Amfipatiske molekyler er kjemiske forbindelsene som har begge deler polar og upolare regioner, noe som gir dem både hydrofile (vannelskende) og lipofile (fettelskende) egenskaper. Amfipatiske molekyler er også kjent som amfifile molekyler eller amfifiler. Ordet amfifilt kommer fra de greske ordene Amphis, som betyr "både" og philia, som betyr "kjærlighet." Amfipatiske molekyler er viktige i kjemi og biologi. Eksempler på amfipatiske molekyler inkluderer kolesterol, vaskemidler og fosfolipider.
Viktige takeaways: Amfipatiske molekyler
- Amfipatiske eller amfifile molekyler har deler som er polære og ikke-polare, noe som gjør dem både hydrofile og lipofile.
- Eksempler på amfipatiske molekyler inkluderer overflateaktive midler, fosfolipider og gallesyrer.
- Cellen bruker amfipatiske molekyler for å konstruere biologiske membraner og som antibakterielle og soppdrepende midler. Amfipatiske molekyler finner kommersiell bruk som rengjøringsmidler.
Struktur og egenskaper
Et amfipatisk molekyl har minst en hydrofil del og minst en lipofil seksjon. Imidlertid kan en amfifil ha flere hydrofile og lipofile deler.
Den lipofile delen er vanligvis en hydrokarbondel, bestående av karbon- og hydrogenatomer. Lipofile porsjoner er hydrofobe og ikke-polar.
Den hydrofile gruppen kan lades eller lades. Ladede grupper kan være kationiske (positivt ladede), slik som ammoniumgruppen (RNH3+). Andre ladede grupper er anioniske, så som karboksylater (RCO2−), fosfater (RPO42-), sulfater (RSO4−), og sulfonater (RSO3−). Eksempler på polare, uladede grupper inkluderer alkoholer.
Amfipater kan delvis oppløses i både vann og ikke-polare løsningsmidler. Når de legges i en blanding som inneholder vann og organiske løsningsmidler, deler amfipatiske molekyler de to fasene. Et kjent eksempel er måten flytende oppvaskmiddel isolerer oljer fra fete retter.
I vandige oppløsninger samles amfipatiske molekyler spontant til miceller. En micelle har lavere fri energi enn fritt flytende amfipater. Den polare delen av amfipaten (den hydrofile delen) danner den ytre overflaten av micellen og blir utsatt for vann. Den lipofile delen av molekylet (som er hydrofob) er skjermet fra vannet. Noen oljer i blandingen isoleres i det indre av micellen. Hydrogenbindinger stabiliserer hydrokarbonkjedene i micellen. Det kreves energi for å bryte en micelle fra hverandre.
Amfipater kan også danne liposomer. Liposomer består av et lukket lipid-dobbeltlag som danner en sfære. Den ytre, polare delen av dobbeltlaget vender mot og lukker en vandig løsning, mens de hydrofobe halene vender mot hverandre.
eksempler
vaskemidler og såper er kjente eksempler på amfipatiske molekyler, men mange biokjemiske molekyler er også amfipater. Eksempler inkluderer fosfolipider, som danner grunnlaget for cellemembraner. Kolesterol, glykolipider og fettsyrer er amfipater som også integreres i cellemembraner. Galgesyrer er steroidamfipater som brukes til å fordøye kostholdsfett.
Det er også kategorier av amfipater. Amfipoler er amfifile polymerene som opprettholder membranproteinløselighet i vann uten behov for vaskemidler. Bruken av amfipoler gjør det mulig å studere disse proteinene uten å denaturere dem. Bolaamphipatiske molekyler er de som har hydrofile grupper i begge ender av et ellipsoidformet molekyl. Sammenlignet med amfipater med et enkelt polært "hode", er bolaamphipater mer løselige i vann. Fett og oljer er en klasse av amfipater. De løses opp i organiske løsningsmidler, men ikke i vann. Overflateaktive hydrokarboner som brukes til rengjøring er amfipater. Eksempler inkluderer natriumdodecylsulfat, 1-oktanol, kokamidopropylbetain og benzalkoniumklorid.
funksjoner
Amfipatiske molekyler tjener flere viktige biologiske roller. De er den primære komponenten i lipid-dobbeltlaget som danner membraner. Noen ganger er det behov for å endre eller forstyrre en membran. Her bruker cellen amfipatiske forbindelser kalt pepduciner som skyver deres hydrofobe region inn i membranen og utsetter de hydrofile hydrokarbonhalene for det vandige miljøet. Kroppen bruker amfipatiske molekyler for fordøyelsen. Amfipater er også viktige i immunresponsen. Amfipatiske antimikrobielle peptider har soppdrepende og antibakterielle egenskaper.
Den vanligste kommersielle bruken av amfipater er til rengjøring. Såper og vaskemidler isolerer begge fett fra vann, men å tilpasse vaskemidler med kationiske, anioniske eller uladede hydrofobe grupper utvider omfanget av forholdene under hvilke de fungerer. Liposomer kan brukes til å levere næringsstoffer eller medikamenter. Amfipater brukes også til å lage lokalbedøvelsesmidler, skummidler og overflateaktive midler.
kilder
- Fuhrhop, J-H; Wang, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. Rev. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (November 2000). "Struktur av lipid-dobbeltlag". Biochem. 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 biologi av mikroorganismer (10. utg.). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Qiu, Feng; Tang, Chengkang; Chen, Yongzhu (2017). "Amyloid-lignende aggregering av designer-bolaamphiphiliske peptider: Effekt av hydrofobisk seksjon og hydrofile hoder". Journal of Peptide Science. Wiley. doi: 10.1002 / psc.3062
- Wang, Chien-Kuo; Shih, Ling-Yi; Chang, Kuan Y. (22. november 2017). "Storskala analyse av antimikrobielle aktiviteter i forhold til amfipatisitet og ladning avslører romankarakterisering av antimikrobielle peptider". molekyler 2017, 22(11), 2037. doi: 10.3390 / molekyler22112037