该胶束是由数百个两亲分子,形成稳定的球形结构,即,为特征的一个极性(亲水性)的分子和非极性区域(疏水性)。像组成它们的分子一样,胶束具有强烈的疏水性中心,其表面被亲水性极性基团“衬里”。
在大多数情况下,它们是由一组两亲性分子与水混合而成的,因此这是一种将许多分子的疏水性区域“稳定”在一起的方式,这一事实是由这种效应驱动的疏水且由范德华力组织。
胶束的结构方案(来源:英文原文:SuperManu。西班牙文:AngelHerraez / CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)通过Wikimedia Commons获得)
从脂肪吸收和脂溶性物质的运输的角度来看,洗涤剂和肥皂以及某些细胞脂质都可以形成胶束,这些胶束至少在动物中具有功能相关性。
磷脂是活细胞中最丰富,最重要的脂质类别之一,在一定条件下,除了脂质体和双层分子外,还可以形成胶束结构。
胶束也可以在非极性介质中形成,在这种情况下,它们被称为“反胶束”,因为形成它们的两亲性分子的极性区域被“隐藏”在亲水中心,而非极性部分与介质直接接触。包含它们。
结构体
胶束由两亲性分子或换句话说,具有亲水性区域(水状,极性)和另一个疏水性区域(疏水性,非极性)的分子组成。
在这些分子中,可以提及例如脂肪酸,任何去污剂的分子和细胞膜的磷脂。
在细胞环境中,胶束通常由脂肪酸(可变长度)组成,其极性羧基暴露于聚集体的表面,而烃链则“隐藏”在疏水中心,因此采用或多或少是球形结构。
磷脂是对细胞非常重要的其他两亲分子,通常无法形成胶束,因为构成其“疏水尾”的两条脂肪酸链占据较大尺寸,并且使任何形式的包装都变得困难。球形。
由水环境介导的胶束的形成(来源:Jwleung / CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0),通过Wikimedia Commons获得)
相反,当这些分子在水性介质中时,它们“嵌套”成双层(类似于三明治)。也就是说,在较平坦的结构中,暴露于介质的每个“表面”均由连接至甘油的基团的极性头组成,而三明治的“填充”则由疏水性尾部组成(脂肪酸酯化为甘油骨架的其他两个碳)。
磷脂可能参与胶束形成的唯一方法是通过水解除去其两条脂肪酸链之一。
组织
如上所述,在胶束中,“中心”隔离了组成它们的分子的非极性部分并将其与水隔离。
因此,胶束的中心区域由具有流体样特征的高度无序的环境组成,其中半径测量值比非两亲分子的完全延伸链的半径测量值小10%至30%。与分子复合物有关。
同样,胶束的表面不是均匀的而是“粗糙的”和异质的,其中一些核磁共振研究表明,只有三分之一被构成单体的极性部分覆盖。
功能
胶束在自然界,工业界和研究界均具有非常重要的功能。
考虑到它们在自然界中的功能,这些分子聚集体对于肠道中的脂肪(甘油单酸酯和脂肪酸)吸收特别重要,因为可以从食物中摄取的脂肪分子形成不同大小和组成的胶束,并将其运输到食物中。进入肠壁细胞,使其吸收成为可能。
胶束还可以通过饮食和某些所谓的“脂溶性”维生素来运输胆固醇(另一类细胞脂质),这就是为什么胶束还可以在药理学上用于具有非极性特征的药物的运输和给药。
日常用于个人卫生或清洁不同类型表面的洗涤剂和肥皂由脂质分子组成,这些脂质分子在水溶液中时会形成胶束。
这些胶束的行为就像轴承中的小球,为肥皂溶液提供了滑爽的稠度和润滑性能。大多数洗涤剂的作用高度依赖于它们产生胶束的能力。
例如,在膜蛋白的研究中,使用去污剂“纯化”形成膜特征性双层的脂质的细胞裂解物,并从疏水性成分中分离出完整的膜蛋白。这个的。
训练
为了了解胶束结构的形成,特别是在去污剂中,必须考虑一个抽象的概念:临界胶束浓度或CMC。
临界胶束浓度是胶束开始形成时的两亲分子的浓度。这是一个参考值,在这些参考值之上,这些分子的浓度增加仅会随着胶束数的增加而结束,而在该参考值以下,这些分子优先在包含它们的水性介质表面上分层组织。 。
胶束与磷脂形成的双层分子之间的差异和相似性(来源:2003年3月31日,使用者:斯蒂芬·吉尔伯特,2003年3月31日,使用者:斯蒂芬·吉尔伯特,2004年12月27日,使用者:Quadell,翻译用户:imartin6 / CC BY-SA(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)(通过Wikimedia Commons)
因此,胶束的形成是表面活性剂“两亲性”的直接结果,并且高度依赖于它们的结构特征,特别是极性和非极性基团之间的形状和尺寸关系。
从这个意义上讲,当极性基团的截面积比非极性基团的截面积大得多时,胶束的形成是有利的,例如游离脂肪酸,溶血磷脂和去污剂如十二烷基硫酸钠( SDS)。
胶束形成所依赖的两个其他参数是:
-温度:还定义了临界胶束温度(CMT),在该温度以上有利于形成胶束
-离子强度:首先与离子型洗涤剂或表面活性剂有关(其极性基团带有电荷)
参考文献
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