Skema struktural misel (Sumber: Bahasa Inggris Asli: SuperManu. Bahasa Spanyol: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)
Apa itu misel?
misel adalah struktur bola stabil dibentuk oleh ratusan molekul amphipathic, yaitu molekul yang ditandai dengan polar (hidrofilik) dan daerah nonpolar (hidrofobik). Seperti molekul yang menyusunnya, misel memiliki pusat hidrofobik yang kuat dan permukaannya “dilapisi” dengan gugus polar hidrofilik.
Mereka menghasilkan, dalam banyak kasus, dari campuran sekelompok molekul amfipatik dengan air, jadi ini adalah cara “menstabilkan” daerah hidrofobik dari banyak molekul bersama-sama, fakta yang didorong oleh efek hidrofobik dan diatur oleh van der pasukan Waals.
Baik deterjen dan sabun, serta lipid seluler tertentu, dapat membentuk misel, yang memiliki relevansi fungsional, setidaknya pada hewan, dari sudut pandang penyerapan lemak dan pengangkutan zat yang larut dalam lemak.
Fosfolipid, salah satu kelas lipid yang paling melimpah dan penting untuk sel hidup, dalam kondisi tertentu dapat membentuk, selain liposom dan bilayer, struktur misel.
Misel juga dapat dibentuk dalam media apolar dan dalam hal ini disebut “misel terbalik”, karena daerah kutub molekul amfipatik yang membentuknya “tersembunyi” di pusat hidrofilik sedangkan bagian apolar bersentuhan langsung dengan media yang berisi mereka.
Struktur misel
Misel terdiri dari molekul amfipatik atau, dengan kata lain, molekul yang memiliki wilayah hidrofilik (seperti air, polar) dan wilayah hidrofobik lainnya (penolak air, apolar).
Di antara molekul-molekul ini, misalnya, dapat dibuat asam lemak, molekul deterjen dan fosfolipid membran sel.
Dalam konteks seluler, misel umumnya terdiri dari asam lemak (dengan panjang bervariasi), yang gugus karboksil polarnya menghadap ke permukaan agregat, sedangkan rantai hidrokarbon “tersembunyi” di pusat hidrofobik, sehingga mengadopsi struktur kurang bulat.
Fosfolipid, yang merupakan molekul amfipatik lain yang sangat penting bagi sel, umumnya tidak mampu membentuk misel, karena dua rantai asam lemak yang membentuk “ekor hidrofobik” mereka menempati ukuran besar dan membuat pengemasan bentuk apa pun menjadi sulit.
Pembentukan misel yang dimediasi oleh lingkungan berair (Sumber: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)
Sebaliknya, ketika molekul-molekul ini berada dalam media berair, mereka “bersarang” ke dalam lapisan ganda (mirip dengan sandwich).
Ini adalah struktur yang lebih datar, di mana masing-masing “permukaan” yang terbuka ke tengah terdiri dari kepala kutub gugus yang melekat pada gliserol dan “pengisi” sandwich terdiri dari ekor hidrofobik (asam lemak yang diesterifikasi ke dua karbon lain dari tulang punggung gliserol).
Satu-satunya cara di mana fosfolipid dapat berpartisipasi dalam pembentukan misel adalah ketika salah satu dari dua rantai asam lemaknya dihilangkan dengan hidrolisis.
Organisasi
Dalam misel, seperti disebutkan, “pusat” menyerap bagian apolar dari molekul yang menyusunnya dan mengisolasinya dari air.
Dengan demikian, wilayah pusat misel terdiri dari lingkungan yang sangat tidak teratur, dengan karakteristik seperti cairan, di mana pengukuran radius antara 10 dan 30% lebih kecil daripada ukuran rantai molekul non-amfipatik yang sepenuhnya diperpanjang. .
Demikian juga, permukaan misel tidak homogen melainkan “kasar” dan heterogen, di mana beberapa studi resonansi magnetik nuklir menunjukkan bahwa hanya sepertiga yang ditutupi oleh bagian kutub dari monomer penyusunnya.
Fungsi
Misel memiliki fungsi yang sangat signifikan, baik di alam maupun di industri maupun dalam penelitian.
Mengenai fungsinya di alam, agregat molekuler ini sangat penting untuk penyerapan usus dari lemak (monogliserida dan asam lemak).
Misel dengan ukuran dan komposisi yang berbeda dapat dibentuk dari molekul lemak yang tertelan bersama makanan dan mengangkutnya ke dalam sel-sel lapisan usus, sehingga memungkinkan penyerapannya.
Misel juga berfungsi dalam pengangkutan kolesterol (kelas lain dari lipid seluler) yang diperoleh dengan makanan dan beberapa yang disebut vitamin “larut dalam lemak”, itulah sebabnya mereka juga dieksploitasi secara farmakologis untuk pengangkutan dan pemberian obat-obatan dengan karakteristik apolar. .
Deterjen dan sabun yang digunakan setiap hari untuk kebersihan pribadi atau untuk membersihkan berbagai jenis permukaan terdiri dari molekul lipid yang mampu membentuk misel ketika berada dalam larutan berair.
Misel ini berperilaku seperti bola kecil dalam bantalan, memberikan larutan sabun konsistensi licin dan sifat pelumasnya. Tindakan sebagian besar deterjen sangat bergantung pada kemampuannya menghasilkan misel.
Dalam penelitian dan studi protein membran, misalnya, deterjen digunakan untuk “memurnikan” lisat sel dari lipid yang membentuk lapisan ganda karakteristik membran, serta untuk memisahkan protein membran integral dari komponen hidrofobik.
Pelatihan
Untuk memahami pembentukan struktur misel, terutama dalam deterjen, perlu memperhitungkan konsep yang agak abstrak: konsentrasi misel kritis atau CMC.
Konsentrasi misel kritis adalah konsentrasi molekul amfipatik di mana misel mulai terbentuk. Ini adalah nilai referensi di mana peningkatan konsentrasi molekul-molekul ini hanya akan berakhir dengan peningkatan jumlah misel, dan di bawahnya ini secara istimewa diatur dalam lapisan-lapisan pada permukaan media berair yang mengandungnya. .
Perbedaan dan persamaan antara misel dan bilayer fosfolipid (Sumber: Stephen Gilber melalui Wikimedia Commons)
Dengan demikian, pembentukan misel merupakan konsekuensi langsung dari “amphifilisitas” surfaktan dan sangat bergantung pada karakteristik strukturalnya, terutama pada hubungan bentuk dan ukuran antara gugus polar dan apolar.
Dalam pengertian ini, pembentukan misel disukai ketika luas penampang gugus polar jauh lebih besar daripada gugus apolar, seperti yang terjadi pada asam lemak bebas, dengan lisofosfolipid dan dengan deterjen seperti natrium dodesil sulfat ( SDS).
Dua parameter lain yang menjadi dasar pembentukan misel adalah:
- Temperatur juga telah didefinisikan temperatur misel kritis (CMT, dari temperatur misel kritis Inggris ) yang merupakan temperatur di atas yang disukai pembentukan misel.
- Kekuatan ionik: yang relevan, di atas segalanya, untuk deterjen atau surfaktan tipe ionik (yang gugus polarnya memiliki muatan).
