Jabarkan Membran dari Arkea

Membran arkea terbuat dari molekul yang sangat berbeda dari molekul di organisme lain, yang menunjukkan bahwa arkea berkerabat jauh dari bakteri dan eukariota. Pada semua organisme, membran sel terbuat dari molekul yang dikenal sebagai fosfolipid. Molekul-molekul ini memiliki bagian kutub yang larut dalam air ("kepala" fosfat) dan bagian nonpolar "berminyak" yang tidak larut dalam air (ekor lipid). Bagian yang berbeda ini dihubungkan oleh gugus gliserol. Dalam air, fosfolipid mengelompok, dengan kepala menghadap air dan ekor menjauhi air. Struktur utama dalam membran sel adalah lapisan ganda fosfolipid ini, yang disebut lipida dwilapis.

Fosfolipid yang dimiliki arkea tidak biasa dalam empat hal:

Bakteri dan eukariota memiliki membran yang terutama tersusun atas gliserol-lipid ester, sedangkan arkea memiliki membran yang tersusun atas gliserol-lipid eter. Perbedaannya adalah jenis ikatan yang menggabungkan lipid ke bagian gliserol; dua jenis ikatan ditunjukkan dengan warna kuning pada gambar di sebelah kanan. Pada lipid ester, ikatan ini merupakan ikatan ester, sedangkan pada lipid eter ikatan ini merupakan ikatan eter. Ikatan eter secara kimiawi lebih tahan dari ikatan ester. Stabilitas ini mungkin membantu arkea bertahan pada suhu ekstrem dan lingkungan yang sangat asam atau basa.

Stereokimia dari bagian gliserol arkea berkebalikan dari yang ditemukan pada organisme lain. Bagian gliserol dapat terjadi dalam dua bentuk yang merupakan bayangan cermin satu sama lain, yang disebut bentuk tangan kanan dan tangan kiri; dalam kimia hal ini disebut enantiomer. Seperti tangan kanan yang tidak cocok dan sulit masuk ke dalam sarung tangan kiri, fosfolipid tangan kanan umumnya tidak dapat digunakan atau dibuat oleh enzim yang disesuaikan untuk bentuk kiri. Hal ini menunjukkan bahwa arkea menggunakan enzim yang sama sekali berbeda untuk sintesis fosfolipid dibandingkan bakteri dan eukariota. Enzim-enzim seperti ini dikembangkan sangat awal dalam sejarah kehidupan, yang menunjukkan percabangan awal dari dua domain lainnya.

Ekor lipid arkea secara kimiawi berbeda dari organisme lain. Lipid arkea didasarkan pada rantai isoprenoid panjang dengan banyak cabang samping, dan terkadang dengan cincin siklopropana atau sikloheksana. Hal ini kontras dengan asam lemak yang ditemukan dalam membran organisme lain, yang memiliki rantai lurus tanpa cabang atau cincin. Meskipun isoprenoid memainkan peran penting dalam biokimia banyak organisme, hanya arkea yang menggunakannya untuk membuat fosfolipid. Rantai ini bercabang dapat membantu mencegah kebocoran membran arkea pada suhu tinggi.

Pada beberapa arkea, lapisan ganda lipid digantikan oleh sebuah lapisan tunggal. Akibatnya, arkea menyatukan dua ekor molekul fosfolipid independen menjadi molekul tunggal dengan dua kepala polar (bolaampifil); fusi ini dapat membuat membran mereka lebih kaku dan lebih mampu menahan lingkungan yang keras. Sebagai contoh, lipid dalam Ferroplasma memiliki jenis lapisan ini, yang diduga untuk membantu kelangsungan hidup organisme ini di habitatnya yang sangat asam.