micellesมีโครงสร้างทรงกลมที่มีเสถียรภาพที่เกิดขึ้นจากหลายร้อยของโมเลกุล amphipathic คือโมเลกุลที่มีลักษณะโดยขั้วโลก (hydrophilic) และไม่มีขั้วภูมิภาค (ชอบน้ำ) เช่นเดียวกับโมเลกุลที่ประกอบกัน micelles มีจุดศูนย์กลางที่ไม่ชอบน้ำอย่างมากและพื้นผิวของมันจะ "เรียงราย" ด้วยกลุ่มขั้วที่ชอบน้ำ
ในกรณีส่วนใหญ่เกิดจากการผสมกลุ่มของโมเลกุลแอมฟิพาทิกกับน้ำดังนั้นจึงเป็นวิธีหนึ่งในการ "ทำให้เสถียร" บริเวณที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลจำนวนมากเข้าด้วยกันซึ่งเป็นความจริงที่เกิดจากผลกระทบ ไม่ชอบน้ำและจัดโดยกองกำลังของ Van der Waals
โครงร่างโครงสร้างของไมเซลล์ (ที่มา: ภาษาอังกฤษต้นฉบับ: SuperManu สเปน: AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
ทั้งผงซักฟอกและสบู่ตลอดจนไขมันในเซลล์บางชนิดสามารถสร้าง micelles ซึ่งมีความเกี่ยวข้องในการทำงานอย่างน้อยที่สุดในสัตว์จากมุมมองของการดูดซึมไขมันและการขนส่งสารที่ละลายในไขมัน
ฟอสโฟลิปิดซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มไขมันที่มีความอุดมสมบูรณ์และมีความสำคัญมากที่สุดสำหรับเซลล์ที่มีชีวิตภายใต้เงื่อนไขบางประการนอกจากไลโปโซมและบิลาเยอร์แล้วยังมีโครงสร้างไมเซลลาร์
ไมเซลส์ยังสามารถก่อตัวในตัวกลางที่ไม่โพลาร์ได้และในกรณีนี้จะเรียกว่า "ไมเซลส์ย้อนกลับ" เนื่องจากบริเวณขั้วของโมเลกุลแอมฟิพาทิกที่ก่อตัวจะถูก "ซ่อน" ไว้ในศูนย์ที่ไม่ชอบน้ำในขณะที่ส่วนอะโพลาร์สัมผัสโดยตรงกับตัวกลาง ที่มีพวกเขา
โครงสร้าง
Micelles ประกอบด้วยโมเลกุลแอมฟิพาทิกหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือโมเลกุลที่มีบริเวณที่ชอบน้ำ (คล้ายน้ำมีขั้ว) และบริเวณที่ไม่ชอบน้ำอีกชนิดหนึ่ง (กันน้ำ, apolar)
ในบรรดาโมเลกุลเหล่านี้อาจกล่าวถึงกรดไขมันโมเลกุลของผงซักฟอกและฟอสโฟลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นต้น
ในบริบทของเซลล์ไมเซลล์มักประกอบด้วยกรดไขมัน (ที่มีความยาวผันแปร) ซึ่งมีกลุ่มคาร์บอกซิลที่มีขั้วสัมผัสกับพื้นผิวของมวลรวมในขณะที่โซ่ไฮโดรคาร์บอนถูก "ซ่อน" ในศูนย์ที่ไม่ชอบน้ำดังนั้นจึงใช้ a โครงสร้างทรงกลมมากหรือน้อย
ฟอสโฟลิปิดซึ่งเป็นโมเลกุลแอมฟิพาทิกอื่น ๆ ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเซลล์โดยทั่วไปจะไม่สามารถสร้างไมเซลส์ได้เนื่องจากโซ่กรดไขมันสองสายที่ประกอบกันเป็น "หางที่ไม่ชอบน้ำ" มีขนาดใหญ่และทำให้การบรรจุในรูปแบบใด ๆ ทำได้ยาก เป็นทรงกลม
การก่อตัวของไมเซลล์ที่เป็นสื่อกลางโดยสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ (ที่มา: Jwleung / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
แต่เมื่อโมเลกุลเหล่านี้อยู่ในตัวกลางที่เป็นน้ำพวกมันจะ "แอบแฝง" เข้าไปใน bilayers (คล้ายกับแซนวิช); นั่นคือในโครงสร้างที่ราบเรียบซึ่งแต่ละ "พื้นผิว" ที่สัมผัสกับตัวกลางนั้นประกอบด้วยหัวขั้วของกลุ่มที่ติดกับกลีเซอรอลและ "ไส้" ของแซนวิชประกอบด้วยหางที่ไม่ชอบน้ำ (กรดไขมันที่ถูกเอสเทอร์ไปยัง อีกสองคาร์บอนของโครงกระดูกกลีเซอรอล)
