Membran biologis sangat penting untuk kehidupan, mereka menandai batas sel dan membagi sel menjadi kompartemen terpisah. Selain itu, mereka mengatur urutan reaksi yang kompleks , berpartisipasi dalam penerimaan sinyal dan dalam transformasi energi.
Bagaimana susunan molekul membran?
Hampir semua massanya terdiri dari lipid dan protein polar. Beberapa karbohidrat yang ada bergabung dengan mereka untuk membentuk molekul kompleks. Baik lipid maupun protein dapat berdifusi secara lateral, dan proporsi relatifnya berbeda untuk setiap jenis membran. Oleh karena itu caral mosaik cair yang dijelaskan.
Difusi ini tergantung pada suhu, komposisi asam lemak dan kandungan sterol membran. Menghadapi perubahan kondisi eksternal, sel memiliki mekanisme yang memungkinkan mereka untuk mempertahankan fluiditas yang konstan.
Lipid di bawah kaca pembesar
Elemen struktural dasar membran adalah lapisan ganda lipid. Lipid yang membentuknya bersifat amfipatik, yaitu memiliki wilayah kutub yang berinteraksi dengan air (hidrofilik), dan non-polar lain (hidrofobik) yang menolak air dan menjalin interaksi dengan zat non-polar lainnya ( interaksi hidrofobik ).
Di antara lipid yang memenuhi fungsi struktural ada yang tiga jenis: yang gliserofosfolipid, sphingolipids dan sterol. Pada gambar, diagram umum strukturnya.
Mengapa Anda mengadopsi struktur bilayer?
Tergantung pada kondisi dan sifat lipid, dalam lingkungan polar seperti berair, mereka dapat membentuk berbagai jenis agregat:
- misel – terbentuk ketika luas penampang kepala kutub lebih besar daripada rantai samping (berbentuk baji).
- bilayer: ketika luas penampang kepala kutub mirip dengan rantai samping, dua lapisan tunggal bergabung menghasilkan lembaran dua dimensi. Dengan cara ini, kecuali pada ekstrem, ia memindahkan daerah hidrofobik menjauh dari air.
- liposom: jika lapisan ganda melipat dirinya sendiri dan membentuk bola berongga, tidak akan ada lagi daerah hidrofobik yang terpapar di ujungnya, mencapai stabilitas maksimum dalam lingkungan berair. Vesikel ini juga mengandung air di dalamnya, menciptakan kompartemen berair yang terisolasi. Ini adalah bentuk yang diambil oleh membran sel .
Bagaimana lipid berkontribusi pada fluiditas membran?
Pada suhu rendah, lipid bergerak sangat sedikit dan bilayer mengadopsi struktur hampir kristal (para-kristal). Suhu transisi dari keadaan padat ke cairan ini spesifik untuk setiap membran dan tergantung pada komposisi lipid yang dikandungnya. Semakin tinggi proporsi asam lemak jenuh, semakin tinggi suhu ini. Mengapa?
Dalam asam lemak jenuh, semua ikatan karbon-karbon sederhana, sehingga mereka berputar bebas dan dapat berkemas dengan baik, mendukung pemesanan para-kristalin. Yang tak jenuh, di sisi lain, karena mengandung ikatan rangkap, ketika mereka berputar mereka mengganggu pengemasan ini.
Di sisi lain, jumlah sterol juga mempengaruhi suhu transisi. Strukturnya yang datar dan kaku antara rantai asil lemak memiliki dua efek pada kemampuan mengalir:
- Pada suhu di bawah suhu transisi, keberadaan sterol mencegah pengemasan rantai asil lemak, meningkatkan fluiditas.
- Pada suhu yang lebih tinggi dari suhu transisi, sistem cincin kaku sterol mengurangi kebebasan rantai untuk berputar di sekitar ikatan karbon-karbon, mengurangi fluiditas.
Dengan cara ini, sterol mecararasi ekstrim dari soliditas dan fluiditas .
Secara eksperimental, diamati bahwa, terhadap berbagai kondisi pertumbuhan, baik mikroorganisme dan sel hewan dalam kultur, mengatur komposisi lipidnya untuk mencapai fluiditas yang konstan.
Di sisi lain, analisis kimia membran sel eukariotik menunjukkan bahwa komposisi lipid adalah karakteristik dari masing-masing kerajaan, spesies, jaringan dan organel dari jenis sel tertentu. Tidak ada keraguan bahwa ini mewakili keuntungan evolusioner, tetapi dalam hal signifikansi fungsionalnya, masih banyak yang harus ditemukan.
Untuk berpikir:
Membran manakah yang lebih peka terhadap disintegrasi oleh panas?
Membran 1: 100% asam lemak jenuh.
Membran 2: 30% asam lemak tak jenuh.