• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Samoorganizacja molekularna

    Przeczytaj także...
    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.Błona komórkowa, plazmolema, plazmolemma (cytolemma, plasmolemma) – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Jest ona złożona z dwóch warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).
    Amfifilowość – zjawisko obserwowane w przypadku niektórych związków chemicznych, polegające na jednoczesnej niepełnej rozpuszczalności danego związku w dwóch różnych rozpuszczalnikach (hydrofilowym i hydrofobowym).
    Przykład samoorganizacji molekularnej cząsteczek organicznego związku chemicznego z grupy triazyn o wzorze sumarycznym C6H9N5O powiązanych wiązaniami wodorowymi

    Samoorganizacja molekularna - proces spontanicznej samoorganizacji cząsteczek w struktury ponadcząsteczkowe, zwane supramolekularnymi. Zjawiskiem tym zajmuje się chemia supramolekularna.

    Micele to cząstki występujące w trwałych emulsjach. Tworzą je związki chemiczne o własnościach amfifilowych. Micele są kulistymi tworami zawierającymi od kilkudziesięciu do kilkuset cząsteczek.Termodynamiczna strzałka czasu (inaczej entropowa strzałka czasu) – popularnonaukowe określenie na fakt, że zgodnie z drugą zasadą termodynamiki wzrost entropii w układach izolowanych może stanowić podstawę określenia kierunku strzałki czasu w skali całego Wszechświata przy założeniu, że Wszechświat jest układem izolowanym.

    Przyczyny samoorganizacji[]

    W zasadzie wszystkie przypadki samoorganizacji molekularnej są wynikiem działania anizotropowych (czyli ukierunkowanych przestrzennie) oddziaływań międzycząsteczkowych wynikających ze struktury chemicznej cząsteczek tworzących dany samoporządkujący się system. Struktura ta wymusza taki układ cząsteczek, w którym energia oddziaływań międzycząsteczkowych jest jak najniższa. Zysk energetyczny tworzenia się takiego uporządkowanego układu musi być na tyle duży aby skutecznie przeciwdziałać tendencji do tworzenia się układu posiadającego maksymalny poziom entropii, czyli maksymalnie nieuporządkowanego.

    Ciekłe kryształy – nazwa fazy pośredniej między ciekłym i krystalicznym stanem skupienia materii, którą charakteryzuje zdolność do płynięcia, charakterystyczna dla cieczy i jednocześnie dalekozasięgowe uporządkowanie tworzących ją cząsteczek, podobnie jak to ma miejsce w kryształach.Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.

    W kategoriach termodynamicznych warunkiem samoorganizacji układu jest ujemna wartość energii swobodnej (ΔG < 0) procesu tworzenia się uporządkowanych struktur nadcząsteczkowych: ΔG = ΔH - TΔS gdzie: ΔH - entalpia procesu uporządkowania - odpowiadająca "zyskowi energetycznemu" sumy oddziaływań międzycząsteczkowych na skutek uporządkowania, T - temperatura procesu, ΔS - zmiana entropii układu na skutek procesu uporządkowania, która ma zawsze wartość ujemną.

    Rodzaje i przykłady samoorganizacji[]

    Wyróżnia się:

    Zwijanie białka, nazywane także fałdowaniem białka to proces fizyczny polegający na formowaniu przez polipeptyd (posiadający strukturę kłębka statystycznego) wysoko zorganizowanej struktury o charakterystycznej i stabilnej konformacji.W biologii i chemii, dwuwarstwa lipidowa - to spontanicznie powstająca w roztworach wodnych niektórych lipidów (głównie fosfolipidów) błona zbudowana z dwóch warstw cząsteczek tych związków chemicznych. Dwuwarstwa lipidowa stanowi podstawową część każdej błony biologicznej. Bez jej istnienia nie mogłyby funkcjonować żadne komórki żywe.
  • między- i
  • wewnątrzcząsteczkową samoorganizację molekularną.
  • Wewnątrzcząsteczkowa organizacja powoduje zwykle przyjmowanie przez cząsteczkę określonego kształtu przestrzennego. Ma to kluczowe znaczenie w układach biologicznych, gdzie ściśle określony kształt przestrzenny cząsteczek decyduje o ich aktywności biologicznej. Przykładem takiego zjawiska jest zwijanie białka.

    Entropia – termodynamiczna funkcja stanu, określająca kierunek przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym układzie termodynamicznym. Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu. Jest wielkością ekstensywną. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, jeżeli układ termodynamiczny przechodzi od jednego stanu równowagi do drugiego, bez udziału czynników zewnętrznych (a więc spontanicznie), to jego entropia zawsze rośnie. Pojęcie entropii wprowadził niemiecki uczony Rudolf Clausius.Entalpia (H) (zawartość ciepła) — w termodynamice wielkość fizyczna będąca funkcją stanu mająca wymiar energii, będąca też potencjałem termodynamicznym, oznaczana przez H, h,I lub χ, którą definiuje zależność:

    Najprostszym przypadkiem samoorganizacji międzycząsteczkowej jest zwykły proces spontanicznej krystalizacji przechłodzonej cieczy, po wrzuceniu do niej małego kryształka.

