Struktura, značilnosti, primeri amfipatičnih molekul

The Amfifatske ali amfifilne molekule So tisti, ki lahko občutijo afiniteto ali odboj hkrati z določenim topilom. Topila so kemično razvrščena kot polarna ali apolarna; hidrofilni ali hidrofobni. Tako lahko te vrste molekul "ljubijo" vodo, saj jo lahko "sovražijo".

V skladu s prejšnjo definicijo obstaja le en način, da je to mogoče: te molekule morajo imeti polarne in apolarne regije znotraj svojih struktur; Ne glede na to, ali se porazdelijo bolj ali manj homogeno (kot na primer pri beljakovinah

Mehurčki, fizični pojav, ki ga povzroča zmanjšanje površinske napetosti vmesniškega izdelka zraka-tekočega delovanja površinsko aktivne snovi, ki je amfifilična spojina. Vir: Pexels.

Površinsko aktivne snovi, imenovane tudi detergenti, so morda najbolj znane amfipatične molekule vseh od nekdaj. Ker je bil moški očaran zaradi čudne fizionomije mehurčka, ki se ukvarja s pripravo mil in čistilnih izdelkov, se je znova in znova srečal s pojavom površinske napetosti.

Opazovanje mehurčka je enako priča "pasti", katere stene, ki nastanejo s poravnavo amfipatičnih molekul, ohrani vsebnost plina v zraku. Njegove sferične oblike so najbolj stabilna matematika in geometrijsko, saj se površinska napetost vmesnika zračnega voda zmanjšuje na minimum.

Kljub temu sta bili izpostavljeni še dve značilnosti amfipatičnih molekul: ponavadi se povezujejo ali samostojno sestavljajo, nekatere pa zmanjšujejo površinske napetosti v tekočinah (tiste, ki to lahko storijo, imenujemo površinsko aktivne snovi).

Zaradi velike nagnjenosti k povezovanju te molekule odpirajo morfološko (in celo arhitekturno) področje svojih nanoagregatov in supramolekul, ki jih sestavljajo; s ciljem oblikovanja spojin, ki lahko funkcionalizirajo in komunicirajo z neizmernimi načini s celicami in njihovimi biokemičnimi matricami.

[TOC]

Struktura

Splošna struktura amfipatične molekule. Vir: Gabriel Bolívar.

Govorilo se je, da imajo amfifilne ali amfipatične molekule polarno območje in drugo apolarno. Apolarno območje je običajno sestavljeno iz nasičene ali nenasičene ogljikove verige (z dvojnimi ali trojnimi vezmi), ki je predstavljena kot "apolarni rep"; v spremstvu "polarne glave", v kateri prebiva najbolj elektronegativni atomi.

Vrhunska splošna struktura ponazarja, kaj je komentirano v prejšnjem odstavku. Polarna glava (vijolična krogla) je lahko funkcionalne skupine ali aromatični obroči, ki imajo trajne dipolne trenutke in so sposobni tudi oblikovati vodikove mostove. Zato mora biti tam najvišja vsebnost kisika in dušika.

Lahko vam služi: Oksidacijska številka: koncept, kako to izvleči in primere

V tej polarni glavi je lahko tudi ionske, negativne ali pozitivne obremenitve (ali oboje hkrati). Ta regija je tista, ki kaže visoko afiniteto do vode in drugih polarnih topil.

Po drugi strani pa apolarni rep glede na svoje prevladujoče povezave C-H deluje prek londonskih disperzijskih sil. Ta regija je posledica dejstva, da amfipatične molekule kažejo tudi na afiniteto do maščob in apolarnih molekul zraka (n₂, Co₂, Ar itd.).

V nekaterih besedilih kemije do modela za zgornjo strukturo ga primerjamo z obliko spodbujevalnika.

Medmolekularne interakcije

Ko amfipatična molekula stopi v stik z polarno topilo, če rečemo vodo, njene regije izvajajo različne učinke na molekule topila.

Začeti. V tem procesu se ustvari molekularna motnja.

Medtem se molekule vode okoli apolarnega repa ponavadi urejajo, kot da so majhni kristali, kar jim omogoča, da čim bolj zmanjšajo odbojnosti. V tem procesu je ustvarjen molekulski red.

