BIOKIMIA 4 (LIPID 5) STKIP MUHAMMADIYAH SORONG

 4.2. Bilayers lipid Apakah Sangat kedap Ion dan Molekul Paling Polar

Hasil studi permeabilitas vesikel lipid dan listrik-pengukuran konduktansi bilayers planar telah menunjukkan bahwa membran lipid bilayer memiliki permeabilitas yang sangat rendah untuk ion dan molekul paling polar. Air adalah mencolok pengecualian untuk generalisasi ini, itu mudah melintasi membran tersebut karena ukurannya yang kecil, tinggi konsentrasi, dan kurangnya biaya lengkap. Kisaran koefisien permeabilitas diukur sangat luas (Gambar
12.15). Sebagai contoh, Na + dan K + melintasi membran ini 109 kali lebih lambat seperti halnya H2O. Triptofan, zwitterion suatu pada pH 7, melintasi membran 103 kali perlahan-lahan seperti halnya indole, sebuah molekul struktural terkait yang tidak memiliki kelompok ionik.
Bahkan, koefisien permeabilitas molekul kecil yang berkorelasi dengan kelarutannya dalam pelarut nonpolar relatif untuk kelarutannya dalam air. Hubungan ini menunjukkan bahwa molekul kecil mungkin melintasi membran lipid bilayer di berikut cara: pertama, gudang cangkang solvasi airnya, kemudian, menjadi dilarutkan dalam inti hidrokarbon dari membran; akhirnya, berdifusi melalui inti ini ke sisi lain dari membran, di mana ia menjadi resolvated oleh air. Ion seperti Na tra-ayat membran + sangat lambat karena penggantian shell koordinasi air kutub molekul dengan interaksi nonpolar dengan interior membran sangat tidak menguntungkan penuh semangat.

5. Protein Menyelesaikan Kebanyakan Proses Membran

Kita sekarang beralih ke membran protein, yang bertanggung jawab pada sebagian besar proses dinamis yang dilakukan oleh membran. Membran lipid membentuk penghalang permeabilitas dan dengan demikian membangun kompartemen, sedangkan protein spesifik menengahi hampir semua fungsi membran lainnya. Secara khusus, transportasi kimia protein dan informasi lintasan membran. Lipid membran menciptakan lingkungan yang sesuai untuk tindakan protein tersebut.

Membran berbeda dalam kandungan proteinnya. Myelin, membran yang berfungsi sebagai insulator sekitar serat saraf tertentu, memiliki kandungan protein yang rendah (18%). Lipid relatif murni sangat cocok untuk insulasi. Sebaliknya, plasma membran atau selaput sel eksterior lain yang paling jauh lebih aktif. Mereka mengandung banyak pompa, saluran,
reseptor, dan enzim. Kandungan protein dari membran plasma biasanya 50%. Energi-transduksi
membran, seperti membran internal mitokondria dan kloroplas, memiliki kandungan protein tertinggi, biasanya 75%. Komponen protein dari membran dapat divisualisasikan dengan SDS mudah-elektroforesis gel poliakrilamida. Mobilitas elektroforesis protein banyak mengandung gel SDS-tergantung pada massa bukan pada muatan bersih protein. Pola elektroforesis gel dari tiga membran plasma membran eritrosit, membran fotoreseptor sel batang retina, dan membran retikulum sarkoplasma otot yang ditunjukkan pada Gambar.16. Hal ini jelas bahwa masing-masing tiga membran mengandung banyak protein namun memiliki protein yang berbeda komposisinya. Secara umum, membran melakukan fungsi yang berbeda mengandung repertoar yang berbeda dari protein.

                                                         

Gambar. 16. Pola Sds-Akrilamida Gel Membran Protein. (A) membran plasma eritrosit. (B) membran sel fotoreseptor batang retina. (C) retikulum sarkoplasma membran sel otot. [Courtesy of Dr Theodore Steck (Bagian A) dan Dr David MacLennan (Bagian C).]

