Amfipatische moleculenstructuur, kenmerken, voorbeelden

De Amfifatische of amfiphylische moleculen Zij zijn degenen die tegelijkertijd affiniteit of afstoting kunnen voelen door een bepaald oplosmiddel. De oplosmiddelen worden chemisch geclassificeerd als polair of apolair; hydrofiel of hydrofoob. Dit soort moleculen kunnen dus het water "liefhebben", zoals ze het kunnen "het haten".

Volgens de vorige definitie is er maar één manier om dit mogelijk te maken: deze moleculen moeten polaire en apolaire gebieden binnen hun structuren hebben; Of ze min of meer homogeen worden verdeeld (zoals bij bijvoorbeeld eiwitten), of heterogeen heterogeen is vergrendeld (in het geval van oppervlakteactieve stoffen)

Bubbels, fysiek fenomeen veroorzaakt door de vermindering van de oppervlaktespanning van het lucht-vloeistof interface-product van de werking van een oppervlakteactieve stof, die een amfifyllische verbinding is. Bron: Pexels.

Oppervlakteactieve stoffen, ook wel wasmiddelen genoemd, zijn misschien wel de bekendste amfipatische moleculen van allemaal sinds onheuglijke tijd. Omdat de man werd gefascineerd door de vreemde fysiognomie van een bel, bezorgd over de bereiding van zeep en reinigingsproducten, is hij steeds opnieuw tegengekomen met het fenomeen van oppervlaktespanning.

Het observeren van een bel is gelijk aan getuige te zijn van een "val" waarvan de wanden, gevormd door de uitlijning van amfipatische moleculen, het gasgehalte van de lucht behouden. De sferische vormen zijn de meest stabiele wiskunde en geometrisch, omdat de oppervlaktespanning van de luchtwaterinterface tot een minimum afneemt.

Dat gezegd hebbende, twee andere kenmerken van de amfipatische moleculen zijn blootgesteld: ze hebben de neiging om te associëren of zelf te assembleren, en sommige verminderen de oppervlaktetensies in vloeistoffen (die dit kunnen doen worden oppervlakteactieve stoffen genoemd).

Als gevolg van de hoge neiging om te associëren, openen deze moleculen een morfologisch (en zelfs architectonisch) veld van hun nanoaggregaten en de supramoleculen die ze samenstellen; Met als doel verbindingen te ontwerpen die kunnen functioneren en interageren met onmetelijke manieren met cellen en hun biochemische matrices.

[TOC]

Structuur

Algemene structuur van een amfipatisch molecuul. Bron: Gabriel Bolívar.

Er werd gezegd dat amfifiele of amfipatische moleculen een polair gebied hebben en een andere apolar. Het apolaire gebied bestaat meestal uit een verzadigde of onverzadigde koolstofketen (met dubbele of drievoudige bindingen), die wordt weergegeven als een "apolaire staart"; vergezeld van een "polaire kop", waarin de meest elektronegatieve atomen wonen.

De superieure algemene structuur illustreert wat er in de vorige paragraaf wordt becommentarieerd. De polaire kop (paarse bol), kunnen functionele groepen of aromatische ringen zijn die permanente dipoolmomenten hebben en ook in staat zijn om waterstofbruggen te vormen. Daarom moet het hoogste zuurstof- en stikstofgehalte er zijn.

Kan u van dienst zijn: oxidatienummer: concept, hoe u het uit kunt halen en voorbeelden

In deze polaire kop kunnen er ook ionische, negatieve of positieve belastingen zijn (of beide tegelijkertijd). Deze regio is degene die een hoge affiniteit vertoont voor water en andere polaire oplosmiddelen.

Aan de andere kant interageert de apolaire staart gezien zijn overheersende C-H-banden via Londense dispersiekrachten. Dit gebied is te wijten aan het feit dat amfipatische moleculen ook affiniteit vertonen voor vetten en apolaire luchtmoleculen (n₂, CO₂, AR, etc.)).

In sommige chemieteksten naar het model voor de bovenste structuur, wordt het vergeleken met de vorm van een fopspeen.

Intermoleculaire interacties

Wanneer een amfipatisch molecuul in contact komt met een polair oplosmiddel, om water te zeggen, hebben de gebieden verschillende effecten op oplosmiddelmoleculen.

Beginnen. In dit proces wordt moleculaire aandoening gemaakt.

