De miceller är stabila sfäriska strukturer bildade av hundratals amfipatiska molekyler, dvs molekyler som karakteriseras av en polär (hydrofil) och icke-polär region (hydrofob). Liksom molekylerna som komponerar dem har miceller ett starkt hydrofobt centrum och deras yta är "fodrad" med hydrofila polära grupper.
De resulterar i de flesta fall av att en grupp amfipatiska molekyler blandas med vatten, så det är ett sätt att "stabilisera" de hydrofoba regionerna i många molekyler tillsammans, ett faktum som drivs av effekten hydrofob och organiserad av van der Waals styrkor.
Det strukturella schemat för en micelle (Källa: Original engelska: SuperManu. Spanska: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)
Både tvättmedel och tvålar, såväl som vissa cellulära lipider, kan bilda miceller, som har funktionell relevans, åtminstone hos djur, med tanke på fettabsorption och transport av fettlösliga ämnen.
Fosfolipider, en av de vanligaste och viktigaste klasserna av lipider för levande celler, kan under vissa förhållanden bilda, förutom liposomer och tvåskikt, micellära strukturer.
Miceller kan också bildas i ett apolärt medium och i så fall kallas de "omvända miceller", eftersom de polära regionerna i de amfipatiska molekylerna som bildar dem är "dolda" i det hydrofila mitten medan de apolära delarna är i direkt kontakt med mediet. som innehåller dem.
Strukturera
Miceller består av amfipatiska molekyler eller med andra ord molekyler som har en hydrofil region (vattenliknande, polär) och en annan hydrofob region (vattenavvisande, apolär).
Bland dessa molekyler kan nämnas fettsyror, molekyler av eventuellt detergent och fosfolipider i cellmembran, till exempel.
I det cellulära sammanhanget är en micell vanligtvis sammansatt av fettsyror (med variabel längd), vars polära karboxylgrupper exponeras mot ytan av aggregatet, medan kolvätekedjorna är "dolda" i ett hydrofobt centrum, och därmed antar en mer eller mindre sfärisk struktur.
Fosfolipider, som är andra amfipatiska molekyler av stor betydelse för celler, är i allmänhet oförmögna att bilda miceller, eftersom de två fettsyrakedjorna som utgör sina ”hydrofoba svansar” upptar stor storlek och gör alla former av förpackning svåra. sfärisk.
Bildandet av en micell medierad av den vattenhaltiga miljön (Källa: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Istället, när dessa molekyler finns i ett vattenhaltigt medium, "nestar" de in i tvåskikt (liknande en smörgås); det vill säga i plattare strukturer, där var och en av de "ytor" som exponeras mot mediet är sammansatt av de polära huvuden i grupperna fästa till glycerol och "fyllningen" av smörgåsen består av de hydrofoba svansarna (fettsyrorna förestrade till de andra två kolhydraten i glycerolskelettet).
Det enda sättet att det är möjligt för en fosfolipid att delta i bildningen av en micelle är när en av dess två fettsyrakedjor avlägsnas genom hydrolys.
Organisation
I en micelle, som nämnts, sekvestrerar "centrum" de icke-polära delarna av molekylerna som komponerar dem och isolerar dem från vattnet.
Det centrala området för en micel består således av en mycket störd miljö, med vätskeliknande egenskaper, där radien är mellan 10 och 30% mindre än för de helt utsträckta kedjorna av icke-amfipatiska molekyler. associerad med molekylkomplexet.
På samma sätt är ytan på en micell inte homogen utan snarare "grov" och heterogen, av vilken vissa kärnmagnetiska resonansstudier indikerar att endast en tredjedel täcks av de polära delarna av de bestående monomererna.
Fungera
Miceller har mycket betydande funktioner, både i naturen och inom industrin och inom forskning.
Beträffande deras funktioner i naturen är dessa molekylära aggregat särskilt viktiga för tarmabsorptionen av fetter (monoglycerider och fettsyror), eftersom miceller av olika storlekar och kompositioner kan bildas från de fettmolekyler som intas med mat och transporterar dem till inuti cellerna i tarmfodret, vilket gör deras absorption möjlig.
Miceller fungerar också vid transport av kolesterol (en annan klass av cellulär lipid) som förvärvas genom kosten och av vissa så kallade "fettlösliga" vitaminer, varför de också utnyttjas farmakologiskt för transport och administrering av läkemedel med apolära egenskaper.
Rengöringsmedel och tvålar som används dagligen för personlig hygien eller för rengöring av olika typer av ytor består av lipidmolekyler som kan bilda miceller när de är i en vattenlösning.
Dessa miceller uppför sig som små bollar i ett lager, vilket ger tvållösningar deras hala konsistens och smörjande egenskaper. Verkan av de flesta tvättmedel är starkt beroende av deras förmåga att producera miceller.
Vid forskning och undersökning av membranproteiner används till exempel tvättmedel för att "rena" celllysat för lipiderna som bildar de karakteristiska tvåskikten i membran, såväl som för att separera de integrerade membranproteinerna från de hydrofoba komponenterna. av detta.
Träning
För att förstå bildningen av micellära strukturer, särskilt i tvättmedel, är det nödvändigt att ta hänsyn till ett något abstrakt begrepp: den kritiska micellära koncentrationen eller CMC.
Den kritiska micellära koncentrationen är den koncentrationen av amfipatiska molekyler vid vilka miceller börjar bildas. Det är ett referensvärde över vilket en ökning i koncentrationen av dessa molekyler endast slutar med en ökning av antalet miceller, och under vilka dessa företrädesvis är organiserade i lager på ytan av det vattenhaltiga mediet som innehåller dem. .
Skillnader och likheter mellan en micell och en tvåskikt bildad av fosfolipider (Källa: 31 mars 2003 i: Användare: Stephen Gilbert, 31 mars 2003 i: Användare: Stephen Gilbert, 27 december 2004 i: Användare: Quadell, översättning Användare: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) via Wikimedia Commons)
Sålunda är bildningen av miceller en direkt följd av "amfifiliciteten" hos ytaktiva medel och är starkt beroende av deras strukturella egenskaper, särskilt av formen och storleksförhållandet mellan de polära och apolära grupperna.
I detta avseende föredras bildningen av miceller när tvärsnittsarean för den polära gruppen är mycket större än den för den apolära gruppen, som inträffar med fria fettsyror, med lysofosfolipider och med tvättmedel såsom natriumdodecylsulfat ( SDS).
Två andra parametrar som micellbildningen beror på är:
- Temperatur: den kritiska micellära temperaturen (CMT) har också definierats, vilket är temperaturen över vilken bildningen av miceller föredras
- Jonstyrka: vilket framför allt är relevant för joniska tvättmedel eller ytaktiva ämnen (vars polära grupp har en laddning)
referenser
- Hassan, PA, Verma, G., & Ganguly, R. (2011). 1 Mjuka material À Egenskaper och applikationer. Funktionella material: beredning, behandling och tillämpningar, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A., … & Matsudaira, P. (2008). Molekylär cellbiologi. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska grunder. Cambridge University Press.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger-principerna för biokemi (s. 71-85). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). Micelleform och storlek. Journal of Physical Chemistry, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF, & Liu, M. (2016). Nanopartiklar som läkemedelsleveranssystem för kombinationsterapi för cancer. I Nanobiomaterials i Cancer Therapy (s. 253-280). William Andrew Publishing.