Structure des molécules amphipatiques, caractéristiques, exemples

Le molécules amphiphatiques ou amphiphyliques Ce sont ceux qui peuvent ressentir une affinité ou une répulsion en même temps par un certain solvant. Les solvants sont chimiquement classés comme polaires ou apolaires; hydrophile ou hydrophobe. Ainsi, ces types de molécules peuvent "aimer" l'eau, car ils peuvent le "détester".

Selon la définition précédente, il n'y a qu'une seule façon pour que cela soit possible: ces molécules doivent avoir des régions polaires et apolaires dans leurs structures; Qu'ils soient distribués plus ou moins homogène (comme avec les protéines, par exemple), ou verrouillés de manière hétérogène (dans le cas des tensioactifs)

Bulles, phénomène physique causée par la réduction de la tension de surface du produit d'interface aérienne de l'action d'un tensioactif, qui est un composé amphiphyllique. Source: Pexels.

Les tensioactifs, également appelés détergents, sont peut-être les molécules amphipatiques les plus connues de tous depuis des temps immémoriaux. Depuis que l'homme a été captivé par l'étrange physionomie d'une bulle, préoccupée par la préparation de savons et de produits de nettoyage, il a rencontré encore et encore avec le phénomène de la tension de surface.

L'observation d'une bulle est égale à un "piège" dont les murs, formés par l'alignement des molécules amphipatiques, conservent la teneur en gaz de l'air. Ses formes sphériques sont les mathématiques les plus stables et géométriquement, car la tension de surface de l'interface aérienne d'eau diminue à un minimum.

Cela dit, deux autres caractéristiques des molécules amphipatiques ont été exposées: elles ont tendance à s'associer ou à s'auto-assembler, et certaines diminuent les tensions de surface dans les liquides (celles qui peuvent le faire sont appelées tensioactifs).

En raison d'une forte tendance à s'associer, ces molécules ouvrent un champ morphologique (et même architectural) de leurs nanoagrégats et les supramolécules qui les composent; dans le but de concevoir des composés qui peuvent fonctionnaliser et interagir avec des moyens incommensurables avec les cellules et leurs matrices biochimiques.

[TOC]

Structure

Structure générale d'une molécule amphipatique. Source: Gabriel Bolívar.

Il a été dit que les molécules amphiphiles ou amphipatiques ont une région polaire et un autre apolaire. La région apolaire se compose généralement d'une chaîne de carbone saturée ou insaturée (avec des liaisons doubles ou triples), qui est représentée comme une "queue apolaire"; accompagné d'une "tête polaire", dans laquelle résident les atomes les plus électronégatifs.

La structure générale supérieure illustre ce qui est commenté dans le paragraphe précédent. La tête polaire (sphère violette) peut être des groupes fonctionnels ou des anneaux aromatiques qui ont des moments dipolaires permanents et sont également capables de former des ponts d'hydrogène. Par conséquent, la plus grande teneur en oxygène et en azote doit être là.

Peut vous servir: Numéro d'oxydation: concept, comment le faire sortir et des exemples

Dans cette tête polaire, il peut également y avoir des charges ioniques, négatives ou positives (ou les deux en même temps). Cette région est celle qui montre une forte affinité pour l'eau et d'autres solvants polaires.

D'un autre côté, la queue Apolar a reçu ses liens C-H prédominants, interagit par les forces de dispersion de Londres. Cette région est due au fait que les molécules amphipatiques montrent également une affinité pour les graisses et les molécules d'air apolaire (n₂, CO₂, Ar, etc.).

Dans certains textes de chimie au modèle de la structure supérieure, il est comparé à la forme d'une sucette.

Interactions intermoléculaires

Lorsqu'une molécule amphipatique entre en contact avec un solvant polaire, pour dire de l'eau, ses régions exercent des effets différents sur les molécules de solvant.

Pour commencer. Dans ce processus, le trouble moléculaire est créé.

Pendant ce temps, les molécules d'eau autour de la queue apolaire ont tendance à commander comme s'il s'agissait de petits cristaux, leur permettant ainsi de minimiser les répulsions. Dans ce processus, un ordre moléculaire est créé.

