. Fosfolipid terdiri dari kelompok kepala polar dan ekor asam lemak non-polar. Susunan fosfolipid membuat membran sel bersifar permeabel.

Asam lemak

Asam lemak adalah asam karboksilat linier dengan rantai hidrokarbon yang panjang. Dalam asam lemak, rantai hidrokarbon non-polar memberikan molekul karakter non-polar Asam lemak biasanya memiliki antara 14 dan 24 atom karbon dan rantai karbon mereka mungkin memiliki satu atau lebih ikatan rangkap. Dalam asam lemak yang terjadi secara alami, ikatan rangkap ini sebagian besar dalam konfigurasi cis.

Asam lemak memiliki nama umum dan nama sistematis. Nama sistematis didasarkan pada alkana atau alkena dengan jumlah atom karbon yang sama, dengan e akhir hidrokarbon diganti dengan asam oat, jika rantai karbon asam lemak jenuh (tanpa ikatan rangkap dalam rantai karbonnya), dan “asam enoat” jika ada dua kali lipat dalam rantai karbonnya. Misalnya Laurate adalah asam lemak dengan 12 atom karbon dan tanpa ikatan rangkap, sehingga nama sistematisnya adalah asam dekanoat, dan bentuk terionisasi adalah dodekanoat. (tabel asam lemak jenuh) Jika ada ikatan rangkap, lokasi ditandai dengan simbol Δ dengan nomor superskrip yang menunjukkan lokasi ikatan rangkap dan didahului oleh cis atau trans untuk menunjukkan konfigurasi (tetapi hampir selalu cis). Atom karbon dihitung dari ujung karboksil, jadi asam dodekanoat dengan ikatan rangkap cis antara atom karbon 9 dan 10 adalah: cis-Δ9-dodekanoat.

Atom karbon nomor 2, 3 dan terakhir masing-masing disebut atom α, β, dan ω.

Asam lemak biologis biasanya mengandung jumlah atom karbon yang genap, dengan jumlah 16 dan 18 yang paling umum. Panjang rantai asam lemak dan derajat kejenuhan berkontribusi besar pada sifat-sifatnya yang berbeda. Semakin pendek panjang rantai dan semakin tidak jenuh dalam asam lemak meningkatkan fluiditasnya, sehingga menurunkan titik lelehnya.

Fosfogliserida

Fosfogliserida adalah ester dari dua asam lemak, asam fosfat dan trifungsional alkohol-gliserol. Asam lemak melekat pada gliserol pada posisi 1 dan 2 pada gliserol melalui ikatan ester. Fosfogliserida terdiri dari tulang punggung gliserol dengan substituen dalam pengaturan berikut:

    • Hidroksil # 1 gliserol biasanya diesterifikasi menjadi asam lemak jenuh
    • Hidroksil # 2 dari gliserol biasanya diesterifikasi menjadi asam lemak tak jenuh
    • Hidroksil # 3 gliserol diesterifikasi menjadi gugus fosfat

Sfingolipid

Adalah jenis lipid kedua yang ditemukan dalam membran sel, terutama sel saraf dan jaringan otak. Mereka tidak mengandung gliserol, tetapi mempertahankan dua alkohol dengan posisi tengah ditempati oleh amina dan memiliki bentuk keseluruhan yang sama dengan fosfogliserida tetapi memiliki kimia yang berbeda, menggunakan Sfingosina sebagai pengganti gliserol. Sfingosina memiliki ekor hidrokarbon panjang yang mirip dengan asam lemak yang melekat pada struktur yang mirip dengan serin asam amino. Asam lemak dapat menempel pada gugus amina, dan gugus “kepala” dapat menempel pada hidroksil. Sfingolipid diberi nama sesuai dengan kelompok kepala ini:

  • Jika tidak ada kelompok kepala itu disebut Seramid
  • Jika kelompok kepala adalah fosfat dan kolin, itu disebut Sfingomielin
  • Jika kelompok kepala adalah gula, itu disebut glikosphingolipid (atau glikolipid)

Mayoritas sphingolipid adalah tipe ketiga, glikosphingolipid. Diperkirakan mereka memiliki fungsi dalam pengenalan dan perlindungan sel selain peran struktural mereka dalam membran.

Pembentukan Bilayer

Jika kita membandingkan struktur fosfogliserida dan sphingolipid, kita melihat bahwa mereka adalah senyawa yang sangat mirip. Setiap lipid memiliki dua “ekor” hidrokobia hidrofobik panjang dan satu “kepala” polar. Karena molekul memiliki gugus polar dan nonpolar, molekul ini disebut amfipatik. Ini adalah sifat amfipatik dari molekul-molekul ini yang menyebabkan mereka membentuk bilayer, yang dimediasi oleh empat kekuatan:

  • Efek hidrofobik – ini menyebabkan ekor hidrofobik bergabung. Ini adalah kekuatan terkuat yang mendorong pembentukan bilayer. Ini adalah konsekuensi dari peningkatan entropi dalam molekul air ketika zat-zat non polar teragregasi dalam air.
  • Gaya Van der Walls antara ekor hidrofobik.
  • Gaya elektrostatik dari kelompok kepala.
  • Ikatan hidrogen antara kelompok kepala.

Salah satu struktur yang mungkin memenuhi gaya di atas disebut misel. Hal ini biasa terjadi dengan asam lemak bebas, tetapi tidak dengan sebagian besar fosfogliserida dan sphingolipid karena kelompok-kelompok ini memiliki rantai asil dua kali lebih banyak per kepala daripada asam lemak (gambar), dan sulit untuk mengemas semuanya ke dalam pusat misel. Fosfolipid dan sphingolipid lebih sering membentuk lapisan ganda dalam lembaran atau bola. Inilah yang disebut lipid bilayer. Bilayer lipid dapat ditembus oleh molekul air dan molekul kecil lain yang tidak bermuatan seperti oksigen, karbon dioksida. Lembaran bimolekul yang dibentuk oleh molekul amphipathic di mana gugus hidrofobik berada di bagian dalam lembaran dan yang hidrofilik berada di bagian luar yang berair.

Tinggalkan Balasan