В биологических системах

В биологических системах поверхностно-активные вещества играют важную роль в формировании биологических мембран, липосом, везикул, липопротеидов, мицелл и т.д. Поверхностно-активными свойствами обладают фосфолипиды, жирные кислоты и их соли, высокомолекулярные спирты, белки, гликопротеины, желчные кислоты. Эти вещества обладают дифильными свойствами благодаря наличию у молекул как гидрофобных радикалов или ароматических колец, так и полярных групп, представленных остатками азотистых оснований, фосфорной кислоты, карбоксильными и спиртовыми группами. Гидрофобные радикалы молекул ПАВ за счёт гидрофобного взаимодействия с полярной жидкостью (Н₂О) образуют сплошную гидрофобную неполярную область, а полярные группы формируют границу раздела между гидрофобной фазой и водой.

При малых концентрациях ПАВ на границе раздела фаз образуются газообразные поверхностные мономолекулярные слои, в которых гидрофильные группы обращены в воду, а гидрофобные радикалы в воздух или органическую жидкость.

При повышении концентрации ПАВ молекулы образуют на границе раздела фаз конденсированный монослой, в котором гидрофобные радикалы направлены перпендикулярно к водной поверхности.

Сферические мицеллы образуются в полярной жидкости при дальнейшем повышении концентрации ПАВ. Гидрофобные радикалы образуют внутреннюю гидрофобную область, а полярные группы обращаются в воду. Такие мицеллы не обладают поверхностной активностью и называются прямыми, в них распределяются гидрофобные вещества.

В прямые фосфолипидные мицеллы включаются (солюбилизируются) неполярные и малополярные плохорастворимые в воде вещества. Мицеллообразование играет очень важную роль в процессах пищеварения. Благодаря поступлению в двенадцатиперстную кишку солей желчных кислот, обладающих высокой поверхностной активностью, нерастворимые в воде пищевые

жиры превращаются в высокодисперсную эмульсию, что делает их доступными для расщепления липолитическими ферментами и облегчает всасывание продуктов гидролиза жиров в тонком кишечнике. Классическим примером фосфолипидных эмульсий природного происхождения являются липопротеины плазмы крови, сформированные смешанными монослоями. В состав смешанного слоя входят фосфолипиды, белки, холестерин. Функция липопротеинов – транспорт фосфолипидов, триацилглицеридов (жиров), холестерина и его эфиров по кровяному руслу животных и человека.

Обращённые мицеллы образуются в органической жидкости. Полярные группы обращаются внутрь мицеллы, а неполярные радикалы – в органическую жидкость. Образование мицелл облегчается при добавлении небольших количеств воды.

При высоких концентрациях фосфолипидов степень диссоциации полярных групп уменьшается, они сближаются и образуются бимолекулярные слои. В водной среде гидрофобные радикалы обращаются внутрь слоя плоской мицеллы, а полярные группы к растворителю.

Бимолекулярные слои фосфолипидов являются основой биологических мембран, которые содержат также поверхностные и интегральные белки, холестерин, гликопротеины Макромолекулы интегральных белков, пронизывающих мембрану, могут образовывать поры, ионные каналы, обладающие избирательной проницаемостью для различных веществ. Бислои обладают достаточной длиной, высокой гибкостью и эластичностью, что способствует их замыканию с образованием липосом или везикул.

Водорастворимые вещества: электролиты, аминокислоты, белки, углеводы включаются в липосомы, а при снижении их концентрации в плазме они поступают в неё из липосом, способствуя сохранению постоянства состава крови.