The micelles adalah struktur sfera stabil dibentuk oleh beratus-ratus molekul amphipathic, iaitu molekul yang dicirikan oleh kutub (hidrofilik) dan rantau nonpolar (hidrofobik). Seperti molekul yang menyusunnya, misel mempunyai pusat hidrofobik yang kuat dan permukaannya "dilapisi" dengan kumpulan kutub hidrofilik.
Mereka menghasilkan, dalam kebanyakan kes, dari pencampuran sekumpulan molekul amphipathic dengan air, jadi ini adalah cara untuk "menstabilkan" kawasan hidrofobik banyak molekul bersama-sama, fakta yang didorong oleh kesan hidrofobik dan disusun oleh pasukan van der Waals.
Skema struktur micelle (Sumber: Bahasa Inggeris Asli: SuperManu. Sepanyol: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)
Kedua-dua deterjen dan sabun, serta lipid selular tertentu, dapat membentuk misel, yang mempunyai kaitan fungsional, sekurang-kurangnya pada haiwan, dari sudut penyerapan lemak dan pengangkutan bahan larut lemak.
Fosfolipid, salah satu kelas lipid yang paling banyak dan penting untuk sel hidup, dalam keadaan tertentu dapat terbentuk, selain liposom dan bilayer, struktur misel.
Micelles juga dapat terbentuk dalam medium apolar dan dalam hal ini mereka disebut "micelles terbalik", kerana kawasan kutub molekul amphipathic yang membentuknya "tersembunyi" di pusat hidrofilik sementara bahagian apolar bersentuhan langsung dengan media. yang mengandungi mereka.
Struktur
Micelles terdiri daripada molekul amphipathic atau, dengan kata lain, molekul yang mempunyai kawasan hidrofilik (seperti air, polar) dan kawasan hidrofobik lain (penghalau air, apolar).
Di antara molekul-molekul ini boleh disebut asid lemak, molekul pencuci dan fosfolipid membran sel, misalnya.
Dalam konteks selular, misel biasanya terdiri dari asam lemak (dengan panjang berubah), yang kumpulan karboksil polarnya terdedah ke permukaan agregat, sementara rantai hidrokarbon "tersembunyi" di pusat hidrofobik, sehingga mengadopsi struktur sfera lebih kurang.
Fosfolipid, yang merupakan molekul amphipatik lain yang sangat penting bagi sel, pada umumnya tidak mampu membentuk misel, kerana dua rantai asid lemak yang membentuk "ekor hidrofobik" mereka menempati ukuran besar dan membuat kemasan bentuk apa pun sukar. sfera.
Pembentukan misel yang dimediasi oleh persekitaran berair (Sumber: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)
Sebaliknya, apabila molekul-molekul ini berada dalam medium berair, mereka "bersarang" menjadi bilayers (serupa dengan sandwic); iaitu, dalam struktur rata, di mana setiap "permukaan" yang terkena ke arah media terdiri daripada kepala kutub dari kumpulan yang melekat pada gliserol dan "pengisian" sandwic terdiri daripada ekor hidrofobik (asid lemak dua karbon lain dari kerangka gliserol).
Satu-satunya cara fosfolipid adalah mungkin untuk mengambil bahagian dalam pembentukan misel adalah apabila salah satu daripada dua rantai asid lemaknya dikeluarkan dengan hidrolisis.
Pertubuhan
Dalam misel, seperti yang disebutkan, "pusat" mengasingkan bahagian molekul apolar molekul yang menyusunnya dan mengasingkannya dari air.
Kawasan tengah misel terdiri, kemudian, dari persekitaran yang sangat berantakan, dengan ciri-ciri seperti bendalir, di mana ukuran jejari antara 10 dan 30% lebih kecil daripada rantai molekul bukan amfathatik yang diperluas sepenuhnya. dikaitkan dengan kompleks molekul.
Begitu juga, permukaan misel tidak homogen tetapi lebih "kasar" dan heterogen, di mana beberapa kajian resonans magnetik nuklear menunjukkan bahawa hanya satu pertiga dilindungi oleh bahagian polar dari monomer konstituen.
Fungsi
Micelles mempunyai fungsi yang sangat penting, baik di alam dan di industri dan dalam penyelidikan.