Entre les troubles et les ordres, il y aura un point où la molécule amphipatique cherchera à interagir avec un autre, ce qui entraînera un processus beaucoup plus stable.

Mépris

Les deux s'approcheront de leurs queues apolaires ou de leurs têtes polaires, de sorte que les régions connexes d'abord les interactions. C'est la même chose à imaginer que deux "sucettes violettes" de l'image supérieure, approche pour entrelacer leurs queues noires ou en rejoignant leurs deux têtes violettes.

Et commence ainsi un phénomène d'association intéressant, dans lequel plusieurs de ces molécules se joignent consécutivement. Ils ne sont pas arbitrairement associés, mais selon une série de paramètres structurels, qui finissent par isoler les queues apolaires dans une sorte de "noyau apolaire", tout en exposant des têtes polaires comme une coque polaire.

On dit alors qu'un mal sphérique est né. Cependant, lors de la formation du mal, il y a un stade préliminaire qui consiste en ce qui est connu comme une bicouche lipidique. Ceux-ci et d'autres sont quelques-unes des nombreuses macrostructures qui peuvent adopter les molécules amphiphylliques.

Caractéristiques des molécules amphipatiques

Association

Divers sphérique formé par des molécules amphipatiques. Source: Gabriel Bolívar.

Si les queues apolaires sont prises comme des unités noires et des têtes polaires des unités violettes, il sera compris pourquoi dans l'image supérieure, le cortex divers habite et son noyau noir. Le noyau est apolaire, et là ses interactions avec l'eau ou les molécules de solvant sont vides.

Il peut vous servir: force ionique: unités, comment la calculer, exemples

Si au contraire, le solvant ou le milieu est apolaire, ce sont les têtes polaires qui subiront les répulsions, et par conséquent elles seront situées au centre du mal; c'est-à-dire qu'il est investi (une image inférieure).

Différents types de structures ou de morphologies diverses. Source: Gabriel Bolívar.

Il est observé que la miscela inversée. Mais, avant les erreurs de pattes, les molécules amphipryliques modifient l'individu de l'ordre des molécules de solvant. Une concentration accrue, ils commencent à s'associer dans une structure d'une ou deux couches (b).

De b les feuilles commencent à se courber à l'origine d, une vésicule biliaire. Une autre possibilité, en fonction de la forme de la queue apolaire par rapport à leur tête polaire, est qu'ils sont associés à donner naissance à un divers cylindrique (C).

Nanoaggggats et supramolécules

Il existe donc cinq structures principales, qui trahissent une caractéristique fondamentale de ces molécules: leur forte tendance à s'associer et à s'auto-assembler en supramolécules, qui sont ajoutées pour former des nanoagrégats.

Ainsi, les molécules amphiphyliques ne sont pas seules mais associées.

Physique

Les molécules amphipatiques peuvent être neutres ou chargées à charger ioniquement. Ceux qui ont des charges négatives ont un atome d'oxygène avec une charge formelle négative dans leur tête polaire. Certains de ces atomes d'oxygène proviennent de groupes fonctionnels tels que: -coo^-, -Swin₄^-, -Swin₃^- ou -po₄^-.

En ce qui concerne les charges positives, ils proviennent généralement des amines, RNH₃⁺.

La présence ou l'absence de ces charges ne change pas le fait que ces molécules forment généralement des solides cristallins; Ou, s'ils sont relativement légers, ils sont comme des huiles.

Exemples

Quelques exemples de molécules amphipatiques ou amphifiliques seront mentionnés ci-dessous:

-Fofolipides: phosphatidyletanolamine, sphingomyline, phosphatidylsérine, phosphatidylcholine.

-Cholestérol.

-Glucolipides.

-Laurilles de sodium.

-Protéines (ce sont amphiphylliques, mais pas des tensioactifs).

-Graisses phénoliques: cardanol, cartes et acides anacardiques.

-Bromure de cétimintrimonthylammonium.

-Acides gras: palmitique, linoléique, oléique, laurique, stéarique.

-Alcools à longue chaîne: 1-Dodecanol et autres.

