4. Fosfolipid dan glikolipid mudah membentuk
lembaran bimolekular di media berair
Pembentukan
membran adalah konsekuensi dari sifat amphipathic dari molekul. Gugus polar
kepala mereka mendukung kontak dengan air, sedangkan ekor hidrokarbon mereka
berinteraksi dengan satu sama lain, dalam preferensi untuk air. Salah satu cara
untuk membentuk misel adalah sebuah struktur bundar di mana gugus kepala polar dikelilingi
oleh air dan ekor hidrokarbon yang diasingkan di dalam, berinteraksi dengan
satu sama lain (Gambar. 9). Atau, preferensi sangat menentang dari gugus
hidrofilik dan hidrofobik membran lipid dapat dengan membentuk bilayer lipid,
terdiri dari dua lembar lipid (Gambar. 10). Sebuah lapisan ganda lipid juga
disebut lembar Bimolekular. Ekor hidrofobik dari setiap lembar individu
berinteraksi dengan satu sama lain, membentuk suatu hidrofobik interior yang
bertindak sebagai penghalang permeabilitas. Gugus kepala hidrofilik berinteraksi
dengan media berair pada setiap sisi dari bilayer. Dua lembar yang berlawanan
disebut selebaran.
Gambar. 9. Diagram dari Bagian suatu misel. Asam
lemak terionisasi mudah membentuk
struktur seperti
itu, tapi kebanyakan tidak terjadi
pada fosfolipid.
Gambar. 10. Diagram bagian dari membran bilayer.
I. The
Struktur
disukai untuk kebanyakan fosfolipid dan glikolipid dalam media air yakni lembaran
Bimolekular daripada misel. Alasannya adalah bahwa dua rantai asil lemak dari
fosfolipid atau glikolipid yang terlalu besar untuk masuk ke bagian dalam dari
suatu misel. Sebaliknya, garam-garam dari asam lemak (seperti natrium palmitat,
merupakan konstituen dari sabun), yang berisi hanya satu rantai, mudah bentuk
misel. Pembentukan bilayers bukan misel oleh fosfolipid adalah biologis kritis penting.
Sebuah misel adalah struktur yang terbatas, biasanya diameter kurang dari 20 nm
(200 Å). Sebaliknya, lembar Bimolekular dapat memiliki dimensi makroskopik, mencapai106
nm, atau 107 Å. Fosfolipid dan molekul terkait membran merupakan konstituen
penting karena mereka siap membentuk lembaran Bimolekular yang luas (Gambar. 11).
Gambar. 11. Model ruang-isi Seksi
dari membran fosfolipid bilayer.
Pembentukan
bilayers lipid melalui proses self-assembly. Dengan kata lain, struktur lembar
Bimolekular melekat dalam struktur molekul konstituen lipid. Pertumbuhan
bilayers lipid dari fosfolipid adalah cepat dan proses spontan dalam air.
Interaksi hidrofobik adalah kekuatan pendorong utama untuk pembentukan bilayers
lipid. Ingat bahwa interaksi hidrofobik juga memainkan peran yang dominan dalam
heliks protein dan dalam asam nukleat yang susunan basa. Molekul air dilepaskan
dari ekor hidrokarbon lipid membran karena ekor ini menjadi pindahkan di bagian
dalam nonpolar dari bilayer. Selain itu, gaya tarik menarik van der Waals antara
ekor hidrokarbon mendukung letak yang berdekatan dari ekor. Akhirnya, ada
elektrostatik dan atraksi ikatan hidrogen antara gugus kepala polar dan molekul
air. Jadi, bilayers lipid distabilkan oleh medium penuh kekuatan yang memediasi
interaksi molekuler dalam sistem biologi.
Karena
bilayers lipid dibentuk bersama dari beberapa komponen yang memperkuat,
interaksi nonkovalen (terutama hidrofobik), mereka merupakan struktur koperasi.
Interaksi ini memiliki tiga konsekuensi hidrofobik biologis yang signifikan:
(1) lipid bilayers memiliki
kecenderungan inheren untuk menjadi luas,
(2) bilayers lipid akan cenderung
untuk menutup pada diri mereka sendiri sehingga tidak ada ujungnya dengan rantai hidrokarbon, dan sehingga mereka
membentuk kompartemen; dan
(3) bilayers lipid menyegel diri
karena lubang di bilayer.
