Struktura cząsteczek amfipatycznych, charakterystyka, przykłady

cząsteczki amfifatyczne lub amfifilowe Są to te, które mogą jednocześnie odczuwać powinowactwo lub odpychanie. Rozpuszczalniki są chemicznie klasyfikowane jako polarne lub apolarne; hydrofilowy lub hydrofobowy. Zatem tego rodzaju cząsteczki mogą „kochać” wodę, ponieważ mogą „nienawidzić jej”.

Zgodnie z poprzednią definicją istnieje tylko jeden sposób, aby to było możliwe: te cząsteczki muszą mieć regiony polarne i apolarne w swoich strukturach; Niezależnie od tego, czy są one dystrybuowane mniej lub bardziej jednorodnie (jak na przykład w przypadku białek), czy zablokowane heterogenicznie (w przypadku środków powierzchniowo czynnych)

Bąbelki, zjawisko fizyczne spowodowane zmniejszeniem napięcia powierzchniowego interfejsu powietrza-cieczowego działania działania środka powierzchniowo czynnego, który jest związkiem amfiphyllicznym. Źródło: Pexels.

Środki powierzchniowo czynne, zwane również detergentami, są prawdopodobnie najbardziej znanymi cząsteczkami amfipatycznymi wszystkich od niepamiętnych czasów. Ponieważ mężczyzna był urzeczony dziwną fizjognomią bańki, zajmując się przygotowaniem mydeł i produktów czyszczących, napotkał wielokrotnie z zjawiskiem napięcia powierzchniowego.

Obserwowanie bańki jest równe świadomości „pułapki”, której ściany, utworzone przez wyrównanie cząsteczek amfipatycznych, zachowują zawartość gazu w powietrzu. Jego sferyczne formy są najbardziej stabilną matematyką i geometrycznie, ponieważ napięcie powierzchniowe interfejsu powietrza-woda zmniejsza się do minimum.

To powiedziawszy, ujawniono dwie inne cechy cząsteczek amfipatycznych: mają tendencję do kojarzenia lub samowystarczalności, a pewne zmniejszające napięcia powierzchniowe w cieczach (te, które mogą to zrobić, nazywane są środkami powierzchniowo czynnymi).

W wyniku wysokiej tendencji do kojarzenia cząsteczki te otwierają morfologiczne (a nawet architektoniczne) pole ich nanoagregatów i supramolekułów, które je komponują; z celem projektowania związków, które mogą funkcjonalizować i oddziaływać z niezmierzonymi sposobami z komórkami i ich matrycami biochemicznymi.

[TOC]

Struktura

Ogólna struktura cząsteczki amfipatycznej. Źródło: Gabriel Bolívar.

Mówiono, że cząsteczki amfifilowe lub amfipatyczne mają obszar polarny i inny apolar. Obszar apolowy zwykle składa się z nasyconego lub nienasyconego łańcucha węglowego (z podwójnymi lub potrójnymi wiązaniami), który jest reprezentowany jako „ogon apolowy”; towarzyszy „głowica polarna”, w której przebywają najbardziej elektrowni atomy elektroongenacyjne.

Najwyższa struktura ogólna ilustruje to, co jest komentowane w poprzednim akapicie. Głowa polarna (fioletowa kula) może być grupami funkcjonalnymi lub pierścieniami aromatycznymi, które mają trwałe momenty dipolowe, a także są zdolne do tworzenia mostów wodorowych. Dlatego musi tam być najwyższa zawartość tlenu i azotu.

Może ci służyć: Numer utleniania: koncepcja, jak go wyciągnąć i przykłady

W tej polarnej głowie mogą być również obciążenia jonowe, ujemne lub dodatnie (lub oba jednocześnie). Ten region jest tym, który wykazuje wysokie powinowactwo do wody i innych rozpuszczalników polarnych.

Z drugiej strony ogon apolarny, biorąc pod uwagę jego dominujące łącza C-H, wchodzi w interakcje za pośrednictwem londyńskich sił dyspersji. Region ten wynika z faktu, że cząsteczki amfipatyczne wykazują również powinowactwo do tłuszczów i niepolarnych cząsteczek powietrza (n₂, WSPÓŁ₂, AR itp.).

W niektórych tekstach chemii do modelu dla górnej struktury jest to porównywane z kształtem smoczka.

Interakcje międzycząsteczkowe

Kiedy cząsteczka amfipatyczna kontaktuje się z rozpuszczalnikiem polarnym, aby powiedzieć wodę, jej regiony wywierają różne działanie na cząsteczki rozpuszczalnika.

Na początek. W tym procesie powstaje zaburzenie molekularne.