Mengenai fungsinya di alam semula jadi, agregat molekul ini sangat penting untuk penyerapan lemak dalam usus (monogliserida dan asid lemak), kerana misel dengan ukuran dan komposisi yang berlainan dapat terbentuk dari molekul lemak yang ditelan dengan makanan dan mengangkutnya ke di dalam sel-sel lapisan usus, memungkinkan penyerapannya mungkin.
Micelles juga berfungsi dalam pengangkutan kolesterol (kelas lain sel lipid) yang diperoleh melalui diet dan beberapa vitamin "larut lemak" yang disebut, oleh sebab itu mereka juga dieksploitasi secara farmakologi untuk pengangkutan dan pentadbiran ubat-ubatan dengan ciri-ciri apolar.
Bahan pencuci dan sabun yang digunakan setiap hari untuk kebersihan diri atau untuk membersihkan pelbagai jenis permukaan terdiri daripada molekul lipid yang mampu membentuk misel ketika berada dalam larutan berair.
Miksel ini berkelakuan seperti bola kecil di dalam galas, memberikan sabun yang konsisten dan sifat pelincir. Tindakan kebanyakan bahan pencuci sangat bergantung pada kemampuan mereka menghasilkan misel.
Dalam penyelidikan dan kajian protein membran, misalnya, detergen digunakan untuk "membersihkan" lisat sel dari lipid yang membentuk ciri lapisan membran, serta untuk memisahkan protein membran integral dari komponen hidrofobik. dari ini.
Latihan
Untuk memahami pembentukan struktur micellar, terutama dalam detergen, perlu mengambil kira konsep yang agak abstrak: kepekatan misel kritikal atau CMC.
Kepekatan micellar kritikal adalah kepekatan molekul amphipathic di mana mellell mula terbentuk. Ini adalah nilai rujukan di mana peningkatan kepekatan molekul-molekul ini hanya akan berakhir dengan peningkatan bilangan misel, dan di bawah ini disusun lebih disukai dalam lapisan di permukaan medium berair yang mengandunginya. .
Perbezaan dan persamaan antara misel dan bilayer yang terbentuk oleh fosfolipid (Sumber: 31 Mac 2003 pada: Pengguna: Stephen Gilbert, 31 Mac 2003 di: Pengguna: Stephen Gilbert, 27 Disember 2004 di: Pengguna: Quadell, terjemahan Pengguna: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) melalui Wikimedia Commons)
Oleh itu, pembentukan misel adalah akibat langsung dari "amphiphilicity" surfaktan dan sangat bergantung pada ciri strukturnya, terutamanya pada hubungan bentuk dan ukuran antara kumpulan kutub dan apolar.
Dalam pengertian ini, pembentukan misel disukai apabila luas keratan rentas kumpulan kutub jauh lebih besar daripada kumpulan apolar, seperti yang berlaku dengan asid lemak bebas, dengan lisofosfolipid dan dengan bahan pencuci seperti natrium dodecyl sulfate ( SDS).
Dua parameter lain yang bergantung pada pembentukan misel adalah:
- Suhu: suhu misel kritikal (CMT) juga telah ditentukan, iaitu suhu di atas pembentukan miksel yang disukai
- Kekuatan ion: yang relevan, di atas semua, untuk detergen atau surfaktan jenis ionik (yang kumpulan kutubnya mempunyai cas)
Rujukan
- Hassan, PA, Verma, G., & Ganguly, R. (2011). 1 Bahan Lembut À Sifat dan Aplikasi. Bahan Berfungsi: Penyediaan, Pemprosesan dan Aplikasi, 1.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A., … & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekul. Macmillan.
- Luckey, M. (2014). Biologi struktur membran: dengan asas biokimia dan biofizik. Akhbar Universiti Cambridge.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip biokimia Lehninger (hlm. 71-85). New York: WH Freeman.
- Tanford, C. (1972). Bentuk dan saiz misel. Jurnal Kimia Fizikal, 76 (21), 3020-3024.
- Zhang, Y., Cao, Y., Luo, S., Mukerabigwi, JF, & Liu, M. (2016). Nanopartikel sebagai sistem penyampaian ubat terapi kombinasi untuk barah. Dalam Nanobiomaterials dalam Terapi Kanser (hlm. 253-280). Penerbitan William Andrew.