Amfipatski molekuli su kemijski spojevi koje imaju oboje polarni i nepolarni regijama, dajući im hidrofilna (vodenasta) i lipofilna svojstva (koja vole masnoću). Amfipatski molekuli poznati su i kao amfifilni molekuli ili amfifili. Riječ amfifilnih dolazi od grčkih riječi amphis, što znači "oboje", i philia, što znači "ljubav". Amphipatske molekule važne su u kemiji i biologiji. Primjeri amfipatskih molekula uključuju kolesterol, deterdžente i fosfolipide.
Ključni dijelovi: ampatične molekule
- Amfipatičke ili amfifilne molekule imaju dijelove koji su polarni i nepolarni, što ih čini i hidrofilnim i lipofilnim.
- Primjeri amfipatskih molekula uključuju površinski aktivne tvari, fosfolipide i žučne kiseline.
- Stanica koristi amfipatičke molekule za izgradnju bioloških membrana i kao antibakterijska i antifungalna sredstva. Ampatičke molekule pronalaze komercijalnu upotrebu kao sredstva za čišćenje.
Struktura i svojstva
Amfipatski molekul ima najmanje jedan hidrofilni dio i najmanje jedan lipofilni dio. Međutim, amfifil može imati nekoliko hidrofilnih i lipofilnih dijelova.
Lipofilni dio je obično ugljikovodični dio koji se sastoji od atoma ugljika i vodika. Lipofilni dijelovi su hidrofobni i nepolarna.
Hidrofilna skupina može se puniti ili puniti. Napunjene skupine mogu biti kationske (pozitivno nabijene), poput amonijeve skupine (RNH)3+). Ostale nabijene skupine su anionske, poput karboksilata (RCO2−), fosfati (RPO42-), sulfati (RSO4−), te sulfonati (RSO3−). Primjeri polarnih, neispranih skupina uključuju alkohole.
Amfipati se mogu djelomično otapati u vodi i u nepolarnim otapalima. Kad se stave u mješavinu koja sadrži vodu i organska otapala, amfipatske molekule dijele dvije faze. Poznat je primjer način na koji tekući deterdžent za pranje posuđa izolira ulja iz masnih posuđa.
U vodenim otopinama amfipatski molekuli spontano se skupljaju u micele. Micela ima nižu slobodnu energiju od slobodno plutajućih amfipata. Polarni dio amfipata (hidrofilni dio) tvori vanjsku površinu micele i izložen je vodi. Lipofilni dio molekule (koji je hidrofoban) je zaštićen od vode. bilo koji ulja u smjesi su izolirana unutar unutrašnjosti micele. Vodikove veze stabiliziraju ugljikovodične lance unutar micele. Za razbijanje micele potrebna je energija.
Amfipati također mogu tvoriti liposome. Liposomi se sastoje od zatvorenog lipidnog dvosloja koji čini sferu. Vanjski, polarni dio dvoslojnog lica nalazi se u vodenoj otopini, a hidrofobni repovi jedni protiv drugih.
Primjeri
deterdženti i sapuni poznati su primjeri amfipatskih molekula, ali mnogi biokemijski molekuli su također amfipati. Primjeri uključuju fosfolipide koji čine osnovu staničnih membrana. Kolesterol, glikolipidi i masne kiseline su amfipati koji se također uključuju u stanične membrane. Žučne kiseline su steroidni amfipati koji se koriste za probavu dijetalnih masti.
Postoje i kategorije amfipata. Amfipoli su amfifilni polimeri koje održavaju topljivost membrana proteina u vodi bez potrebe za deterdžentima. Upotreba amfipola omogućuje proučavanje ovih proteina bez denaturiranja. Bolaamphipatske molekule su one koje imaju hidrofilne skupine na oba kraja molekule elipsoidnog oblika. U usporedbi s amfipatima s jednom polarnom "glavom", bolaamphipati su topljiviji u vodi. Masti i ulja su klasa amfipata. Otapaju se u organskim otapalima, ali ne u vodi. Ugljikovodične površinski aktivne tvari koje se koriste za čišćenje su amfipati. Primjeri uključuju natrijev dodecil sulfat, 1-oktanol, kokamidopropil betain i benzalkonijev klorid.
funkcije
Amfipatičke molekule služe nekoliko važnih bioloških uloga. Oni su primarna komponenta lipidnih dvoslojeva koji tvore membrane. Ponekad je potrebna promjena ili poremećaj membrane. Ovdje stanica koristi amfipatske spojeve zvane pepducini koji guraju svoju hidrofobnu regiju u membranu i izlažu hidrofilne ugljikovodične repove vodenom okolišu. Tijelo koristi amfipatičke molekule za probavu. Amfipati su također važni u imunološkom odgovoru. Amfipatski antimikrobni peptidi imaju antifungalna i antibakterijska svojstva.
Najčešća komercijalna upotreba amfipata je za čišćenje. Sapuni i deterdženti izoliraju masti iz vode, ali prilagođavanjem deterdženata s kationskim, anionskim ili neispunjenim hidrofobnim skupinama proširuje spektar uvjeta pod kojima djeluju. Liposomi se mogu koristiti za isporuku hranjivih tvari ili lijekova. Amfipati se također koriste za izradu lokalnih anestetika, sredstava za pjenjenje i površinski aktivnih tvari.
izvori
- Fuhrhop, J-H; Wang, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. revolucija. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (Studeni 2000). "Struktura slojeva lipida". Biochem. AndBiophys. 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 biologija mikroorganizama (10. izd.). Englewood Cliffs, N. J.: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Qiu, Feng; Tang, Chengkang; Chen, Yongzhu (2017). "Amiloidno združivanje dizajnerskih bolaampfifilnih peptida: Učinak hidrofobnog presjeka i hidrofilnih glava". Časopis za peptidne znanosti. Wiley. doi: 10.1002 / psc.3062
- Wang, Chien-Kuo; Shih, Ling-Yi; Chang, Kuan Y. (22. studenog 2017.). "Analiza velikih razmjera antimikrobnih aktivnosti u odnosu na empatičnost i nabojnost otkriva novu karakterizaciju antimikrobnih peptida". molekule 2017, 22(11), 2037. doi: 10,3390 / molekule22112037