Гидрофобное определение
Гидрофобный буквально означает «боязнь воды». Гидрофобные молекулы и поверхности отталкивают воду. Гидрофобные жидкости, такие как масло, будут отделяться от воды. Гидрофобные молекулы обычно неполярные, то есть атомы, которые делают молекула не создавайте статическое электрическое поле. В полярных молекулах эти противоположные области электрической энергии притягиваются к молекулам воды. Без противоположных электрических зарядов на молекулах вода не может образовывать водородные связи с молекулами. Молекулы воды затем образуют больше водородных связей друг с другом, и неполярные молекулы собираются вместе.
Гидрофобный эффект вызван слипанием неполярных молекул. Большие макромолекулы могут иметь гидрофобные участки, которые будут складывать молекулу, чтобы они могли быть близко друг к другу, подальше от воды. Многие аминокислоты белки гидрофобны, помогая белкам приобретать сложные формы. Гидрофобный эффект распространяется на организмы, так как многие гидрофобные молекулы на поверхности организмов помогают им регулировать количество воды и питательных веществ в их системах.
Пример гидрофобности
Клеточные мембраны
клетка мембраны сделаны из макромолекул, известных как фосфолипиды. Фосфолипиды имеют атомы фосфора в головках молекул, которые притягивают воду. Хвост молекулы состоит из липидов, которые являются гидрофобными молекулами. гидрофильный головы указывают на воду, а гидрофобные хвосты притягиваются друг к другу. В небольших группах фосфолипиды образуют мицеллы. Как видно на рисунке ниже, мицелла представляет собой небольшой гидрофобный шарик. Гидрофобные хвосты выталкивают воду из центра шара.
Клеточные мембраны состоят из двух фосфолипид слои, известные как фосфолипидный бислой. Середина листа состоит из гидрофобных хвостов, которые вытесняют воду и могут отделять содержимое клетки от внешней среды. Клетки имеют множество специальных белков, встроенных в мембрану, которые помогают транспортировать гидрофильные молекулы, такие как вода и ионы, через гидрофобную среднюю часть мембраны.
В эукариотических клетках органеллы образуются внутри клеток из более мелких мешочков, созданных из фосфолипидных бислоев. Ученые использовали гидрофобные свойства фосфолипидов, чтобы создать другую структуру для доставки лекарств и питательных веществ в клетки. Как видно из рисунка выше, липосомы – это маленькие мешочки, которые можно заполнить лекарством. С правильными белками, встроенными в мембрану, липосомами объединит мембрану клетки-мишени и доставит лекарство внутрь клетки.
Листья растений
Многие растения имеют гидрофобные покрытия на листьях. Важно, чтобы дождь и вода не впитывались через листья, так как это нарушило бы поток питательных веществ, которые зависят от прохождения воды от корня к лист, Если бы вода позволяла путешествовать осмос сквозь клеточная мембрана и в листе, это изменит осмотическое давление в листьях, и вода не могла подниматься от корней. Даже водные растения защищают свои листья с помощью гидрофобных веществ, которые обеспечивают поступление питательных веществ из корней, и вода течет в одном направлении через растение, Ниже приведен пример очень гидрофобного листа, который заставляет капли воды скатываться с листа.
Птичьи перья
Многие водные птицы должны защищать свое перо от проникновения воды и выделять гидрофобные масла на свои перья, что препятствует проникновению воды. Если вы когда-либо слышали термин «как вода из утки», эта фаза относится к гидрофобности утиных перьев. Утки и многие другие водные птицы проводят под водой много времени, собирая пищу. Тем не менее, они также должны летать, когда они выходят из воды. Если бы воде позволяли проникать сквозь их перья, птицы становились бы слишком тяжелыми, чтобы летать. Птицы чистят гидрофобные масла, которые они выделяют из своих кожа и специальные железы на их перья. Когда они погружаются под воду, масла образуют гидрофобный барьер, который препятствует проникновению воды. Затем, когда они появляются, они просто стряхивают воду и могут летать.
- гидрофильный – Молекулы или вещества, которые притягиваются к воде.
- полярный – Молекулы, имеющие статические электрические заряды, которые могут взаимодействовать с водой.
- Неполярные – Молекулы, которые не имеют статических электрических зарядов и имеют гораздо большую вероятность взаимодействия с другими неполярными молекулами, чем с водой.
- липофильный – Вещества, которые притягиваются к жиру, отличаются от гидрофобных.
викторина
1. Некоторые аминокислоты являются гидрофобными, а некоторые – гидрофильными. Гидрофобные аминокислоты имеют тенденцию объединяться в крупные белки. Почему важен порядок аминокислот в белке?A. Порядок определяет форму белкаB. Это не важно, пока присутствуют все аминокислотыC. Белки распознаются по последовательности аминокислот
Ответ на вопрос № 1
верно. Из-за гидрофобных эффектов, таких как взаимодействие гидрофобных аминокислот и многих других связей, белки приобретают сложную структуру. Эти формы белка невероятно важны. Белки, используемые в распознавании клеток, принимают определенную форму, которую другие клетки могут «распознавать» по белкам, которые соответствуют их форме, таким как замок и ключ. Если аминокислоты в белке не в порядке, белок не будет складываться в правильную форму и будет работать неправильно.
2. Создается вещество, которое имеет очень сильные электрические диполи на молекулах, но не взаимодействует с водой из-за сильного взаимодействия с самим собой. Как бы вы описали молекулу?A. Гидрофильный и полярныйB. Гидрофобный и неполярныйC. Гидрофобный и полярный
Ответ на вопрос № 2
С верно. Хотя это было бы необычно, это вещество было бы гидрофобным и полярным. Полярность – это состояние, вызванное статическими электрическими зарядами на молекулах, которые притягивают друг друга. Обычно эти заряды притягивают воду, но это только потому, что они позволяют воде образовывать водородные связи с веществом. Если бы было создано вещество, которое прекратило водородную связь, оно было бы гидрофобным. Таким образом, молекула может быть как гидрофобной, так и полярной.
3. Многие рептилии, даже живущие в пустыне рептилии, имеют гидрофобные чешуйки снаружи тела. Зачем пустынной рептилии хотеть гидрофобного покрытия?A. Отражать вредные солнечные лучиB. Барьер также работает, чтобы остановить испарениеC. Быть защищенным от кислотного дождя
Ответ на вопрос № 3
В верно. Весы многих рептилий защищают животных от потери воды из-за испарений. В то время как многие амфибии, не имеющие чешуек, не могут далеко уйти от источника воды, многие рептилии живут в среде, почти лишенной воды. Животные, обитающие в пустыне, быстро высохли бы, если бы не их гидрофобная кожа и чешуйки, защищающие их от испарения.