Amfipatiska molekyler är kemiska föreningar som har båda polär och opolärt regioner, vilket ger dem både hydrofila (vattenälskande) och lipofila (fettälskande) egenskaper. Amfifatiska molekyler är också kända som amfifila molekyler eller amfifiler. Ordet amfifil kommer från de grekiska orden Amphis, vilket betyder "både" och philia, vilket betyder "kärlek." Amfipatiska molekyler är viktiga inom kemi och biologi. Exempel på amfipatiska molekyler inkluderar kolesterol, detergenter och fosfolipider.
Viktiga takeaways: Amfipatiska molekyler
- Amfipatiska eller amfifila molekyler har delar som är polära och icke-polära, vilket gör dem både hydrofila och lipofila.
- Exempel på amfipatiska molekyler inkluderar ytaktiva medel, fosfolipider och gallsyra.
- Cellen använder amfipatiska molekyler för att konstruera biologiska membran och som antibakteriella och svampdödande medel. Amfipatiska molekyler finner kommersiellt bruk som rengöringsmedel.
Struktur och egenskaper
En amfipatisk molekyl har åtminstone en hydrofil del och minst en lipofil sektion. Emellertid kan en amfifil ha flera hydrofila och lipofila delar.
Den lipofila sektionen är vanligtvis en kolvätedel, bestående av kol- och väteatomer. Lipofila delar är hydrofob och icke-polär.
Den hydrofila gruppen kan laddas eller laddas. Laddade grupper kan vara katjoniska (positivt laddade), såsom ammoniumgruppen (RNH)3+). Andra laddade grupper är anjoniska, såsom karboxylater (RCO)2−), fosfater (RPO42-), sulfater (RSO4−) och sulfonater (RSO3−). Exempel på polära, oladdade grupper inkluderar alkoholer.
Amfipater kan delvis lösas i både vatten och icke-polära lösningsmedel. När de placeras i en blandning som innehåller vatten och organiska lösningsmedel, delar amfipatiska molekyler de två faserna. Ett känt exempel är hur flytande diskmedel rengöringsmedel isolerar oljor från feta diskar.
I vattenhaltiga lösningar samlas amfipatiska molekyler spontant i miceller. En micelle har lägre fri energi än fritt flytande amfipater. Den polära delen av amfipaten (den hydrofila delen) bildar ytterytan på micellen och utsätts för vatten. Den lipofila delen av molekylen (som är hydrofob) är skyddad från vattnet. Några oljor i blandningen isoleras inom det inre av micellen. Vätebindningar stabiliserar kolvätekedjorna i micellen. Energi krävs för att bryta en micell isär.
Amfipater kan också bilda liposomer. Liposomer består av ett slutet lipid-tvåskikt som bildar en sfär. Den yttre, polära delen av tvåskiktet vetter mot och omsluter en vattenlösning, medan de hydrofoba svansarna vetter mot varandra.
exempel
tvättmedel och tvålar är bekanta exempel på amfipatiska molekyler, men många biokemiska molekyler är också amfipater. Exempel inkluderar fosfolipider, som utgör basen för cellmembran. Kolesterol, glykolipider och fettsyror är amfipater som också införlivas i cellmembranen. Galgesyror är steroidamfipater som används för att smälta fett i kosten.
Det finns också kategorier av amfipater. Amfipoler är amfifila polymerer som upprätthåller membranproteinlöslighet i vatten utan behov av tvättmedel. Användningen av amfipoler gör det möjligt att studera dessa proteiner utan att denaturera dem. Bolaamphipatiska molekyler är de som har hydrofila grupper i båda ändarna av en ellipsoidformad molekyl. Jämfört med amfipater med ett enda polärt "huvud", är bolaamphipater mer lösliga i vatten. Fetter och oljor är en klass av amfipater. De upplöses i organiska lösningsmedel, men inte i vatten. Tensider med kolväte som används för rengöring är amfipater. Exempel inkluderar natriumdodecylsulfat, 1-oktanol, kokamidopropylbetin och bensalkoniumklorid.
funktioner
Amfipatiska molekyler tjänar flera viktiga biologiska roller. De är den primära komponenten i lipid-tvåskikten som bildar membran. Ibland finns det ett behov av att förändra eller störa ett membran. Här använder cellen amfipatiska föreningar som kallas pepduciner som driver deras hydrofoba region i membranet och utsätter de hydrofila kolvätehalterna för den vattenhaltiga miljön. Kroppen använder amfipatiska molekyler för matsmältning. Amfipater är också viktiga i immunsvaret. Amfipatiska antimikrobiella peptider har antifungala och antibakteriella egenskaper.
Den vanligaste kommersiella användningen av amfipater är för rengöring. Tvålar och tvättmedel isolerar båda fetter från vatten, men genom att anpassa tvättmedel med katjoniska, anjoniska eller oladdade hydrofoba grupper utvidgas området för villkor under vilka de fungerar. Liposomer kan användas för att tillföra näringsämnen eller läkemedel. Amfipater används också för att tillverka lokalbedövningsmedel, skummedel och ytaktiva medel.
källor
- Fuhrhop, J-H; Wang, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. Varv. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (November 2000). "Struktur för lipiddubbelskikt". 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 Biology of Microorganisms (10: e upplagan). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Qiu, Feng; Tang, Chengkang; Chen, Yongzhu (2017). "Amyloidliknande aggregering av designer-bolaamphiphiliska peptider: Effekt av hydrofobisk sektion och hydrofila huvuden". Journal of Peptide Science. Wiley. doi: 10.1002 / psc.3062
- Wang, Chien-Kuo; Shih, Ling-Yi; Chang, Kuan Y. (22 november 2017). "Storskalig analys av antimikrobiella aktiviteter i förhållande till amfipaticitet och laddning avslöjar nya karaktärisering av antimikrobiella peptider". molekyler 2017, 22(11), 2037. doi: 10.3390 / molekyler22112037