Tymczasem cząsteczki wody wokół ogona niepolarnego mają tendencję do zamawiania tak, jakby były małymi kryształami, umożliwiając im zminimalizowanie odpychania. W tym procesie powstaje kolejność molekularna.

Pomiędzy zaburzeniami i zamówieniami nastąpi punkt, w którym cząsteczka amfipatyczna będzie starała się wchodzić w interakcje z inną, co spowoduje znacznie bardziej stabilny proces.

Mistelables

Oba zbliżą się przez swoje apolarne ogony lub główki polarne, dzięki czemu powiązane regiony pierwsze interakcje. To samo, aby wyobrazić sobie, że dwa „fioletowe smoczki” górnego obrazu, podejście do przeplatania ich czarnych ogonów lub przyłączanie się do dwóch fioletowych głów.

I w ten sposób zaczyna się interesujące zjawisko skojarzenia, w którym kilka z tych cząsteczek łączy się kolejno. Nie są one dowolnie powiązane, ale zgodnie z serią parametrów strukturalnych, które kończą izolowanie nie apolarnych ogonów w rodzaju „jądra apolarnego”, jednocześnie odsłaniając głowice polarne jak powłoka polarna.

Mówi się wtedy, że narodził się kuliste miscellane. Jednak podczas tworzenia się różnorodności istnieje etap wstępny, który składa się z tak zwanej dwuwarstwy lipidowej. Te i inne są niektórymi z wielu makrostruktur, które mogą przyjąć cząsteczki amfiphylliczne.

Charakterystyka cząsteczek amfipatycznych

Stowarzyszenie

Sferyczna różnorodność utworzona przez cząsteczki amfipatyczne. Źródło: Gabriel Bolívar.

Jeśli nie apolowe ogony są traktowane jako czarne jednostki, a polarne głowy purpurowych jednostek, zostanie zrozumiane, dlaczego na obrazie najwyższym kory różnice jest mieszkając. Jądro jest apolarne, a jego interakcje z cząsteczkami wody lub rozpuszczalnik.

Może ci służyć: siła jonowa: jednostki, jak to obliczyć, przykłady

Jeśli wręcz przeciwnie, rozpuszczalnik lub medium jest apolarne, to polarne głowy będą cierpieć odpychanie, w związku z czym znajdą się one na środku miscellanu; Oznacza to, że jest zainwestowany (a, niższy obraz).

Różne rodzaje struktur lub morfologii Miscellan. Źródło: Gabriel Bolívar.

Obserwuje się, że odwrócona misla. Ale przed utworzeniem błędów, cząsteczki amfiprylowe są indywidualne zmieniając kolejność cząsteczek rozpuszczalnika. Zwiększone stężenie, zaczynają kojarzyć się w strukturze jednej lub dwóch warstw (B).

Z b arkusze zaczynają się zakrzywiać, aby powstać D, pęcherzyka żółciowa. Kolejną możliwością, w zależności od kształtu Ogona Niepolarnego w odniesieniu do ich polarnej głowy, jest to, że są one związane z cylindrycznym miscellanem (C).

Nanoagregaty i supramolecules

Istnieje zatem pięć głównych struktur, które zdradzają fundamentalną cechę tych cząsteczek: ich wysoka tendencja do kojarzenia i samowystarczalności w supramolekułach, które są dodawane do tworzenia nanoagregatów.

Zatem cząsteczki amfifylowe nie są same, ale powiązane.

Fizyczny

Cząsteczki amfipatyczne mogą być neutralne lub ładowane jonowo nałogowane. Ci, którzy mają ujemne ładunki, mają atom tlenu z ujemnym obciążeniem formalnym w głowie polarnej. Niektóre z tych atomów tlenu pochodzą z grup funkcjonalnych, takich jak: -coo^-, -południowy zachód₄^-, -południowy zachód₃^- lub -po₄^-.

Jeśli chodzi o pozytywne zarzuty, na ogół pochodzą z amin, RNH₃⁺.

Obecność lub brak tych obciążeń nie zmienia faktu, że cząsteczki te generalnie tworzą krystaliczne ciśnienie stałych; Lub, jeśli są stosunkowo lekkie, są jak oleje.

Przykłady

Niektóre przykłady cząsteczek amfipatycznych lub amfifilowych zostaną wspomniane poniżej:

-Fofolipidy: fosfatydyletanoloamina, sfingomy linia, fosfatydyloseryna, fosfatydylocholina.

-Cholesterol.

-Glucoolipids.

-Laurilsulfate sodu.

-Białka (są amfifiliczne, ale nie środki powierzchniowo czynne).

-Tłuszcze fenolowe: Cardanol, Cardoles i Anacardial Acids.

