Amfipatiske molekyler struktur, egenskaper, eksempler

De Amfifatiske eller amfifylmolekyler De er de som kan føle affinitet eller frastøtning samtidig av et visst løsningsmiddel. Løsningsmidlene er kjemisk klassifisert som polar eller apolar; hydrofil eller hydrofob. Dermed kan disse typer molekyler "elske" vannet, da de kan "hate det".

I henhold til den forrige definisjonen er det bare en måte for dette å være mulig: disse molekylene må ha polare og apolare regioner i sine strukturer; Enten de er distribuert mer eller mindre homogent (for eksempel med proteiner), eller låst heterogent (i tilfelle av overflateaktive stoffer)

Bobler, fysisk fenomen forårsaket av reduksjon av overflatespenningen til luft-væske-grensesnittproduktet av virkningen av et overflateaktivt middel, som er en amfifyllisk forbindelse. Kilde: Pexels.

Overflateaktive midler, også kalt vaskemidler, er kanskje de mest kjente amfipatiske molekylene av alle siden uminnelige tider. Siden mannen ble betatt av den rare fysiognomi av en boble, opptatt av forberedelse av såper og rengjøringsprodukter, har han møtt igjen og igjen med fenomenet overflatespenning.

Å observere en boble er lik vitne til en "felle" hvis vegger, dannet ved innretting av amfipatiske molekyler, beholder gassinnholdet i luften. Dens sfæriske former er den mest stabile matematikken og geometrisk, da overflatespenningen til luftvannsgrensesnittet synker til et minimum.

Når det er sagt, har to andre kjennetegn ved de amfipatiske molekylene blitt utsatt: de har en tendens til å assosiere eller selv -montere, og noen reduserer overflatespenninger i væsker (de som kan gjøre det kalles overflateaktive midler).

Som et resultat av høy tendens til å assosiere, åpner disse molekylene et morfologisk (og til og med arkitektonisk) felt av nanoaggregatene og supramolekylene som komponerer dem; Med målet om å designe forbindelser som kan funksjonalisere og samhandle med umålelige måter med celler og deres biokjemiske matriser.

[TOC]

Struktur

Generell struktur av et amfipatisk molekyl. Kilde: Gabriel Bolívar.

Det ble sagt at amfifile eller amfipatiske molekyler har en polar region og en annen apolar. Den apolare regionen består vanligvis av en mettet eller umettet karbonkjede (med doble eller trippelbindinger), som er representert som en "apolar hale"; ledsaget av et "polært hode", der de mest elektronegative atomer bor.

Den overordnede generelle strukturen illustrerer hva som er kommentert i forrige avsnitt. Det polare hodet (lilla sfære), kan være funksjonelle grupper eller aromatiske ringer som har permanente dipolmomenter, og er også i stand til å danne hydrogenbroer. Derfor må det høyeste oksygen- og nitrogeninnholdet være der.

Kan tjene deg: Oksidasjonsnummer: Konsept, hvordan få det ut og eksempler

I dette polare hodet kan det også være ioniske, negative eller positive belastninger (eller begge deler samtidig). Denne regionen er den som viser en høy affinitet for vann og andre polare løsningsmidler.

På den annen side samhandler den apolare halen gitt sine dominerende C-H-koblinger, gjennom London-spredningskrefter. Denne regionen skyldes det faktum at amfipatiske molekyler også viser affinitet for fett og apolare luftmolekyler (n₂, Co₂, AR, etc.).

I noen kjemitekster til modellen for den øvre strukturen, sammenlignes den med formen til en smokker.

Intermolekylære interaksjoner

Når et amfipatisk molekyl kontakter et polært løsningsmiddel, for å si vann, utøver regionene forskjellige effekter på løsningsmiddelmolekyler.

Å begynne. I denne prosessen opprettes molekylær lidelse.

I mellomtiden har vannmolekyler rundt den apolare halen en tendens til å bestille som om de var små krystaller, og dermed lar dem minimere frastøtninger. I denne prosessen opprettes en molekylær orden.

