Amfipātiskās molekulas ir ķīmiski savienojumi kuriem ir abi polārs un nepolārs reģioni, piešķirot tiem gan hidrofilās (ūdeni mīlošās), gan lipofīlās (taukus mīlošās) īpašības. Amfipātiskās molekulas ir arī pazīstamas kā amfifilas molekulas vai amfifili. Vārds amfifils nāk no grieķu vārdiem amphis, kas nozīmē "gan", gan fila, kas nozīmē "mīlestība". Amfipātiskās molekulas ir svarīgas ķīmijā un bioloģijā. Amfātisko molekulu piemēri ir holesterīns, mazgāšanas līdzekļi un fosfolipīdi.
Galvenās izņemtās preces: amfipātiskās molekulas
- Amphipathic vai amfifilās molekulas ir daļas, kas ir polāras un nepolāras, padarot tās gan hidrofilas, gan lipofīlas.
- Amfātisko molekulu piemēri ir virsmaktīvās vielas, fosfolipīdi un žultsskābes.
- Šūna izmanto amfipātiskas molekulas, lai veidotu bioloģiskās membrānas un kā antibakteriālas un pretsēnīšu vielas. Amfipātiskās molekulas komerciāli izmanto kā tīrīšanas līdzekļus.
Uzbūve un īpašības
Amfipātiskajai molekulai ir vismaz viena hidrofilā daļa un vismaz viena lipofīlā sadaļa. Tomēr amfifilam var būt vairākas hidrofīlas un lipofīlas daļas.
Lipofīlā sadaļa parasti ir ogļūdeņraža grupa, kas sastāv no oglekļa un ūdeņraža atomiem. Lipofīlās porcijas ir hidrofobiskas un nepolāri.
Hidrofilā grupa var būt uzlādēta vai neuzlādēta. Uzlādētas grupas var būt katjonu (pozitīvi lādētas), piemēram, amonija grupa (RNH3+). Citas lādētas grupas ir anjonas, piemēram, karboksilāti (RCO2−), fosfāti (RPO42-), sulfāti (RSO4−) un sulfonāti (RSO3−). Polāru, neuzlādētu grupu piemēri ir spirti.
Amphipāti var daļēji izšķīst gan ūdenī, gan nepolāros šķīdinātājos. Ievietojot maisījumā, kas satur ūdeni un organiskos šķīdinātājus, amfātiskās molekulas sadala abas fāzes. Pazīstams piemērs ir veids, kā šķidrais trauku mazgāšanas līdzeklis atdala eļļas no taukainiem traukiem.
Ūdens šķīdumos amfātiskās molekulas spontāni sakrīt micellās. Micelā ir mazāka brīvā enerģija nekā brīvi peldošos amfipātos. Amfipāta polārā daļa (hidrofilā daļa) veido micellas ārējo virsmu un tiek pakļauta ūdenim. Molekulu lipofīlā daļa (kas ir hidrofobiska) ir pasargāta no ūdens. Jebkurš eļļas maisījumā ir izolētas micellas iekšpusē. Ūdeņraža saites stabilizē ogļūdeņraža ķēdes micelā. Lai sadalītu micellu, ir nepieciešama enerģija.
Amphipaths var arī veidot liposomas. Liposomas sastāv no slēgta lipīdu divslāņa, kas veido sfēru. Divslāņu ārējā, polārā daļa ir vērsta un norobežo ūdens šķīdumu, bet hidrofobās astes ir vērstas viena pret otru.
Piemēri
Mazgāšanas līdzekļi un ziepes ir pazīstami amfātisko molekulu piemēri, taču daudzas bioķīmiskās molekulas ir arī amfipātijas. Piemēri ir fosfolipīdi, kas veido šūnu membrānu pamatu. Holesterīns, glikolipīdi un taukskābes ir amfipāti, kas iekļaujas arī šūnu membrānās. Žultsskābes ir steroīdu amfipāti, ko izmanto uztura tauku sagremošanai.
Ir arī amfipātu kategorijas. Amphipoli ir amfifīli polimēri kas uztur membrānas olbaltumvielu šķīdību ūdenī, bez mazgāšanas līdzekļiem. Amphipolu lietošana ļauj izpētīt šos proteīnus, tos ne denaturējot. Bolaamfifātiskās molekulas ir tās, kurām elipsoīda formas molekulas abos galos ir hidrofīlas grupas. Salīdzinājumā ar amfipātiem ar vienu polāro "galvu" bolaamfipati šķīst vairāk ūdenī. Tauki un eļļas ir amfipātu klase. Tie izšķīst organiskos šķīdinātājos, bet ne ūdenī. Tīrīšanai izmantotās ogļūdeņražu virsmaktīvās vielas ir amfipāti. Kā piemērus var minēt nātrija dodecilsulfātu, 1-oktanolu, kokamidopropil-betaīnu un benzalkonija hlorīdu.
Funkcijas
Amfipātiskās molekulas kalpo vairākām svarīgām bioloģiskām lomām. Tie ir galvenā lipīdu divslāņu sastāvdaļa, kas veido membrānas. Dažreiz ir jāmaina vai jāizjauc membrāna. Šeit šūna izmanto amfipātiskos savienojumus, ko sauc par peptīniem, kas iespiež to hidrofobo reģionu membrānā un pakļauj hidrofilo ogļūdeņražu astes ūdens videi. Ķermenis gremošanai izmanto amfātiskās molekulas. Amfipāti ir svarīgi arī imūnās atbildes reakcijā. Amphipathic pretmikrobu peptīdiem ir pretsēnīšu un antibakteriālas īpašības.
Visbiežāk amfipāti tiek izmantoti tīrīšanai. Ziepes un mazgāšanas līdzekļi gan izdala taukus no ūdens, bet mazgāšanas līdzekļu pielāgošana katjonu, anjonu vai neuzlādētām hidrofobām grupām paplašina apstākļu diapazonu, kādos tie darbojas. Liposomas var izmantot barības vielu vai narkotiku piegādei. Amfipāti tiek izmantoti arī vietējo anestēzijas līdzekļu, putojošu līdzekļu un virsmaktīvo līdzekļu pagatavošanai.
Avoti
- Fuhrhop, J-H; Vangs, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. Red. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (2000. gada novembris). "Lipīdu divslāņu uzbūve". Biočims. Biofīzes. Acta. 1469 (3): 159–95. doi: 10.1016 / S0304-4157 (00) 00016-2
- Pārkers, Dž.; Madigans, M.T.; Brock, T.D.; Martinko, J. M. (2003). Broka mikroorganismu bioloģija (10. izd.). Englewood Cliffs, N.J: Prentice zāle. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Kju, Fenga; Tanga, Čengkana; Čena, Yongzhu (2017). "Amiloīdveidīgs dizaineru bolaamfifilisko peptīdu agregāts: hidrofobās sekcijas un hidrofilo galvu ietekme". Peptide Science žurnāls. Vilejs. doi: 10.1002 / psc.3062
- Vanga, Šiena-Kuo; Ših, Ling-Yi; Čanga, Kuana Y. (2017. gada 22. novembris). "Antimikrobiālo aktivitāšu plaša mēroga analīze saistībā ar amfipātijas un uzlādes līmeni atklāj antibakteriālo peptīdu jauno raksturojumu". Molekulas 2017, 22(11), 2037. doi: 10.3390 / molekulas22112037