Tieto micely sú stabilné sférické štruktúry tvorené stovkami amfipatické molekuly, tj, molekuly, ktoré sú charakterizované tým, polárne (hydrofilné) a nepolárne oblasť (hydrofóbne). Rovnako ako molekuly, ktoré ich tvoria, majú micely silne hydrofóbne centrum a ich povrch je „obložený“ hydrofilnými polárnymi skupinami.
Vo väčšine prípadov sú výsledkom zmiešania skupiny amfipatických molekúl s vodou, takže je to spôsob, ako „stabilizovať“ hydrofóbne oblasti mnohých molekúl spolu, čo je vlastne dôsledok účinku hydrofóbne a organizované van der Waalsovými silami.
Štrukturálna schéma micely (Zdroj: originálna angličtina: SuperManu. Španielčina: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)
Pracie prostriedky a mydlá, ako aj určité bunkové lipidy, môžu tvoriť micely, ktoré majú funkčný význam, prinajmenšom u zvierat, z hľadiska absorpcie tuku a transportu látok rozpustných v tukoch.
Fosfolipidy, jedna z najhojnejších a najdôležitejších tried lipidov pre živé bunky, môžu za určitých podmienok vytvárať, okrem lipozómov a dvojvrstiev, micelárne štruktúry.
Micely sa môžu vytvárať aj v nepolárnom médiu a v tomto prípade sa nazývajú reverzné micely, pretože polárne oblasti amfipatických molekúl, ktoré ich tvoria, sú „skryté“ v hydrofilnom centre, zatiaľ čo nepolárne časti sú v priamom kontakte s médiom. ktorý ich obsahuje.
štruktúra
Micely sú tvorené amfipatickými molekulami alebo inými slovami molekulami, ktoré majú hydrofilnú oblasť (podobnú vode, polárna) a ďalšiu hydrofóbnu oblasť (odpudzujúcu vodu, nepolárna).
Medzi tieto molekuly patria napríklad mastné kyseliny, molekuly ľubovoľného detergentu a fosfolipidy bunkových membrán.
V bunkovom kontexte je micla obvykle zložená z mastných kyselín (s rôznou dĺžkou), ktorých polárne karboxylové skupiny sú exponované k povrchu agregátu, zatiaľ čo uhľovodíkové reťazce sú „skryté“ v hydrofóbnom centre, čím prijímajú viac či menej sférická štruktúra.
Fosfolipidy, ktoré sú ďalšími amfipatickými molekulami veľkého významu pre bunky, nie sú vo všeobecnosti schopné tvoriť micely, pretože dva reťazce mastných kyselín, ktoré tvoria ich „hydrofóbne chvosty“, zaberajú veľkú veľkosť a sťažujú balenie akejkoľvek formy. guľatý.
Vytvorenie micely sprostredkovanej vodným prostredím (Zdroj: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)
Namiesto toho, keď sú tieto molekuly vo vodnom médiu, „hniezdia“ do dvojvrstiev (podobne ako sendvič); to znamená, že v plošších štruktúrach je každý z "povrchov" exponovaných smerom k médiu zložený z polárnych hláv skupín pripojených k glycerolu a "plnenie" sendviča pozostáva z hydrofóbnych zvyškov (mastné kyseliny esterifikované na ďalšie dva uhlíky kostry glycerolu).
Jediným spôsobom, ako je možné, aby sa fosfolipid podieľal na tvorbe micely, je prípad, keď sa jeden z jeho dvoch reťazcov mastných kyselín odstráni hydrolýzou.
Organizácia
Ako už bolo uvedené, v micele sekvestrujú nepolárne časti molekúl, ktoré ich tvoria, a izolujú ich od vody.
Centrálna oblasť micely teda pozostáva z vysoko neusporiadaného prostredia s tekutinami podobnými charakteristikami, v ktorom je miera polomeru o 10 až 30% menšia ako u plne predĺžených reťazcov neafipatických molekúl. spojené s molekulárnym komplexom.
Podobne povrch micely nie je homogénny, ale skôr „drsný“ a heterogénny, z čoho niektoré štúdie o jadrovej magnetickej rezonancii naznačujú, že iba jedna tretina je pokrytá polárnymi časťami monomérov, z ktorých sa skladá.
funkcie
Micely majú veľmi významné funkcie, tak v prírode, ako aj v priemysle a vo výskume.
