Гидрофильное определение
Гидрофильный молекула или вещество притягивается к воде. Вода это полярная молекула который действует как растворитель растворяя другие полярные и гидрофильные вещества. В биологии многие вещества являются гидрофильными, что позволяет им распределяться по всему клетка или организм, Все клетки используют воду в качестве растворителя, который создает решение известный как цитозоль, Цитозол содержит много веществ, большинство из которых являются гидрофильными по меньшей мере на части молекулы. Это гарантирует, что это можно легко транспортировать по клетке. Вещества, которые гидрофобный или отталкивают воду, часто транспортируются через и между клетками с гидрофильными белками или структурами, прикрепленными для помощи в их рассеивании.
Гидрофильные вещества диффундируют в воде, то есть они перемещаются из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Это вызвано притяжением молекул воды к гидрофильным молекулам. В областях с высокой концентрацией молекул вода движется внутрь и разделяет молекулы. Затем молекулы распределяются в области с низкой концентрацией, где может взаимодействовать больше молекул воды. диффузия является очень важным свойством большинства гидрофильных веществ для живых организмов. Диффузия позволяет им распределять вещества практически без энергии с их стороны.
Примеры гидрофильных
сахар
Сахар, а точнее глюкоза, – это молекула, которую многие типы клеток используют в качестве источника энергии. Молекула глюкозы имеет как гидрофобные, так и гидрофильные участки. На рисунке ниже показана молекула глюкозы. Черные шары – это атомы углерода, красные шары – это атомы кислорода, а белые шары – это атомы водорода. Связи между атомами углерода имеют одинаковую долю электронов, и статический электрический заряд не создается. Атомы кислорода, однако, вытягивают неравную долю электронов из атомов углерода и водорода, к которым они присоединены. Это свойство, известное как электроотрицательность, приводит к неравномерному распределению электронов в большинстве случаев. Это заставляет электрический диполь формироваться через связь, создавая области положительной и отрицательной энергии. Вода может взаимодействовать с этими диполями и растворять глюкозу.
В организме человека, как и у многих животных, энергия, хранящаяся в связях глюкозы, используется в каждой клетке для управления клеточными функциями. Чтобы транспортировать глюкозу ко многим клеткам, глюкоза растворяется в кишечнике и сохраняется в печень выпущен в кровоток. Поскольку глюкоза является частично гидрофильной молекулой, она в равной степени растворяется в кровотоке и обеспечивает глюкозу всеми частями тела. Чтобы проникнуть через гидрофобные центры плазматических мембран, глюкоза транспортируется специальными белками. Попав в каждую клетку, глюкоза может расщепляться посредством гликолиза и дыхания, чтобы обеспечить коэнзим СПС. АТФ может обеспечивать энергией другие ферменты, чтобы помочь им выполнять свои различные функции.
Ферменты
ДНК, информационная молекула, которая ведет жизнь на Земле, кодирует последовательность аминокислоты, Эти аминокислоты могут быть гидрофильными или гидрофобными. Белки создаются последовательностями аминокислот, но не становятся функциональными, пока они не сложены должным образом. Длинная цепочка аминокислот становится свернутой из-за различных взаимодействий, которые она имеет с другими аминокислотами в цепи, а также взаимодействий с окружающей средой. В конце концов, гидрофобные и неполярные области белка будут сгруппированы вместе, а гидрофильные полярные области будут подвергаться воздействию окружающей среды.
Белки становятся функциональными ферментами, когда они имеют правильную форму, чтобы принять подложка и снизить энергию активации химической реакции. Если мутация в ДНК находится гидрофобная аминокислота, куда должна была пойти гидрофильная аминокислота, вся структура может пострадать и фермент может перестать функционировать. Поскольку вода является растворителем во всех клеточных цитозолях, важно, чтобы внешние белки были гидрофильными, чтобы они могли диспергироваться и перемещаться вокруг клетки. Таким образом, клетка может создавать белки в одном месте (обычно это рибосомы) и распространять их через клетку путем диффузии. Это гидрофильное свойство большинства белков позволяет им заполнять определенные клетки и производить огромное количество определенных продуктов, необходимых для организма.
