Amfipaattiset molekyylit ovat kemiallisia yhdisteet joilla on molemmat polaarinen ja poolittomat alueilla, antaen niille sekä hydrofiilisiä (vettä rakastavia) että lipofiilisiä (rasvaa rakastavia) ominaisuuksia. Amfipaattiset molekyylit tunnetaan myös nimellä amfifiilisiä molekyylejä tai amfifiilejä. Sana amfifiili tulee kreikan sanoista Amphis, joka tarkoittaa "molemmat" ja Philia, mikä tarkoittaa "rakkautta". Amfipaattiset molekyylit ovat tärkeitä kemiassa ja biologiassa. Esimerkkejä amfipaattisista molekyyleistä ovat kolesteroli, pesuaineet ja fosfolipidit.
Avaintyypit: amfipaattiset molekyylit
- Amfipaattisissa tai amfifiilisissä molekyyleissä on polaarisia ja ei-polaarisia osia, mikä tekee niistä sekä hydrofiilisiä että lipofiilisiä.
- Esimerkkejä amfipaattisista molekyyleistä ovat pinta-aktiiviset aineet, fosfolipidit ja sappihapot.
- Solu käyttää amfipaattisia molekyylejä biologisten membraanien rakentamiseen sekä antibakteerisiksi ja sienenvastaisiksi aineiksi. Amfipaattiset molekyylit ovat kaupallista käyttöä puhdistusaineina.
Rakenne ja ominaisuudet
Amfipaattisessa molekyylissä on ainakin yksi hydrofiilinen osa ja vähintään yksi lipofiilinen osa. Amfifiileillä voi kuitenkin olla useita hydrofiilisiä ja lipofiilisiä osia.
Lipofiilinen osa on yleensä hiilivetyosa, joka koostuu hiili- ja vetyatomeista. Lipofiiliset osat ovat hydrofobinen ja ei-polaarinen.
Hydrofiilinen ryhmä voi olla varautunut tai tyhjä. Varatut ryhmät voivat olla kationisia (positiivisesti varautuneita), kuten ammoniumryhmä (RNH3+). Muut varautuneet ryhmät ovat anionisia, kuten karboksylaatit (RCO2−), fosfaatit (RPO42-), sulfaatit (RSO4−) ja sulfonaatit (RSO3−). Esimerkkejä polaarisista, lataamattomista ryhmistä ovat alkoholit.
Amfipaatit voivat liueta osittain sekä veteen että ei-polaarisiin liuottimiin. Kun amfipaattiset molekyylit asetetaan seokseen, joka sisältää vettä ja orgaanisia liuottimia, ne jakavat kaksi faasia. Tunnettu esimerkki on tapa, jolla nestemäinen astianpesuaine eristää öljyt rasvaisista astioista.
Vesipitoisissa liuoksissa amfipaattiset molekyylit kokoontuvat spontaanisti miselleiksi. Mitsellillä on alhaisempi vapaa energia kuin vapaasti kelluvilla amfipaateilla. Amfipaatin polaarinen osa (hydrofiilinen osa) muodostaa misellerin ulkopinnan ja altistetaan vedelle. Molekyylin lipofiilinen osa (joka on hydrofobinen) on suojattu vedeltä. Minkä tahansa öljyt seoksessa eristetään miselin sisällä. Vedosidokset stabiloivat hiilivetyketjut misellessä. Tarvitaan energiaa misellin hajottamiseksi toisistaan.
Amfipaatit voivat myös muodostaa liposomeja. Liposomit koostuvat suljetusta lipidikaksokerroksesta, joka muodostaa pallon. Kaksoiskerroksen ulompi, polaarinen osa on ja sulkee vesiliuoksen, kun taas hydrofobiset hännät ovat vastakkain.
esimerkit
pesuaineet ja saippuat ovat tuttuja esimerkkejä amfipaattisista molekyyleistä, mutta myös monet biokemialliset molekyylit ovat amfipaatteja. Esimerkkejä ovat fosfolipidit, jotka muodostavat solukalvojen perustan. Kolesteroli, glykolipidit ja rasvahapot ovat amfipaatteja, jotka sisällytyvät myös solukalvoihin. Sappihapot ovat steroidisia amfipaatteja, joita käytetään ravintorasvojen sulamiseen.