Pokiaľ ide o ich prirodzenú funkciu, tieto molekulové agregáty sú zvlášť dôležité pre črevnú absorpciu tukov (monoglyceridy a mastné kyseliny), pretože z tukových molekúl požitých potravou sa môžu vytvárať micely rôznych veľkostí a zložení a prenášať ich do vo vnútri buniek črevnej výstelky, čo umožňuje ich absorpciu.
Micely tiež pôsobia pri transporte cholesterolu (ďalšia trieda bunkových lipidov) získavaného stravou a niektorých takzvaných „tukov rozpustných“ vitamínov, a preto sa farmakologicky využívajú aj na prepravu a podávanie liekov s nepolárnymi vlastnosťami.
Čistiace prostriedky a mydlá, ktoré sa každý deň používajú na osobnú hygienu alebo na čistenie rôznych typov povrchov, pozostávajú z molekúl lipidov, ktoré sú schopné tvoriť micely, ak sú vo vodnom roztoku.
Tieto micely sa v ložisku správajú ako malé guľôčky, čo mydlovým roztokom dáva ich klzkú konzistenciu a mazacie vlastnosti. Pôsobenie väčšiny detergentov vo veľkej miere závisí od ich schopnosti produkovať micely.
Pri výskume a štúdii membránových proteínov sa napríklad používajú detergenty na "čistenie" bunkových lyzátov lipidov, ktoré tvoria charakteristické dvojvrstvy membrán, ako aj na oddelenie integrálnych membránových proteínov od hydrofóbnych zložiek. z toho.
výcvik
Na pochopenie tvorby micelárnych štruktúr, najmä v detergentoch, je potrebné vziať do úvahy trochu abstraktný koncept: kritická micelárna koncentrácia alebo CMC.
Kritická micelárna koncentrácia je tá koncentrácia amfipatických molekúl, pri ktorej sa začínajú tvoriť micely. Je to referenčná hodnota, nad ktorou zvýšenie koncentrácie týchto molekúl skončí iba zvýšením počtu miciel a pod ktorým sú tieto molekuly prednostne usporiadané do vrstiev na povrchu vodného média, ktoré ich obsahuje. ,
Rozdiely a podobnosti medzi micelou a dvojvrstvou tvorenou fosfolipidmi (Zdroj: 31.03.2003 v: Používateľ: Stephen Gilbert, 31. marca 2003 v: Používateľ: Stephen Gilbert, 27. decembra 2004 v: Používateľ: Quadell, preklad Používateľ: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) prostredníctvom Wikimedia Commons)
Teda tvorba miciel je priamym dôsledkom „amfifilicity“ povrchovo aktívnych látok a je vysoko závislá od ich štruktúrnych charakteristík, najmä od vzťahu tvaru a veľkosti medzi polárnou a nepolárnou skupinou.
V tomto zmysle je tvorba miciel výhodná, keď je prierezová plocha polárnej skupiny omnoho väčšia ako prierez apolárnej skupiny, ako je tomu u voľných mastných kyselín, lyzofosfolipidov a saponátov, ako je dodecylsulfát sodný ( SDS).
Dva ďalšie parametre, od ktorých závisí tvorba miciel, sú:
- Teplota: tiež bola definovaná kritická micelárna teplota (CMT), čo je teplota, nad ktorou je podporovaná tvorba miciel.
- Iónová sila: ktorá je dôležitá najmä pre detergenty alebo povrchovo aktívne látky iónového typu (ktorých polárna skupina má náboj)
Referencie
- Hassan, PA, Verma, G. a Ganguly, R. (2011). 1 Mäkké materiály À Vlastnosti a aplikácie. Funkčné materiály: príprava, spracovanie a aplikácie, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornia, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekulárna bunková biológia. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Štrukturálna biológia membrán: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press.
- Nelson, DL, a Cox, MM (2009). Lehningerove princípy biochémie (s. 71 - 85). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). Tvar a veľkosť micely. The Journal of Physical Chemistry, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF a Liu, M. (2016). Nanočastice ako systémy dodávania liečiva kombinovanej terapie rakoviny. In Nanobiomaterials in Cancer Therapy (pp. 253-280). William Andrew Publishing.