MGA AMPOLOHIKONG MOLEKULA: ISTRAKTURA, KATANGIAN, HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang amphipathic o amphiphilic molekula ay ang mga maaaring makaramdam ng pagkakaugnay o pagtanggi sa parehong oras para sa isang naibigay na solvent. Ang mga solvent ay ayon sa kemikal na inuri bilang polar o apolar; hydrophilic o hydrophobic. Kaya, ang mga ganitong uri ng mga molekula ay maaaring "mahalin" ng tubig, dahil maaari rin nilang "mapoot" ito.

Ayon sa naunang kahulugan, may isang paraan lamang upang magawa ito: ang mga molekulang ito ay dapat magkaroon ng mga rehiyon ng polar at apolar sa loob ng kanilang mga istraktura; kung sila ay higit pa o mas mababa sa homogenous na ipinamamahagi (tulad ng kaso sa mga protina, halimbawa), o sila ay heterogeneously naisalokal (sa kaso ng mga surfactant)

Ang mga bula, isang pisikal na kababalaghan na sanhi ng pagbawas ng pag-igting ng ibabaw ng interface ng air-likido dahil sa pagkilos ng isang surfactant, na kung saan ay isang amphiphilic compound. Pinagmulan: Mga pexels.

Ang mga Surfactant, na tinatawag ding mga detergents, ay marahil ang pinakamahusay na kilalang mga molekula ng amphipathic ng lahat mula pa noong una. Mula pa nang nabihag ng Tao ang kakaibang physiognomy ng isang bula, nababahala tungkol sa paghahanda ng mga sabon at paglilinis ng mga produkto, narating na niya ang kababalaghan ng pag-igting sa ibabaw ng oras at muli.

Ang pag-obserba ng isang bubble ay pareho sa pagsaksi sa isang "bitag" na ang mga dingding, na nabuo sa pamamagitan ng pagkakahanay ng mga molmula ng amphipathic, ay nagpapanatili ng nakakapukaw na nilalaman ng hangin. Ang kanilang mga spherical na hugis ay ang pinaka-matematika at geometrically matatag, dahil pinaliit nila ang ibabaw na pag-igting ng interface ng air-water.

Iyon ay sinabi, dalawang iba pang mga katangian ng amphipathic molekula ay napag-usapan: may posibilidad silang iugnay o makatipon sa sarili, at ang ilang mga mas mababang pag-igting sa ibabaw sa mga likido (yaong maaaring gawin ito ay tinatawag na mga surfactant).

Bilang resulta ng mataas na pagkahilig na makisama, ang mga molekulang ito ay nagbubukas ng isang larangan ng morphological (at maging arkitektura) na pag-aaral ng kanilang mga nanoaggregates at ang supramolecule na bumubuo sa kanila; na may layunin ng pagdidisenyo ng mga compound na maaaring gumana at makisalamuha sa mga hindi mababagong paraan sa mga cell at kanilang biochemical matrice.

Istraktura

Pangkalahatang istraktura ng isang amphipathic molekula. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang mga Ampolohiko o amphipathic molecules ay sinabi na magkaroon ng isang polar na rehiyon at isang rehiyon ng apolar. Ang rehiyon ng apolar ay karaniwang binubuo ng isang saturated o unsaturated carbon chain (na may doble o triple bond), na kinakatawan bilang isang "apolar tail"; sinamahan ng isang "polar head", kung saan ang pinaka-electronegative atoms ay naninirahan.

Ang itaas na pangkalahatang istraktura ay naglalarawan ng mga komento sa nakaraang talata. Ang polar head (purple sphere) ay maaaring maging mga functional group o aromatic singsing na may permanenteng dipole moment, at may kakayahang bumubuo ng mga hydrogen bond. Samakatuwid, ang pinakamataas na nilalaman ng oxygen at nitrogen ay dapat na matatagpuan doon.

