V micele so stabilne sferične strukture tvorjene stotine amfipatičnimi molekul, tj molekule, ki so značilne polarnem (hidrofilni) in nepolarno regijo (hidrofobni). Tako kot molekule, ki jih sestavljajo, imajo tudi micele močno hidrofobno središče in njihova površina je "obložena" s hidrofilnimi polarnimi skupinami.
V večini primerov izhajajo iz mešanja skupine amfipatskih molekul z vodo, tako da je to način "stabiliziranja" hidrofobnih področij mnogih molekul, kar je posledica dejstva hidrofobne in organizirane s strani sil van der Waals.
Strukturna shema micele (Vir: Izvirna angleščina: SuperManu. Španščina: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prek Wikimedia Commons)
Tako detergenti kot mila, kot tudi določeni celični lipidi lahko tvorijo micele, ki imajo funkcionalno pomembnost, vsaj pri živalih, z vidika absorpcije maščob in prenosa maščob topnih snovi.
Fosfolipidi, eden najbolj obilnih in pomembnih razredov lipidov za žive celice, lahko pod določenimi pogoji tvorijo poleg liposomov in dvoslojev tudi micelarne strukture.
Micele se lahko tvorijo tudi v apolarnem mediju in v tem primeru jih imenujemo "povratne micele", saj so polarne regije amfipatskih molekul, ki jih tvorijo, "skrite" v hidrofilnem središču, medtem ko so apolarni deli v neposrednem stiku z medijem. ki jih vsebuje.
Struktura
Micele so sestavljene iz amfipatskih molekul ali z drugimi besedami iz molekul, ki imajo hidrofilno območje (vodno podobno, polarno) in drugo hidrofobno območje (vodoodbojno, apolarno).
Med temi molekulami lahko na primer omenimo maščobne kisline, molekule katerega koli detergenta in fosfolipide celičnih membran.
V celičnem kontekstu je micela običajno sestavljena iz maščobnih kislin (spremenljive dolžine), katerih polarne karboksilne skupine so izpostavljene proti površini agregata, ogljikovodikove verige pa so "skrite" v hidrofobnem središču in tako sprejmejo bolj ali manj sferična struktura.
Fosfolipidi, ki so druge amfipatične molekule velikega pomena za celice, na splošno ne morejo tvoriti micelov, saj obe verigi maščobnih kislin, ki sestavljata njune "hidrofobne repove", zasedata veliko velikost in otežujeta kakršno koli obliko pakiranja. sferična.
Nastanek micele, ki jo posreduje vodno okolje (Vir: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prek Wikimedia Commons)
Namesto tega, ko so te molekule v vodnem mediju, se "gnezdijo" v dvoslojne (podobno kot sendvič); to je v ravnejših strukturah, kjer je vsaka od "površin", ki so izpostavljena medijem, sestavljena iz polarnih glav skupin, navezanih na glicerol, "polnjenje" sendviča pa je sestavljeno iz hidrofobnih repov (maščobne kisline, esterificirane do druga dva ogljika skeleta glicerola).
Edini način, na katerega lahko fosfolipid sodeluje pri tvorbi micele, je, če s hidrolizo odstranimo eno od svojih dveh verig maščobnih kislin.
Organizacija
V miceli, kot rečeno, "središče" zaseže nepolarne dele molekul, ki jih sestavljajo, in jih izolira iz vode.
Osrednje območje micele je torej sestavljeno iz zelo neurejenega okolja s tekočinami podobnimi lastnostmi, v katerih je mera polmera med 10 in 30% manjša kot pri polno razširjenih verigah ne amfipatskih molekul. povezano z molekularnim kompleksom.
Prav tako površina micele ni homogena, ampak je precej "hrapava" in heterogena, od katerih nekatere študije jedrske magnetne resonance kažejo, da je le tretjina pokrita s polarnimi deli sestavnih monomerov.
Funkcija
Micele imajo zelo pomembne funkcije, tako v naravi kot v industriji in raziskavah.
