Amfipatisk molekylstruktur, egenskaper, exempel

De amfifiska eller amfifyliska molekyler De är de som känner affinitet eller avvisande samtidigt av ett visst lösningsmedel. Lösningsmedlen klassificeras kemiskt som polära eller apolära; hydrofil eller hydrofob. Således kan dessa typer av molekyler "älska" vattnet, eftersom de kan "hata det".

Enligt den tidigare definitionen finns det bara ett sätt för detta att vara möjligt: ​​dessa molekyler måste ha polära och apolära regioner inom sina strukturer; Oavsett om de distribueras mer eller mindre homogent (som med proteiner, till exempel), eller låst heterogent (i fallet med ytaktiva medel)

Bubblor, fysiskt fenomen orsakat av reduktion av ytspänningen i luft-vätska-gränssnittsprodukten av verkan av ett ytaktivt medel, som är en amfifyllisk förening. Källa: Pexels.

Ytaktiva medel, även kallade tvättmedel, är kanske de mest kända amfipatiska molekylerna av alla sedan urminnes tider. Eftersom mannen fängslades av den konstiga fysiognomin av en bubbla, som är bekymrad över beredningen av tvålar och rengöringsprodukter, har han stött på om och om igen med fenomenet ytspänning.

Att observera en bubbla är lika med att bevittna en "fälla" vars väggar, bildade av inriktningen av amfipatiska molekyler, behåller gasinnehållet i luften. Dess sfäriska former är den mest stabila matematiken och geometriskt, eftersom ytspänningen för luftvattengränssnittet minskar till ett minimum.

Som sagt, två andra egenskaper hos de amfipatiska molekylerna har blivit utsatta: de tenderar att associera eller självmonteras, och vissa minskar ytspänningarna i vätskor (de som kan göra det kallas ytaktiva ämnen).

Som ett resultat av hög tendens att associera öppnar dessa molekyler ett morfologiskt (och till och med arkitektoniskt) fält i deras nanoaggregat och supramolekylerna som komponerar dem; Med målet att utforma föreningar som kan funktionalisera och interagera med oändliga sätt med celler och deras biokemiska matriser.

[TOC]

Strukturera

Allmän struktur av en amfipatisk molekyl. Källa: Gabriel Bolívar.

Det sades att amfifiliska eller amfipatiska molekyler har en polär region och en annan apolär. Den apolära regionen består vanligtvis av en mättad eller omättad kolkedja (med dubbla eller trippelbindningar), som representeras som en "apolär svans"; åtföljd av ett "polärt huvud", där de mest elektronegativa atomerna finns.

Den överlägsna allmänna strukturen illustrerar vad som kommenteras i föregående stycke. Det polära huvudet (lila sfär), kan vara funktionella grupper eller aromatiska ringar som har permanenta dipolmoment och kan också bilda vätebroar. Därför måste det högsta syre- och kväveinnehållet vara där.

Kan tjäna dig: oxidationsnummer: koncept, hur man får ut det och exempel

I detta polära huvud kan det också vara joniska, negativa eller positiva laster (eller båda samtidigt). Denna region är den som visar en hög affinitet för vatten och andra polära lösningsmedel.

Å andra sidan interagerar den apolära svansen med tanke på dess dominerande C-H-länkar genom London-spridningskrafter. Denna region beror på det faktum att amfipatiska molekyler också visar affinitet för fetter och apolära luftmolekyler (N₂, Co₂, AR, etc.).

I vissa kemi -texter till modellen för den övre strukturen jämförs den med formen på en napp.

Intermolekylär interaktioner

När en amfipatisk molekyl kontakter ett polärt lösningsmedel, för att säga vatten, har dess regioner olika effekter på lösningsmedelsmolekyler.

Att börja. I denna process skapas molekylär störning.

Samtidigt tenderar vattenmolekyler runt den apolära svansen att beställa som om de var små kristaller, vilket gör att de kan minimera repulsioner. I denna process skapas en molekylär ordning.

