Plik cząsteczki amfipatyczne lub amfifilowe Są to osoby, które mogą jednocześnie odczuwać powinowactwo lub odrazę do określonego rozpuszczalnika. Rozpuszczalniki są chemicznie klasyfikowane jako polarne lub niepolarne; hydrofilowy lub hydrofobowy. Zatem tego typu cząsteczki mogą „kochać” wodę, tak jak mogą jej „nienawidzić”..
Zgodnie z poprzednią definicją jest to możliwe tylko w jeden sposób: te cząsteczki muszą mieć w swoich strukturach regiony polarne i niepolarne; Albo są one rozmieszczone mniej lub bardziej jednorodnie (jak np. W przypadku białek), albo są zlokalizowane niejednorodnie (w przypadku środków powierzchniowo czynnych)
Środki powierzchniowo czynne, zwane również detergentami, są prawdopodobnie najbardziej znanymi amfipatycznymi cząsteczkami od niepamiętnych czasów. Odkąd Człowieka urzekła dziwna fizjonomia bańki, zaniepokojony przygotowywaniem mydeł i środków czystości, wielokrotnie napotykał zjawisko napięcia powierzchniowego..
Obserwowanie bańki to to samo, co obserwowanie „pułapki”, której ściany, utworzone przez zrównanie amfipatycznych cząsteczek, zatrzymują gazową zawartość powietrza. Jego kuliste kształty są najbardziej stabilne matematycznie i geometrycznie, ponieważ zmniejszają napięcie powierzchniowe granicy faz powietrze-woda do minimum..
To powiedziawszy, omówiono dwie inne cechy cząsteczek amfipatycznych: mają one tendencję do asocjacji lub samoorganizacji oraz pewne niższe napięcia powierzchniowe w cieczach (te, które mogą to robić, nazywane są środkami powierzchniowo czynnymi).
W wyniku wysokiej tendencji do asocjacji, cząsteczki te otwierają pole do badań morfologicznych (a nawet architektonicznych) ich nanoagregatów i tworzących je supramolekuł; w celu zaprojektowania związków, które można sfunkcjonalizować i oddziaływać na niezmierzone sposoby z komórkami i ich matrycami biochemicznymi.
Indeks artykułów
Mówiono, że cząsteczki amfifilowe lub amfipatyczne mają region polarny i region niepolarny. Region niepolarny zazwyczaj składa się z nasyconego lub nienasyconego łańcucha węglowego (z wiązaniami podwójnymi lub potrójnymi), który jest reprezentowany jako „ogon apolarny”; towarzyszy jej „głowa polarna”, w której znajduje się najwięcej atomów elektroujemnych.
Górna ogólna struktura ilustruje komentarze w poprzednim akapicie. Głowica polarna (fioletowa kula) może być grupami funkcyjnymi lub pierścieniami aromatycznymi, które mają trwałe momenty dipolowe, a także są zdolne do tworzenia wiązań wodorowych. Dlatego powinna tam znajdować się jak najwyższa zawartość tlenu i azotu.
W tej polarnej głowie mogą również znajdować się ładunki jonowe, ujemne lub dodatnie (lub oba jednocześnie). Ten region jest tym, który wykazuje wysokie powinowactwo do wody i innych polarnych rozpuszczalników..
Z drugiej strony, ogon apolarny, biorąc pod uwagę jego dominujące wiązania C-H, oddziałuje poprzez siły rozpraszające w Londynie. Region ten odpowiada za to, że cząsteczki amfipatyczne wykazują również powinowactwo do tłuszczów i niepolarnych cząsteczek w powietrzu (Ndwa, WSPÓŁdwa, Ar itp.).
W niektórych tekstach chemicznych model struktury górnej jest porównywany do kształtu lizaka.
Kiedy amfipatyczna cząsteczka wchodzi w kontakt z polarnym rozpuszczalnikiem, np. Wodą, jej regiony wywierają różny wpływ na cząsteczki rozpuszczalnika..
Po pierwsze, cząsteczki wody dążą do solwatacji lub hydratacji głowy polarnej, trzymając się z dala od apolarnego ogona. W tym procesie powstaje zaburzenie molekularne.
Tymczasem cząsteczki wody wokół apolarnego ogona mają tendencję do układania się tak, jakby były małymi kryształami, co pozwala im zminimalizować odpychanie. W tym procesie powstaje porządek molekularny.
Pomiędzy zaburzeniami a porządkami dojdzie do punktu, w którym amfipatyczna cząsteczka będzie dążyć do interakcji z inną, co spowoduje znacznie bardziej stabilny proces.
Do obu podejdzie się przez swoje apolarne ogony lub polarne głowy w taki sposób, że pokrewne regiony wchodzą w interakcję w pierwszej kolejności. To to samo, co wyobrażanie sobie, że dwa „fioletowe lizaki” na powyższym obrazku zbliżają się, przeplatając swoje czarne ogony lub łącząc dwie fioletowe głowy..
I tak zaczyna się interesujące zjawisko asocjacji, w którym kilka z tych cząsteczek jest kolejno połączonych. Nie są one powiązane w sposób arbitralny, ale według szeregu parametrów strukturalnych, które kończą się izolacją ogonów niepolarnych w swego rodzaju „jądro apolarne”, jednocześnie odsłaniając głowy biegunów jako polarną powłokę..
Mówi się wtedy, że narodziła się kulista miscella. Jednak podczas formowania miscela następuje wstępny etap składający się z tak zwanej dwuwarstwy lipidowej. Te i inne to tylko niektóre z wielu makrostruktur, które mogą przyjąć cząsteczki amfifilowe.