วิธีเดียวที่เป็นไปได้ที่ฟอสโฟลิปิดจะมีส่วนร่วมในการสร้างไมเซลล์คือเมื่อหนึ่งในสองโซ่กรดไขมันถูกกำจัดโดยไฮโดรไลซิส
องค์กร
ในไมเซลล์ดังที่กล่าวไว้ "ศูนย์กลาง" จะแยกส่วนที่ไม่มีขั้วของโมเลกุลที่ประกอบเป็นโมเลกุลและแยกออกจากน้ำ
บริเวณตอนกลางของไมเซลล์ประกอบด้วยสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นระเบียบอย่างมากโดยมีลักษณะคล้ายของไหลซึ่งการวัดรัศมีมีขนาดเล็กกว่าโซ่ที่ขยายเต็มที่ของโมเลกุลที่ไม่ใช่แอมฟิพาทิกระหว่าง 10 ถึง 30% เกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่ซับซ้อน
ในทำนองเดียวกันพื้นผิวของไมเซลล์ไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกัน แต่ค่อนข้าง "หยาบ" และไม่เหมือนกันซึ่งการศึกษาเกี่ยวกับเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์บางชิ้นระบุว่ามีเพียงหนึ่งในสามเท่านั้นที่ปกคลุมด้วยส่วนขั้วของโมโนเมอร์ที่เป็นส่วนประกอบ
ฟังก์ชัน
Micelles มีหน้าที่สำคัญมากทั้งในธรรมชาติและในอุตสาหกรรมและในการวิจัย
เกี่ยวกับหน้าที่ในธรรมชาติมวลรวมโมเลกุลเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดูดซึมไขมันในลำไส้ (โมโนกลีเซอไรด์และกรดไขมัน) เนื่องจากไมเซลลที่มีขนาดและองค์ประกอบต่างกันสามารถเกิดขึ้นได้จากโมเลกุลของไขมันที่กินเข้าไปกับอาหารและขนส่งไปยัง ภายในเซลล์ของเยื่อบุลำไส้ทำให้ดูดซึมได้
Micelles ยังทำหน้าที่ในการขนส่งคอเลสเตอรอล (ไขมันในเซลล์อีกประเภทหนึ่ง) ที่ได้มาจากอาหารและวิตามินบางชนิดที่เรียกว่า "ละลายในไขมัน" ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้พวกมันถูกใช้ประโยชน์ทางเภสัชวิทยาสำหรับการขนส่งและการบริหารยาที่มีลักษณะผิดปกติ
ผงซักฟอกและสบู่ที่ใช้เป็นประจำทุกวันเพื่อสุขอนามัยส่วนบุคคลหรือเพื่อทำความสะอาดพื้นผิวประเภทต่างๆประกอบด้วยโมเลกุลของไขมันที่สามารถสร้างไมเซลล่าได้เมื่ออยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำ
ไมเซลล์เหล่านี้มีพฤติกรรมเหมือนลูกบอลเล็ก ๆ ในตลับลูกปืนทำให้สารละลายสบู่มีความลื่นและมีคุณสมบัติในการหล่อลื่น การกระทำของผงซักฟอกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความสามารถในการผลิตไมเซลล่าร์
ในการวิจัยและศึกษาโปรตีนเมมเบรนตัวอย่างเช่นผงซักฟอกถูกนำมาใช้เพื่อ "ทำให้บริสุทธิ์" เซลล์ไลซิสของไขมันที่สร้างบิไลเยอร์ลักษณะเฉพาะของเมมเบรนรวมถึงแยกโปรตีนเมมเบรนหนึ่งออกจากส่วนประกอบที่ไม่ชอบน้ำ ของสิ่งนี้
การอบรม
เพื่อให้เข้าใจถึงการก่อตัวของโครงสร้าง micellar โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผงซักฟอกจำเป็นต้องคำนึงถึงแนวคิดที่ค่อนข้างเป็นนามธรรมนั่นคือความเข้มข้นของ micellar ที่สำคัญหรือ CMC
ความเข้มข้นของไมเซลลาร์ที่สำคัญคือความเข้มข้นของโมเลกุลแอมฟิพาทิกที่ไมเซลเริ่มก่อตัว เป็นค่าอ้างอิงข้างต้นซึ่งการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของโมเลกุลเหล่านี้จะจบลงด้วยการเพิ่มขึ้นของจำนวน micelles และด้านล่างซึ่งสิ่งเหล่านี้จะถูกจัดเรียงเป็นชั้น ๆ บนพื้นผิวของตัวกลางในน้ำที่มีอยู่ .