Mellan störningar och order kommer det att finnas en punkt där den amfipatiska molekylen kommer att försöka interagera med en annan, vilket kommer att resultera i en mycket mer stabil process.

Misselag

Båda kommer att närma sig genom sina apolära svansar eller polära huvuden, så att relaterade regioner första interaktioner. Detta är detsamma för att föreställa sig att två "lila nappar" av den övre bilden, tillvägagångssätt för att sammanfläta sina svarta svansar eller genom att gå med sina två lila huvuden.

Och börjar därmed ett intressant föreningsfenomen, där flera av dessa molekyler går med i följd. De är inte godtyckligt associerade, men enligt en serie strukturella parametrar, som slutar isolera apolära svansar i en slags "apolär kärna", medan de avslöjar polära huvuden som ett polärt skal.

Det sägs då att en sfärisk Miscellan föddes. Under bildningen av Miscellanen finns emellertid ett preliminärt stadium som består av vad som kallas lipid -tvåskikt. Dessa och andra är några av de många makrostrukturerna som kan anta de amfifylliska molekylerna.

Egenskaper hos amfipatiska molekyler

Förening

Sfärisk diverse bildad av amfipatiska molekyler. Källa: Gabriel Bolívar.

Om apolära svansar tas som svarta enheter och polära huvuden av lila enheter, kommer det att förstås varför i den överlägsna bilden bor Miscellane cortex och dess svarta kärna. Kärnan är apolär, och där är dess interaktioner med vattnet eller lösningsmedelsmolekylerna ogiltiga.

Det kan tjäna dig: jonisk kraft: enheter, hur man beräknar det, exempel

Om tvärtom, lösningsmedlet eller mediet är apolärt, är det de polära huvuden som kommer att drabbas av repulsionerna, och följaktligen kommer de att vara belägna i mitten av Miscellane; Det vill säga det investeras (A, lägre bild).

Olika typer av diverse strukturer eller morfologier. Källa: Gabriel Bolívar.

Det observeras att den inverterade miscela. Men före felaktiga form är amfipliska molekyler individuella förändrade ordningen på lösningsmedelsmolekyler. Ökad koncentration, de börjar associera i en struktur av ett eller två lager (B).

Från B -ark börjar kurva för att komma från D, en gallblåsan. En annan möjlighet, beroende på formen på den apolära svansen med avseende på deras polära huvud, är att de är förknippade med att ge upphov till en cylindrisk miscellan (c).

Nanoagregat och supramolecules

Det finns därför fem huvudstrukturer, som förråder ett grundläggande kännetecken för dessa molekyler: deras höga tendens att associera och självmontering i supramolekyler, som läggs till för att bilda nanoagregat.

Således är amfifylmolekyler inte ensamma men associerade.

Fysisk

Amfipatiska molekyler kan vara neutrala eller laddas joniskt laddade. De som har negativa laddningar har en syreatom med en negativ formell belastning i sitt polära huvud. Några av dessa syreatomer kommer från funktionella grupper som: -coo^-, -Sw₄^-, -Sw₃^- eller -po₄^-.

När det gäller positiva anklagelser kommer de i allmänhet från aminer, RNH₃⁺.

Närvaron eller frånvaron av dessa belastningar förändrar inte det faktum att dessa molekyler i allmänhet bildar kristallina fasta ämnen; Eller, om de är relativt lätta är de som oljor.

Exempel

Några exempel på amfipatiska eller amfifiliska molekyler kommer att nämnas nedan:

-Fofolipider: fosfatidyletanolamin, sfingomyelin, fosfatidylserin, fosfatidylkolin.

-Kolesterol.

-Glukolipider.

-Natrium laurilsulfat.

-Proteiner (de är amfifylliska, men inte ytaktiva medel).

-Fenolfetter: kardanol, kardoler och anakardsyror.

-Cetitrimontylammoniumbromid.

-Fettsyror: palmitiska, linolhöga, oleiska, lauriska, steariska.

-Långkedjoralkoholer: 1-dodecanol och andra.