Sa ulo ng polar na ito ay maaari ding ionic, negatibo o positibong singil (o pareho sa parehong oras). Ang rehiyon na ito ay ang isa na nagpapakita ng isang mataas na pagkakaugnay para sa tubig at iba pang mga polar solvents.

Sa kabilang banda, ang buntot ng apolar, na ibinigay ang namamayani na mga bono ng CH, ay nakikipag-ugnay sa pamamagitan ng mga pwersang nagkalat sa London. Ang rehiyon na ito ay may pananagutan sa katotohanan na ang mga ampolohikong molekula ay nagpapakita rin ng pagkakaugnay para sa mga fats at mga mololar ng apolar sa hangin (N ₂ , CO ₂ , Ar, atbp.).

Sa ilang mga teksto ng kimika ang modelo para sa itaas na istraktura ay inihahambing sa hugis ng isang lollipop.

Mga intermolecular na pakikipag-ugnay

Kung ang isang molekulang molekula ay nakikipag-ugnay sa isang polar solvent, sabihin ng tubig, ang mga rehiyon nito ay nagsasagawa ng iba't ibang mga epekto sa mga molekulang molekula.

Upang magsimula sa, ang mga molekula ng tubig ay naghahangad na malinis o mag-hydrate ang polar head, na lumayo sa buntot ng apolar. Sa prosesong ito ang molekular na karamdaman ay nilikha.

Samantala, ang mga molekula ng tubig sa paligid ng buntot ng apolar ay may posibilidad na ayusin ang kanilang sarili na parang maliit na mga kristal, kaya pinapayagan silang mabawasan ang mga pagtanggi. Sa prosesong ito isang pagkakasunud-sunod ng molekular ay nilikha.

Sa pagitan ng mga karamdaman at mga order, darating ang isang punto kung saan ang amphipathic molekula ay hangaring makipag-ugnay sa isa pa, na magreresulta sa isang mas matatag na proseso.

Miscellas

Parehong lalapit sa kanilang mga apolar tails o polar head, sa paraang ang pakikipag-ugnay sa mga rehiyon muna. Ito ay kapareho ng pag-iisip na ang dalawang "lila lollipops" sa itaas na diskarte sa itaas, na nakikipag-ugnay sa kanilang itim na mga tainga, o sumali sa kanilang dalawang lilang ulo.

At sa gayon nagsisimula ang isang kagiliw-giliw na kababalaghan ng samahan, kung saan ang ilan sa mga molekulang ito ay pinagsamang magkakasunod. Hindi sila nauugnay nang hindi sinasadya, ngunit ayon sa isang serye ng mga istruktura na istruktura, na nagtatapos sa paghiwalay ng mga tainga ng apolar sa isang uri ng "apolar nucleus", habang inilalantad ang mga ulo ng polar bilang isang polar shell.

Sinasabing pagkatapos ay isang spherical miscela ay ipinanganak. Gayunpaman, sa panahon ng pagbuo ng miscela mayroong isang paunang yugto na binubuo ng kung ano ang kilala bilang isang lipid bilayer. Ang mga ito at iba pa ay ang ilan sa maraming mga macrostructure na maaaring magpatibay ng mga molekula na amphiphilic.

Mga katangian ng mga molekulang amphipathic

Samahan

Ang spherical miscellany na nabuo ng mga ampuleath molekula. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Kung ang mga tainga ng apolar ay kinuha bilang mga itim na yunit, at ang mga ulo ng polar bilang mga lilang yunit, mauunawaan kung bakit sa itaas na imahe ang bark ng miscela ay lilang at ang nucleus ay itim. Ang nucleus ay apolar, at ang mga pakikipag-ugnay nito sa tubig o mga molekulang molekula ay walang bisa.

Kung, sa kabilang banda, ang solvent o medium ay apolar, ito ang mga ulo ng polar na magdurusa sa mga pagtanggi, at dahil dito makikita sila sa gitna ng miscella; iyon ay, ito ay baligtad (A, mas mababang imahe).

