3. lipid dan membran

Click here to load reader

Post on 18-Apr-2015

64 views

Category:

Documents

8 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Chapter 3

Lipid & Membran

Copyright 1999-2004 by Joyce J. Diwan. All rights reserved.

Lipid bersifat non-polar yaitu senyawa (hidrofobik), larut pada pelarut/solven organik Kebanyakan lipid adalah amfipatik, mempunyai ujung non-polar dan ujung polar . Asam lemak/Fatty acids terdiri dari rantai hidrokarbon dengan gugus asam karbosilat di ujungnya

Ex as.lemak16-C : CH3(CH2)14-COONon-polar polar

As lemak 16-C memiliki satu cis double bond di antara atom C 9-10, ditulis 16:1 cis D9.

Ik. Rangkap/Double O bonds pada as. Lemak a C 3 1 O biasanya dlm 4 2 konfigurasi cis. Secara alami fatty acid with a cis-D9 kebanyakan as. lemak double bond memiliki atom karbon genap/even number Beberapa as lemak memiliki nama umum : 14:0 as miristat; 16:0 as palmitat; 18:0 as stearat; 18:1 cisD9 as oleat/oleic acid 18:2 cisD9,12 as linoleat/linoleic acid 18:3 cisD9,12,15 a-linonenic acid 20:4 cisD5,8,11,14 arachidonic acid 20:5 cisD5,8,11,14,17 eicosapentaenoic acid (suatu omega-3)

4

3

a 2

O C1

O

fatty acid with a cis-D9 double bond

Ada rotasi bebas di sekitar ikatan atom C-C pada as lemak hidrolarbon, kecuali pada daerah ik rangkap/double bond. Setiap ik rangkap/ cis double bond mengakibatkan kink pada rantai.

PendahuluanTiga komponen penyusun membran: 1. Gliserofosfolipid/Fosfogliserida 2. Sfingolipid 3. Kolesterol

6

1. Gliserofosfolipid/fosfogliseridaGliserofosfolipid, merupakan konstituen umum dari membran sel. Memiliki kerangka gliserol/glycerol backbone. Hidroksil pada C1 & C2 mengalami esterifikasi oleh fatty acids.Note: ester terjadi ketika hidroksil /alkohol bereaksi dengan as karboksilat, dengan melapas H2O.H CH2OH C OH

CH2OH

glycerol

Formation of an ester:O R'OH + HO-C-R" O R'-O-C-R'' + H2O

FosfatidatO O R1 C O H2C CH H2C O O C O P O O R2

phosphatidate

Pada phosphatidate: fatty acids diesterkan ke OH pada C1 & C2 OH C3 diesterifikasi dengan Pi.

O O R1 C O H2C CH H2C O O C O P O O X R2

glycerophospholipid

Pada kebanyakan gliserofosfolipid (fosfogliserid), Pi di esterkan dengan polar head group (X): serin, kolin, etanolamin, gliserol, atau inositol. 2 as lemak cenderung non-identical. Mereka berbeda pada panjang dan/atau ada/tidaknya ikatan rangkap

O O R1 C O H2C CH H2C O O C O P O O CH2 CH2 R2 CH3 + N CH3 CH3

phosphatidylcholine

Posfatidilkolin, dengan kolin sebagai kepala gugus polar, suatu contoh dari gliserofosfolipid.Ini adalah lipid membran yang umum.

O O R1 C O H2 C CH H2 C O O C O P O OH H OH OH H H H OH O H OH R2

phosphatidylinositol

H

Fosfatidilinositol, dengan inositol sebagai kepala gugus polar, adalah contoh lain dari gliserofosfolipid. Selain fungsinya sebagai lipid membran, fosfatidilinositol memiliki peran juga pada cell signaling.

Setiap gliserofosfolipid memiliki: bagian polar : gliserol, karbonil dari asam lemak, Pi, & kepala gugus polar (X) 2 non-polar hidrokarbon ekor asam lemak (R1, R2). Sifat lipid amphipathic direpresentasikan pada gambar ini

O O R1 C O H2C CH H2C O O C O P O O X R2

glycerophospholipid

polar "kink" due to double bond

non-polar

13

2. Spingolipid

OH H2C H C H3N+

OH CH CH HC (CH2 )12

Sphingolipids adalah derivat darilipid sphingosine, yang memiliki ekor hidrokarbon yang panjang, dan domain polar termasuk gugus amino.OH H2C H C NH O C R OH CH CH HC (CH2 )12 CH3

sphingosine

CH3

Gugus amino dari sphingosine dapat membentuk ikatan amida dengan karboksil fatty acid, membentuk ceramide.

ceramide

CH3 H3C N+

O H2 C H2 C O P O

OOH

CH3

phosphocholine H Sphingomyelin, yaitu H2C CH C suatu ceramide sphingosine NH CH dengan gugus kepala O C HC phosphocholine atau phosphethanolamine, fatty acid R (CH ) 2 12 bentuk umum dari Sphingomyelin CH3 konstituen membran plasma Sphingomyelin, memiliki ukuran dan bentuk yang sama dengan glycerophospholipid phosphatidyl choline.