4.1. Vesikel lipid Bisa Dibentuk
dari Fosfolipid
Kecenderungan fosfolipid untuk
membentuk membran telah digunakan untuk membuat alat eksperimental dan klinis
yang penting. Vesikel lipid, atau liposom, kompartemen berair tertutup oleh
bilayer lipid (Gambar. 12), dapat digunakan untuk mempelajari permeabilitas
membran atau untuk menyampaikan bahan kimia untuk sel. Liposom dibentuk oleh
menangguhkan lipid yang cocok, seperti fosfatidil kolin, dalam suatu media
berair, dan kemudian sonicating (yaitu, mengagitasi dengan frekuensi gelombang
suara tinggi) untuk memberikan dispersi vesikel tertutup yang cukup seragam
dalam ukuran. Vesikel dibentuk oleh metode ini hampir bulat dan memiliki
diameter sekitar 50 nm (500 Å). Vesikula lebih besar (dari urutan 1 mm, atau
104 Å, dengan diameter) dapat disiapkan dengan menguapkan perlahan pelarut
organik dari suspensi fosfolipid dalam sistem pelarut campuran.
Gambar. 12. Liposom. Sebuah liposom, atau vesikel
lipid, adalah sebuah kompartemen berair kecil yang dikelilingi oleh lipid bilayer.
Ion
atau molekul dapat terjebak dalam kompartemen vesikel lipid berair dengan
membentuk vesikel di zat ini (Gambar. 13). Sebagai contoh, 50-nm-diameter
vesikel terbentuk dalam larutan 0,1 M glisin akan menjebak sekitar 2000 molekul
glisin di setiap kompartemen berair. Glisin ini mengandung vesikel yang dapat
dipisahkan dari larutan sekitar glisin dengan dialisis atau dengan kromatografi
filtrasi gel. Permeabilitas membran lapis rangkap untuk glisin kemudian dapat
ditentukan dengan mengukur tingkat penghabisan glisin dari kompartemen bagian
dalam vesikel untuk solusi ambien. Membran protein spesifik dapat dilarutkan
dalam deterjen dan kemudian ditambahkan ke liposom fosfolipid dari mana akan
terbentuk. Protein-liposom kompleks menyediakan alat-alat eksperimen yang
berharga untuk memeriksa berbagai fungsi membran protein.
Gambar.
13. Persiapan Glycine-Mengandung
Liposom. Liposom yang
mengandung glisin dibentuk oleh
sonication fosfolipid di depan glisin. Glisin bebas dihilangkan dengan filtrasi gel.
Percobaan
yang dilakukan untuk mengembangkan penggunaan klinis untuk liposom. Sebagai
contoh, liposom yang mengandung obat-obatan atau DNA untuk eksperimen terapi gen
dapat disuntikkan ke pasien. Ini sambungan kontak liposom dengan membran plasma
dari banyak jenis sel, memperkenalkan ke dalam sel molekul yang mereka kandung.
Pengiriman obat dengan liposom juga mengubah distribusi obat dalam tubuh dan
sering mengurangi toksisitas. Misalnya, kurangnya obat didistribusikan untuk
jaringan normal karena perputaran kerja panjang dari liposom telah ditunjukkan
untuk berkonsentrasi di daerah darah untuk meningkat sirkulasi, seperti tumor padat
dan situs peradangan. Selain itu, fusi vesikel lipid selektif dengan jenis
tertentu dari sel adalah sarana yang menjanjikan mengendalikan pengiriman obat
ke sel target. Membran sintetik lain diketahui dengan baik adalah membran
bilayer planar. Struktur ini dapat dibentuk di sebuah lubang 1-mm di partisi
antara dua kompartemen air dengan mencelupkan kuas halus ke dalam larutan pembentuk
membran, seperti fosfatidil kolin dalam dekana. Ujung sikat kemudian menyentuh
seluruh lubang (diameter 1 mm) dalam partisi antara dua media air. Lembaran lipid
di lubang menipis secara spontan ke dalam lipid bilayer. sifat konduksi listrik
dari membran lapis rangkap makroskopik yang mudah dipelajari dengan memasukkan
elektroda ke setiap kompartemen berair (Gambar. 14). Sebagai contoh,
permeabilitas untuk ion ditentukan dengan mengukur arus melintasi membran
sebagai fungsi dari tegangan yang diterapkan.
Gambar 12.14. Pengaturan
eksperimental untuk Studi Membran bilayer Planar. Sebuah membran bilayer terbentuk
di lubang 1-mm septum yang memisahkan dua kompartemen berair. Susunan ini memungkinkan
pengukuran permeabilitas dan konduktansi listrik lipid bilayers.
PUSTAKA:
Jeramy
M. Berg., John L. Tymoczko dan Lubert styer “Biochemistry fifth edition” W.H.
Freeman and Company.
No comments:
Post a Comment