Γιατί οι λιπιδικές διπλοστοιβάδες σχηματίζονται αυθόρμητα;
1. Υδρόφοβη επίδραση:
* Τα λιπίδια είναι αμφιναθικά μόρια, που σημαίνει ότι έχουν τόσο υδρόφιες (υδατοδιαγώνες) όσο και υδρόφοβες (φορολογούμενες) περιοχές.
* Οι υδρόφοβες ουρές των φωσφολιπιδίων, τα οποία συνήθως αποτελούνται από αλυσίδες λιπαρών οξέων, απωθούνται από νερό.
* Για να ελαχιστοποιηθεί η επαφή με το νερό, αυτές οι υδρόφοβες ουρές συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας έναν πυρήνα εντός της διπλοστοιβάδας.
2. Εντροπία:
* Ο σχηματισμός μιας διπλοστοιβάδας αυξάνει την εντροπία του συστήματος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια του νερού που είχαν προηγουμένως παραγγείλει γύρω από τις υδρόφοβες ουρές των λιπιδίων γίνονται πιο διαταραγμένες όταν τα λιπίδια συνδέονται μεταξύ τους.
* Αυτή η αύξηση στην εντροπία είναι μια θερμοδυναμικά ευνοϊκή διαδικασία.
3. Αλληλεπιδράσεις van der waals:
* Οι αδύναμες δυνάμεις van der Waals υπάρχουν μεταξύ των υδρόφοβων ουρών των φωσφολιπιδίων, βοηθώντας στη σταθεροποίηση της δομής διπλής στιβάδας.
4. Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις:
* Οι υδρόφιλες κεφαλές των φωσφολιπιδίων αλληλεπιδρούν με τα γύρω μόρια του νερού μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων, σταθεροποιώντας περαιτέρω τη δομή της διπλοστοιβάδας.
5. Ελαχιστοποίηση της επιφάνειας:
* Ο σχηματισμός μιας διπλοστοιβάδας ελαχιστοποιεί την επιφάνεια που εκτίθεται στο νερό, το οποίο είναι ενεργά ευνοϊκό.
6. Αυτοσυναρμολόγηση:
* Η ικανότητα των λιπιδικών μορίων να αυτο-συναρμολογούνται σε διπλοστοιβάδες είναι αποτέλεσμα των εγγενών χημικών ιδιοτήτων τους και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Αυτή η διαδικασία αυτοσυναρμολόγησης δεν απαιτεί καμία εξωτερική είσοδο ενέργειας.
Συνοπτικά:
Ο αυθόρμητος σχηματισμός των λιπιδικών διπλοστοιβάδων οδηγείται από ένα συνδυασμό υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων, εντροπικών εκτιμήσεων, δυνάμεων van der Waals, ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων και ελαχιστοποίηση της επιφάνειας. Αυτή η διαδικασία είναι θερμοδυναμικά ευνοϊκή και συμβάλλει σημαντικά στον σχηματισμό κυτταρικών μεμβρανών και άλλων βιολογικών δομών.
