Micelas: estrutura, função e formação

Micelas: estrutura, função e formação

As micelas são estruturas esféricas estáveis ​​formadas por centenas de moléculas anfipáticas, isto é, moléculas caracterizadas por uma região polar (hidrofílica) e não polar (hidrofóbica). Assim como as moléculas que as compõem, as micelas têm um centro fortemente hidrofóbico e sua superfície é “coberta” por grupos polares hidrofílicos.

Eles resultam, na maioria dos casos, da mistura de um grupo de moléculas anfipáticas com água, por isso é uma maneira de “estabilizar” as regiões hidrofóbicas de muitas moléculas juntas, fato que é motivado 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 solúveis em gordura.

Os fosfolipídios, uma das classes lipídicas mais abundantes e importantes para células vivas, sob certas condições, podem formar, além de lipossomos e bicamadas, estruturas micelares.

As micelas também podem se formar em um meio apolar e, neste caso, são chamadas de “micelas reversas”, uma vez que as regiões polares das moléculas anfipáticas que as formam “se escondem” 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 (relacionada à água, polar) e outra região hidrofóbica (repelente à água, apolar).

Essas moléculas incluem ácidos graxos, moléculas de qualquer detergente e fosfolipídios nas membranas celulares, por exemplo.

No contexto celular, uma micela é comumente composta de ácidos graxos (de comprimento variável), cujos grupos carboxila polares são expostos em direção à superfície do agregado, enquanto as cadeias de hidrocarbonetos “se escondem” em um centro hidrofóbico, e adotam uma estrutura mais ou menos esférica.

Os fosfolipídios, que são outras moléculas anfipáticas de grande importância para as células, geralmente não conseguem formar micelas, uma vez que as duas cadeias de ácidos graxos que compõem suas “caudas hidrofóbicas” são grandes e dificultam a possibilidade de qualquer forma de embalagem. esférico.

Em vez disso, quando essas moléculas estão em um meio aquoso, elas “se assentam” em bicamadas (semelhantes a um sanduíche); isto é, em estruturas mais planas, onde cada uma das “superfícies” expostas ao meio é composta pelas cabeças polares dos grupos ligados ao glicerol e o “preenchimento” do sanduíche consiste em caudas hidrofóbicas (os ácidos graxos esterificados para os outros dois carbonos do esqueleto de glicerol).

A única maneira de um fosfolípido participar da formação de uma micela é 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, então, consiste em um ambiente altamente desordenado, com características semelhantes a fluidos, no qual a medição do raio é entre 10 e 30% menor 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 “áspera” e heterogênea, dos quais 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 gordurosas ingeridas com os alimentos e transportadas para os dentro das células do revestimento intestinal, possibilitando sua absorção.

As micelas também funcionam no transporte de colesterol (outra classe de lipídios celulares) adquirida com a dieta e de algumas vitaminas chamadas “lipossolúveis”, razão pela qual também são exploradas farmacologicamente para o transporte e administração de medicamentos com características apolares.

Os detergentes e sabões usados ​​diariamente para a higiene pessoal ou para a limpeza de diferentes tipos de superfícies são compostos de moléculas lipídicas capazes de formar micelas quando estão em uma solução aquosa.

Essas micelas se comportam como pequenas esferas em um rolamento, dando às soluções com sabão a consistência escorregadia e as propriedades lubrificantes. A ação da maioria dos detergentes depende consideravelmente de sua capacidade de produzir micelas.

Na investigação e estudo das proteínas da membrana, por exemplo, detergentes são usados ​​para “purificar” 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 de estruturas micelares, especialmente em detergentes, é necessário levar em conta um conceito um tanto abstrato: a concentração micelar crítica ou CMC.

A concentração micelar crítica é a concentração de moléculas anfipáticas nas quais as micelas começam a se formar. É um valor de referência acima do qual um aumento na concentração dessas moléculas terminará apenas com um aumento no número de micelas e abaixo do qual estas são preferencialmente organizadas em camadas na superfície do meio aquoso que as contém. .

Assim, a formação de micelas é uma conseqüência direta da “anfifilicidade” dos surfactantes e depende muito das características estruturais destes, especialmente da relação de forma e tamanho entre o grupo polar e apolar.

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 os ácidos graxos livres, com lisofosfolípides e com detergentes como o dodecil sulfato de sódio ( SDS).

Dois outros parâmetros dos quais depende a formação de micelas são:

– A temperatura também foi definida como temperatura micelar crítica (CMT, da temperatura micelar crítica em inglês ), que é a temperatura acima da qual a formação micelar é favorecida

– Força iônica: relevante principalmente para detergentes ou surfactantes do tipo iônico (cujo grupo polar possui carga)

Referências

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  2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A., … e Matsudaira, P. (2008). Biologia celular molecular. Macmillan.
  3. Luckey, M. (2014). Biologia estrutural de membranas: com fundamentos bioquímicos e biofísicos. Cambridge University Press.
  4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Princípios de Bioquímica de Lehninger (pp. 71-85). Nova York: WH Freeman.
  5. Tanford, C. (1972). Micelle forma e tamanho. O Journal of Physical Chemistry, 76 (21), 3020-3024.
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