Mellom lidelser og ordrer vil det være et punkt der det amfipatiske molekylet vil søke å samhandle med en annen, noe som vil resultere i en mye mer stabil prosess.

Miscelables

Begge vil nærme seg gjennom sine apolare haler eller polare hoder, slik at relaterte regioner første interaksjoner. Dette er det samme for å forestille seg at to "lilla smokker" av det øvre bildet, tilnærming til å flette sammen deres svarte haler, eller ved å bli sammen med de to lilla hodene.

Og begynner dermed et interessant assosiasjonsfenomen, der flere av disse molekylene blir sammen med fortløpende. De er ikke vilkårlig assosiert, men i henhold til en serie strukturelle parametere, som ender opp med å isolere apolare haler i en slags "apolar kjerne", mens de utsetter polare hoder som et polært skall.

Det sies da at en sfærisk miscellan ble født. Under dannelsen av Miscellane er det imidlertid et foreløpig stadium som består av det som er kjent som en lipid -dobbeltlag. Disse og andre er noen av de mange makrostrukturene som kan ta i bruk amfifylliske molekyler.

Kjennetegn på amfipatiske molekyler

assosiasjon

Sfærisk miscellan dannet av amfipatiske molekyler. Kilde: Gabriel Bolívar.

Hvis apolare haler tas som svarte enheter, og polare hoder av lilla enheter, vil det bli forstått hvorfor Miscellane cortex i det overlegne bildet bor og dens svarte kjernen. Kjernen er apolar, og der er dens interaksjoner med vannet eller løsningsmiddelmolekyler tomrom.

Det kan tjene deg: ionisk kraft: enheter, hvordan beregne det, eksempler

Hvis det tvert imot er løsningsmidlet eller mediet apolar, det er de polare hodene som vil lide frastøttene, og følgelig vil de være plassert i midten av miscellanen; det vil si at det er investert (A, lavere bilde).

Ulike typer miscellanstrukturer eller morfologier. Kilde: Gabriel Bolívar.

Det observeres at den omvendte miscela. Men før feilkalaer dannes, er amfiprylmolekyler individuelle endrede rekkefølgen på løsningsmiddelmolekyler. Økt konsentrasjon begynner de å assosiere i en struktur av ett eller to lag (b).

Fra B begynner arkene å kurve til stammer d, en galleblæren. En annen mulighet, avhengig av formen på den apolare halen med hensyn til deres polare hode, er at de er assosiert for å gi opphav til en sylindrisk diverse (c).

Nanoaggregater og supramolekyler

Det er derfor fem hovedstrukturer, som forråder et grunnleggende kjennetegn ved disse molekylene: deres høye tendens til å assosiere og selv -montere i supramolekyler, som blir lagt til for å danne nanoaggregater.

Dermed er ikke amfifylmolekyler alene, men assosiert.

Fysisk

Amfipatiske molekyler kan være nøytrale eller lastes ionisk ladet. De som har negative ladninger har et oksygenatom med en negativ formell belastning i polarhodet. Noen av disse oksygenatomene kommer fra funksjonelle grupper som: -Coo^-, -SW₄^-, -SW₃^- eller -po₄^-.

Når det gjelder positive kostnader, kommer de vanligvis fra aminer, RNH₃⁺.

Tilstedeværelsen eller fraværet av disse belastningene endrer ikke det faktum at disse molekylene generelt danner krystallinske faste stoffer; Eller, hvis de er relativt lette, er de som oljer.

Eksempler

Noen eksempler på amfipatiske eller amfifiliske molekyler vil bli nevnt nedenfor:

-Fofolipider: fosfatidyletanolamin, sfingomyeline, fosfatidylserin, fosfatidylkolin.

-Kolesterol.

-Glukolipider.

-Natrium laurilsulfat.

-Proteiner (de er amfifyliske, men ikke overflateaktive stoffer).

-Fenolfett: Cardanol, Cardoles og Anacardial Acids.

-Cetitrimonthylammonium bromid.

-Fettsyrer: palmitisk, linol, oleic, lauric, stearic.

