Dwilapisan lipid

Dwilapisan lipid ialah satu lapisan membran berkutub nipis yang terdiri daripada dua lapisan molekul lipid. Membran-membran ini adalah helaian-helaian rata yang membentuk penghadang berterusan di sekeliling sel. Membran sel hampir setiap organisma hidup dan banyak jenis virus, serta membran yang menyelubungi nukleus sel dan struktur sub-selular lain dibentuk oleh satu lapisan dwilapisan lipid. Dwilapisan lipid ialah penghadang yang mengekalkan ion-ion, protein-protein dan molekul-molekul lain di mana ia diperlukan dan menghalangnya daripada membaur ke kawasan lain di mana ia tidak diperlukan. Dwilapisan lipid sangat sesuai untuk memainkan peranan ini kerana meskipun ia hanya beberapa nanometer lebar, ia tidak dapat ditembusi oleh kebanyakan molekul yang boleh larut dalam air (hidrofilik). Tambahan lagi, dwilapisan tidak dapat ditembusi oleh ion-ion, lantas membenarkan sel-sel untuk mengawal kepekatan garam dan tahap pH dengan mengepam ion merentasi membrannya menggunakan protein-protein yang dinamakan pam ion.

Dwilapisan semula jadi biasanya terdiri daripada fosfolipid yang mempunyai satu kepala hidrofilik dan dua ekor hidrofobik di setiap molekul. Apabila fosfolipid didedahkan kepada air, ia bersusun membentuk helaian dua lapisan (satu dwilapisan) dengan setiap ekor molekul menghala ke arah tengah helaian ini. Bahagian tengah dwilapisan ini hampir tidak mempunyai air dan mengeluarkan molekul-molekul seperti gula dan garam yang boleh larut dalam air tapi tidak dalam minyak. Proses pemasangan ini hampir serupa dengan proses tautan titisan minyak dalam air dan didorong oleh daya yang sama, yang dinamakan kesan hidrofobik. Oleh sebab dwilapisan lipid agak rapuh dan sangat nipis sehinggakan ia tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop tradisional, dwilapisan amat sukar untuk dikaji. Eksperimen ke atas dwilapisan selalunya memerlukan teknik-teknik yang canggih seperti mikroskopi elektron dan mikroskopi daya atom.

Fosfolipid dengan sesetengah kumpulan kepala boleh mengubah kimia permukaan satu dwilapisan dan boleh melakukan perkara seperti menanda sel untuk dimusnahkan oleh sistem imun. Ekor lipid juga boleh mempengaruhi ciri-ciri membran, misalnya dengan menentukan fasa dwilapisan. Dwilapisan ini boleh memiliki bentuk gel pepejal dalam suhu lebih rendah tetapi beralih fasa kepada bentuk bendalir pada suhu yang lebih tinggi. Susunan lipid-lipid dalam dwilapisan juga mempengaruhi ciri-ciri mekanikalnya, termasuklah ketahanannya terhadap regangan dan lenturan. Kebanyakan ciri ini telah dikaji dengan menggunakan dwilapisan "model" tiruan yang dihasilkan dalam makmal. Vesikel yang dihasilkan oleh dwilapisan model juga telah digunakan secara klinikal untuk menghantar ubat-ubatan.

Membran biologi biasanya mengandungi beberapa jenis lipid lain selain fosfolipid. Contoh utama bagi ini dalam sel haiwan ialah kolestrol yang membantu memperkuatkan dwilapisan dan mengurangkan ketelapannya. Kolestrol juga membantu mengawal aktiviti sesetengah protein membran integral. protein membran integral berfungsi apabila digabungkan ke dalam dwilapisan lipid. Oleh sebab dwilapisan menentukan sempadan bagi satu sel dan komponen-komponennya, protein-protein membran ini terlibat dalam pelbagai proses pengisyaratan di dalam dan di antara sel. Sesetengah jenis protein membran terlibat dalam proses melakurkan dua dwilapisan bersama-sama. Lakuran ini membolehkan penggabungan dua struktur berbeza seperti dalam proses persenyawaan telur oleh sperma atau kemasukan virus ke dalam sel.

Dwilapisan lipid, juga dikenali sebagai dwilapisan fosfolipid, ialah satu helaian lipid-lipid setebal dua molekul yang disusun supaya kepala fosfat yang bersifat hidrofilik menghala keluar ke arah air di kedua-dua belah dwilapisan manakala ekor hidrofobik pula menghala ke dalam ke arah teras dwilapisan itu. Susunan ini menghasilkan dua "lembaran"; setiap satu lembaran ialah satu lapisan molekul. Lipid-lipid tersusun sendiri membentuk struktur ini disebabkan kesan hidrofobik yang menghasilkan tindak balas yang terlalu bertenaga di antara ekor lipid yang hidrofobik dengan air di sekeliling. Oleh itu, bentuk dwilapisan lipid biasanya dikekalkan sepenuhnya oleh daya bukan kovalen yang tidak melibatkan sebarang pembentukan ikatan kimia antara satu-satu molekul.

Terdapat beberapa persamaan antara struktur ini dengan buih sabun biasa, meskipun terdapat juga perbezaan yang penting. Seperti yang ditunjukkan, kedua-dua struktur melibatkan dua lapisan molekul tunggal bahan amfifilik. Bagi buih sabun, dua ekalapisan sabun meliputi lapisan air di antara kedua-duanya. Kepala hidrofilik menghala ke dalam ke arah teras air ini, sementara ekor hidrofobiknya menghala keluar menghala udara. Untuk dwilapisan lipid pula, struktur ini diterbalikkan, yakni kepalanya di luar dan ekornya di dalam. Satu lagi perbezaan antara dwilapisan lipid dengan buih sabun ialah saiz relatifnya. Buih sabun biasanya beberapa ratus nanometer tebal—lebih kurang sama dengan panjang gelombang cahaya, dan inilah sebab mengapa kesan gangguan menghasilkan pelangi pada permukaan buih. Sebaliknya, satu dwilapisan lipid hanya sekitar lima nanometer tebal, jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya. Oleh itu, lapisan ini tidak boleh dilihat oleh mata manusia, tidak juga oleh mikroskop cahaya.