Glede na svoje funkcije v naravi so ti molekularni agregati še posebej pomembni za črevesno absorpcijo maščob (monogliceridi in maščobne kisline), saj se lahko iz maščobnih molekul, ki jih zaužijemo s hrano, tvorijo miceli različnih velikosti in sestavkov. znotraj celic črevesne sluznice, kar omogoča njihovo absorpcijo.
Micele delujejo tudi pri prenašanju holesterola (drugega razreda celičnih lipidov), pridobljenega s prehrano, in nekaterih tako imenovanih vitaminov, »topnih v maščobi«, zato jih farmakološko izkoriščajo tudi za prevoz in dajanje zdravil z nepolarnimi lastnostmi.
Pralna sredstva in mila, ki se vsakodnevno uporabljajo za osebno higieno ali za čiščenje različnih vrst površin, so sestavljena iz lipidnih molekul, ki lahko tvorijo micele, ko so v vodni raztopini.
Te micele se v ležaju obnašajo kot drobne kroglice, ki milnim raztopinam prinesejo drsno konsistenco in mazalne lastnosti. Delovanje večine detergentov je zelo odvisno od njihove sposobnosti proizvajanja micelov.
Pri raziskovanju in preučevanju membranskih beljakovin se na primer detergenti uporabljajo za "čiščenje" celičnih lizatov lipidov, ki tvorijo značilne dvoslojne membrane membran, pa tudi za ločevanje integralnih membranskih beljakovin od hidrofobnih komponent. tega.
Usposabljanje
Da bi razumeli nastanek micelarnih struktur, zlasti v detergentih, je treba upoštevati nekoliko abstrakten koncept: kritična micelarna koncentracija ali CMC.
Kritična micelarna koncentracija je tista koncentracija amfipatskih molekul, pri katerih se začnejo tvoriti micele. Gre za referenčno vrednost, nad katero se bo povečanje koncentracije teh molekul končalo le s povečanjem števila micelov in pod katero so te prednostno organizirane v plasteh na površini vodnega medija, ki jih vsebuje. .
Razlike in podobnosti med micelo in dvoslojem, ki ga tvorijo fosfolipidi (Vir: 31. marec 2003 v: Uporabnik: Stephen Gilbert, 31. marec 2003 v: Uporabnik: Stephen Gilbert, 27. decembra 2004 v: Uporabnik: Quadell, prevod Uporabnik: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) prek Wikimedia Commons)
Tako je tvorba micelov neposredna posledica "amfifilnosti" površinsko aktivnih snovi in je močno odvisna od njihovih strukturnih značilnosti, zlasti od razmerja oblike in velikosti med polarno in apolarno skupino.
V tem smislu je prednost nastanku micelov, ko je površina preseka polarne skupine veliko večja od površine apolarne skupine, kot se dogaja s prostimi maščobnimi kislinami, z lizofosfolipidi in detergenti, kot je natrijev dodecil sulfat ( SDS).
Druga dva parametra, od katerih je odvisna tvorba micele, sta:
- temperatura: definirana je bila tudi kritična micelarna temperatura (CMT), ki je temperatura, nad katero se daje prednost tvorbi micelarjev
- ionska trdnost: predvsem za detergente ali površinsko aktivne snovi ionskega tipa (katerih polarna skupina ima naboj)
Reference
- Hassan, PA, Verma, G., & Ganguly, R. (2011). 1 Mehki materiali À Lastnosti in aplikacije. Funkcionalni materiali: Priprava, obdelava in uporaba, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, poslanec, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekularna celična biologija. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Membranska strukturna biologija: z biokemijskimi in biofizikalnimi temelji. Cambridge University Press.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerjeva načela biokemije (str. 71–85). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). Micelična oblika in velikost. Časopis za fizikalno kemijo, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF, & Liu, M. (2016). Nanodelci kot sistemi za dajanje zdravil kombiniranega zdravljenja raka. V Nanobiomaterials in Cancer Therapy (str. 253-280). William Andrew Publishing.