Tyto micely jsou stabilní sférické struktury tvořené stovkami amfipatické molekuly, tj, molekuly, které jsou charakterizovány tím, polární (hydrofilní) a nepolární oblast (hydrofobní). Stejně jako molekuly, které je tvoří, mají micely silně hydrofobní centrum a jejich povrch je „lemován“ hydrofilními polárními skupinami.
Ve většině případů jsou výsledkem smíchání skupiny amfipatických molekul s vodou, takže je to způsob „stabilizace“ hydrofobních oblastí mnoha molekul dohromady, což je skutečnost, která je poháněna účinkem hydrofobní a organizované van der Waalsovými silami.
Strukturální schéma micely (Zdroj: Původní angličtina: SuperManu. Španělština: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) přes Wikimedia Commons)
Čisticí prostředky a mýdla, jakož i určité buněčné lipidy, mohou tvořit micely, které mají funkční význam, alespoň u zvířat, z hlediska absorpce tuku a transportu látek rozpustných v tucích.
Fosfolipidy, jedna z nejhojnějších a nejdůležitějších tříd lipidů pro živé buňky, mohou za určitých podmínek vytvářet, kromě liposomů a dvojvrstev, micelární struktury.
Micely se mohou také tvořit v nepolárním médiu a v tomto případě se nazývají reverzní micely, protože polární oblasti amfipatických molekul, které je tvoří, jsou „skryté“ v hydrofilním centru, zatímco nepolární části jsou v přímém kontaktu s médiem. který je obsahuje.
Struktura
Micely jsou tvořeny amfipatickými molekulami, jinými slovy, molekulami, které mají hydrofilní oblast (podobnou vodě, polární) a další hydrofobní oblast (odpuzující vodu, nepolární).
Mezi tyto molekuly patří například mastné kyseliny, molekuly jakéhokoli detergentu a fosfolipidy buněčných membrán.
V buněčném kontextu je micella obvykle složena z mastných kyselin (s proměnnou délkou), jejichž polární karboxylové skupiny jsou vystaveny povrchu agregátu, zatímco uhlovodíkové řetězce jsou „skryté“ v hydrofobním centru, takže přijímají více či méně sférická struktura.
Fosfolipidy, které jsou jinými amfipatickými molekulami, které mají velký význam pro buňky, obvykle nejsou schopné tvořit micely, protože dva řetězce mastných kyselin, které tvoří jejich „hydrofobní ocasy“, zabírají velké velikosti a ztěžují balení jakékoli formy. kulový.
Vznik micely zprostředkované vodním prostředím (Zdroj: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prostřednictvím Wikimedia Commons)
Místo toho, když jsou tyto molekuly ve vodném médiu, "hnízdí" do dvojvrstev (podobně jako sendvič); to je, v plošších strukturách, kde každý z "povrchů" exponovaných směrem k médiu je složen z polárních hlav skupin připojených k glycerolu a "náplň" sendviče sestává z hydrofobních zbytků (mastné kyseliny esterifikované na další dva uhlíky glycerolového skeletu).
Jediným způsobem, jak je možné, aby se fosfolipid podílel na tvorbě micely, je, když je jeden z jeho dvou řetězců mastných kyselin odstraněn hydrolýzou.
Organizace
V micele, jak bylo zmíněno, "střed" odlučuje nepolární části molekul, které je tvoří, a izoluje je od vody.
Centrální oblast micely se tedy skládá z vysoce neuspořádaného prostředí s tekutinovými charakteristikami, ve kterém je míra poloměru o 10 až 30% menší než u plně rozšířených řetězců neafipatických molekul. spojené s molekulárním komplexem.
Rovněž povrch micely není homogenní, nýbrž spíše „drsný“ a heterogenní, z čehož některé studie o nukleární magnetické rezonanci ukazují, že pouze jedna třetina je pokryta polárními částmi monomerů, z nichž se skládá.