-Bromide cetytrimontyloamoniowe.

-Kwasy tłuszczowe: palmityczne, linolowe, oleiczne, lauryczne, stearyczne.

-Alkohole długiego łańcucha: 1-Dodekanol i inne.

-Polimery amfiphyllowe: jak etoksylowane żywice fenolowe.

Aplikacje

Błony komórkowe

Jedną z najważniejszych konsekwencji zdolności tych cząsteczek, które należy powiązać, jest to, że budują one rodzaj ściany: dwuwarstwowa lipidowa (B).

Ta biway. Jest dynamiczny, ponieważ jego apolarne ogony obracają się, pomagając poruszać cząsteczki amfipatyczne.

Ponadto, gdy ta membrana łączy dwa końce, aby mieć ją pionowo, jest używana do pomiaru jego przepuszczalności; I dzięki temu uzyskano cenne dane do projektowania materiałów biologicznych i błon syntetycznych z syntezy nowych cząsteczek amfipatycznych o różnych parametrach strukturalnych.

Może ci służyć: link do mostu wodorowego

Dyspergatorzy

W przemyśle naftowym stosuje się te cząsteczki i polimery zsyntetyzowane z nich, aby rozproszyć asfalteny. Podejście do tego zastosowania opiera się na hipotezie, że asfalty składają się z stałej koloidalnej, z wysoką tendencją do kadłuba i osadu jako solidnego czarnego brązu, który powoduje poważne problemy ekonomiczne.

Cząsteczki amfipatyczne pomagają rozpraszać asfalty na dłuższy czas przeciwko zmianom fizykochemicznym w ropach.

Emulgatory

Cząsteczki te pomagają wymieszać dwie ciecze, które w zwykłych warunkach nie byłyby mieszane. Na przykład w lodach pomagają wody i powietrza być częścią tego samego stałego wraz z tłuszczem. Wśród emulgatorów najczęściej stosowanych w tym celu są te pochodzące z jadalnych kwasów tłuszczowych.

Detergenty

Postać amfifiliczna tych cząsteczek służy do złapania zanieczyszczeń tłuszczu lub niepolarnych, a następnie przeciągniętej w tym samym czasie przez rozpuszczalnik polarny, taki jak woda.

Podobnie jak przykład pęcherzyków, w których powietrze zostało uwięzione, detergenty łapią tłuszcz wewnątrz ich miceli, które, mając polarną skorupę, skutecznie oddziałują z wodą, aby usunąć brud.

Przeciwutleniacze

Głowy polarne mają istotne znaczenie, ponieważ definiują wiele zastosowań, które te cząsteczki mogą mieć w ciele.

Jeśli posiadają na przykład zestaw pierścieni aromatycznych (wśród nich, pochodzący z pierścienia fenolowego) i polarne zdolne do neutralizowania wolnych rodników, będą miały wówczas przeciwutleniacze amfifilowe; A jeśli nie mają również toksycznych skutków, nowe przeciwutleniacze będą dostępne na rynku.

Bibliografia

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J i in. (2002). Biologia komórki molekularnej. Wydanie 4. Nowy Jork: Garland Science; Dwuwarstwowa lipidowa. Odzyskane z: NCBI.NLM.Nih.Gov
2. Jianhua Zhang. (2014). Cząsteczki amfifilowe. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, i. Droli, L. Giorno (red.), Encyklopedia błon, doi 10.1007/978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Powiedział Joseph. (2019). Definicja cząsteczek ampatycznych. Badanie. Odzyskane z: Study.com
4. Lehninger, a. L. (1975). Biochemia. (Wydanie 2.). Worth Publishers, Inc.
5. Mathews, c. K., Van Holde, K. I. I ahern, k. G. (2002). Biochemia. (Wydanie 3.). Pearson Addison Wehley.
6. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (31 marca 2019 r.). Co to jest środek powierzchniowo czynny? Odzyskane z: Thoughtco.com
7. Domenico Lombardo, Michail A. Kiseev, Salvatore Magazù i Pietro Calandra (2015). AMPHIPHILE SUBLIKUJ: Podstawowe pojęcia i przyszłe perspektywy podejść supramolekularnych. Postępy w fizyce skondensowanej, t. 2015, identyfikator artykułu 151683, 22 strony, 2015. doi.Org/10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil s., Pérez b., Fernandes i., Magdalena k. Widzisz, Wang Z., Mateus n. I Guo z. (2018). Nowa grupa syntetycznych cząsteczek amfifilowych fenoli-cząsteczek do zastosowań wielofunkcyjnych: badanie charakterystyki fizyko-chemicznej i toksyczności komórkowej. Raporty naukowe Volume 8, numer artykułu: 832.