CH2OH

Cerebroside adalah O OH H sphingolipid OH O H OH H (ceramide) dengan H H2C C CH H monosaccharide H OH NH CH seperti glucose atau galactose sebagai O C HC gugus kepala polar. R (CH2 )12 cerebroside with Ganglioside adalah -galactose head group CH3 ceramide dengan gugus kepala polar suatu complex oligosaccharide, termasuk derivat gula acidic, derivative sialic acid. Cerebrosides dan gangliosides, collectively disebut glycosphingolipids, umum ditemukan pada outer leaflet of the plasma membrane bilayer, dengan rantai gula extending out dari permukaan sel.

OPO3 H2C

OH CH CH HC

CH H3N+

S1P (CH2 )12 sphingosine-1phosphate CH3

Sphingosin adalah prekursor pada sintesis sphingolipid. Sphingosine & bentuk phosphorylated derivative sphingosine-1-phosphate (S1P) memiliki peran antagonistik pada cell signals, dalam meregulasi pertumbuhan sel S1P adalah ligan dari plasma membran G-protein coupled receptors (GPCRs).

Amphipathic lipids : bagian polar kontak dengan air, bagian hidrofobik menjaduh dari air.Bilayer Spherical Micelle

Bergantung pada lipid, kemungkinan susunan molekulars: Various micelle structures. E.g., a spherical micelle is a stable configuration for amphipathic lipids with a conical shape, such as fatty acids. A bilayer. This is the most stable configuration for amphipathic lipids with a cylindrical shape, such as phospholipids.

Membrane fluidity:The interior of a lipid bilayer is normally highly fluid.liquid crystal crystal

liquid crystal state, rantai hidrokarbon fosfolipid yang teratur dan dalam gerakan konstan. Pada lower temperature, membran mengandung jenis fosfolipid tunggal mengalami transisi ke keadaan kristal di mana ekor asam lemak sepenuhnya diperpanjang, kemasan yang sangat teratur, & interaksi van der Waals antara rantai berdekatan adalah maksimal. Kinks dalam rantai asam lemak, mengganggu kemasan dalam keadaan kristal, dan menurunkan suhu transisi fase.

Cholesterol, animportant constituent of cell membranes, has a rigid ring system and a short branched hydrocarbon tail.

HO

Cholesterol

Cholesterol is largely hydrophobic. But it has one polar group, a hydroxyl, making it amphipathic.

Cholesterol inserts into bilayer membranes with its OH oriented toward the aqueous phase & its hydrophobic ring system adjacent to fatty acid chains of phospholipids.

The hydroxyl group of cholesterol forms hydrogen bonds with polar phospholipid head groups.

Cholesterol in membrane

The presence of cholesterol in a phospholipid membrane inhibits transition to the crystalline state. However interaction with the relatively rigid cholesterol decreases the mobility of hydrocarbon tails of phospholipids. Phospholipid membranes that include cholesterol have a fluidity intermediate between the liquid crystal and crystal states.

Two strategies by which phase changes of membrane lipids are avoided:

Cholesterol is abundant in membranes, such as plasma membranes, that include many lipids with long-chain saturated fatty acids. In the absence of cholesterol, such membranes would crystallize at physiological temperatures.

The inner mitochondrial membrane lacks cholesterol, but includes many phospholipids whose fatty acids have one or more double bonds, which lower the melting point to below physiological temperature.

Lateral Mobility

Lateral mobility of a lipid, within the plane of a membrane, is depicted above and in an animation.Lateral diffusion of membrane lipids and proteins is assayed by the FRAP technique: Fluorescence Recovery After Photobleaching.

Flip Flop

Flip-flop of lipids (from one half of a bilayer to the other) is very slow. Flip-flop would require the polar head group of a lipid to traverse the hydrophobic core of the membrane. Flippases catalyze flip-flop in membranes where lipid synthesis occurs. Otherwise, flip-flop of lipids is rare. Consistent with low rates of flip-flop, the 2 leaflets of a bilayer tend to differ in lipid composition.

peripheral

Membrane proteins may be classified as: peripheral integral having a lipid anchor

lipid anchor

lipid bilayer

integral

Membrane Proteins

Peripheral proteins are on the membrane surface. They are water-soluble, with mostly hydrophilic surfaces. Often peripheral proteins can be dislodged by conditions that disrupt ionic & H-bond interactions, e.g., extraction with solutions containing high concentrations of salts, change of pH, and/or chelators that bind divalent cations.

peripheral lipid anchor

lipid bilayer

integral

Membrane Proteins

Integral proteins have domains that extend into the hydrocarbon core of the membrane. Often they span the bilayer.

Intramembrane domains have largely hydrophobic surfaces, that interact with membrane lipids.