Iba't ibang uri ng maling balangkas o morpolohiya. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang baligtad na miscelain ay sinusunod na magkaroon ng isang itim na apolar na shell at isang lila na polar nucleus. Ngunit, bago mabuo ang miscelas, ang mga mololohang amphiphilic ay natagpuan nang isa-isa na binabago ang pagkakasunud-sunod ng mga molekulang molekula. Sa pagtaas ng konsentrasyon, nagsisimula silang makisama sa isa o dalawang istruktura ng layer (B).

Mula sa B ang laminae ay nagsisimulang mag-curve upang mabuo ang D, isang vesicle. Ang isa pang posibilidad, depende sa hugis ng buntot ng apolar na may paggalang sa polar head nito, ay iniuugnay nila upang bigyan ng pagtaas ng isang cylindrical miscella (C).

Nanoaggregates at supramolecules

Samakatuwid, mayroong limang pangunahing istruktura, na nagpapakita ng isang pangunahing katangian ng mga molekula na ito: ang kanilang mataas na pagkahilig upang maiugnay at muling magtipon sa mga supramolécules, na pinagsama-sama upang mabuo ang mga nanoaggregates.

Sa gayon, ang mga molekulang amphiphilic ay hindi natagpuan nag-iisa ngunit sa pakikipag-ugnay.

Pisikal

Ang mga Ampolohikong molekula ay maaaring maging neutral o ionically na sisingilin. Ang mga may negatibong singil ay mayroong isang atom na oxygen na may negatibong pormal na singil sa kanilang polar head. Ang ilan sa mga atom atom na ito ay nagmula sa mga functional na pangkat tulad ng -COO ^- , -SO ₄ ^- , -SO ₃ ^- o -PO ₄ ^- .

Tungkol sa mga positibong singil, sa pangkalahatan ay nagmula sa amin, RNH ₃ ⁺ .

Ang pagkakaroon o kawalan ng mga singil na ito ay hindi nagbabago sa katotohanan na ang mga molekulang ito ay karaniwang bumubuo ng mga kristal na solids; o, kung sila ay medyo magaan, ang mga ito ay matatagpuan bilang mga langis.

Mga halimbawa

Ang ilang mga halimbawa ng amphipathic o amphiphilic molekula ay mababanggit sa ibaba:

-Fofolipids: phosphatidylethanolamine, sphingomyelin, phosphatidylserine, phosphatidylcholine.

-Kolesterol.

-Glucolipids.

-Sodium lauryl sulfate.

-Proteins (ang mga ito ay amphiphilic, ngunit hindi surfactant).

-Phenolic fats: cardanol, cardoles at anacardial acid.

-Cetyltrimethylammonium bromide.

-Fatty acid: palmitic, linoleic, oleic, lauric, stearic.

-Long chain alcohols: 1-dodecanol at iba pa.

-Amphiphilic polymers: tulad ng ethoxylated phenolic resins.

Aplikasyon

Mga lamad ng cell

Ang isa sa mga pinakamahalagang kahihinatnan ng kakayahan ng mga molekulang ito ay ang pagbuo ng isang uri ng dingding: ang lipid bilayer (B).

Ang bilayer na ito ay umaabot upang maprotektahan at ayusin ang pagpasok at paglabas ng mga compound sa mga cell. Ito ay pabago-bago, dahil ang mga daliri ng apolar na ito ay umiikot na tumutulong sa mga mololohikong ampolohiko upang lumipat.

Gayundin, kapag ang lamad na ito ay nakalakip sa dalawang dulo, upang ito ay patayo, ginagamit ito upang masukat ang pagkamatagusin nito; at kasama nito, ang mahahalagang data ay nakuha para sa disenyo ng mga biological na materyales at synthetic membranes mula sa synthesis ng mga bagong mga molamong amphipathic na may iba't ibang mga istruktura ng istruktura.