    Bardziej złożonym przypadkiem jest samoorganizacja surfaktantów. Surfaktanty to cząsteczki o własnościach amfifilowych, t.j. posiadające na jednym końcu grupę hydrofilową a na drugim hydrofobową. W mieszaninie wody z olejem tworzą one spontanicznie warstwę na granicy wody i oleju. Przykładem takiej warstwy jest np: dwuwarstwa lipidowa, która stanowi podstawowy budulec błony komórkowej.

    Oleje – oleiste substancje ciekłe lub łatwo topniejące substancje stałe, nierozpuszczalne w wodzie, o bardzo różnej budowie chemicznej i zastosowaniach, za to o podobnych niektórych właściwościach fizycznych. Chemicznie są definiowane jako wszystkie substancje rozpuszczalne w danym rozpuszczalniku, zastosowanym przy ich wykrywaniu (np. n-heksan, trichlorotrifluoroetan).Chemia supramolekularna – dział chemii organicznej zajmującej się strukturami złożonymi z wielu podjednostek, które powstają samorzutnie na skutek słabych oddziaływań międzycząsteczkowych takich jak: siły van der Waalsa, słabe wiązania wodorowe, oddziaływaniach π-π (nazywanych także stackingiem) i oddziaływaniach elektrostatycznych lub poprzez wzajemne mechaniczne zaplecenie. Ponadto poszczególne elementy układów supramolekularnych mogą także być połączone za pomocą klasycznych wiązań kowalencyjnych, ale, w odróżnieniu od "klasycznej" chemii organicznej, chemia supramolekularna skupia się na słabych oddziaływaniach niekowalencyjnych.
    Struktura miceli

    Te same cząsteczki, gdy występują w odpowiednim stężeniu w samej wodzie, tworzą kuliste twory, zwane micelami, w których ich hydrofobowe części są skierowane do wnętrza, a na zewnątrz wystają części hydrofilowe. W ten sposób powstaje emulsja.

    Innym przykładem samoorganizacji molekularnej jest tworzenie się ciekłych kryształów. Ciekłe kryształy są tworzone przez długie i sztywne cząsteczki, które w odpowiednich warunkach dążą do układania się w struktury, w których osie cząsteczek są ustawione równolegle do siebie.

    Termodynamika – nauka o energii, dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych efektów wszelkich przemian fizycznych i chemicznych, które wpływają na zmiany energii wewnętrznej analizowanych układów. Wbrew rozpowszechnionym sądom termodynamika nie zajmuje się wyłącznie przemianami cieplnymi, lecz także efektami energetycznymi reakcji chemicznych, przemian z udziałem jonów, przemianami fazowymi, a nawet przemianami jądrowymi i energią elektryczną.Krystalizacja – proces powstawania fazy krystalicznej z fazy stałej (amorficznej), fazy ciekłej, roztworu lub fazy gazowej. Krystalizacja jest procesem egzotermicznym. Przeprowadza się ją w celu wyodrębnienia związku chemicznego z roztworu. Mieszaniny jednorodne cieczy (rozpuszczalnik) i ciała stałego (substancja rozpuszczona) mają graniczne stężenie, w którym rozpoczyna się proces krystalizacji.

    Zobacz[]

  • termodynamiczna strzałka czasu



  • w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Emulsja – dwufazowy układ dyspersyjny ciecz-ciecz dwóch niemieszających się wzajemnie cieczy - polarnej i niepolarnej. Jest to układ termodynamicznie nietrwały. Kinetycznie trwałe emulsje można jedynie otrzymać w obecności emulgatora. Emulsja jest szczególnym przypadkiem układu koloidalnego.
    Samoorganizacja, samoporządkowanie (ang. self-organisation, self-assembly) – zjawiska, w których elementy układu złożonego ulegają spontanicznemu uporządkowaniu; tworzenie się zorganizowanych struktur przestrzennych lub korelacji w przestrzeni i czasie pod wpływem oddziaływań zachodzących pomiędzy elementami układu, oraz między układem a jego otoczeniem.
    Związki organiczne – wszystkie związki chemiczne, w skład których wchodzi węgiel, prócz tlenków węgla, kwasu węglowego, węglanów, wodorowęglanów, węglików, cyjanowodoru, cyjanków, kwasu cyjanowego, piorunowego i izocyjanowego, a także ich soli.
    Woda (tlenek wodoru; nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.
    Triazyny to heterocykliczne organiczne związki chemiczne o wzorze: C3H3N3. Występują w postaci trzech izomerów. Pochodne triazyny występują w wielu związkach szczególnie w herbicydach np. atrazyna.
    Wiązanie wodorowe – (tzw. mostek wodorowy) rodzaj stosunkowo słabego wiązania chemicznego polegającego głównie na przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym wolne pary elektronowe. We wzorach oznaczany jest zazwyczaj linią przerywaną, np. X−H⋯Y–Z, gdzie X jest donorem wiązania wodorowego, a Y jego akceptorem.
    Energia swobodna - w termodynamice, część energii układu fizycznego, która może być przekształcona w pracę. W szczególności do energii swobodnej zaliczamy:

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.034 sek.