The micellas ir stabili sfērisku struktūras simtiem amphipathic molekulām, veidojas ti, molekulas, kas raksturīga ar polāru (Hidrofīla) un nepolāru reģions (hidrofobs). Tāpat kā molekulām, kas tās veido, micellām ir izteikti hidrofobisks centrs, un to virsma ir "izklāta" ar hidrofilām polārajām grupām.
Tie vairumā gadījumu rodas no amfātisko molekulu grupas sajaukšanās ar ūdeni, tāpēc tas ir veids, kā “stabilizēt” daudzu molekulu hidrofobiskos reģionus kopā, un šo faktu veicina hidrofobiski un to organizē van der Waals spēki.
Micellas struktūras shēma (Avots: Oriģinālvaloda: SuperManu. Spāņu: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), izmantojot Wikimedia Commons)
Gan mazgāšanas līdzekļi, gan ziepes, kā arī atsevišķi šūnu lipīdi var veidot micellas, kurām ir funkcionāla nozīme vismaz dzīvniekiem no tauku absorbcijas un taukos šķīstošu vielu pārvadāšanas viedokļa.
Fosfolipīdi, viena no visbagātākajām un nozīmīgākajām dzīvu šūnu lipīdu klasēm, noteiktos apstākļos papildus liposomām un divslāņu slāņiem var veidot arī micelālas struktūras.
Micellas var veidoties arī apolārā vidē, un tādā gadījumā tās sauc par “reversajām micellām”, jo tās veidojošo amfipātisko molekulu polārie reģioni ir “paslēpti” hidrofilā centrā, kamēr apolārās daļas ir tiešā kontaktā ar barotni. kas tos satur.
Uzbūve
Mičiles sastāv no amfātiskām molekulām vai, citiem vārdiem sakot, molekulām, kurām ir hidrofils reģions (ūdenim līdzīgs, polārs) un cits hidrofobisks reģions (ūdeni atgrūdošs, apolārs).
Starp šīm molekulām var minēt, piemēram, taukskābes, jebkura mazgāšanas līdzekļa molekulas un šūnu membrānu fosfolipīdus.
Šūnu kontekstā micellu parasti veido taukskābes (dažāda garuma), kuru polārās karboksilgrupas ir pakļautas agregāta virsmai, bet ogļūdeņraža ķēdes ir “paslēptas” hidrofobā centrā, tādējādi pieņemot vairāk vai mazāk sfēriska struktūra.
Fosfolipīdi, kas ir citas amfātiskas molekulas, kam ir liela nozīme šūnās, parasti nespēj veidot micellas, jo divas taukskābju ķēdes, kas veido to “hidrofobās astes”, aizņem lielu izmēru un apgrūtina jebkāda veida iepakojumu. sfērisks.
Ūdens vidē esošas micellas veidošanās (Avots: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)
Tā vietā, kad šīs molekulas atrodas ūdens vidē, tās "ligzdo" divslāņu slāņos (līdzīgi kā sviestmaizei); tas ir, plakanākās struktūrās, kur katru no "virsmām", kas ir pakļautas videi, veido grupu polārās galvas, kas pievienotas glicerīnam, un sviestmaizes "pildījumu" veido hidrofobās astes (taukskābes, kas ir esterificētas līdz pārējie divi glicerīna skeleta oglekļi).
Vienīgais veids, kā fosfolipīds var piedalīties micellas veidošanā, ir tad, kad hidrolīzes ceļā tiek noņemta viena no divām taukskābju ķēdēm.
Organizācija
Micelā, kā minēts, "centrs" atdala molekulu nepolārās daļas, kas tās veido, un izdala tās no ūdens.
Tad micellas centrālais reģions sastāv no ļoti nesakārtotas vides ar šķidrumam līdzīgiem parametriem, kurā rādiusa lielums ir no 10 līdz 30% mazāks nekā pilnīgi ne-amfātātisko molekulu pilnībā pagarinātajām ķēdēm. kas saistīti ar molekulāro kompleksu.
Tāpat micellas virsma nav viendabīga, bet drīzāk "raupja" un neviendabīga, no kuriem daži kodolmagnētiskās rezonanses pētījumi liecina, ka tikai vienu trešdaļu sedz veidojošo monomēru polārās daļas.
Funkcija
Micelām ir ļoti nozīmīgas funkcijas gan dabā, gan rūpniecībā, gan pētniecībā.