On myös amfipaattien luokkia. Amphipolit ovat amfifiilisiä polymeerit jotka ylläpitävät membraaniproteiinien liukoisuutta veteen ilman pesuaineiden tarvetta. Amphipolien käyttö sallii näiden proteiinien tutkimuksen denaturoimatta niitä. Bolaamfipaattisia molekyylejä ovat sellaiset, joissa on hydrofiilisiä ryhmiä ellipsoidimuotoisen molekyylin molemmissa päissä. Verrattuna amfipaatteihin, joissa on yksi napainen "pää", bolaamfipaatit liukenevat paremmin veteen. Rasvat ja öljyt ovat amfipaattien luokka. Ne liukenevat orgaanisiin liuottimiin, mutta eivät veteen. Puhdistukseen käytetyt hiilivetypinta-aktiiviset aineet ovat amfipaatteja. Esimerkkeihin sisältyvät natriumdodekyylisulfaatti, 1-oktanoli, kokamidopropyyli- betaiini ja bentsalkoniumkloridi.
tehtävät
Amfipaattiset molekyylit palvelevat useita tärkeitä biologisia tehtäviä. Ne ovat kalvojen muodostavien lipidikerrosten pääkomponentti. Joskus on tarpeen muuttaa tai hajottaa kalvo. Tässä solu käyttää amfipaattisia yhdisteitä, joita kutsutaan peptidiineiksi, jotka työntävät niiden hydrofobisen alueen kalvoon ja altistavat hydrofiilisten hiilivetyjäännösten vesipitoiselle ympäristölle. Keho käyttää amfipaattisia molekyylejä sulamiseen. Amfipaatit ovat tärkeitä myös immuunivasteessa. Amfipaattisilla antimikrobisilla peptideillä on antifungaaliset ja antibakteeriset ominaisuudet.
Amfipaattien yleisin kaupallinen käyttö on puhdistusta. Saippuat ja pesuaineet eristävät molemmat rasvat vedestä, mutta pesuaineiden mukauttaminen kationisilla, anionisilla tai varautumattomilla hydrofobisilla ryhmillä laajentaa olosuhteita, joissa ne toimivat. Liposomeja voidaan käyttää ravinteiden tai lääkkeiden toimittamiseen. Amfipaatteja käytetään myös paikallispuudutusaineiden, vaahdotusaineiden ja pinta-aktiivisten aineiden valmistukseen.
Lähteet
- Fuhrhop, J-H; Wang, T. (2004). "Bolaamphiphile". Chem. kierros. 104(6), 2901-2937.
- Nagle, J.F.; Tristram-Nagle, S. (Marraskuu 2000). "Lipidikaksoiskerrosten rakenne". Biochim. Biophys. 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). Mikro-organismien Brock-biologia (10. painos). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-049147-3.
- Qiu, Feng; Tang, Chengkang; Chen, Yongzhu (2017). "Suunnittelijoiden bolaamfifiilisten peptidien amyloidimainen aggregaatio: Hydrofobisen osan ja hydrofiilisten päiden vaikutus". Journal of Peptide Science. Wiley. doi: 10.1002 / psc.3062
- Wang, Chien-Kuo; Shih, Ling-Yi; Chang, Kuan Y. (22. marraskuuta 2017). "Antimikrobisten aktiivisuuksien laaja-alainen analyysi suhteessa amfipaattisuuteen ja varaukseen paljastaa antimikrobisten peptidien uudet ominaisuudet". molekyylit 2017, 22(11), 2037. doi: 10.3390 / molekyylit22112037