-Polymères d'amphiphyll: comme les résines phénoliques éthoxylées.

Applications

Membranes cellulaires

L'une des conséquences les plus importantes de la capacité de ces molécules à être associées, est qu'elles construisent une sorte de mur: bicouche lipidique (b).

Ce Bilay. Il est dynamique, car ses queues apolaires tournent en aidant à déplacer les molécules amphipatiques.

De plus, lorsque cette membrane rejoint deux extrémités, afin de l'avoir verticalement, il est utilisé pour mesurer sa perméabilité; Et avec cela, des données précieuses sont obtenues pour la conception de matériaux biologiques et de membranes synthétiques à partir de la synthèse de nouvelles molécules amphipatiques avec différents paramètres structurels.

Il peut vous servir: liaison de pont hydrogène

Dispersants

Dans l'industrie pétrolière, ces molécules sont utilisées et des polymères synthétisés pour disperser les asphaltènes. L'approche de cette application repose sur l'hypothèse que les asphaltennes se composent d'un colloïdal solide, avec une forte tendance à la floculaire et aux sédiments en tant que brun noir solide qui provoque de graves problèmes économiques.

Les molécules amphipatiques aident à maintenir les asphaltes dispersés plus longtemps contre les changements physicochimiques dans le brut.

Émulsifiant

Ces molécules aident à mélanger deux liquides qui, dans les conditions ordinaires, ne seraient pas miscibles. En crème glacée, par exemple, ils aident l'eau et l'air à faire partie du même solide avec les graisses. Parmi les émulsifiants les plus utilisés à cet effet sont ceux dérivés d'acides gras comestibles.

Détergents

Le caractère amphiphyllique de ces molécules est utilisé pour attraper des impuretés grasses ou apolaires, puis être traînée en même temps par un solvant polaire, comme l'eau.

Comme l'exemple des bulles où l'air a été piégé, les détergents attrapent la graisse à l'intérieur de leurs micelles, qui, ayant une coquille polaire, interagissent efficacement avec l'eau pour éliminer la saleté ainsi.

Antioxydants

Les têtes polaires sont d'une importance vitale car elles définissent les multiples utilisations que ces molécules peuvent avoir dans le corps.

S'ils possèdent, par exemple, un ensemble d'anneaux aromatiques (parmi lesquels, dérivés d'un anneau phénolique) et un polaire capable de neutraliser les radicaux libres, ils auront alors des antioxydants amphiphylliques; Et s'ils manquent également d'effets toxiques, de nouveaux antioxydants seront disponibles sur le marché.

Les références

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologie de la cellule moléculaire. 4e édition. New York: Garland Science; La bicouche lipidique. Récupéré de: NCBI.NLM.NIH.Gouvernement
2. Jianhua Zhang. (2014). Molécules amphiphiles. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, et. Droli, L. Giorno (édites.), Encyclopédie des membranes, doi 10.1007 / 978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Dit Joseph. (2019). Définition des molécules ampathiques. Étude. Récupéré de: étudier.com
4. Lehninger, un. L. (1975). Biochimie. (2e édition). Worth Publishers, Inc.
5. Mathews, C. K., Van Holde, K. ET. Et ahern, k. g. (2002). Biochimie. (3e édition). Pearson Addison Wehley.
6. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (31 mars 2019). Qu'est-ce qu'un tensioactif? Récupéré de: Thoughtco.com
7. Domenico Lombardo, Mikhail A. Kiseev, Salvatore Magazù et Pietro Calandra (2015). Amphiphiles auto-assemblage: concepts de base et perspectives futures des approches supramoléculaires. Avances en physique de la matière condensée, Vol. 2015, ID d'article 151683, 22 pages, 2015. est ce que je.org / 10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil s., Pérez B., Fernandes I., Magdalena K. Widzisz, wang z., Mateus n. & Guo Z. (2018). Un nouveau groupe de molécules d'amphiphile phénolique synthétiques pour les applications polyvalentes: caractérisation physico-chimique et étude de toxicité cellulaire. Scientific ReportsVolume 8, numéro d'article: 832.