một nửa kỵ nước
Khối lượng dự trữ lipid màng là rất lớn, cú thể gõy khú khăn cho việc nhận biết phõn loại. Tuy nhiờn, chỳng cú một dạng cấu trỳc chung: cỏc lipid màng là cỏc phõn tử lưỡng tớnh. Chỳng chứa cảđầu ưa nước và đầu kỵ nước (bảng 3.2).
Chỳng ta hóy nhỡn vào mụ hỡnh khụng gian của một phosphoglycerid, như
phosphatidyl cholin. Hỡnh dạng đại thể của nú là hỡnh chữ nhật. Hai chuỗi acid bộo gần như song song với nhau, trong khi phần phosphoryl cholin quay về hướng ngược lại.
Sphingomyelin cú một hỡnh thể tương tự. Nhúm đường của một glycolipid thay bằng phosphoryl cholin. Do vậy, ký hiệu tắt dưới đõy đó được chấp nhận là đại diện cho cỏc lipid màng. Đơn vị ưa nước, cũn được gọi là đầu phõn cực, được biểu thị bằng một vũng trũn, trong khi cỏc đuụi hydrocarbon kỵ nước được miờu tả bằng cỏc đường thẳng hay lượn súng (hỡnh 3.7).
Hỡnh 3.7
Mụ hỡnh biểu diễn một phõn tử lipid màng
Cỏc phospholipid và glycolipid dễ dàng hỡnh thành nờn cỏc tấm phẳng phõn tử kộp trong mụi trường nước.
Chỳng ta hóy xem xột sự sắp xếp của phospholipid và glycolipid trong một mụi trường nước. Cỏc đầu phõn cực của chỳng cú xu hướng tiếp xỳc với nước, trong khi cỏc đuụi hydrocarbon cố gắng trỏnh nước. Sự việc này xảy ra như thế nào bờn trong nước? Cỏch thứ nhất là hỡnh thành nờn một hạt micelle, một cấu trỳc hỡnh cầu trong đú cỏc nhúm đầu phõn cực được bao quanh bởi nước và cỏc đuụi hydrocarbon được giấu vào bờn trong, đối diện với nhau (hỡnh 3.8). Cỏch thứ hai là, sự tương phản rừ rệt của cỏc nửa ưa nước và kỵ nước của cỏc lipid màng sẽ được thoả món bằng việc hỡnh thành nờn một tấm phõn tử kộp, cũn được gọi là lớp kộp lipid (hỡnh 3.8). Cấu trỳc được lựa chọn cho hầu hết cỏc phospholipid và glycolipid trong cỏc mụi trường nước là một tấm phõn tử kộp chứ khụng phải là một hạt micelle. Lý do là hai chuỗi acid bộo thỡ quỏ lớn để nằm gọn trong lũng của một hạt micelle. Ngược lại, cỏc muối của acid bộo (như natri palmitat, một thành phần của xà phũng), chỉ chứa một chuỗi nờn sẵn sàng hỡnh thành nờn cỏc micelle. Sự hỡnh thành cỏc lớp kộp thay cho cỏc micelle bởi cỏc phospholipid cú tầm quan trọng rất lớn trong sinh học. Một hạt micelle là một cấu trỳc bị giới hạn, thường cú đường kớnh nhỏ hơn 20nm. Ngược lại, một tấm phẳng phõn tử kộp cú thể cú cỏc kớch thước mở rộng, đến 106nm. Cỏc phospholipid là cỏc thành phần chủ đạo của màng bởi vỡ chỳng dễ dàng hỡnh thành cỏc tấm phõn tử kộp rộng. Hơn nữa, cỏc tấm này đúng vai trũ như cỏc hàng rào thẩm thấu chọn lọc, nhưng khỏ linh động.
Sự hỡnh thành lớp kộp lipid là một quỏ trỡnh lắp rỏp tựđộng. Núi cỏch khỏc, cấu trỳc tấm kộp phõn tử là thuộc tớnh vốn cú trong cấu trỳc của cỏc phõn tử lipid thành phần, cụ thể là trong đặc tớnh lưỡng tớnh của chỳng.
Sự hỡnh thành cỏc lớp kộp lipid từ cỏc glycolipid và cỏc phospholipid là một quỏ trỡnh xảy ra nhanh, tức thỡ trong nước. Cỏc tương tỏc kỵ nước là động lực cho việc hỡnh thành cỏc lớp kộp lipid. Hóy nhớ lại rằng cỏc tương tỏc kỵ nước cũng đúng một vai trũ nổi trội trong việc gấp lại cỏc protein trong mụi trường nước. Cỏc phõn tử nước được giải phúng từ cỏc đuụi hydrocarbon của cỏc lipid màng bởi vỡ cỏc đuụi này trở nờn bị cụ lập trong phớa khụng phõn cực của lớp màng kộp. Hơn nữa, cũn cú lực hấp dẫn Van der Waals giữa cỏc đuụi hydrocarbon. Những lực này tạo thuận lợi cho việc bao gúi chặt chẽ của cỏc đuụi. Cuối cựng cú lực hỳt tĩnh điện và cỏc liờn kết hydro giữa cỏc đầu phõn cực và cỏc phõn tử nước. Như vậy, cỏc lớp kộp lipid được tạo ra ổn định bởi hàng loạt cỏc lực liờn kết hoỏ học và tạo ra cỏc tương tỏc phõn tử trong cỏc hệ thống sinh học.
(a) (b)
Hỡnh 3.8
Lớp kộp lipid (a) và hạt micelle (b)