ความแตกต่างและความคล้ายคลึงกันระหว่าง micelle และ bilayer ที่เกิดจาก phospholipids (ที่มา: 31 มีนาคม 2546 ใน: ผู้ใช้: Stephen Gilbert 31 มีนาคม 2546 ใน: ผู้ใช้: Stephen Gilbert 27 ธันวาคม 2547 ใน: ผู้ใช้: Quadell แปลผู้ใช้: imartin6 / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) ผ่าน Wikimedia Commons)
ดังนั้นการก่อตัวของไมเซลส์จึงเป็นผลโดยตรงจาก "แอมฟิฟิลิซิตี" ของสารลดแรงตึงผิวและขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งความสัมพันธ์ของรูปร่างและขนาดระหว่างกลุ่มขั้วและขั้ว
ในแง่นี้การก่อตัวของ micelles เป็นที่ชื่นชอบเมื่อพื้นที่หน้าตัดของกลุ่มขั้วมีขนาดใหญ่กว่าของกลุ่ม apolar มากเช่นเดียวกับกรดไขมันอิสระที่มีไลโซฟอสโฟลิปิดและผงซักฟอกเช่นโซเดียมโดเดซิลซัลเฟต ( SDS)
พารามิเตอร์อื่น ๆ อีกสองประการที่การสร้างไมเซลล์ขึ้นอยู่กับ:
- อุณหภูมิ: ยังมีการกำหนดอุณหภูมิ micellar ที่สำคัญ (CMT) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งเป็นที่ต้องการของ micelles
- ความแรงของไอออนิก: ซึ่งมีความเกี่ยวข้องเหนือสิ่งอื่นใดสำหรับผงซักฟอกหรือสารลดแรงตึงผิวประเภทไอออนิก (ซึ่งกลุ่มขั้วมีประจุ)
อ้างอิง
- Hassan, PA, Verma, G. , & Ganguly, R. (2011). 1 วัสดุอ่อนนุ่มÀคุณสมบัติและการใช้งาน วัสดุที่ใช้งานได้: การเตรียมการแปรรูปและการใช้งาน 1.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, CA, Krieger, M. , Scott, MP, Bretscher, A. , … & Matsudaira, P. (2008) อณูชีววิทยาของเซลล์. Macmillan
- Luckey, M. (2014). ชีววิทยาโครงสร้างเมมเบรน: ด้วยพื้นฐานทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger (หน้า 71-85) นิวยอร์ก: WH Freeman
- Tanford, C. (1972). รูปร่างและขนาดไมเซลล์ วารสารเคมีกายภาพ, 76 (21), 3020-3024
- Zhang, Y. , Cao, Y. , Luo, S. , Mukerabigwi, JF, & Liu, M. (2016). อนุภาคนาโนเป็นระบบนำส่งยาของการบำบัดแบบผสมผสานสำหรับมะเร็ง ในวัสดุนาโนไบโอในการบำบัดมะเร็ง (หน้า 253-280). สำนักพิมพ์วิลเลียมแอนดรู.