-Langkjedede alkoholer: 1-dodekanol og andre.

-Amfifyllpolymerer: som etoksylerte fenolharpikser.

applikasjoner

Cellemembraner

En av de viktigste konsekvensene av kapasiteten til disse molekylene som skal assosieres, er at de bygger en slags vegg: lipid -dobbeltlag (b).

Denne Bilay. Det er dynamisk, fordi de apolare halene roterer med å flytte de amfipatiske molekylene.

Når denne membranen blir sammen med to ender, for å ha den vertikalt, brukes den til å måle permeabiliteten; Og med dette oppnås verdifulle data for utforming av biologiske materialer og syntetiske membraner fra syntesen av nye amfipatiske molekyler med forskjellige strukturelle parametere.

Det kan tjene deg: Hydrogen Bridge Link

Dispergeringsmidler

I oljeindustrien brukes disse molekylene, og polymerer syntetiseres fra dem for å spre asfaltenes. Tilnærmingen til denne applikasjonen hviler på hypotesen om at asfalter består av et solid kolloidalt, med en høy tendens til flokkulært og sediment som en solid svart brun som forårsaker alvorlige økonomiske problemer.

Amfipatiske molekyler hjelper til med å holde asfalter spredt i lengre tid mot fysisk -kjemiske endringer i råolje.

Emulgatorer

Disse molekylene er med på å blande to væsker som under vanlige forhold ikke ville være blandbare. I iskrem hjelper de for eksempel vann og luft til å være en del av det samme faste stoffet sammen med fett. Blant emulgatorene som er mest brukt til dette formålet, er de som er avledet fra spiselige fettsyrer.

Vaskemidler

Den amfifylliske karakteren til disse molekylene brukes til å fange fett eller apolare urenheter, og deretter bli dratt samtidig av et polært løsningsmiddel, for eksempel vann.

Som eksemplet på boblene der luften ble fanget, fanger vaskemidlene fettet inne i micellene deres, som, som har et polært skall, samhandler effektivt med vannet for å fjerne skitt således.

Antioksidanter

De polare hodene er av vital betydning fordi de definerer flere bruksområder som disse molekylene kan ha i kroppen.

Hvis de for eksempel besitter et sett med aromatiske ringer (blant dem, avledet fra en fenolisk ring) og polar som er i stand til å nøytralisere frie radikaler, vil de da ha amfifylliske antioksidanter; Og hvis de også mangler giftige effekter, vil nye antioksidanter være tilgjengelige i markedet.

Referanser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologi av cellemolekylæren. 4. utgave. New York: Garland Science; Lipid -dobbeltlaget. Gjenopprettet fra: NCBI.NLM.NIH.Gov
2. Jianhua Zhang. (2014). Amfifile molekyler. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, og. Droli, l. Giorno (red.), Leksikon av membraner, doi 10.1007/978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Sa Joseph. (2019). Definisjon av ampatiske molekyler. Studere. Gjenopprettet fra: Studie.com
4. Lehninger, a. L. (1975). Biokjemi. (2. utgave). Verdt Publishers, Inc.
5. Mathews, c. K., Van Holde, K. OG. Og Ahern, K. G. (2002). Biokjemi. (3. utgave). Pearson Addison Wehley.
6. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (31. mars 2019). Hva er et overflateaktivt middel? Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
7. Domenico Lombardo, Mikhail A. Kiseev, Salvatore Magazù og Pietro Calandra (2015). Amfifiler Selvmontering: Grunnleggende konsepter og fremtidsperspektiver av supramolekylære tilnærminger. Fremskritt i kondensert materie fysikk, vol. 2015, artikkel ID 151683, 22 sider, 2015. gjør jeg.org/10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil s., Pérez f., Fernandes i., Magdalena k. Widzisz, wang z., Mateus n. & Guo z. (2018). En ny gruppe syntetisk fenolholdig amfifilmolekyler for flerbruksapplikasjoner: fysisk-kjemisk karakterisering og celletoksisitetsstudie. Scientific ReportsVolume 8, Artikkelnummer: 832.