Amphipatische Molekülestruktur, Eigenschaften, Beispiele

Der amphiphatische oder amphiphylische Moleküle Sie sind diejenigen, die sich durch ein bestimmtes Lösungsmittel gleichzeitig Affinität oder Abstoßung fühlen können. Die Lösungsmittel werden chemisch als polar oder apolar eingestuft; hydrophil oder hydrophob. So können diese Arten von Molekülen das Wasser "lieben", da sie es "hassen" können, es "hassen" können.

Nach der vorherigen Definition gibt es nur eine Möglichkeit, dies möglich zu sein: Diese Moleküle müssen in ihren Strukturen polare und apolare Regionen haben; Ob sie mehr oder weniger homogen verteilt sind (wie beispielsweise bei Proteinen) oder heterogen (im Fall von Tensiden) gesperrt werden (im Fall von Tensiden)

Blasen, physikalisches Phänomen, die durch die Verringerung der Oberflächenspannung des Luft-Flüssig-Grenzflächenprodukts der Wirkung eines Tensids verursacht wird, der eine amphiphyllische Verbindung ist. Quelle: Pexels.

Tenside, auch Reinigungsmittel genannt, sind vielleicht die bekanntesten amphipatischen Moleküle aller seit jeher. Da der Mann von der seltsamen Physiognomie einer Blase fasziniert war, die sich mit der Herstellung von Seifen und Reinigungsprodukten befasst, ist er immer wieder mit dem Phänomen der Oberflächenspannung getroffen.

Die Beobachtung einer Blase entspricht dem Zeugen einer "Falle", deren Wände, die durch die Ausrichtung von amphipatischen Molekülen gebildet werden, den Gasgehalt der Luft behalten. Seine sphärischen Formen sind die stabilste Mathematik und geometrisch, da die Oberflächenspannung der Luftwassergrenzfläche auf ein Minimum abnimmt.

Trotzdem wurden zwei weitere Merkmale der amphipatischen Moleküle ausgesetzt: Sie neigen dazu, sich selbst zu assoziieren oder sich selbst zu sammeln, und einige verringern die Oberflächenspannungen in Flüssigkeiten (diejenigen, die dies tun können, werden Tenside genannt).

Infolge der hohen Tendenz, sich zu assoziieren, öffnen diese Moleküle ein morphologisches (und sogar architektonisches) Gebiet ihrer Nanoaggregate und der Supramoleküle, die sie zusammensetzen; Mit dem Ziel, Verbindungen zu entwerfen, die mit den Zellen und ihren biochemischen Matrizen funktionalisieren und mit unermesslichen Wegen interagieren können.

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Struktur

Allgemeine Struktur eines amphipatischen Moleküls. Quelle: Gabriel Bolívar.

Es wurde gesagt, dass amphiphile oder amphipatische Moleküle eine polare Region und einen anderen Apolar haben. Die apolare Region besteht normalerweise aus einer gesättigten oder ungesättigten Kohlenstoffkette (mit doppelten oder dreifachen Bindungen), die als "apolarer Schwanz" dargestellt wird. Begleitet von einem "polaren Kopf", in dem sich die elektronegativsten Atome befinden.

Die überlegene allgemeine Struktur zeigt, was im vorherigen Absatz kommentiert wird. Der polare Kopf (lila Kugel) kann funktionelle Gruppen oder aromatische Ringe sein, die permanente Dipolmomente aufweisen und auch Wasserstoffbrücken bilden können. Daher muss der höchste Sauerstoff- und Stickstoffgehalt da sein.

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In diesem polaren Kopf kann es auch ionische, negative oder positive Belastungen (oder beides gleichzeitig) geben. Diese Region zeigt eine hohe Affinität zu Wasser und anderen polaren Lösungsmitteln.

Andererseits interagiert der apolare Schwanz angesichts seiner vorherrschenden C-H-Verbindungen durch Londoner Dispersionskräfte. Diese Region ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass amphipatische Moleküle auch Affinität zu Fetten und apolaren Luftmolekülen (n) aufweisen₂, CO₂, AR usw.).

