A micellák stabil gömb alakú struktúrák, amik amfipatikus molekulák százaiból állnak, vagyis olyan molekulákból áll, amelyeket egy poláris (hidrofil) és nem poláros régió (hidrofób) jellemez. A micellákhoz hasonlóan, mint az azokat alkotó molekulákhoz is erősen hidrofób központja van, felszínüket hidrofil poláris csoportok vonják el.
Ezek a legtöbb esetben az amfipátiás molekulák egy csoportjának a vízzel való keveréséből származnak, tehát ez a módszer számos molekula hidrofób régióinak "stabilizálására", ezt a tényt a hidrofób és a van der Waals erők által szervezett.
A micelló szerkezete (Forrás: Eredeti angol: SuperManu. Spanyol: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) a Wikimedia Commons segítségével)
Mind a mosó-, mind a szappanok, valamint bizonyos sejtes lipidek képeznek micellákat, amelyek funkcionális jelentőséggel bírnak, legalább az állatokban, a zsír felszívódásának és a zsírban oldódó anyagok szállításának szempontjából.
A foszfolipidek, az élő sejtek lipideinek egyik legszélesebb és legfontosabb osztálya, bizonyos körülmények között, a liposzómák és a kettős rétegek mellett, micelláris struktúrákat is képezhetnek.
A micellák apoláris közegben is kialakíthatók, és ebben az esetben "fordított micelláknak" hívják őket, mivel az őket képező amfipatikus molekulák poláris területei "rejtve vannak" a hidrofil központban, míg az apoláris részek közvetlenül érintkeznek a közeggel. amely tartalmazza őket.
Szerkezet
A micellák amfipatikus molekulákból állnak, vagyis olyan molekulákból állnak, amelyek hidrofil régióval (vízszerű, poláris) és egy másik hidrofób régióval (víztaszító, apoláris) vannak.
Ezek közül a molekulák közül megemlíthetők például a zsírsavak, bármilyen mosószer molekulái és a sejtmembránok foszfolipidei.
A sejtek kontextusában a micellát általában változó hosszúságú zsírsavak alkotják, amelyek poláris karboxilcsoportjai az aggregátum felülete felé vannak kitéve, míg a szénhidrogén láncok „el vannak rejtve” egy hidrofób központba, így egy többé-kevésbé gömb alakú szerkezet.
A foszfolipidek, amelyek más amfipátiás molekulák, amelyek nagy jelentőséggel bírnak a sejtekben, általában nem képesek micellák képzésére, mivel a „hidrofób farok” alkotó két zsírsavlánc nagy méretű, és bármilyen forma csomagolását megnehezíti. gömbölyű.
A vizes környezet által közvetített micellák képződése (Forrás: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) a Wikimedia Commons segítségével)
Ehelyett, amikor ezek a molekulák vizes közegben vannak, "beágyazódnak" kettős rétegekbe (hasonlóan egy szendvicshez); vagyis laposabb szerkezetekben, ahol a közeggel szemben kitett "felületek" a glicerinhez kapcsolt csoportok poláris fejeiből állnak, és a szendvics "töltése" hidrofób farokból áll (a a glicerinváz másik két szénatomja).
A foszfolipidnek a micellák képződésében való részvételének egyetlen módja az, ha két zsírsavláncának egyikét hidrolízissel távolítják el.
Szervezet
A micellában, amint már említettük, a "központ" elkülöníti a molekulák nem poláris részeit, amelyek azokat alkotják, és elkülöníti őket a vízből.
A micella középső része tehát egy rendkívül rendezetlen környezetből áll, folyadékszerű tulajdonságokkal, ahol a sugara 10-30% -kal kisebb, mint a nem amfipatikus molekulák teljesen meghosszabbított láncaié. társítva a molekuláris komplexhez.
Hasonlóképpen, a micelló felülete nem homogén, hanem inkább "durva" és heterogén, amelyek közül néhány nukleáris mágneses rezonancia-vizsgálat azt mutatja, hogy csak az egyharmadot fedik az alkotó monomerek poláris részei.
Funkció
A micellák nagyon jelentős funkcióval bírnak, mind a természetben, mind az iparban és a kutatásban.
