Micelas: estrutura, função e formação - Ciência - 2023
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As micelas são estruturas esféricas estáveis compostas por centenas de moléculas anfipáticas, ou seja, moléculas que se caracterizam por apresentarem uma região polar (hidrofílica) e uma apolar (hidrofóbica). Assim como as moléculas que as compõem, as micelas possuem um centro fortemente hidrofóbico e sua superfície é "alinhada" com grupos polares hidrofílicos.
Resultam, na maioria dos casos, da mistura de um grupo de moléculas anfipáticas com água, portanto é uma forma de “estabilizar” as regiões hidrofóbicas de muitas moléculas juntas, fato esse impulsionado pelo efeito hidrofóbico e organizado pelas forças de van der Waals.
Tanto os detergentes quanto os sabões, assim como certos lipídios celulares, podem formar micelas, que têm relevância funcional, pelo menos em animais, do ponto de vista da absorção de gordura e do transporte de substâncias lipossolúveis.
Os fosfolipídios, uma das classes mais abundantes e importantes de lipídios para as células vivas, sob certas condições podem formar, além dos lipossomas e bicamadas, estruturas micelares.
As micelas também podem ser formadas em um meio apolar e, nesse caso, são chamadas de "micelas reversas", uma vez que as regiões polares das moléculas anfipáticas que as formam ficam "escondidas" no centro hidrofílico enquanto as porções apolares estão em contato direto com o meio. que os contém.
Estrutura
As micelas são constituídas por moléculas anfipáticas ou, em outras palavras, moléculas que possuem uma região hidrofílica (tipo água, polar) e outra região hidrofóbica (repelente de água, apolar).
Essas moléculas incluem ácidos graxos, moléculas de qualquer detergente e fosfolipídios de membranas celulares, por exemplo.
No contexto celular, uma micela é comumente composta por ácidos graxos (de comprimento variável), cujos grupos carboxila polares estão expostos em direção à superfície do agregado, enquanto as cadeias de hidrocarbonetos estão "escondidas" em um centro hidrofóbico, adotando assim um estrutura mais ou menos esférica.
Os fosfolipídios, outras moléculas anfipáticas de grande importância para as células, geralmente são incapazes de formar micelas, uma vez que as duas cadeias de ácidos graxos que compõem suas "caudas hidrofóbicas" ocupam um tamanho grande e dificultam o empacotamento de qualquer forma. esférico.
Em vez disso, quando essas moléculas estão em um meio aquoso, elas se "aninham" em bicamadas (semelhantes a um sanduíche); ou seja, em estruturas mais planas, onde cada uma das "superfícies" expostas ao meio é composta pelas cabeças polares dos grupos ligados ao glicerol e o "recheio" do sanduíche consiste nas caudas hidrofóbicas (os ácidos graxos esterificados a os outros dois carbonos do esqueleto do glicerol).
A única maneira pela qual um fosfolipídeo pode participar da formação de uma micela é possível quando uma de suas duas cadeias de ácidos graxos é removida por hidrólise.
Organização
Em uma micela, como mencionado, o "centro" sequestra as porções apolares das moléculas que as compõem e as isola da água.
A região central de uma micela, portanto, consiste em um ambiente altamente desordenado, com características fluidas, em que a medição do raio é entre 10 e 30% menor do que a das cadeias totalmente estendidas de moléculas não anfipáticas. associado ao complexo molecular.
Da mesma forma, a superfície de uma micela não é homogênea, mas sim "áspera" e heterogênea, da qual alguns estudos de ressonância magnética nuclear indicam que apenas um terço é coberto pelas porções polares dos monômeros constituintes.
Função
As micelas têm funções muito significativas, tanto na natureza quanto na indústria e na pesquisa.
Em relação às suas funções na natureza, esses agregados moleculares são particularmente importantes para a absorção intestinal de gorduras (monoglicerídeos e ácidos graxos), uma vez que micelas de diferentes tamanhos e composições podem ser formadas a partir das moléculas de gordura ingeridas com os alimentos e transportá-las para o no interior das células do revestimento intestinal, possibilitando sua absorção.
As micelas também atuam no transporte do colesterol (outra classe de lipídios celulares) adquirido com a dieta e de algumas vitaminas ditas “lipossolúveis”, razão pela qual também são exploradas farmacologicamente para o transporte e administração de medicamentos com características apolares.
Os detergentes e sabonetes de uso diário para higiene pessoal ou para limpeza de diferentes tipos de superfícies são compostos por moléculas lipídicas capazes de formar micelas quando em solução aquosa.
Essas micelas se comportam como minúsculas bolas em um rolamento, dando às soluções com sabão sua consistência escorregadia e propriedades lubrificantes. A ação da maioria dos detergentes é altamente dependente de sua capacidade de produzir micelas.
Na pesquisa e no estudo das proteínas de membrana, por exemplo, os detergentes são usados para "limpar" os lisados celulares dos lipídios que formam as bicamadas características das membranas, bem como para separar as proteínas integrais da membrana dos componentes hidrofóbicos. disto.
Treinamento
Para entender a formação das estruturas micelares, especialmente em detergentes, é necessário levar em consideração um conceito um tanto abstrato: a concentração micelar crítica ou CMC.
A concentração micelar crítica é aquela concentração de moléculas anfipáticas na qual as micelas começam a se formar. É um valor de referência acima do qual um aumento na concentração dessas moléculas só terminará com o aumento do número de micelas, e abaixo do qual estas se organizam preferencialmente em camadas na superfície do meio aquoso que as contém. .
Assim, a formação de micelas é uma consequência direta da "anfifilicidade" dos surfactantes e é altamente dependente de suas características estruturais, principalmente da relação forma e tamanho entre os grupos polares e apolares.
Nesse sentido, a formação de micelas é favorecida quando a área da seção transversal do grupo polar é muito maior que a do grupo apolar, como ocorre com ácidos graxos livres, com lisofosfolipídeos e com detergentes como dodecilsulfato de sódio ( SDS).
Dois outros parâmetros dos quais a formação de micelas depende são:
- Temperatura: a temperatura micelar crítica (CMT) também foi definida. temperatura micelar crítica) que é a temperatura acima da qual a formação de micelas é favorecida
- Força iônica: que é relevante, sobretudo, para detergentes ou surfactantes do tipo iônico (cujo grupo polar tem uma carga)
Referências
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