Nagpapalabas

Sa industriya ng langis, ang mga molekulang ito, at ang mga polimer na synthesized mula sa kanila, ay ginagamit upang maikalat ang mga aspalto. Ang pokus ng application na ito ay nakasalalay sa hypothesis na ang mga aspalto ay binubuo ng isang colloidal solid, na may isang mataas na pagkahilig na mag-flocculate at sediment bilang isang brown-black solid na nagdudulot ng malubhang problema sa pang-ekonomiya.

Ang mga Ampolohikong molekula ay tumutulong upang mapanatili ang mga asphaltenes na nagkalat sa mas mahabang oras sa harap ng mga pagbabago sa pisika ng pisika.

Mga emulator

Ang mga molekulang ito ay tumutulong sa dalawang likido na paghalu-halo na hindi maaaring mag-alis sa ilalim ng ordinaryong mga kondisyon. Sa mga ice cream, halimbawa, makakatulong sila sa tubig at hangin na bahagi ng parehong solid kasama ang taba. Kabilang sa mga pinaka-malawak na ginagamit na emulsifier para sa hangaring ito ay ang mga nagmula sa nakakain na fatty acid.

Mga Nagpapasiya

Ang amphiphilic na likas na katangian ng mga molekulang ito ay ginagamit upang ma-trap ang mga taba o mga impurities ng apolar, upang pagkatapos ay hugasan nang sabay-sabay sa pamamagitan ng isang polar solvent, tulad ng tubig.

Tulad ng halimbawa ng mga bula kung saan ang hangin ay nakulong, ang mga detergents ay nakakapagtag ng taba sa loob ng kanilang mga micelles, na, sa pagkakaroon ng isang polar shell, mahusay na nakikipag-ugnay sa tubig upang matanggal ang dumi.

Antioxidant

Ang mga ulo ng polar ay mahalaga sa kahalagahan habang tinukoy nila ang maraming mga gamit na maaaring magkaroon ng mga molekula sa loob ng katawan.

Kung nagtataglay sila, halimbawa, isang hanay ng mga aromatic ring (kabilang ang mga derivatives ng isang phenolic singsing) at mga polar na may kakayahang neutralisahin ang mga libreng radikal, kung gayon magkakaroon ng amphiphilic antioxidants; at kung nagkulang din sila ng mga nakakalason na epekto, magkakaroon ng mga bagong antioxidant na magagamit sa merkado.

Mga Sanggunian

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekular na Biology ng Cell. Ika-4 na edisyon. New York: Garland Science; Ang Lipid Bilayer. Nabawi mula sa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Jianhua Zhang. (2014). Amphiphilic Molecules. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, E. Droli, L. Giorno (eds.), Encyclopedia of Membranes, DOI 10.1007 / 978-3-642-40872-4_1789-1.
3. Sinabi ni Joseph. (2019). Kahulugan ng Amphipathic Molecules. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com
4. Lehninger, AL (1975). Biochemistry. (2nd Edition). Worth Publisher, inc.
5. Mathews, CK, van Holde, KE at Ahern, KG (2002). Biochemistry. (3rd Edition). Pearson Addison Weshley.
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Marso 31, 2019). Ano ang Isang Surfactant? Nabawi mula sa: thoughtco.com
7. Domenico Lombardo, Mikhail A. Kiselev, Salvatore Magazù, at Pietro Calandra (2015). Mga Assembly sa Amphiphiles: Mga Pangunahing Konsepto at Hinaharap na Mga Pananaw ng Supramolecular Diskarte. Pagsulong sa Condens Matter Physics, vol. 2015, Artikulo ID 151683, 22 pahina, 2015. doi.org/10.1155/2015/151683.
8. Anankanbil S., Pérez B., Fernandes I., Magdalena K. Widzisz, Wang Z., Mateus N. & Guo Z. (2018). Ang isang bagong pangkat ng mga gawa ng tao na gawa ng sintetiko na naglalaman ng amphiphilic na mga molekula para sa maraming bagay na aplikasyon: Pag-aaral ng pang-kemikal-kemikal at pag-aaral ng cell-toxicity. Pang-agham na Reportsvolume 8, bilang ng artikulo: 832.