Ondertussen hebben watermoleculen rond de apolaire staart de neiging om te bestellen alsof ze kleine kristallen zijn, waardoor ze afstoten kunnen minimaliseren. In dit proces wordt een moleculaire volgorde gecreëerd.

Tussen aandoeningen en orders zal er een punt zijn waarop het amfipatische molecuul zal proberen te communiceren met een ander, wat zal resulteren in een veel stabieler proces.

Miscelables

Beide zullen na hun apolaire staarten of polaire koppen naderen, zodat gerelateerde regio's eerste interacties. Dit is hetzelfde om je voor te stellen dat twee "paarse fopsen" van het bovenste beeld, benadering om hun zwarte staarten te verweven, of door hun twee paarse hoofden aan te sluiten.

En begint dus een interessant associatiefenomeen, waarin verschillende van deze moleculen achtereenvolgens lid worden. Ze zijn niet willekeurig geassocieerd, maar volgens een reeks structurele parameters, die uiteindelijk apolaire staarten isoleren in een soort "apolaire kern", terwijl ze polaire koppen als een polaire schaal blootleggen.

Er wordt dan gezegd dat een bolvormige misselkunde is geboren. Tijdens de vorming van het diverse is er echter een voorlopig stadium dat bestaat uit wat bekend staat als een lipide dubbellaag. Deze en andere zijn enkele van de vele macrostructuren die de amfifyllische moleculen kunnen overnemen.

Kenmerken van amfipatische moleculen

Vereniging

Sferisch diverse gevormd door amfipatische moleculen. Bron: Gabriel Bolívar.

Als apolaire staarten worden genomen als zwarte eenheden en polaire koppen van paarse eenheden, zal worden begrepen waarom in het superieure beeld de diverse cortex woont en zijn zwarte kern. De kern is apolair, en daar zijn de interacties met het water- of oplosmiddelmoleculen nietig.

Het kan u van dienst zijn: Ionische kracht: eenheden, hoe u het kunt berekenen, voorbeelden

Als integendeel het oplosmiddel of medium apolair is, zijn het de polaire hoofden die de afstotingen zullen ondergaan, en bijgevolg zullen ze zich in het midden van het diverse bevinden; dat wil zeggen, het is geïnvesteerd (een, lagere afbeelding).

Verschillende soorten diverse structuren of morfologieën. Bron: Gabriel Bolívar.

Opgemerkt wordt dat de omgekeerde miscela. Maar voordat mislukt zich vormen, zijn amfiprylmoleculen individueel de volgorde van oplosmiddelmoleculen wijzigen. Verhoogde concentratie beginnen ze te associëren in een structuur van een of twee lagen (b).

Van B beginnen de lakens te krommen om te ontstaan, een galblaas. Een andere mogelijkheid, afhankelijk van de vorm van de apolaire staart ten opzichte van hun polaire hoofd, is dat ze worden geassocieerd om aanleiding te geven tot een cilindrische miskeur (c).

Nanoaggregaten en supramoleculen

Er zijn daarom vijf hoofdstructuren, die een fundamenteel kenmerk van deze moleculen verraden: hun hoge neiging om te associëren en zelf te associëren in supramoleculen, die worden toegevoegd om nanoaggregaten te vormen.

Aldus zijn amfifylische moleculen niet alleen maar geassocieerd.

Fysiek

Amfipatische moleculen kunnen neutraal zijn of ionisch worden geladen. Degenen die negatieve ladingen hebben, hebben een zuurstofatoom met een negatieve formele belasting in hun polaire hoofd. Sommige van deze zuurstofatomen komen van functionele groepen zoals: -coo^-, -SW₄^-, -SW₃^- of -po₄^-.

Wat betreft positieve ladingen, komen ze over het algemeen uit amines, rnh₃⁺.

De aanwezigheid of afwezigheid van deze belastingen verandert niet het feit dat deze moleculen in het algemeen kristallijne vaste stoffen vormen; Of, als ze relatief licht zijn, zijn ze als oliën.

Voorbeelden

Enkele voorbeelden van amfipatische of amfifilische moleculen worden hieronder vermeld:

-Fofolipiden: fosfatidyletanolamine, sfingomyeline, fosfatidylserine, fosfatidylcholine.

-Cholesterol.

-Glucolipiden.

-Natrium laurilsulfaat.

-Eiwitten (ze zijn amfiphyllisch, maar geen oppervlakteactieve stoffen).

-Fenolische vetten: cardanol, cardolen en anacardiale zuren.

-Cetitrimonthylammoniumbromide.

