Амфипатическое Определение
Амфипатический молекула это молекула, которая имеет как полярные, так и неполярные части. Например, фосфолипиды имеют неполярные «хвосты» жирных кислот и полярные фосфатные «головки».
«Полярность» – это важное свойство молекул, которое определяет, как они будут взаимодействовать с другими молекулами.
Полярность создается, когда некоторые атомные ядра в молекуле притягивают электроны сильнее, чем другие. В результате отрицательный заряд электронов собирается больше вокруг одного атома, чем у другого, в то время как другой атом обладает небольшим положительным зарядом, потому что электроны ближе к первому атому.
Полярные молекулы часто содержат такие элементы, как кислород и сера, ядра которых очень сильно притягивают электроны. Это позволяет им оттягивать некоторые электроны от атомов-партнеров.
Вода является хорошим примером полярная молекула – его атом кислорода оттягивает атомы от его водородов.
Неполярные молекулы, с другой стороны, часто являются тяжелыми для таких элементов, как углерод, который имеет довольно среднее напряжение на электронах. Это означает, что молекулы углерода, вероятно, имеют одинаковые общие электроны и имеют нейтральный заряд.
В случае полярных молекул «подобное притягивает подобное» – полярные молекулы имеют тенденцию сильно взаимодействовать с другими полярными молекулами, потому что их положительные и отрицательные концы притягиваются друг к другу.
Неполярные молекулы, с другой стороны, не сильно взаимодействуют с полярными молекулами и могут фактически вытесняться другими полярными молекулами, которые притягиваются к частичным зарядам полярных молекул.
Амфипатические молекулы биологически полезны, потому что они могут взаимодействовать как с полярными, так и с неполярными веществами.
Это позволяет им делать вещи, которые были бы невозможны только с полярными и неполярными молекулами, включая создание таких важных структур, как клеточная мембрана.
Функция амфипатических молекул
Вероятно, наиболее важной функцией амфипатических молекул в биологии является формирование клетка Мембрана.
Для жизни, какой мы ее знаем, важно, чтобы жизненные материалы, такие как ДНК, белки и молекулы энергии, содержались в мембране. Это увеличивает шансы взаимодействия молекул и защищает их от угроз окружающей среды.
Можете ли вы представить себе клетку, существующую, если ее ДНК, белки и сахара случайно плавают в озере? Некоторые ученые считают, что жизнь могла начаться именно так, но она не очень эффективна! Среди прочего, без клеточных мембран для живых существ было бы невозможно создать большие структуры, подобные человеческому телу, которые могли бы существовать вне воды.
Амфипатические молекулы совершают этот замечательный подвиг обманчиво простым способом. Фосфолипиды – тип амфипатической молекулы, которая составляет большинство клеточных мембран – способны образовывать стабильную мембрану, потому что их «глава »Притягивается к молекулам воды, а их« хвосты »отталкиваются ими.
Это означает, что фосфолипиды могут образовывать стабильную мембрану, которая непроницаема для большинства веществ, просто слипаясь.
В большинстве клеточных мембран неполярные «хвосты» фосфолипидов собираются вместе внутри мембраны, в то время как полярные «головки» остаются снаружи, взаимодействуя с водой внутри и снаружи клетки.
Эта конфигурация стабильна, потому что полярные головы «хотят» постоянно взаимодействовать с полярными молекулами воды, в то время как неполярные хвосты «предпочитают» взаимодействовать с другими неполярными хвостами.
Наличие как полярных, так и неполярных частей также полезно для некоторых белков, особенно белков, которые должны охватывать как полярные, так и неполярные части клеточной мембраны, чтобы выполнять свою работу.
Вне клеток амфипатические молекулы выполняют еще одну чрезвычайно полезную функцию: большинство мыл и шампуней состоят из амфипатических молекул!
Мыло работает, потому что их молекулы объединяют полярные сечения, которые будут прилипать к воде, с неполярными сечениями, которые будут прилипать к другим неполярным молекулам, таким как жир, масло и большинство других веществ, которые не смываются одной водой.
Многие вещества, включая жир, не смываются водой, потому что они неполярные. Таким образом, молекулы жира не имеют «желания» взаимодействовать с молекулами воды, поэтому они просто сидят, пока вы их чистите.
