Struttura delle molecole anfipatiche, caratteristiche, esempi

IL molecole anfifatiche o anfifiliche Sono quelli che possono provare affinità o repulsione allo stesso tempo da un certo solvente. I solventi sono classificati chimicamente come polari o apolari; idrofilo o idrofobico. Pertanto, questi tipi di molecole possono "amare" l'acqua, come possono "odiarla".

Secondo la definizione precedente, esiste solo un modo per questo: queste molecole devono avere regioni polari e apolari all'interno delle loro strutture; Se sono distribuiti più o meno omogenei (come per le proteine, ad esempio) o bloccato eterogeneo (nel caso dei tensioattivi)

Bolle, fenomeno fisico causato dalla riduzione della tensione superficiale del prodotto di interfaccia aria-liquida dell'azione di un tensioattivo, che è un composto anfifillico. Fonte: Pexels.

I tensioattivi, chiamati anche detergenti, sono forse le molecole anfipatiche più conosciute di tutti dai tempi immemotivi. Poiché l'uomo è stato affascinato dalla strana fisionomia di una bolla, preoccupata per la preparazione di saponi e prodotti per la pulizia, ha incontrato più volte con il fenomeno della tensione superficiale.

Osservare una bolla è uguale a testimoniare una "trappola" le cui pareti, formate dall'allineamento delle molecole anfipatiche, mantengono il contenuto di gas dell'aria. Le sue forme sferiche sono la matematica più stabile e geometricamente, poiché la tensione superficiale dell'interfaccia aria-acqua diminuisce al minimo.

Detto questo, sono state esposte altre due caratteristiche delle molecole anfipatiche: tendono ad associare o autoassemblea e alcune riducono le tensioni superficiali nei liquidi (quelli che possono farlo sono chiamati tensioattivi).

Come risultato dell'alta tendenza ad associare, queste molecole aprono un campo morfologico (e persino architettonico) dei loro nanoggregati e delle supramolecole che li compongono; Con l'obiettivo di progettare composti che possono funzionalizzare e interagire con modi incommensurabili con le cellule e le loro matrici biochimiche.

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Struttura

Struttura generale di una molecola anfipatica. Fonte: Gabriel Bolívar.

Si diceva che le molecole anfifiliche o anfipatiche avessero una regione polare e un altro apolare. La regione apolare di solito è costituita da una catena di carbonio satura o insatura (con legami doppi o tripli), che è rappresentata come una "coda apolare"; Accompagnato da una "testa polare", in cui risiedono gli atomi più elettronegativi.

La struttura generale superiore illustra ciò che viene commentato nel paragrafo precedente. La testa polare (sfera viola), può essere gruppi funzionali o anelli aromatici che hanno momenti di dipolo permanente e sono anche in grado di formare ponti idrogeno. Pertanto, il più alto contenuto di ossigeno e azoto deve essere lì.

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In questa testa polare ci possono anche essere carichi ionici, negativi o positivi (o entrambi allo stesso tempo). Questa regione è quella che mostra un'alta affinità per l'acqua e altri solventi polari.

D'altra parte, la coda apolare dati i suoi collegamenti C-H predominanti, interagisce attraverso le forze di dispersione di Londra. Questa regione è dovuta al fatto che le molecole anfipatiche mostrano anche affinità per i grassi e le molecole dell'aria apolare (N₂, Co₂, Ar, ecc.).

In alcuni testi di chimica al modello per la struttura superiore, viene confrontato con la forma di un ciuccio.

Interazioni intermolecolari

Quando una molecola anfipatica contatta un solvente polare, per dire acqua, le sue regioni esercitano effetti diversi sulle molecole di solvente.

Iniziare. In questo processo, viene creato il disturbo molecolare.

Nel frattempo, le molecole d'acqua attorno alla coda apolare tendono a ordinare come se fossero piccoli cristalli, permettendo loro di ridurre al minimo le repulsioni. In questo processo viene creato un ordine molecolare.

Tra disturbi e ordini, ci sarà un punto in cui la molecola anfipatica cercherà di interagire con un altro, che si tradurrà in un processo molto più stabile.

Insignificante

Entrambi si avvicinano attraverso le loro code apolari o le teste polari, in modo che le regioni correlate prima. Questo è lo stesso per immaginare che due "ciucci viola" dell'immagine superiore, si avvicinano a intrecciare le loro code nere o unendo le loro due teste viola.

E inizia così un interessante fenomeno di associazione, in cui molte di queste molecole si uniscono consecutivamente. Non sono arbitrariamente associati, ma secondo una serie di parametri strutturali, che finiscono per isolare le code apolari in una sorta di "nucleo apolare", esponendo teste polari come un guscio polare.

Si dice quindi che sia nato un miscellane sferico. Tuttavia, durante la formazione del miscellane c'è una fase preliminare che consiste in quello che è noto come doppio strato lipidico. Queste e altre sono alcune delle molte macrostrutture che possono adottare le molecole anfifilliche.

Caratteristiche delle molecole anfipatiche

Associazione

Miscellane sferico formata da molecole anfipatiche. Fonte: Gabriel Bolívar.