Jeśli ogony niepolarne zostaną potraktowane jako czarne jednostki, a głowy polarne jako fioletowe, będzie zrozumiałe, dlaczego na górnym obrazie kora miscela jest fioletowa, a jej jądro jest czarne. Jądro jest niepolarne, a jego interakcje z cząsteczkami wody lub rozpuszczalnika są zerowe..
Z drugiej strony, jeśli rozpuszczalnik lub ośrodek jest niepolarny, to głowy polarne będą cierpieć z powodu odpychania, a w konsekwencji będą znajdować się w środku miscelli; to znaczy jest odwrócony (A, dolny obraz).
Zaobserwowano, że odwrócona miscela ma czarną niepolarną powłokę i fioletowe jądro polarne. Ale zanim uformują się miscela, można znaleźć cząsteczki amfifilowe, które indywidualnie zmieniają kolejność cząsteczek rozpuszczalnika. Zwiększona koncentracja, zaczynają łączyć się w strukturę jednej lub dwóch warstw (B).
Od B blaszki zaczynają się zakrzywiać, tworząc D, pęcherzyk. Inną możliwością, w zależności od kształtu apolarnego ogona w stosunku do jego polarnej głowy, jest to, że łączą się, tworząc cylindryczną miscelę (C).
Istnieje zatem pięć głównych struktur, które ujawniają podstawową cechę tych cząsteczek: ich wysoką skłonność do asocjacji i samoorganizacji w supramolekuły, które agregują się, tworząc nanoagregaty..
Zatem cząsteczki amfifilowe nie występują same, ale w połączeniu..
Amfipatyczne cząsteczki mogą być obojętne lub naładowane jonowo. Te, które mają ładunki ujemne, mają atom tlenu z ujemnym ładunkiem formalnym w swojej polarnej głowie. Niektóre z tych atomów tlenu pochodzą z grup funkcyjnych, takich jak: -COO-, -południowy zachód4-, -południowy zachód3- lub -PO4-.
Jeśli chodzi o ładunki dodatnie, to na ogół pochodzą one z amin RNH3+.
Obecność lub brak tych ładunków nie zmienia faktu, że cząsteczki te generalnie tworzą krystaliczne ciała stałe; lub, jeśli są stosunkowo lekkie, występują jako oleje.
Niektóre przykłady cząsteczek amfipatycznych lub amfifilowych zostaną wymienione poniżej:
-Fofolipidy: fosfatydyloetanoloamina, sfingomielina, fosfatydyloseryna, fosfatydylocholina.
-Cholesterol.
-Glikolipidy.
-Laurylosiarczan sodu.
-Białka (są amfifilowe, ale nie są środkami powierzchniowo czynnymi).
-Tłuszcze fenolowe: kardanol, kardol i kwasy anakardialne.
-Bromek cetylotrimetyloamoniowy.
-Kwasy tłuszczowe: palmitynowy, linolowy, oleinowy, laurynowy, stearynowy.
-Alkohole długołańcuchowe: 1-dodekanol i inne.
-Polimery amfifilowe: takie jak etoksylowane żywice fenolowe.
Jedną z najważniejszych konsekwencji zdolności tych cząsteczek do asocjacji jest to, że budują one rodzaj ściany: dwuwarstwę lipidową (B).
Ta dwuwarstwowa rozciąga się, aby chronić i regulować wchodzenie i wychodzenie związków do komórek. Jest dynamiczny, ponieważ jego niepolarne ogony obracają się, pomagając poruszać się amfipatycznym cząsteczkom..
Podobnie, gdy ta membrana jest przymocowana do dwóch końców, aby mieć ją pionowo, służy do pomiaru jej przepuszczalności; dzięki temu uzyskuje się cenne dane dotyczące projektowania materiałów biologicznych i syntetycznych membran z syntezy nowych amfipatycznych cząsteczek o różnych parametrach strukturalnych..
W przemyśle naftowym te cząsteczki i syntetyzowane z nich polimery są wykorzystywane do rozpraszania asfaltenów. Przedmiotem niniejszego zgłoszenia jest hipoteza, zgodnie z którą asfalteny składają się z koloidalnej substancji stałej o dużej skłonności do flokulacji i osadzania się w postaci brązowo-czarnej substancji stałej, która powoduje poważne problemy ekonomiczne..
Amfipatyczne cząsteczki pomagają w utrzymaniu asfaltenów w dyspersji przez dłuższy czas w obliczu zmian fizykochemicznych w ropie..
Te cząsteczki pomagają mieszać dwie ciecze, które nie byłyby mieszalne w zwykłych warunkach. Na przykład w lodach pomagają wodzie i powietrzu tworzyć razem z tłuszczem część tego samego ciała stałego. Wśród emulgatorów najczęściej stosowanych w tym celu są te pochodzące z jadalnych kwasów tłuszczowych.
Amfifilowy charakter tych cząsteczek jest wykorzystywany do wychwytywania tłuszczów lub niepolarnych zanieczyszczeń, które później są przenoszone w tym samym czasie przez polarny rozpuszczalnik, taki jak woda..
Podobnie jak w przypadku bąbelków, w których uwięziono powietrze, detergenty zatrzymują tłuszcz w swoich micelach, które dzięki polarnej powłoce skutecznie oddziałują z wodą, usuwając brud..
Głowy polarne mają ogromne znaczenie, ponieważ definiują wielorakie zastosowania, jakie te cząsteczki mogą mieć w organizmie.
Jeśli mają na przykład zestaw pierścieni aromatycznych (w tym pochodne pierścienia fenolowego) i pierścienie polarne zdolne do neutralizowania wolnych rodników, to będą amfifilowe przeciwutleniacze; a jeśli nie mają również skutków toksycznych, na rynku pojawią się nowe przeciwutleniacze.
Jeszcze bez komentarzy