Однако добавление мыла с его амфипатическими молекулами дает молекулам жира то, с чем они «хотят» взаимодействовать. Затем другие части молекул мыла прилипают к воде, и молекулы мыла забирают жир, когда они смываются!
Примеры амфипатических молекул
Примеры № 1: Фосфолипиды
Как описано выше, фосфолипиды – это молекулы, чьи амфипатические свойства делают жизнь, как мы знаем, возможной.
Они являются наиболее важным компонентом клеточных мембран, а также образуют органеллы мембраны, которые позволяют клеткам более эффективно выполнять свои метаболические функции.
Мембраны из фосфолипидов внутри хлоропластов позволяют растение клетки для сбора энергии от солнечного света в процессе фотосинтез, что имеет решающее значение для жизни на Земле. фосфолипидов мембраны в нашем собственном митохондрии позволяют нашим клеткам освобождать много энергии от сахаров в процессе аэробного дыхания.
Другие органеллы, которые используют фосфолипидные мембраны для более эффективного выполнения жизненных функций, включают ядро, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и везикулы.
Примеры № 2: Мыло
Амфипатические молекулы позволяют моющим средствам, мылу, шампуням и многим другим чистящим средствам уносить вещества, которые не смываются только водой.
Мыло традиционно изготавливают путем обработки жирных веществ, таких как растительные масла или животный жир, с помощью химического вещества, называемого щелочью. Щелок – ионное соединение, подобное соли – создает полярную «головку» на молекулах жирных кислот, в результате чего образуются молекулы, которые одновременно связываются с жиром и смываются водой.
Примеры № 3: Мембранные белки
Наиболее полезная функция фосфолипидных мембран заключается в их способности разделять две разные химические смеси. Клетки используют это свойство для создания и использования энергии, в том числе во время фотосинтеза, аэробного дыхания и запуск нейронов.
Однако, чтобы создать и регулировать две разные химические системы, клетки должны быть способны избирательно перемещать вещества назад и вперед через мембраны. Это создает потребность в транспортных белках, которые пересекают как полярные, так и неполярные участки клеточной мембраны.
Чтобы быть стабильными в своей роли привратников мембраны, сами мембранные белки должны иметь области, которые связаны как с неполярным внутренним пространством мембраны, так и с внешним полярным слоем.
Рецепторы – белки, которые контролируют одну сторону мембраны на предмет химических сигналов и производят изменения на другой стороне мембраны, если они получают сигнал, – это еще один распространенный тип белка, который должен связываться как с полярной, так и с неполярной частями клеточная мембрана.
Структурные белки, которые дают клетке контроль над формой ее мембраны, также должны обладать этим свойством.
В целом, любой белок в клетке, который должен работать внутри мембраны, должен иметь как полярные, так и неполярные области.
- Клеточная мембрана – мембрана, которая отделяет внутреннюю часть клетки от внешней части клетки.
- липид – Неполярная молекула, состоящая из множества атомов углерода и водорода, которые имеют одинаковую долю электронов.
- полярный – термин для молекул, атомы которых делят электроны неравномерно, что приводит к частичным положительным и отрицательным зарядам по всей молекуле.
викторина
1. Какая часть фосфолипида является полярной?A. Хвост жирной кислотыB. Фосфатная головкаC. Оба из вышеперечисленногоD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 1
В верно. Фосфатные группы содержат несколько атомов кислорода, которые притягивают электроны сильнее, чем большинство атомов. Это приводит к тому, что фосфатные группы имеют отрицательный заряд и притягиваются к молекулам, которые имеют области полного или частичного положительного заряда.
2. Какие органеллы используют фосфолипидные мембраны для более эффективного выполнения своих функций?A. ХлоропластыB. МитохондрииC. ядроD. Эндоплазматический ретикулумE. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 2
Е верно. Все эти органеллы используют фосфолипидные мембраны для выполнения своих функций.
3. Что из следующего является наиболее вероятной амфипатической молекулой?A. СахарB. Молекула ДНКC. Мембранный белокD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 3
С верно. Мембранный белок, вероятно, должен взаимодействовать как с неполярным внутренним, так и с полярным внешним видом фосфолипидной мембраны. Таким образом, он может иметь как полярные, так и неполярные части.