Funkce
Micely mají velmi významné funkce, a to jak v přírodě, tak v průmyslu a ve výzkumu.
Pokud jde o jejich přirozené funkce, jsou tyto molekulární agregáty zvláště důležité pro střevní absorpci tuků (monoglyceridů a mastných kyselin), protože z mastných molekul požívaných potravou lze vytvořit micely různých velikostí a složení a transportovat je do uvnitř buněk střevní výstelky, což umožňuje jejich absorpci.
Micely také působí při transportu cholesterolu (další třídy buněčných lipidů) získaného dietou a některých tzv. „Tukem rozpustných“ vitamínů, a proto se také farmakologicky využívají k transportu a podávání léčiv s nepolární charakteristikou.
Detergenty a mýdla používaná denně pro osobní hygienu nebo pro čištění různých typů povrchů jsou složeny z lipidových molekul schopných tvořit micely, pokud jsou ve vodném roztoku.
Tyto micely se chovají jako malé kuličky v ložisku a dávají mýdlovým roztokům jejich kluzkou konzistenci a mazací vlastnosti. Působení většiny detergentů je vysoce závislé na jejich schopnosti produkovat micely.
Při výzkumu a studiu membránových proteinů se například používají detergenty k "čištění" buněčných lyzátů lipidů, které tvoří charakteristické dvojvrstvy membrán, a také k oddělení integrálních membránových proteinů od hydrofobních složek. z toho.
Výcvik
Abychom porozuměli tvorbě micelárních struktur, zejména v detergentech, je třeba vzít v úvahu poněkud abstraktní pojem: kritická micelární koncentrace nebo CMC.
Kritickou micelární koncentrací je koncentrace amfipatických molekul, při kterých se začnou tvořit micely. Jedná se o referenční hodnotu, nad níž zvýšení koncentrace těchto molekul skončí pouze zvýšením počtu micel a pod kterým jsou tyto molekuly přednostně uspořádány ve vrstvách na povrchu vodného média, které je obsahuje..
Rozdíly a podobnosti mezi micelou a dvojvrstvou tvořenou fosfolipidy (Zdroj: 31. března 2003 v: Uživatel: Stephen Gilbert, 31. března 2003 v: Uživatel: Stephen Gilbert, 27. prosince 2004 v: Uživatel: Quadell, překlad Uživatel: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) prostřednictvím Wikimedia Commons)
Tudíž tvorba micel je přímým důsledkem „amfifilicity“ povrchově aktivních látek a je vysoce závislá na jejich strukturálních charakteristikách, zejména na vztahu tvaru a velikosti mezi polárními a nepolárními skupinami.
V tomto smyslu je tvorba micel výhodná, když je plocha průřezu polární skupiny mnohem větší než plocha apolární skupiny, jak se vyskytuje u volných mastných kyselin, s lysofosfolipidy a s detergenty, jako je dodecylsulfát sodný (SDS).
Dva další parametry, na kterých závisí tvorba micel, jsou:
- Teplota: byla také definována kritická micelární teplota (CMT), což je teplota, nad kterou je podporována tvorba micel
- iontová síla: která je relevantní především pro detergenty nebo povrchově aktivní látky iontového typu (jejichž polární skupina má náboj)
Reference
- Hassan, PA, Verma, G. a Ganguly, R. (2011). 1 Měkké materiály À Vlastnosti a aplikace. Funkční materiály: příprava, zpracování a aplikace, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Biologie molekulárních buněk. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Strukturní biologie membrány: s biochemickými a biofyzikálními základy. Cambridge University Press.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovy principy biochemie (str. 71-85). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). Tvar a velikost micely. The Journal of Physical Chemistry, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF a Liu, M. (2016). Nanočástice jako systémy podávání léků kombinované terapie rakoviny. In Nanobiomaterials in Cancer Therapy (pp. 253-280). William Andrew Publishing.