Ņemot vērā to funkcijas dabā, šie molekulārie agregāti ir īpaši svarīgi tauku (monoglicerīdu un taukskābju) absorbcijai zarnās, jo no taukvielu molekulām, kas uzņemtas ar pārtiku, var veidoties dažāda lieluma un sastāva micellas un transportēt tās uz zarnu oderes šūnu iekšpusē, padarot to absorbciju iespējamu.
Micelles darbojas arī holesterīna (citas šūnu lipīdu klases), kas iegūts uztura laikā, un dažu tā saukto “taukos šķīstošo” vitamīnu transportēšanā, tāpēc tos farmakoloģiski izmanto arī tādu zāļu pārvadāšanai un ievadīšanai, kurām ir apolāri raksturlielumi.
Mazgāšanas līdzekļi un ziepes, ko katru dienu izmanto personīgajai higiēnai vai dažādu veidu virsmu tīrīšanai, sastāv no lipīdu molekulām, kas, veidojot ūdens šķīdumu, spēj radīt micellas.
Šīs micellas uzvedas kā sīkas bumbiņas gultnē, piešķirot ziepjūdeniem to slideno konsistenci un eļļošanas īpašības. Lielākās daļas mazgāšanas līdzekļu darbība ir ļoti atkarīga no to spējām ražot micellas.
Membrānas olbaltumvielu izpētē un izpētē, piemēram, mazgāšanas līdzekļus izmanto, lai "attīrītu" lipīdu šūnu lizātus, kas veido raksturīgos membrānu divslāņu slāņus, kā arī, lai atdalītu integrētās membrānas olbaltumvielas no hidrofobiem komponentiem. no šī.
Apmācība
Lai saprastu micelāro struktūru veidošanos, īpaši mazgāšanas līdzekļos, ir jāņem vērā nedaudz abstrakts jēdziens: kritiskā micellu koncentrācija jeb CMC.
Kritiskā micellu koncentrācija ir tā amfātisko molekulu koncentrācija, kurā sāk veidoties micellas. Tā ir atsauces vērtība, virs kuras šo molekulu koncentrācijas palielināšanās beidzas tikai ar micellu skaita palielināšanos, un zem kuras tās tiek sakārtotas slāņos uz ūdens vides virsmas, kas tās satur. .
Atšķirības un līdzības starp micellām un divslāņiem, ko veido fosfolipīdi (Avots: 2003. gada 31. marts: Lietotājs: Stefans Gilberts, 2003. gada 31. marts: Lietotājs: Stefens Gilberts, 2004. gada 27. decembris: Lietotājs: Quadell, tulkošana Lietotājs: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), izmantojot Wikimedia Commons)
Tādējādi micellu veidošanās ir tiešas virsmaktīvo vielu "amfifiilitātes" sekas un ir ļoti atkarīgas no to strukturālajām īpašībām, īpaši no formas un lieluma attiecības starp polārajām un apolārajām grupām.
Šajā ziņā micellu veidošanās ir labvēlīga, ja polārās grupas šķērsgriezuma laukums ir daudz lielāks nekā apolārajai grupai, kā tas notiek ar brīvajām taukskābēm, ar lizofosfolipīdiem un ar tādiem mazgāšanas līdzekļiem kā nātrija dodecilsulfāts ( SDS).
Divi citi parametri, no kuriem atkarīga micellu veidošanās, ir:
- Temperatūra: ir definēta arī kritiskā micelāro temperatūra (CMT), kas ir temperatūra, virs kuras labvēlīga ir micellu veidošanās.
- jonu stiprums: kas galvenokārt attiecas uz jonu tipa mazgāšanas līdzekļiem vai virsmaktīvajām vielām (kuru polārajai grupai ir lādiņš)
Atsauces
- Hasans, PA, Verma, G., un Ganguly, R. (2011). 1 Mīkstie materiāli À Īpašības un pielietojums. Funkcionālie materiāli: sagatavošana, apstrāde un pielietošana, 1.
- Lodish, H., Berks, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekulāro šūnu bioloģija. Makmillans.
- Luckey, M. (2014). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambridge University Press.
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi (71.-85. Lpp.). Ņujorka: WH Freeman.
- Tanfords, C. (1972). Miķeles forma un izmērs. The Journal of Physical Chemistry, 76 (21), 3020–3024.
- Džan, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF, & Liu, M. (2016). Nanodaļiņas kā kombinētās terapijas zāļu piegādes sistēmas vēža ārstēšanai. In Nanobiomateriāli vēža terapijā (253.-280. Lpp.). Viljama Endrjū izdevniecība.