5.1. Penggabungan Protein dengan lapisan lipid ganda dalam Berbagai Cara

Kemudahan protein dapat dipisahkan dari membran menunjukkan bagaimana hal ini terkait erat dengan membran. Beberapa protein membran dapat dilarutkan dengan cara yang relatif ringan, seperti ekstraksi dengan larutan yang memiliki kekuatan ionik yang tinggi (misalnya, 1 M NaCl). Protein membran lainnya terikat jauh lebih kuat, mereka dapat dilarutkan hanya dengan menggunakan deterjen atau pelarut organik. Protein membran dapat diklasifikasikan sebagai perifer atau integral atas dasar perbedaan dalam dissociability (Gambar. 17). Protein membran integral berinteraksi ekstensif dengan rantai hidrokarbon lipid membran, dan agen sehingga hanya yang bersaing untuk interaksi nonpolar ini dapat membebaskan mereka. Bahkan, protein membran paling integral span lipid bilayer. Sebaliknya, perifer
membran protein terikat membran terutama oleh interaksi elektrostatik dan ikatan hidrogen dengan kepala kelompok lipid. Interaksi ini dapat terganggu kutub dengan menambahkan garam atau dengan mengubah pH. Banyak perifer membran protein terikat pada permukaan protein integral, baik pada sitosol atau sisi ekstraselular dari membran. Lain menempel ke lapisan lipid ganda dengan rantai hidrofobik kovalen, seperti asam lemak. 

Gambar. 17. Integral dan Peripheral Membran Protein. Protein membran integral (a, b​​, dan c) berinteraksi secara menyeluruh dengan wilayah hidrokarbon bilayer. Hampir semua dikenal protein membran terpisahkan melintasi bilayer lipid. Protein membran perifer (d dan e) mengikat ke permukaan protein integral. Beberapa protein membran perifer berinteraksi dengan kelompok kepala polar lipid (tidak ditampilkan).

5.2. Protein membran dalam berinteraksi dengan berbagai cara

Meskipun protein membran lebih sulit untuk dimurnikan dan membentuk kristal daripada protein, peneliti menggunakan x-ray kristalografi atau metode mikroskopis elektron telah menentukan struktur tiga dimensi yang lebih dari 20 protein seperti pada resolusi yang cukup tinggi untuk melihat rincian molekul. Struktur protein membran berbeda dari protein larut berkaitan dengan distribusi gugus hidrofobik dan hidrofilik. Protein dapat Span tersebut adalah membran dengan heliks alfa. Protein membran pertama yang di pertimbangkan adalah protein archaea bacteriorhodopsin, ditunjukkan dalam Gambar. 18. Protein yang bertindak dalam energi transduksi dengan menggunakan energi cahaya untuk mengangkut proton dari dalam sel ke luar. Gradien proton yang dihasilkan dengan cara ini digunakan untuk membentuk ATP. Bacteriorhodopsin dibangun hampir seluruhnya dari heliks; tujuh simpul dibentuk heliks, hampir tegak lurus diatur ke bidang membran, rentang lebarnya 45-Å. Pemeriksaan struktur utama bacteriorhodopsin mengungkapkan bahwa sebagian besar asam amino dalam membran-yang mencakup heliks nonpolar (Gambar. 19). Ini distribusi asam amino nonpolar yang bijaksana karena residu yang baik dalam kontak dengan inti hidrokarbon membran atau dengan satu sama lain.

Gambar. 18. Struktur bacteriorhodopsin. Bacteriorhodopsin sebagian besar terdiri dari membran- a heliks. (A) Lihat melalui dua lapis membran. Bagian dalam membran adalah hijau dan kelompok kepala berwarna merah. (B) Sebuah pandangan dari sisi membran sitoplasmik.

Gambar. 19. Urutan asam amino bacteriorhodopsin. Tujuh daerah heliks disorot dalam warna kuning dan residu dibebankan dalam merah.