Med motnjami in ukazi bo prišlo do točke, ko bo amfipatična molekula prizadevala za interakcijo z drugim, kar bo povzročilo veliko bolj stabilen postopek.

Miscelables

Oba se bosta približala svojim apolarnim repom ali polarnim glavam, tako da povezane regije najprej interakcije. To je isto, da si predstavljamo, da sta dva "vijolična spodbuda" zgornje slike, pristop k prepletu njihovih črnih repov ali z pridružitvijo njihovim dvema vijoličnima glavama.

In tako se začne zanimiv pojav združenja, v katerem se več teh molekul zaporedno pridruži. Niso samovoljno povezani, ampak glede na vrsto strukturnih parametrov, ki na koncu izolirajo apolarne repe v nekakšnem "apolarnem jedru", hkrati pa izpostavljajo polarne glave, kot je polarna lupina.

Takrat se reče, da se je rodila sferična miscellane. Vendar pa med oblikovanjem Miscella obstaja predhodna faza, ki je sestavljena iz tistega, kar je znano kot lipidni dvoplast. Te in druge so nekatere od številnih makrostruktur, ki lahko sprejmejo amfifilične molekule.

Značilnosti amfipatičnih molekul

Združenje

Sferična razsmerna, ki jo tvorijo amfipatične molekule. Vir: Gabriel Bolívar.

Če se apolarni repi jemljejo kot črne enote in polarne glave vijoličnih enot, bomo razumeli, zakaj na vrhunski sliki prebiva Cortex Miscellane in njeno črno jedro. Jedro je apolarno in tam so njegove interakcije z molekulami vode ali topila praznine.

Lahko vam služi: ionske sile: enote, kako jo izračunati, primeri

Če je nasprotno, topilo ali medij je apolarno, bodo polarne glave utrpele odbojne in posledično se bodo nahajale v središču Miscellane; to pomeni, da je vložen (a, nižja slika).

Različne vrste razsmernih struktur ali morfologij. Vir: Gabriel Bolívar.

Opazimo, da je obrnjena miscela. Toda pred napačnimi oblikami amfiprilne molekule posameznike spreminjajo vrstni red molekul topila. Povečana koncentracija se začnejo povezati v strukturi enega ali dveh slojev (b).

Od B se listi začnejo ukrivljati, da izvirajo D, žolčnik. Druga možnost, odvisno od oblike apolarnega repa glede na njihovo polarno glavo, je, da so povezani z vzponom cilindrične raznolike (c).

Nanoaggregati in supramolekule

Zato obstaja pet glavnih struktur, ki izdajajo temeljno značilnost teh molekul: njihova velika nagnjenost k povezovanju in samostojnem sestavljanju v supramolekulah, ki so dodane, da tvorijo nanoagregate.

Tako amfifilne molekule niso same, ampak so povezane.

Fizično

Amfipatične molekule so lahko nevtralne ali se nalagajo ionsko. Tisti, ki imajo negativne naboje, imajo atom kisika z negativno formalno obremenitvijo v svoji polarni glavi. Nekateri od teh atomov kisika prihajajo iz funkcionalnih skupin, kot je: -coo^-, -SW₄^-, -SW₃^- ali -PO₄^-.

Kar zadeva pozitivne stroške, na splošno prihajajo iz aminov, RNH₃⁺.

Prisotnost ali odsotnost teh obremenitev ne spremeni dejstva, da te molekule običajno tvorijo kristalne trdne snovi; Ali, če so razmeroma lahke, so kot olja.

Primeri

Spodaj bomo omenjeni nekaj primerov amfipatičnih ali amfifilnih molekul:

-Fofolipidi: fosfatidilenolamin, sfingomielin, fosfatidilserin, fosfatidilholin.

-Holesterol.

-Glukolipidi.

-Natrijev laurilsulfat.

-Beljakovine (so amfifilične, ne pa površinsko aktivne snovi).

-Fenolne maščobe: kardanol, kardole in anakardne kisline.

-Cetitrimontilamonijev bromid.

-Maščobne kisline: palmitinske, linolne, oleične, laurične, stearične.