In einigen Chemie -Texten des Modells für die obere Struktur wird es mit der Form eines Schnullers verglichen.

Intermolekulare Wechselwirkungen

Wenn ein amphipatisches Molekül ein polares Lösungsmittel kontaktiert, um Wasser zu sagen, üben seine Regionen unterschiedliche Auswirkungen auf Lösungsmittelmoleküle aus.

Beginnen. In diesem Prozess wird eine molekulare Störung erzeugt.

In der Zwischenzeit ordnen sich Wassermoleküle um den apolaren Schwanz so, als wären sie kleine Kristalle, sodass sie die Abstoßungen minimieren können. In diesem Prozess wird eine molekulare Reihenfolge erstellt.

Zwischen Störungen und Ordnungen wird es einen Punkt geben, an dem das amphipatische Molekül versucht, mit einem anderen zu interagieren, was zu einem viel stabileren Prozess führt.

Fehllinge

Beide werden sich durch ihre apolaren Schwänze oder polaren Köpfe nähern, so dass verwandte Regionen zu den ersten Wechselwirkungen verwickelt sind. Dies gleichen sich vorstellbar, dass sich zwei "lila Schnuller" des oberen Bildes nähern, um ihre schwarzen Schwänze zu verflechten oder sich ihren beiden lila Köpfen anzuschließen.

Und beginnt damit ein interessantes Assoziationsphänomen, bei dem einige dieser Moleküle nacheinander beitreten. Sie sind nicht willkürlich assoziiert, sondern nach einer Reihe von Strukturparametern, die am Ende apolare Schwänze in einer Art "apolarer Kern" isolieren und gleichzeitig polare Köpfe wie eine Polarschale freilegen.

Es wird dann gesagt, dass ein sphärisches Miscellane geboren wurde. Während der Bildung des Miscellane gibt es jedoch ein vorläufiges Stadium, das aus einer sogenannten Lipiddoppelschicht besteht. Diese und andere sind einige der vielen Makrostrukturen, die die amphiphyllischen Moleküle übernehmen können.

Eigenschaften von amphipatischen Molekülen

Verband

Sphärisches Miscellane, das durch amphipatische Moleküle gebildet wird. Quelle: Gabriel Bolívar.

Wenn apolare Schwänze als schwarze Einheiten und polaren Köpfe von lila Einheiten genommen werden, wird es verstanden, warum im überlegenen Bild der Miscellane Cortex in der Wohnung und des schwarzen Kerns ist. Der Kern ist apolar, und dort sind seine Wechselwirkungen mit den Wasser- oder Lösungsmittelmolekülen nichtig.

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Im Gegenteil, das Lösungsmittel oder Medium ist apolar, sind es die polaren Köpfe, die die Abstoßungen erleiden und folglich in der Mitte des Verschiedenes befinden. Das heißt, es wird investiert (a, niedrigeres Bild).

Verschiedene Arten von Verschiedenheitsstrukturen oder Morphologien. Quelle: Gabriel Bolívar.

Es wird beobachtet, dass das umgekehrte Miscela. Bevor jedoch eine Misserfolge bildet. Erhöhte Konzentration beginnen sich in einer Struktur von ein oder zwei Schichten zu verbinden (B).

Aus B beginnen sich die Blätter zu krümmen, um D zu stammen, eine Gallenblase. Eine andere Möglichkeit, abhängig von der Form des apolaren Schwanzes in Bezug auf ihren polaren Kopf, besteht darin, dass sie zu einem zylindrischen Miscellane verbunden sind (c), um zu führen (c).

Nanoaggregate und Supramoleküle

Es gibt daher fünf Hauptstrukturen, die ein grundlegendes Merkmal dieser Moleküle verraten: ihre hohe Tendenz, in Supramolekülen zu assoziieren und sich selbst zu assoziieren, die zu Nanoaggregaten hinzugefügt werden.