-Amfifyllpolymerer: som etoxylerade fenolhartser.

Ansökningar

Cellmembran

En av de viktigaste konsekvenserna av kapaciteten hos dessa molekyler som ska associeras är att de bygger en slags vägg: lipid tvåskikt (b).

Denna bilay. Det är dynamiskt, eftersom dess apolära svansar roterar och hjälper till att flytta de amfipatiska molekylerna.

När detta membran förenas i två ändar, för att få det vertikalt, används det för att mäta dess permeabilitet; Och med detta erhålls värdefulla data för utformning av biologiska material och syntetiska membran från syntesen av nya amfipatiska molekyler med olika strukturella parametrar.

Det kan tjäna dig: vätebrygglänk

Spridare

I oljeindustrin används dessa molekyler och polymerer syntetiserade från dem för att sprida asfaltenerna. Tillvägagångssättet för denna applikation vilar på hypotesen att asfaltens består av en solid kolloidal, med en hög tendens till flockning och sediment som en solid svartbrun som orsakar allvarliga ekonomiska problem.

Amfipatiska molekyler hjälper till att hålla asfaltens spridda under en längre tid mot fysikalisk -kemiska förändringar i råolja.

Emulgatorer

Dessa molekyler hjälper till att blanda två vätskor som under vanliga förhållanden inte skulle vara blandbara. I glass, till exempel, hjälper de vatten och luft att vara en del av samma fasta medel tillsammans med fett. Bland de emulger som mest används för detta ändamål är de som härrör från ätliga fettsyror.

Tvättmedel

Den amfifylliska karaktären hos dessa molekyler används för att fånga fett eller apolära föroreningar och dras sedan samtidigt av ett polärt lösningsmedel, såsom vatten.

Liksom exemplet med bubblorna där luften fångades, fångar tvättmedel fettet inuti sina miceller, som med ett polärt skal interagerar effektivt med vattnet för att ta bort smuts alltså så.

Antioxidanter

De polära huvuden är av avgörande betydelse eftersom de definierar de flera användningsområden som dessa molekyler kan ha i kroppen.

Om de till exempel har en uppsättning aromatiska ringar (bland dem, härrörande från en fenolring) och polär som kan neutralisera fria radikaler, kommer de då att ha amfifylliska antioxidanter; Och om de också saknar toxiska effekter kommer nya antioxidanter att finnas tillgängliga på marknaden.

Referenser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologi av cellmolekylen. Fjärde upplagan. New York: Garland Science; Lipid -tvåskiktet. Återhämtat sig från: NCBI.Nlm.Nih.Gov
2. Jianhua zhang. (2014). Amfifiliska molekyler. Springer-Verlag Berlin Heidelberg och. Droli, l. Giorno (Eds.), Encyclopedia of Membranes, doi 10.1007/978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Sa Joseph. (2019). Definition av ampatiska molekyler. Studie. Återhämtat sig från: studie.com
4. Lehninger, a. L. (1975). Biokemi. (2: a upplagan). Värt förläggare, inc.
5. Mathews, C. K., Van Holde, K. OCH. Och Ahern, K. G. (2002). Biokemi. (3: e upplagan). Pearson Addison Wehley.
6. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (31 mars 2019). Vad är ett ytaktigt medel? Återhämtat sig från: tankco.com
7. Domenico Lombardo, Mikhail A. Kiseev, Salvatore Magazù och Pietro Calandra (2015). Amfifiler självmontering: grundläggande begrepp och framtida perspektiv på supramolekylära tillvägagångssätt. Framsteg inom kondenserad materiefysik, Vol. 2015, artikel ID 151683, 22 sidor, 2015. doi.org/10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil s., Pérez b., Fernandes i., Magdalena k. Widzisz, wang z., Mateus n. & Guo z. (2018). En ny grupp syntetiska fenolika-contair amfifilmolekyler för mångsidiga tillämpningar: fysikalisk-kemisk karakterisering och cell-toxicitetsstudie. Scientific ReportsVolume 8, Artikelnummer: 832.