Полярные головки

Cтраница 2

На поверхности воздух - вода фосфолипидные молекулы образуют мономолекулярную пленку, обращенную головками к воде и хвостами в воздух. Общий принцип построения этих структур заключается в том, что полярные головки стремятся контактировать с водой, а углеводородные хвосты - друг с другом. Реализация той или иной мезофазы зависит от концентрации липида в системе, температуре, рН и ионной силы раствора. [16]

Липидные структуры в гидрофильном окружении. [17]

Ни теоретические соображения, ни экспериментальные наблюдения не подтверждают модель сандвича. Представляется термодинамически маловероятным, чтобы белок успешно конкурировал с водой за полярные головки липидных молекул и слой белка мог бы экранировать их от водного окружения. На микрофотографии видны частицы, возможно белки, на внутренней поверхности бислоя. Биохимические методы также подтверждают заключение, что белки частично или целиком встроены в мембрану. Позднее мы еще вернемся к этому вопросу. [18]

До сих пор считали, что ленгмюровские пленки ( молекулярные монослои) на поверхности воды можно получить только из так называемых амфифильных молекул, то есть молекул, содержащих полярную гидрофильную головку и гидрофобный хвост. Такие молекулы легко образуют монослои на поверхности воды, располагаясь так, чтобы полярные головки опустились в воду, а гидрофобные торчали наружу. [19]

Однако не совсем верно описывать переход из одной такой формы в другую как плавление и затвердевание; более точно говорить о жидкокристаллической фазе, существующей выше температуры фазового перехода, и о кристаллической фазе ниже этой температуры. В обеих фазах липидные молекулы находятся по большей части в упорядоченном состоянии: их полярные головки направлены наружу, а гидрофобные радикалы жирных кислот - внутрь липидной фазы. [20]

В простейших случаях мицеллы имеют шарообразную форму или форму круглого цилиндра. В мицелле углеводородные хвосты обращены к центру сферической или к оси цилиндрической мицеллы и образуют органическую жидкость, а полярные головки молекул амфифила обращены к воде. С повышением концентрации растворенного амфифила выше критической концентрации мицеллообразования растет число мицелл, а количество растворенного в виде отдельных молекул амфифила меняется слабо. Поэтому при повышении концентрации растворенного амфифила количество мицелл возрастает, их концентрация ( число мицелл в единице объема) в растворе увеличивается и при превышении некоторой концентрации может возникнуть конденсация пара мицелл и образование мицеллярной жидкости. При дальнейшем увеличении концентрации амфифила в растворе, сопровождающемся ростом концентрации мицелл, жидкость, состоящая из - цилиндрических мицелл, может перейти в жидкокристаллическое нематическое состояние, в котором оси цилиндрических мицелл окажутся приблизительно параллельными одному направлению. [21]

Следует отметить, что липиды, так же как и протеины, различаются составом каждого слоя. Липиды изменяются по составу, но, как правило, состоят из амфифильных жидкостей, содержащих длинные ( 16 - 24 атома углерода) неполярные алифатические хвосты и полярные головки. Вследствие своей молекулярной структуры липиды являются поверхностно-активными веществами. [22]

В обычных мнцеллвх гидрофильные полярные головки лнпндных молекул обращены в сторону водной фазы, тогда как неполярные углеводородные цепи образуют гидрофобное ядро, изолированное от водного окружения. В обращенных мицеллах, существующих а таких растворителях, как бензол, гексан н др., молекулы лнпндов имеют иную ориентацию: их гидрофобные цепн направлены в растворитель, а полярные головки формируют центральную гидрофильную область мицеллы. Образование обращенных мнцелл значительно облегчается при добавлении следовых количеств воды в неполярный растворитель. [23]

Нужно отметить, что для монопленок, осажденных из раствора, краевой угол никогда не достигал больших значений, характерных для сплошной монопленки или кристаллической поверхности. С нашей точки зрения, важно было то, что стекло, которое нам удавалось покрыть стеаратовой монопленкой, приобретало гидрофобную поверхность, где хвосты молекул стеарата контактировали с водой, а полярные головки были обращены к стеклу. [24]

