Amfipatické molekuly sú chemické zlúčeniny ktoré majú oboje polárne a nepolárne regióny, čo im dáva hydrofilné (voda milujúce) aj lipofilné (tuk milujúce) vlastnosti. Amfipatické molekuly sú známe aj ako amfifilné molekuly alebo amfifily. Slovo amfifilickej pochádza z gréckych slov amphis, čo znamená „oboje“ a filia, čo znamená „láska“. Amfipatické molekuly sú dôležité v chémii a biológii. Príklady amfipatických molekúl zahŕňajú cholesterol, detergenty a fosfolipidy.
Kľúčové cesty: Amfipatické molekuly
- Amfipatické alebo amfifilné molekuly majú časti, ktoré sú polárne a nepolárne, vďaka čomu sú hydrofilné aj lipofilné.
- Príklady amfipatických molekúl zahŕňajú povrchovo aktívne látky, fosfolipidy a žlčové kyseliny.
- Bunka používa amfipatické molekuly na konštrukciu biologických membrán a ako antibakteriálne a protiplesňové látky. Amfipatické molekuly nachádzajú komerčné použitie ako čistiace prostriedky.
Štruktúra a vlastnosti
Amfipatická molekula má najmenej jednu hydrofilnú časť a najmenej jednu lipofilnú časť. Amfifil však môže mať niekoľko hydrofilných a lipofilných častí.
Lipofilná časť je obvykle uhľovodíková skupina, ktorá sa skladá z atómov uhlíka a vodíka. Lipofilné podiely sú hydrofóbna a nepolárne.
Hydrofilná skupina môže byť nabitá alebo nenabitá. Nabité skupiny môžu byť katiónové (pozitívne nabité), ako je napríklad amóniová skupina (RNH3+). Ďalšie nabité skupiny sú aniónové, napríklad karboxyláty (RCO2−), fosfáty (RPO42-), sírany (RSO4−) a sulfonáty (RSO3−). Príklady polárnych nenabitých skupín zahŕňajú alkoholy.
Amfipaty sa môžu čiastočne rozpúšťať vo vode aj v nepolárnych rozpúšťadlách. Keď sa amfipatické molekuly umiestnia do zmesi obsahujúcej vodu a organické rozpúšťadlá, rozdelia dve fázy. Známym príkladom je spôsob, ako tekutý prostriedok na umývanie riadu izoluje oleje z mastných jedál.
Vo vodných roztokoch sa amfipatické molekuly spontánne zhromažďujú do miciel. Micela má nižšiu voľnú energiu ako voľne plávajúce amfipaty. Polárna časť amfipatu (hydrofilná časť) tvorí vonkajší povrch micely a je vystavená vode. Lipofilná časť molekuly (ktorá je hydrofóbna) je chránená pred vodou. akýkoľvek oleje v zmesi sú izolované vo vnútri micely. Vodíkové väzby stabilizujú uhľovodíkové reťazce v micele. Na rozbitie micely je potrebná energia.
Amfipati tiež môžu tvoriť lipozómy. Lipozómy pozostávajú z uzavretej lipidovej dvojvrstvy, ktorá tvorí guľu. Vonkajšia polárna časť dvojvrstvových plôch a obklopuje vodný roztok, zatiaľ čo hydrofóbne chvosty sú proti sebe.
Príklady
detergenty a mydla sú známe príklady amfipatických molekúl, ale mnoho biochemických molekúl sú tiež amfipatmi. Príklady zahŕňajú fosfolipidy, ktoré tvoria základ bunkových membrán. Cholesterol, glykolipidy a mastné kyseliny sú amfipaty, ktoré sa tiež inkorporujú do bunkových membrán. Žlčové kyseliny sú steroidné amfipaty používané na trávenie tukov v potrave.
Existujú aj kategórie amfipatov. Amfipoly sú amfifilné polyméry ktoré udržujú rozpustnosť membránových proteínov vo vode bez potreby detergentov. Použitie amfipolov umožňuje štúdium týchto proteínov bez ich denaturácie. Bolaamphipatické molekuly sú tie, ktoré majú hydrofilné skupiny na oboch koncoch molekuly v tvare elipsoidu. V porovnaní s amfipatmi s jedinou polárnou "hlavou" boli tamamphipathy rozpustnejšie vo vode. Tuky a oleje sú triedou amfipatov. Rozpúšťajú sa v organických rozpúšťadlách, ale nie vo vode. Uhľovodíkové povrchovo aktívne látky používané na čistenie sú amfipaty. Príklady zahŕňajú dodecylsulfát sodný, 1-oktanol, kokamidopropylbetaín a benzalkóniumchlorid.
funkcie
Amfipatické molekuly plnia niekoľko dôležitých biologických úloh. Sú primárnou zložkou lipidových dvojvrstiev, ktoré tvoria membrány. Niekedy je potrebné membránu zmeniť alebo narušiť. Bunka tu používa amfipatické zlúčeniny nazývané pepucíny, ktoré tlačia svoju hydrofóbnu oblasť do membrány a vystavujú hydrofilné zvyšky uhľovodíkov vodnému prostrediu. Telo využíva na trávenie amfipatické molekuly. V imunitnej odpovedi sú tiež dôležité amfipaty. Amfipatické antimikrobiálne peptidy majú protiplesňové a antibakteriálne vlastnosti.
Najbežnejším komerčným použitím amfipatov je čistenie. Mydlá a detergenty izolujú tuky od vody, ale prispôsobením detergentov pomocou katiónových, aniónových alebo nenabitých hydrofóbnych skupín sa rozširuje rozsah podmienok, za ktorých fungujú. Lipozómy sa môžu použiť na dodávanie živín alebo liekov. Amfipati sa tiež používajú na výrobu lokálnych anestetík, penotvorných činidiel a povrchovo aktívnych látok.
zdroje
- Fuhrhop, J-H; Wang, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. otáčka. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (November 2000). "Štruktúra lipidových dvojvrstiev". Biochim. BIOPHYS. acta. 1469 (3): 159–95. doi: 10,016 / S0304-4157 (00) 00016-2
- Parker, J.; Madigan, M.T.; Brock, T. Martinko, J. M. (2003). Brock Biology of Microorganisms (10. vydanie). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Qiu, Feng; Tang, Chengkang; Chen, Yongzhu (2017). „Amyloidná agregácia značkových bolamphipických peptidov: Účinok hydrofóbneho rezu a hydrofilných hláv“. Journal of Peptide Science. Wiley. doi: 10 1002 / psc.3062
- Wang, Chien-Kuo; Shih, Ling-Yi; Chang, Kuan Y. (22. november 2017). „Rozsiahla analýza antimikrobiálnych aktivít vo vzťahu k amfipaticite a nábojom odhaľuje novú charakterizáciu antimikrobiálnych peptidov“. molekuly 2017, 22(11), 2037. doi: 10,3390 / molekuly22112037