A természetben betöltött funkcióik szempontjából ezek a molekuláris aggregátumok különösen fontosak a zsírok (monogliceridek és zsírsavak) bélben történő felszívódása szempontjából, mivel különféle méretű és összetételű micellák képezhetők az ételekkel bevitt zsíros molekulákból és szállíthatják azokat a a bélbél sejtjeiben, lehetővé téve felszívódását.
A micellák az étrend során szerzett koleszterin (a celluláris lipid egy másik osztálya) és néhány úgynevezett „zsírban oldódó” vitamin szállításában is szerepet játszanak, ezért farmakológiai szempontból is felhasználhatók apoláris tulajdonságokkal rendelkező gyógyszerek szállítására és beadására.
A személyes higiéniához vagy különféle típusú felületek tisztításához naponta használt tisztítószerek és szappanok lipid molekulákból állnak, amelyek vizes oldatban micellákat képeznek.
Ezek a micellák úgy viselkednek, mint apró gömbök egy csapágyban, szappanos oldatoknak adják a csúszós állagot és a kenő tulajdonságokat. A legtöbb mosószer hatása nagymértékben függ azok micellák előállításának képességétől.
A membránfehérjék kutatása és vizsgálata során például mosószereket használnak a lipidek sejtlizátumának "tisztítására", amelyek képezik a membránok jellegzetes kettős rétegeit, valamint elválasztják az integrált membránfehérjéket a hidrofób komponensektől. ebből.
Kiképzés
A micelláris struktúrák kialakulásának megértéséhez, különösen a mosó- és tisztítószerekben, figyelembe kell venni egy kissé elvont fogalmat: a kritikus micelláris koncentráció vagy CMC.
A kritikus micelláris koncentráció az amfipatikus molekulák azon koncentrációja, amelyen a micellák kialakulni kezdenek. Ez egy referenciaérték, amely felett ezen molekulák koncentrációjának növekedése csak a micellák számának növekedésével ér véget, és amely alatt ezek előnyösen rétegekben vannak elrendezve a vizes közeg felületén, amely azokat tartalmazza..
A micellának és a foszfolipidek által képződött kettős rétegnek a különbségei és hasonlóságai (Forrás: 2003. március 31-én: Felhasználó: Stephen Gilbert, 2003. március 31-én: Felhasználó: Stephen Gilbert, 2004. december 27-én: Felhasználó: Quadell, fordítás Felhasználó: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) a Wikimedia Commonson keresztül)
Tehát a micellák képződése a felületaktív anyagok "amfifiilitásának" közvetlen következménye, és nagymértékben függ azok szerkezeti tulajdonságaitól, különösen a poláris és apoláris csoportok alakjától és méretétől.
Ebben az értelemben a micellák képződése akkor kedvez, ha a poláris csoport keresztmetszete sokkal nagyobb, mint az apoláris csoporté, mint a szabad zsírsavakkal, a lizofoszfolipidekkel és a detergensekkel, például a nátrium-dodecil-szulfát esetén (SDS).
Két további paraméter, amelytől a micellaképződés függ:
- Hőmérséklet: Meghatározták a kritikus micelláris hőmérsékletet (CMT) is, amely az a hőmérséklet, amely felett a micellák képződése kedvező.
- Ionerősség: ami mindenekelőtt az ionos típusú mosó- vagy felületaktív anyagok esetében (amelyek poláris csoportja töltéssel rendelkezik)
Irodalom
- Hassan, PA, Verma, G., és Ganguly, R. (2011). 1 Puha anyagok À Tulajdonságok és alkalmazások. Funkcionális anyagok: előkészítés, feldolgozás és alkalmazások, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… és Matsudaira, P. (2008). Molekuláris sejtbiológia. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Membránszerkezeti biológia: biokémiai és biofizikai alapokkal. Cambridge University Press.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). A biokémia Lehninger-alapelvei (71-85. Oldal). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). A micella alakja és mérete. The Journal of Physical Chemistry, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF és Liu, M. (2016). A nanorészecskék mint a rák kombinált terápiájának gyógyszeradagoló rendszerei. Nanobiomaterials in Cancer Therapy (253-280. Oldal). William Andrew Publishing.