Кроме описанных выше структур жидкокристаллических фаз в растворах амфифила в воде, связанных с определенной упаковкой мицелл, существует еще одна, широко распространенная возможность упаковки молекул амфифила в водных растворах, также приводящая - к одной из лиотропных жидкокристаллических фаз. Это так называемая ламелляр-ная структура, в которой имеются параллельные, чередующиеся слои амфифила и воды, причем слои амфифила являются двойными, в них к центру слоя обращены гидрофобные хвосты, образующие органическую жидкость, а полярные головки молекул обращены к соседним с двойным слоем амфифила слоям воды. [25]

Мицеллы имеют углеводородное ядро. Полярные головки, которые могут иметь ионный, неионогенный или цвитгер-ионный. ПАВ, в которых оксиэтиленовые группы часто оказываются больше и занимают большой объем, чем ядро. Подчеркнем, однако, что описание свойств локального микроокружения часто требует до некоторой степени произвольного разграничения и введения определений локальных областей, т.е. еще более мелких частей и без того весьма малой частицы, каковой является мицелла. К сожалению, Б большинстве случаев не разработаны теории, учитывающие дискретность частиц растворителя и растворенных вешеств, пригодные для практического использования. С экспериментальной стороны для описания локального микроокружения в целом более пригодны спектроскопические методы, чем термодинамический подход. Как будет видно из дальнейшего обсуждения, трудность проблемы интерпретации спектроскопических свойств собственных компонентов системы и вводимых извне спектроскопических зондов часто определяется недостатком сведений о расположении и распределении этих компонентов в мицеллярных системах или в системах с развитой поверхностью раздела. [26]

Сторонниками концепции субъединиц выдвинут ряд гипотез строения мембран. Так, в мембране хлоропласта внутренняя часть образована гидрофобными группами белка, имеющими а-спиральную конформацию, гидрофильные группы белка ориентированы на поверхности белковой молекулы. Гидрофобные части молекул липидов расположены в белке, а полярные головки обращены в водную фазу. [27]

Важное свойство фосфолипидов - наличие в молекуле полярных ( гидрофильных) в неполярных ( гидрофобных) участков, что и определяет их поведение в водных растворах. На поверхности раздела вода - воздух молекулы фосфолипидов образуют мономолекулярный слой, в котором гидрофобные части молекул обращены в воздух, а гидрофильные - в воду. В водных растворах фосфолипиды образуют упорядоченные структуры типа мицелл, у которых гидрофобные участки обращены во внутрь, полярные головки - наружу, в воду. [28]

Молекулярная картина защитного коллоидного действия наглядно проявляется в случае детергентных свойств мыла. Молекула мыла с общей формулой RCOO-Na имеет сильно полярную головку, к которой прикреплен длинный углеводородный хвост. Как показано на рис. 7.4, углеводородные хвосты стремятся раствориться в капельке масла или прикрепиться к ее поверхности, тогда как полярные головки обращены в сторону водной фазы. Частица при этом сильно ионизируется и в результате растворяется. Таким способом удается удалить частицы почвы с волокон одежды или с других поверхностей. Перемешивание водного раствора способствует высвобождению частиц грязи с поверхности и ускоряет процесс образования эмульсии. [29]

Известно, что адсорбция поверхностно-активных веществ ( ПАВ) на межфазной поверхности приводит к образованию на поверхности ориентированного монослоя, снижающего поверхностное натяжение. Углеводороды практически нерастворимы в воде, а вода является высокополярной жидкостью. На рис. 17.3 показано, как молекулы идеального ПАВ адсорбируются на поверхности воды. Полярные головки молекул проникают в воду, а углеводородные хвосты остаются в газовой фазе. Для образования монослоя требуется относительно немного молекул. [30]

Страницы: 1 2 3