-Vetzuren: palmitic, linolisch, oliezuur, laurisch, stearic.

-Lange ketenalcoholen: 1-dodecanol en anderen.

-Amfiphyll -polymeren: zoals geëtgoxyleerde fenolische harsen.

Toepassingen

Celmembranen

Een van de belangrijkste gevolgen van het vermogen van deze moleculen om te worden geassocieerd, is dat ze een soort wand bouwen: lipide dubbellaagse (b).

Deze tweewegen. Het is dynamisch, omdat zijn apolaire staarten roteren om de amfipatische moleculen te verplaatsen.

Ook wanneer dit membraan zich bij twee uiteinden voegt, wordt het gebruikt om het verticaal te hebben, het gebruikt om de permeabiliteit te meten; En hiermee worden waardevolle gegevens verkregen voor het ontwerp van biologische materialen en synthetische membranen uit de synthese van nieuwe amfipatische moleculen met verschillende structurele parameters.

Het kan u van dienst zijn: waterstofbruggen

Dispergeermiddelen

In de olie -industrie worden deze moleculen gebruikt, en polymeren die daaruit worden gesynthetiseerd, om de asfalten te verspreiden. De benadering van deze toepassing berust op de hypothese dat asfaltens bestaan ​​uit een solide colloïdaal, met een hoge neiging tot vlokkulair en sediment als een vast zwart bruin dat ernstige economische problemen veroorzaakt.

Amfipatische moleculen helpen asfaltens langere tijd gedispergeerd te houden tegen fysicochemische veranderingen in ruwe olie.

Emulgatoren

Deze moleculen helpen om twee vloeistoffen te mengen die in gewone omstandigheden niet mengbaar zouden zijn. In ijs helpen ze bijvoorbeeld water en lucht om deel uit te maken van dezelfde vaste stof, samen met vet. Onder de emulgatoren die het meest worden gebruikt voor dit doel zijn die afgeleid van eetbare vetzuren.

Wasmiddelen

Het amfifyllische karakter van deze moleculen wordt gebruikt om vet- of apolaire onzuiverheden te vangen, en vervolgens tegelijkertijd worden gesleept door een polair oplosmiddel, zoals water.

Net als het voorbeeld van de bubbels waar de lucht vastzit, vangen de wasmiddelen het vet in hun micellen, die, met een polaire schaal, efficiënt interageren met het water om het vuil zo te verwijderen.

Antioxidanten

De polaire hoofden zijn van vitaal belang omdat ze het meervoudige gebruik definiëren dat deze moleculen in het lichaam kunnen hebben.

Als ze bijvoorbeeld een set aromatische ringen bezitten (onder hen, afgeleid van een fenolische ring) en polair in staat om vrije radicalen te neutraliseren, zullen ze dan amfifyllische antioxidanten hebben; En als ze ook geen toxische effecten hebben, zullen nieuwe antioxidanten beschikbaar zijn op de markt.

Referenties

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologie van de celmoleculair. 4e editie. New York: Garland Science; De lipide dubbellaag. Hersteld van: ncbi.NLM.NIH.Gov
2. Jianhua Zhang. (2014). Amfifiele moleculen. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, en. Droli, l. Giorno (eds.), Encyclopedia of Membranes, doi 10.1007/978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Zei Joseph. (2019). Definitie van ampathische moleculen. Studie. Hersteld van: studie.com
4. Lehninger, een. L. (1975). Biochemie. (2e editie). Worth Publishers, Inc.
5. Mathews, c. K., Van Holde, K. EN. En ahern, k. G. (2002). Biochemie. (3e editie). Pearson Addison Wehley.
6. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (31 maart 2019). Wat is een oppervlakteactieve stof? Hersteld van: Thoughtco.com
7. Domenico Lombardo, Mikhail A. Kiseev, Salvatore Magazù en Pietro Calandra (2015). Amfifielen zelfassemblage: basisconcepten en toekomstperspectieven van supramoleculaire benaderingen. Vooruitgang in gecondenseerde materie Physics, Vol. 2015, artikel ID 151683, 22 pagina's, 2015. doen.org/10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil s., Pérez B., Fernandes i., Magdalena K. Widzisz, Wang Z., Mateus n. & Guo z. (2018). Een nieuwe groep synthetische fenolische-contair amfiphilmoleculen voor multifunctionele toepassingen: fysisch-chemische karakterisering en cel-toxiciteitsstudie. Wetenschappelijke rapportenvolume 8, artikelnummer: 832.