The 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 kutub hidrofilik.
Mereka menghasilkan, dalam banyak kasus, dari pencampuran sekelompok molekul amphipathic dengan air, jadi ini adalah cara untuk "menstabilkan" daerah hidrofobik dari banyak molekul bersama-sama, sebuah fakta yang didorong oleh efeknya. hidrofobik dan diatur oleh gaya van der Waals.
Skema struktur misel (Sumber: Bahasa Inggris Asli: SuperManu. Spanyol: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)
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 terbentuk, selain liposom dan bilayers, struktur misel.
Misel juga dapat terbentuk di media apolar dan dalam hal ini disebut "misel terbalik", karena daerah kutub molekul amphipathic yang membentuknya "tersembunyi" di pusat hidrofilik sementara bagian apolar bersentuhan langsung dengan media. yang berisi mereka.
Struktur
Misel terdiri dari molekul amphipathic atau, dengan kata lain, molekul yang memiliki daerah hidrofilik (seperti air, kutub) dan daerah hidrofobik lainnya (anti air, apolar).
Di antara molekul ini dapat disebutkan asam lemak, molekul deterjen dan fosfolipid dari membran sel, misalnya.
Dalam konteks seluler, misel umumnya terdiri dari asam lemak (dengan panjang variabel), yang gugus karboksil polar terpapar ke permukaan agregat, sedangkan rantai hidrokarbon "tersembunyi" di pusat hidrofobik, sehingga mengadopsi a struktur yang lebih atau kurang bulat.
Fosfolipid, yang merupakan molekul amphipathic 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. bulat.
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 medium berair, mereka "bersarang" ke dalam lapisan ganda (mirip dengan sandwich); yaitu, dalam struktur yang lebih datar, di mana masing-masing "permukaan" yang diekspos ke medium terdiri dari kepala kutub dari gugus yang melekat pada gliserol dan "pengisian" sandwich terdiri dari ekor hidrofobik (asam lemak yang diesterifikasi ke dua karbon lainnya dari kerangka gliserol).
Satu-satunya cara yang memungkinkan fosfolipid untuk berpartisipasi dalam pembentukan misel adalah ketika salah satu dari dua rantai asam lemaknya dihilangkan dengan hidrolisis.
Organisasi
Dalam misel, seperti yang disebutkan, "pusat" memisahkan bagian nonpolar dari molekul yang menyusunnya dan mengisolasinya dari air.
Daerah pusat misel terdiri dari lingkungan yang sangat tidak teratur, dengan karakteristik seperti cairan, di mana pengukuran radius antara 10 dan 30% lebih kecil dari pada rantai molekul non-amphipathic yang sepenuhnya diperpanjang. terkait dengan kompleks molekuler.
Demikian juga, permukaan misel tidak homogen melainkan "kasar" dan heterogen, yang beberapa penelitian resonansi magnetik inti menunjukkan bahwa hanya sepertiga yang ditutupi oleh bagian kutub monomer penyusunnya.
Fungsi
Misel memiliki fungsi yang sangat signifikan, baik di alam maupun di industri dan dalam penelitian.
Mengenai fungsinya di alam, agregat molekuler ini sangat penting untuk penyerapan lemak di usus (monogliserida dan asam lemak), karena misel dengan ukuran dan komposisi berbeda dapat dibentuk dari molekul lemak yang tertelan dengan makanan dan mengangkutnya ke di dalam sel lapisan usus, memungkinkan penyerapannya.
Misel juga berfungsi dalam pengangkutan kolesterol (kelas lain dari lipid seluler) yang diperoleh dari makanan dan beberapa yang disebut vitamin "yang larut dalam lemak", itulah sebabnya mengapa mereka juga dieksploitasi secara farmakologis untuk pengangkutan dan pemberian obat 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 saat berada dalam larutan air.
Misel-misel ini berperilaku seperti bola kecil dalam bantalan, memberikan larutan sabun konsistensi licin dan sifat pelumasnya. Tindakan kebanyakan deterjen sangat bergantung pada kemampuannya untuk menghasilkan misel.
Dalam penelitian dan studi protein membran, misalnya, deterjen digunakan untuk "membersihkan" lisat sel dari lipid yang membentuk lapisan ganda membran yang khas, serta untuk memisahkan protein membran integral dari komponen hidrofobik. ini.
Latihan
Untuk memahami pembentukan struktur misel, terutama dalam deterjen, perlu mempertimbangkan konsep yang agak abstrak: konsentrasi misel kritis atau CMC.
Konsentrasi misel kritis adalah konsentrasi molekul amphipathic di mana misel mulai terbentuk. Ini adalah nilai referensi yang di atasnya peningkatan konsentrasi molekul-molekul ini hanya akan berakhir dengan peningkatan jumlah misel, dan di bawahnya ini disusun berlapis-lapis pada permukaan media berair yang mengandungnya. .
Perbedaan dan persamaan antara misel dan lapisan ganda yang dibentuk oleh fosfolipid (Sumber: 31 Maret 2003 dalam: Pengguna: Stephen Gilbert, 31 Maret 2003 dalam: Pengguna: Stephen Gilbert, 27 Desember 2004 dalam: Pengguna: Quadell, terjemahan Pengguna: imartin6 / CC OLEH-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) melalui Wikimedia Commons)
Jadi, pembentukan misel merupakan konsekuensi langsung dari "amfifilis" surfaktan dan sangat bergantung pada karakteristik strukturalnya, terutama pada bentuk dan hubungan ukuran antara gugus kutub dan gugus apolar.
Dalam pengertian ini, pembentukan misel lebih disukai jika luas penampang gugus kutub 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 bergantung pada pembentukan misel adalah:
- Temperatur: temperatur misel kritis (CMT) juga telah ditentukan, yaitu temperatur di atas mana pembentukan misel lebih disukai
- Kekuatan ionik: yang relevan, terutama, untuk detergen atau surfaktan tipe ionik (yang gugus polar memiliki muatan)
Referensi
- Hassan, PA, Verma, G., & Ganguly, R. (2011). 1 Bahan Lunak À Properti dan Aplikasi. Bahan Fungsional: Persiapan, Pengolahan dan Aplikasi, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Biologi struktur membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip biokimia Lehninger (hlm. 71-85). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). Bentuk dan ukuran misel. Jurnal Kimia Fisik, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF, & Liu, M. (2016). Nanopartikel sebagai sistem penghantaran obat terapi kombinasi untuk kanker. Dalam Nanobiomaterials dalam Terapi Kanker (hlm. 253-280). William Andrew Publishing.