Molecule amfipatice sunt chimice compuşi care au amândouă polar și nepolar regiuni, oferindu-le atât proprietăți hidrofile (iubitoare de apă), cât și lipofile (iubitoare de grăsimi). Moleculele amfipatice sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de molecule amfifile sau amfifile. Cuvantul amphiphile provine din cuvintele grecești Amphis, care înseamnă „ambele” și Philia, ceea ce înseamnă „iubire”. Moleculele amfipatice sunt importante în chimie și biologie. Exemple de molecule amfipatice includ colesterolul, detergenții și fosfolipidele.
Cheltuieli cheie: Molecule amfipatice
- Moleculele amfipatice sau amfifile au părți polare și nepolare, ceea ce le face atât hidrofile cât și lipofile.
- Exemple de molecule amfipatice includ surfactanți, fosfolipide și acizi biliari.
- Celula utilizează molecule amfipatice pentru a construi membrane biologice și ca agenți antibacterieni și antifungici. Moleculele amfipate găsesc o utilizare comercială ca agenți de curățare.
Structura și proprietățile
O moleculă amfipatică are cel puțin o porțiune hidrofilă și cel puțin o secțiune lipofilă. Cu toate acestea, un amfifil poate avea mai multe părți hidrofile și lipofile.
Secțiunea lipofilă este de obicei o porțiune de hidrocarburi, formată din atomi de carbon și hidrogen. Porțiuni lipofile sunt hidrofob și nonpolar.
Grupul hidrofil poate fi încărcat sau neîncărcat. Grupele încărcate pot fi cationice (încărcate pozitiv), cum ar fi grupul de amoniu (RNH)3+). Alte grupuri încărcate sunt anionice, cum ar fi carboxilații (RCO)2−), fosfați (RPO)42-), sulfați (RSO)4−) și sulfonați (RSO)3−). Exemple de grupe polare, neîncărcate includ alcooli.
Amfipatele se pot dizolva parțial atât în apă, cât și în solvenții nepolari. Când sunt plasate într-un amestec care conține apă și solvenți organici, moleculele amfipatice repartizează cele două faze. Un exemplu familiar este modul în care detergentul lichid de spălare a vaselor izolează uleiurile de mâncărurile grase.
În soluții apoase, moleculele amfipatice se reunesc spontan în micelele. O micelă are o energie liberă mai mică decât amfipatele plutitoare libere. Porțiunea polară a amfipatului (partea hidrofilă) formează suprafața exterioară a micelei și este expusă apei. Porțiunea lipofilă a moleculei (care este hidrofobă) este ferită de apă. Orice uleiurile din amestec sunt izolate în interiorul micelei. Legăturile de hidrogen stabilizează lanțurile de hidrocarburi din micelă. Energia este necesară pentru a rupe o micelă.
Amfipatele pot forma, de asemenea, lipozomi. Lipozomii constau dintr-o stratură lipidică închisă care formează o sferă. Porțiunea exterioară, polară, a stratului de strat bicameric se înfășoară și închide o soluție apoasă, în timp ce cozile hidrofobe se confruntă între ele.
Exemple
detergenţi și săpunuri sunt exemple familiare de molecule amfipatice, dar multe molecule biochimice sunt de asemenea amfipate. Exemple includ fosfolipide, care constituie baza membranelor celulare. Colesterolul, glicolipidele și acizii grași sunt amfipate care se încorporează și în membranele celulare. Acizii biliari sunt amfipatii steroizi folosiți pentru digerarea grăsimilor alimentare.
Există, de asemenea, categorii de amfipate. Amfipolele sunt amfifile polimeri care mențin solubilitatea proteinelor membranare în apă, fără a fi nevoie de detergenți. Utilizarea amfipolelor permite studiul acestor proteine fără a le denatura. Moleculele bolaamfipatice sunt cele care au grupuri hidrofile la ambele capete ale unei molecule în formă de elipsoid. În comparație cu amfipatele cu un singur cap polar, bolaamfipatele sunt mai solubile în apă. Grăsimile și uleiurile sunt o clasă de amfipate. Se dizolvă în solvenți organici, dar nu în apă. Surfactanții hidrocarburi folosiți pentru curățare sunt amfipatii. Exemplele includ sulfat de sodiu dodecil, 1-octanol, cocamidopropil betaină și clorură de benzalconiu.
funcţii
Moleculele amfipatice servesc mai multe roluri biologice importante. Ele sunt componenta primară a straturilor lipidice care formează membrane. Uneori este necesară modificarea sau perturbarea unei membrane. Aici, celula folosește compuși amfipatici numiți pepducine, care împing regiunea hidrofobă în membrană și expun cozi hidrofile hidrocarbonate în mediul apos. Organismul folosește molecule amfipatice pentru digestie. Amfipatele sunt importante și în răspunsul imun. Peptidele antimicrobiene amfipatice au proprietăți antifungice și antibacteriene.
Cea mai frecventă utilizare comercială a amfipatelor este pentru curățare. Săpunurile și detergenții izolează ambele grăsimi de apă, dar personalizarea detergenților cu grupe hidrofobe cationice, anionice sau neîncărcate extinde gama de condiții în care funcționează. Lipozomii pot fi folosiți pentru a furniza nutrienți sau medicamente. Amfipatele sunt, de asemenea, utilizate pentru a face anestezice locale, agenți de spumare și surfactanți.
surse
- Fuhrhop, J-H; Wang, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. Rev. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (Noiembrie 2000). „Structura straturilor lipidice”. Biochim. Biophys. Acta. 1469 (3): 159–95. doi: 10.1016 / S0304-4157 (00) 00016-2
- Parker, J.; Madigan, M.T.; Brock, T.D.; Martinko, J. M. (2003). Brock Biologie a microorganismelor (Ediția a 10-a). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Qiu, Feng; Tang, Chengkang; Chen, Yongzhu (2017). „Agregarea asemănătoare a amiloidelor peptidelor bolaamfifile proiectante: Efectul secțiunii hidrofobe și a capetelor hidrofile”. Journal of Peptide Science. Wiley. doi: 10.1002 / psc.3062
- Wang, Chien-Kuo; Șih, Ling-Yi; Chang, Kuan Y. (22 noiembrie 2017). „Analiza la scară largă a activităților antimicrobiene în legătură cu amfipatismul și sarcina dezvăluie caracterizarea nouă a peptidelor antimicrobiene”. molecule 2017, 22(11), 2037. doi: 10.3390 / molecule22112037