biomembranes adalah struktur, sangat dinamis dan selektif alam terutama lipid, bagian dari sel-sel semua makhluk hidup. Intinya, mereka bertanggung jawab untuk menetapkan batas antara kehidupan dan ruang ekstraseluler, selain memutuskan secara terkendali apa yang bisa masuk dan keluar dari sel.
Sifat-sifat membran (seperti fluiditas dan permeabilitas) secara langsung ditentukan oleh jenis lipid, saturasi dan panjang molekul-molekul ini. Setiap jenis sel memiliki membran dengan komposisi karakteristik lipid, protein, dan karbohidrat, yang memungkinkannya menjalankan fungsinya.
Sumber: karya turunan: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * karya turunan: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0 )]
Indeks artikel
Struktur
Model yang diterima saat ini untuk menggambarkan struktur membran biologis disebut “mosaik cair”. Ini dikembangkan pada tahun 1972 oleh peneliti S. Jon Singer dan Garth Nicolson.
Mosaik adalah penyatuan unsur heterogen yang berbeda. Dalam kasus membran, unsur-unsur ini terdiri dari berbagai jenis lipid dan protein. Komponen-komponen ini tidak statis: sebaliknya, membran dicirikan oleh sangat dinamis, di mana lipid dan protein bergerak secara konstan.
Dalam beberapa kasus, kita dapat menemukan karbohidrat yang terikat pada beberapa protein atau pada lipid yang membentuk membran. Selanjutnya kita akan mengeksplorasi komponen utama membran.
-Lemak
Lipid adalah polimer biologis yang terdiri dari rantai karbon, karakteristik utamanya adalah tidak larut dalam air. Meskipun mereka memenuhi beberapa fungsi biologis, yang paling menonjol adalah peran struktural mereka dalam membran.
Lipid yang mampu membentuk membran biologis terdiri dari bagian apolar (tidak larut dalam air) dan bagian polar (larut dalam air). Jenis molekul ini dikenal sebagai amfipatik. Molekul-molekul ini adalah fosfolipid.
Bagaimana lipid berperilaku dalam air?
Ketika fosfolipid bersentuhan dengan air, bagian kutub adalah yang benar-benar bersentuhan dengannya. Sebaliknya, “ekor” hidrofobik berinteraksi satu sama lain, mencoba melarikan diri dari cairan. Dalam larutan, lipid dapat memperoleh dua pola organisasi: misel atau bilayer lipid.
Misel adalah kumpulan kecil lipid, di mana kepala kutub berkumpul bersama “memandang” ke air dan ekor mengelompok bersama di dalam bola. Bilayers, seperti namanya, adalah dua lapisan fosfolipid di mana kepala menghadap air, dan ekor dari masing-masing lapisan berinteraksi satu sama lain.
Formasi ini terjadi secara spontan. Artinya, tidak ada energi yang dibutuhkan untuk mendorong pembentukan misel atau bilayer.
Sifat amfipatik ini, tanpa diragukan lagi, merupakan lipid tertentu yang paling penting, karena memungkinkan kompartementalisasi kehidupan.
Tidak semua membran sama
Dalam hal komposisi lipidnya, tidak semua membran biologis sama. Ini bervariasi dalam hal panjang rantai karbon dan saturasi di antara mereka.
Dengan saturasi yang kita maksud adalah jumlah ikatan yang ada di antara karbon. Ketika ada ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, rantai itu tidak jenuh.
Komposisi lipid dari membran akan menentukan sifat-sifatnya, terutama fluiditasnya. Ketika ada ikatan rangkap atau rangkap tiga, rantai karbon “memutar”, menciptakan ruang dan mengurangi pengepakan ekor lipid.
Ketegaran mengurangi permukaan kontak dengan ekor tetangga (khususnya gaya interaksi van der Waals), melemahkan penghalang.
Sebaliknya, ketika saturasi rantai meningkat, interaksi van der Waals jauh lebih kuat, meningkatkan densitas dan kekuatan membran. Demikian pula, kekuatan penghalang dapat ditingkatkan jika rantai hidrokarbon bertambah panjang.
Kolesterol adalah jenis lain dari lipid yang dibentuk oleh perpaduan empat cincin. Kehadiran molekul ini juga membantu memodulasi fluiditas dan permeabilitas membran. Sifat-sifat ini juga dapat dipengaruhi oleh variabel eksternal, seperti suhu.
-Protein
Dalam sel normal, sedikit kurang dari setengah komposisi membran adalah protein. Ini dapat ditemukan tertanam dalam matriks lipid dalam berbagai cara: benar-benar terbenam, yaitu integral; atau perifer, di mana hanya sebagian dari protein yang melekat pada lipid.
Protein digunakan oleh beberapa molekul sebagai saluran atau pengangkut (dari jalur aktif atau pasif) untuk membantu molekul hidrofilik yang besar melintasi penghalang selektif. Contoh yang paling menonjol adalah protein yang bekerja sebagai pompa natrium-kalium.
-Karbohidrat
Karbohidrat dapat melekat pada dua molekul tersebut. Mereka umumnya ditemukan di sekitar sel dan berperan dalam penandaan seluler umum, pengenalan, dan komunikasi.
Misalnya, sel-sel sistem kekebalan menggunakan jenis penandaan ini untuk membedakan apa yang mereka miliki dari apa yang asing, dan dengan demikian mengetahui sel mana yang harus diserang dan mana yang tidak.
Fitur
Tetapkan batas
Bagaimana batas-batas kehidupan ditetapkan? Melalui biomembran. Membran asal biologis bertanggung jawab untuk membatasi ruang seluler di semua bentuk kehidupan. Properti kompartementalisasi ini penting untuk pembangkitan sistem kehidupan.
Dengan cara ini, lingkungan yang berbeda dapat dibuat di dalam sel, dengan konsentrasi dan pergerakan bahan yang diperlukan yang optimal untuk makhluk organik.
Selain itu, membran biologis juga menetapkan batas di dalam sel, yang berasal dari kompartemen khas sel eukariotik: mitokondria, kloroplas, vakuola, dll.
Selektivitas
Sel hidup membutuhkan masuk dan keluar konstan unsur tertentu, misalnya pertukaran ion dengan lingkungan ekstraseluler dan ekskresi zat limbah, antara lain.
Sifat membran membuatnya permeabel terhadap zat tertentu dan tahan terhadap zat lain. Untuk alasan ini, membran, bersama dengan protein di dalamnya, bertindak sebagai semacam “penjaga gerbang” molekuler yang mengatur pertukaran bahan dengan lingkungan.
Molekul kecil, yang tidak polar, dapat melintasi membran tanpa masalah. Sebaliknya, semakin besar molekul dan semakin polar, kesulitan perjalanan meningkat secara proporsional.
Untuk memberikan contoh spesifik, molekul oksigen dapat melakukan perjalanan melalui membran biologis satu miliar kali lebih cepat daripada ion klorida.
Referensi
- Freeman, S. (2016). Ilmu biologi . Pearson.
- Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Biologi sel molekuler . WH Freeman.
- Pena, A. (2013). Membran sel . Dana Budaya Ekonomi.
- Penyanyi, SJ, & Nicolson, GL (1972). Model mosaik cair dari struktur membran sel. Sains , 175 (4023), 720-731.
- Stein, W. (2012). Pergerakan molekul melintasi membran sel . lain.