-Alkoholi z dolgimi verigami: 1-dodekanol in drugi.

-Amfifilski polimeri: kot etoksilirane fenolne smole.

Prijave

Celične membrane

Ena najpomembnejših posledic zmogljivosti teh molekul je, da zgradijo nekakšno steno: lipidni dvoplast (B).

Ta dvolaj. Dinamičen je, ker se njeni apolarni repi vrtijo, ki pomagajo premikati amfipatične molekule.

Tudi, ko se ta membrana pridruži dva konca, da bi jo lahko navpično uporabili za merjenje njegove prepustnosti; In s tem dobimo dragocene podatke za oblikovanje bioloških materialov in sintetičnih membran iz sinteze novih amfipatičnih molekul z različnimi strukturnimi parametri.

Lahko vam služi: povezava vodikovega mostu

Razpršilci

V naftni industriji se uporabljajo te molekule in iz njih sintetizirani polimeri za razprševanje asfaltenov. Pristop k tej uporabi temelji na hipotezi, da asfalteni sestavljajo trdno koloidno, z veliko nagnjenostjo k flokkularni in usedlinam kot trdno črno rjavo barvo, ki povzroča resne gospodarske težave.

Amfipatične molekule pomagajo ohranjati asfaltene, ki so dlje časa razpršeni proti fizikalno -kemijskim spremembam v surovini.

Emulgatorji

Te molekule pomagajo mešati dve tekočini, ki v običajnih pogojih ne bi bila mešljiva. Na primer v sladoledu pomagajo, da sta voda in zrak del iste trdne snovi skupaj z maščobo. Med emulgatorji, ki se najbolj uporabljajo v ta namen, so tisti, ki izhajajo iz užitnih maščobnih kislin.

Detergenti

Amfifilični značaj teh molekul se uporablja za lov maščob ali apolarnih nečistoč, nato pa ga hkrati vleče polarno topilo, kot je voda.

Tako kot primer mehurčkov, kjer je bil zrak ujet, detergenti ujamejo maščobo v miceli, ki s polarno lupino učinkovito komunicirajo z vodo, da odstranijo umazanijo tako.

Antioksidanti

Polarne glave so bistvenega pomena, ker definirajo večkratno uporabo, ki jih imajo te molekule znotraj telesa.

Če imajo na primer niz aromatičnih obročev (med njimi, ki izhajajo iz fenolnega obroča) in polarni, ki lahko nevtralizirajo proste radikale, bodo imeli amfifilične antioksidante; In če tudi nimajo strupenih učinkov, bodo na trgu na voljo novi antioksidanti.

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J et al. (2002). Biologija celične molekularne. 4. izdaja. New York: Garland Science; Lipidni dvoslojni. Okreval od: NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
2. Jianhua Zhang. (2014). Amfifilne molekule. Springer-Verlag Berlin Heidelberg in. Droli, l. Giorno (eds.), Enciklopedija membran, doi 10.1007/978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Je rekel Joseph. (2019). Opredelitev ampatskih molekul. Študij. Okrevano od: študij.com
4. Lehninger, a. L. (1975). Biokemija. (2. izdaja). Vredno založnike, Inc.
5. Mathews, c. K., Van Holde, k. In. In ahern, k. G. (2002). Biokemija. (3. izdaja). Pearson Addison Wehley.
6. Čelada, Anne Marie, ph.D. (31. marec 2019). Kaj je površinsko aktivno sredstvo? Okreval od: Thoughtco.com
7. Domenico Lombardo, Mihail a. Kiseev, Salvatore Magazije in Pietro Calandra (2015). Amfifili samonastavljeni: osnovni koncepti in prihodnje perspektive supramolekularnih pristopov. Napredek v kondenzirani fiziki snovi, Vol. 2015, ID članka 151683, 22 strani, 2015. doi.org/10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil s., Pérez b., Fernande i., Magdalena k. Widzisz, Wang Z., Mateus n. & Guo Z. (2018). Nova skupina molekul amfifila s sintetičnimi fenolno-čenaci za večnamenske uporabe: fizikalno-kemijska karakterizacija in študija celične toksičnosti. Znanstvena poročilasvolume 8, številka članka: 832.