Somit sind amphiphylische Moleküle nicht allein, sondern verbunden.

Physisch

Amphipatische Moleküle können neutral oder ionisch belastet werden. Diejenigen, die negative Ladungen haben. Einige dieser Sauerstoffatome stammen aus funktionellen Gruppen wie: -coo^-, -SW₄^-, -SW₃^- oder -po₄^-.

In Bezug auf positive Gebühren kommen sie im Allgemeinen aus Aminen, RNH₃⁺.

Das Vorhandensein oder Fehlen dieser Belastungen ändert nicht die Tatsache, dass diese Moleküle im Allgemeinen kristalline Festkörper bilden; Oder, wenn sie relativ leicht sind, sind sie wie Öle.

Beispiele

Einige Beispiele für amphipatische oder amphifilische Moleküle werden nachstehend erwähnt:

-Fofolipide: Phosphatidyletanolamin, Sphingomyeline, Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin.

-Cholesterin.

-Glucolipiden.

-Natrium Laurilsulfat.

-Proteine ​​(sie sind amphiphyllisch, aber nicht Tenside).

-Phenolfette: Cardanol, Kardolen und Anakardsäuren.

-Cetitrimonthylammoniumbromid.

-Fettsäuren: palmitisch, linolisch, ölisch, laurisch, stearisch.

-Langkettenalkohole: 1-Dodecanol und andere.

-Amphiphyll -Polymere: wie ethoxylierte Phenolharze.

Anwendungen

Zellmembranen

Eine der wichtigsten Folgen der Fähigkeit dieser zu assoziierten Moleküle ist, dass sie eine Art Wand bauen: Lipid -Doppelschicht (B).

Dieser Bilay. Es ist dynamisch, weil sich seine apolaren Schwänze drehen, um die amphipatischen Moleküle zu bewegen.

Auch wenn diese Membran zwei Enden verbindet, um sie vertikal zu haben, wird sie verwendet, um ihre Permeabilität zu messen. Und damit werden wertvolle Daten für das Design biologischer Materialien und synthetischer Membranen aus der Synthese neuer amphipatischer Moleküle mit unterschiedlichen Strukturparametern erhalten.

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Dispergiermittel

In der Ölindustrie werden diese Moleküle verwendet und von ihnen synthetisierte Polymere, um die Asphaltene zu zerstreuen. Der Ansatz für diese Anwendung beruht auf der Hypothese, dass Asphaltene aus einem soliden kolloidalen bestehen, mit einer hohen Tendenz zu flockigem und Sediment als festes schwarzes Braun, das schwerwiegende wirtschaftliche Probleme verursacht.

Amphipatische Moleküle tragen dazu bei.

Emulgatoren

Diese Moleküle helfen dabei, zwei Flüssigkeiten zu mischen, die unter normalen Bedingungen nicht mischbar wären. In Eiscreme zum Beispiel helfen sie, dass Wasser und Luft zusammen mit Fett Teil desselben Feststoffs sind. Unter den für diesen Zweck am häufigsten verwendeten Emulgatoren sind diejenigen, die aus essbaren Fettsäuren stammen.

Reinigungsmittel

Der amphiphyllische Charakter dieser Moleküle wird verwendet.

Wie das Beispiel der Blasen, in denen die Luft eingeschlossen war.

Antioxidantien

Die polaren Köpfe sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Mehrfachverwendungen definieren, die diese Moleküle im Körper haben können.

Wenn sie zum Beispiel eine Reihe von aromatischen Ringen besitzen (unter ihnen, die von einem phenolischen Ring abgeleitet sind) und polar, die in der Lage sind, freie Radikale zu neutralisieren, haben sie dann amphiphyllische Antioxidantien; Und wenn ihnen auch toxische Wirkungen fehlen, werden neue Antioxidantien auf dem Markt erhältlich sein.

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