STEROID

Steroid adalah senyawa organik lemak sterol tidak terhidrolisis yang dapat dihasil reaksi penurunan dari terpena atau skualena. Steroid juga salah satu bentuk triterpena termodifikasi, sehingga unit penyusunnya adalah isoprena, yaitu IPP dan DMAPP. IPP dan DMAPP dibiosintesis oleh tubuh dari Asetil Koenzim A, suatu C-2 hasil pelepasan CO2 oleh piruvat pada jalur metabolisme, lewat jalur asam mevalonat atau deoksisilulosa fosfat. Steroid merupakan kelompok senyawa yang penting dengan struktur dasar sterana jenuh (saturated tetracyclic hydrocarbon : 1,2-cyclopentanoperhydrophenanthrene) dengan 17 atom karbon dan 4 cincin. Senyawa yang termasuk turunan steroid, misalnya kolesterol, ergosterol, progesteron, dan estrogen. Pada umunya steroid berfungsi sebagai hormon. Steroid mempunyai struktur dasar yang terdiri dari 17 atom karbon yang membentuk tiga cincin sikloheksana dan satu cincin siklopentana. Perbedaan jenis steroid yang satu dengan steroid yang lain terletak pada gugus fungsional yang diikat oleh ke-empat cincin ini dan tahap oksidasi tiap-tiap cincin.
Lemak sterol adalah bentuk khusus dari steroid dengan rumus bangun diturunkan dari kolestana dilengkapi gugus hidroksil pada atom C-3, banyak ditemukan pada tanaman, hewan dan fungi. Semua steroid dibuat di dalam sel dengan bahan baku berupa lemak sterol, baik berupa lanosterol pada hewan atau fungsi, maupun berupa sikloartenol pada tumbuhan. Kedua jenis lemak sterol di atas terbuat dari siklisasi squalena dari triterpena. Kolesterol adalah jenis lain lemak sterol yang umum dijumpai.

Beberapa steroid bersifat anabolik, antara lain testosteron, metandienon, nandrolon dekanoat, 4-androstena-3 17-dion. Steroid anabolik dapat mengakibatkan sejumlah efek samping yang berbahaya, seperti menurunkan rasio lipoprotein densitas tinggi, yang berguna bagi jantung, menurunkan rasio lipoprotein densitas rendah, stimulasi tumor prostat, kelainan koagulasi dan gangguan hati, kebotakan, menebalnya rambut, tumbuhnya jerawat dan timbulnya payudara pada pria. Secara fisiologi, steroid anabolik dapat membuat seseorang menjadi agresif.
 

Biosintesis

Steroid adalah salah satu bentuk triterpena termodifikasi, sehingga unit penyusunnya adalah isoprena, yaitu IPP dan DMAPP. IPP dan DMAPP dibiosintesis oleh tubuh dari Asetil Koenzim A, suatu C-2 hasil pelepasan CO2 oleh piruvat pada jalur metabolisme, lewat jalur asam mevalonat atau deoksisilulosa fosfat

Unit – Unit IPP dan DMAPP bereaksi memanjangkan rantai membentuk C-15, disebut farnesil. Dua FPP (Farnesil Pirofosfat) bergabung ekor-ekor membentuk skualena. Skualena teroksidasi membentuk epoksida, memungkinkan terjadinya siklisasi membentuk lanosterol.

Referensi

1.     Jeramy M. Berg., John L. Tymoczko dan Lubert styer “Biochemistry fifth edition” W.H. Freeman and Company.

2.      “Steroids”. Cyberlipid Center..

3.       "Bile acid". Farlex free dictionary.

4.      P. Moss (1989). "Nomenclature of Steroids (Recommendations 1989)". Pure & Appl. Chem. 61 (10): 1783–1822. doi:10.1351/pac198961101783. PDF

5.  "Lanosterol and Cycloartenol Biosynthesis". International Union of Biochemistry and Molecular Biology.

6.      "Anabolic Steroids". ElmHurst College. Diakses pada 23 Juni 2010.

          Dewick, Paul M. , "Medicinal Natural Products: A Biosynthetic Approach" 2nd edition, 2002,    Chichester, John Wiley & Sons Ltd