Se le code apolari sono prese come unità nere e teste polari di unità viola, si comprenderà perché nell'immagine superiore la corteccia miscellane sta dimorando e il suo nucleo nero. Il nucleo è apolare e lì le sue interazioni con le molecole d'acqua o solvente sono nulle.

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Se al contrario, il solvente o il mezzo è apolare, sono le teste polari che subiranno le repulsioni e di conseguenza si troveranno al centro della miscellane; Cioè, è investito (a, immagine inferiore).

Diversi tipi di strutture o morfologie miscellane. Fonte: Gabriel Bolívar.

Si osserva che il Miscela invertito. Ma, prima della forma di misuristi, le molecole anfipriliche sono individuali alterando l'ordine delle molecole di solvente. Aumento della concentrazione, iniziano ad associare in una struttura di uno o due strati (B).

Da b i fogli iniziano a curvare per avere origine d, una cistifellea. Un'altra possibilità, a seconda della forma della coda apolare rispetto alla loro testa polare, è che sono associati a dare origine a un miscellane cilindrico (c).

Nanoggregati e supramolecole

Esistono quindi cinque strutture principali, che tradiscono una caratteristica fondamentale di queste molecole: la loro alta tendenza ad associare e autoassemblare nelle supramolecole, che vengono aggiunte per formare nanoggregati.

Pertanto, le molecole anfifiliche non sono sole ma associate.

Fisico

Le molecole anfipatiche possono essere neutrali o caricate ioniche. Coloro che hanno cariche negative hanno un atomo di ossigeno con un carico formale negativo nella testa polare. Alcuni di questi atomi di ossigeno provengono da gruppi funzionali come: -coo^-, -SW₄^-, -SW₃^- o -po₄^-.

Per quanto riguarda le cariche positive, generalmente provengono da ammine, RNH₃⁺.

La presenza o l'assenza di questi carichi non cambia il fatto che queste molecole generalmente formano solidi cristallini; Oppure, se sono relativamente leggeri, sono come oli.

Esempi

Di seguito saranno menzionati alcuni esempi di molecole anfipatiche o anfifiliche:

-Fofolipidi: fosfatidiletanolamina, sfingomyeline, fosfatidilserina, fosfatidilcolina.

-Colesterolo.

-Glucolipidi.

-Sodio laurilsulfato.

-Proteine ​​(sono anfifilliche, ma non tensioattivi).

-Grassi fenolici: cardanolo, cartoncino e acidi anacardici.

-Bromuro di cetitrimonthilammonio.

-Acidi grassi: palmitico, linoleico, oleico, laurico, stearico.

-Alcoli a catena lunga: 1-dodecanolo e altri.

-Polimeri di anfifilla: come resine fenoliche etossilate.

Applicazioni

Membrane cellulari

Una delle conseguenze più importanti della capacità di queste molecole da associare è che costruiscono una specie di muro: doppio strato lipidico (B).

Questo bilay. È dinamico, perché le sue code apolari ruotano aiutando a spostare le molecole anfipatiche.

Inoltre, quando questa membrana si unisce a due estremità, per averla verticalmente, viene utilizzata per misurarne la permeabilità; E con questo, si ottengono dati preziosi per la progettazione di materiali biologici e membrane sintetiche dalla sintesi di nuove molecole anfipatiche con diversi parametri strutturali.

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Disperdenti

Nell'industria petrolifera, vengono utilizzate queste molecole e i polimeri sintetizzati da loro, per disperdere gli asfalteni. L'approccio a questa applicazione si basa sull'ipotesi che gli asfaltensi siano costituiti da un colloidale solido, con un'alta tendenza a flocculari e sedimenti come un marrone nero solido che causa gravi problemi economici.

Le molecole anfipatiche aiutano a mantenere gli asfaltens dispersi per un tempo più lungo contro i cambiamenti fisico -chimici nel greggio.

Emulsionanti

Queste molecole aiutano a mescolare due liquidi che in condizioni ordinarie non sarebbero miscibili. Nel gelato, ad esempio, aiutano ad acqua e aria a far parte dello stesso solido insieme al grasso. Tra gli emulsionanti più usati per questo scopo ci sono quelli derivati ​​da acidi grassi commestibili.

Detergenti

Il carattere anfifillico di queste molecole viene utilizzato per catturare impurità grasse o apolari, quindi essere trascinato contemporaneamente da un solvente polare, come l'acqua.

Come l'esempio delle bolle in cui l'aria era intrappolata, i detergenti catturano il grasso all'interno delle loro micelle, che, avendo un guscio polare, interagiscono in modo efficiente con l'acqua per rimuovere lo sporco così.

Antiossidanti

Le teste polari sono di vitale importanza perché definiscono i molteplici usi che queste molecole possono avere all'interno del corpo.

Se possiedono, ad esempio, un insieme di anelli aromatici (tra questi, derivati ​​da un anello fenolico) e polari in grado di neutralizzare i radicali liberi, avranno quindi antiossidanti anfifillici; E se mancano anche effetti tossici, i nuovi antiossidanti saranno disponibili sul mercato.

Riferimenti

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