Клеточные мембраны
Клеточные мембраны созданы из двух слоев молекул, известных как фосфолипиды. Фосфолипиды являются амфифильными, то есть они оба притягиваются к воде в одной области молекулы и отталкивают воду в других областях. глава из фосфолипид молекула является гидрофильной областью. Хвосты являются гидрофобной областью и направлены внутрь друг к другу. Это исключает воду из середины двух листов, создавая тем самым разделитель между двумя резервуарами раствора. Если мембрана закрыта, в сфере создается клетка. Бактериальные клетки не имеют дальнейшего деления, но эукариоты далее делят свои клетки на органеллы. Эти органеллы также окружены фосфолипидами.
Хотя вода не может легко пройти через клеточная мембрана Есть много встроенных белков, которые пропускают воду в клетку. Есть также белки, которые транспортируют другие гидрофильные вещества через мембрану. Эти белки, хотя и не ферменты, также образованы аминокислотными цепями. Как видно из рисунка ниже, эти белки часто функционируют, используя энергию АТФ для перемещения различных веществ через мембрану. Без канала через гидрофобную мембрану гидрофильные вещества не могли бы пройти.
Белок на графике выше имеет как гидрофобные, так и гидрофильные участки. Внешний вид белка, части, подверженные воздействию окружающей среды и цитоплазма будет гидрофильным. Внутренние части белка, которые взаимодействуют с липидами в середине мембраны, будут гидрофильными. Таким образом, белок может оставаться встроенным в мембрану просто благодаря склонности гидрофобных веществ к кластерным и гидрофильным веществам притягиваться к воде. Концы тянутся к воде, а середина взаимодействует с гидрофобными липидами. Таким образом, многие макромолекулы амфифильны, взаимодействуя с различными веществами.
- гидрофобный – Молекулы или вещества, которые не притягиваются к воде или отталкивают ее.
- полярный – Молекулы, которые имеют противоположные электрические полюсы.
- Неполярные – Молекулы, которые распределяют электроны равномерно, не вызывая взаимодействия с полярными молекулами.
- амфифильные – Привлекается как вода, так и гидрофобные вещества, такие как мыло.
викторина
1. Исследователи часто разрабатывают лекарства, которые можно проглатывать, переваривать и распространять в кровоток. Какое свойство имеют эти лекарства?A. гидрофильныйB. гидрофобныйC. Неполярные
Ответ на вопрос № 1
верно. Это было бы примером гидрофильного лекарства. Поскольку это может быть растворено в кровоток, это гидрофильно. Молекулы, которые нуждаются в специальных белках или транспортных пузырьках для переноса в кровь обычно гидрофобны. Лекарство, скорее всего, является полярной молекулой, потому что она легко растворяется водой.
2. При приготовлении еды повар кладет много соли на свежесрезанный картофель. Соль вытягивает воду из картофеля из-за сильного притяжения между ионными молекулами соли и полярными областями молекул воды. Что такое соль?A. гидрофобныйB. амфифильныеC. гидрофильный
Ответ на вопрос № 2
верно. Соль – это матрица из положительно и отрицательно заряженных атомов. Эти ионы притягиваются к полярным областям H2O и растягиваются им на части. Когда вода начинает вытягиваться из картофеля, соль начинает растворяться, и увеличивается площадь поверхности. Как только вода будет извлечена из всех поверхностных клеток, она начнет двигаться наружу от центра картофеля. Если бы соль была гидрофобной, она бы не притягивала воду из клеток.
3. Делается белок, который будет встроен в клеточную мембрану. Белок функционирует в распознавании других клеток. Как таковой, торчит из клеточной мембраны в окружающую среду. Тем не менее, белок не передает ничего внутрь клетки. Следовательно, он не распространяется за середину клеточной мембраны. Часть белка в окружающей среде – это часть A, часть белка, встроенная в мембрану, – это часть B. Какое свойство проявляет каждая часть?A. А – гидрофобный; Б – гидрофобныйB. А – гидрофильный; Б – гидрофильныйC. А – гидрофильный; Б – гидрофобный
Ответ на вопрос № 3
С верно. Этот белок является амфифильным, так как он имеет как гидрофильные, так и гидрофобные части. Гидрофильные участки могут взаимодействовать с окружающей средой, в то время как гидрофобные участки надежно удерживают белок в липидном слое клеточной мембраны. Часто такие белки будут взаимодействовать с другими белками в мембране для передачи клеточных сигналов во внутреннюю часть клетки и передачи сообщений обратно.