hydrofil Definition
et hydrofil molekyle eller stof tiltrækkes til vand. Vand er et polært molekyle, der virker som et opløsningsmiddel, der opløser andre polære og hydrofile stoffer. I biologi er mange stoffer hydrofile, hvilket gør det muligt for dem at blive spredt gennem en celle eller organisme. Alle celler bruger vand som et opløsningsmiddel, der skaber opløsningen kendt som cytosol. Cytosol indeholder mange stoffer, hvoraf de fleste er hydrofile på mindst en del af molekylet., Dette sikrer, at der kan transporteres omkring cellen nemt. Stoffer, der er hydrofobe, eller frastøde vand, transporteres ofte gennem og mellem celler med hydrofile proteiner eller strukturer knyttet til støtte i deres spredning.
hydrofile stoffer diffunderer i vand, hvilket vil sige, at de bevæger sig fra områder med høj koncentration til områder med lav koncentration. Dette skyldes tiltrækningen af vandmolekyler til de hydrofile molekyler. I områder med høj koncentration af molekylerne bevæger vand sig ind og trækker molekylerne fra hinanden., Molekylerne fordeles derefter til områder med lav koncentration, hvor flere vandmolekyler kan interagere. Diffusion er en meget vigtig egenskab af de fleste hydrofile stoffer til levende organismer. Diffusion giver dem mulighed for at distribuere stoffer med lidt eller ingen energi fra deres side.
eksempler på hydrofil
sukker
sukker, eller mere specifikt glucose, er et molekyle, som mange typer celler bruger som energikilde. Et molekyle af glucose har både hydrofobe og hydrofile dele. Billedet nedenfor viser et molekyle glucose., De sorte kugler er carbonatomer, de røde kugler er iltatomer, og de hvide kugler er hydrogenatomer. Bindinger mellem carbonatomer deler elektroner lige, og der skabes ingen statisk elektrisk ladning. O oxygenygenatomerne trækker imidlertid en ulige andel af elektroner fra de kulstof-og hydrogenatomer, de er knyttet til. Denne egenskab, kendt som elektronegativitet, resulterer i, at elektronerne fordeles ujævnt, et flertal af tiden. Dette får en elektrisk dipol til at danne sig over bindingen, hvilket skaber områder med positiv og negativ energi., Vand kan interagere med disse dipoler og opløse glukose.
i menneskekroppen, som i mange dyr, bruges energien, der opbevares i glucosebindingerne, i hver celle til at drive cellulære funktioner. For at transportere glukose til de mange celler frigives glukose opløst i tarmen og opbevaret i leveren i blodbanen. Da glukose er et delvist hydrofil molekyle, opløses det lige i blodbanen og giver glukose til alle dele af kroppen., For at komme igennem de hydrofobe centre af plasmamembraner transporteres glucose af specielle proteiner. En gang i hver celle kan glukose nedbrydes gennem glycolyse og åndedræt for at tilvejebringe Coen .ymet ATP. ATP kan give energi til andre en .ymer for at hjælpe dem med at udføre deres forskellige funktioner.
en .ymer
DNA, informationsmolekylet, der driver livet på jorden, koder for en sekvens af aminosyrer. Disse aminosyrer kan være hydrofile eller hydrofobe. Proteiner er skabt af sekvenser af aminosyrer, men bliver ikke funktionelle, før de er korrekt foldet., En lang række aminosyrer foldes på grund af de forskellige interaktioner, den har med de andre aminosyrer i kæden, såvel som interaktioner med miljøet. Til sidst vil de hydrofobe og ikke-polære regioner af proteinet blive grupperet sammen, og de hydrofile polære regioner vil blive udsat for miljøet.
Proteiner bliver funktionelle enzymer, når de er i den rigtige form til at acceptere et substrat og lavere aktivering energi i en kemisk reaktion., Hvis en mutation i DNA ‘ et placerer en hydrofob aminosyre, hvor en hydrofil aminosyre skulle være gået, kan hele strukturen lide, og en .ymet fungerer muligvis ikke længere. Da vand er opløsningsmidlet i al cellecytosol, er det vigtigt, at ydersiden af proteiner er hydrofil, så de kan spredes og flyttes rundt i cellen. Således kan en celle skabe proteiner et sted (normalt ribosomerne) og få dem fordelt gennem cellen ved diffusion., Denne hydrofile egenskab af de fleste proteiner giver dem mulighed for at fylde visse celler og producere en stor mængde visse produkter, der er nødvendige for kroppen.
cellemembraner
cellemembraner dannes af to lag molekyler kendt som phospholipider. Fosfolipider er amfifile, hvilket betyder, at de begge tiltrækkes af vand i en region af molekylet, og afvise vand i andre regioner. Hovedet af phospholipidmolekylet er det hydrofile område. Halerne er det hydrofobe område og peger indad mod hinanden., Dette udelukker vand fra midten af de to ark, hvilket skaber en skillevæg mellem to reservoirer af opløsning. Hvis membranen er lukket, oprettes en celle i en kugle. Bakterieceller har ingen yderligere opdeling, men eukaryoter deler yderligere deres celler i organeller. Disse organeller er også omgivet af phospholipider.
selvom vand ikke let kan passere gennem cellemembranen, er der mange indlejrede proteiner, der tillader vand ind i cellen. Der er også proteiner, der transporterer andre hydrofile stoffer over membranen., Disse proteiner, men ikke en .ymer, dannes også af aminosyrekæder. Som det ses i grafikken nedenfor, fungerer disse proteiner ofte ved at bruge energien fra ATP til at flytte forskellige stoffer over membranen. Uden en kanal gennem den hydrofobe membran kunne de hydrofile stoffer ikke passere.
proteinet i ovenstående grafik har både hydrofobe og hydrofile dele. Det ydre af proteinet, de dele, der udsættes for miljøet og cytoplasmaet, vil være hydrofile., De indvendige dele af proteinet, der interagerer med lipiderne i midten af membranen, vil være hydrofile. På denne måde kan proteinet forblive indlejret i membranen simpelthen gennem tendensen af hydrofobe stoffer til klynge og hydrofile stoffer for at tiltrække vand. Enderne trækkes mod vandet, og midten interagerer med de hydrofobe lipider. Mange makromolekyler er amfifile på denne måde for at interagere med forskellige stoffer.
- hydrofob – molekyler eller stoffer, der ikke tiltrækkes af vand eller afviser det.,
- polære molekyler, der har modsatte elektriske poler.
- ikke-polære molekyler, der fordeler elektroner jævnt, hvilket ikke forårsager interaktion med polære molekyler.
- amfifile-er tiltrukket af både vand og hydrofobe stoffer, som sæbe.
Quiz
1. Forskere designer ofte medicin, der kan sluges, fordøjes og diffunderes i blodbanen. Hvilken egenskab til disse lægemidler har?
A. hydrofil
B. hydrofob
C. Nonpolar
2. Når man laver et måltid, lægger en kok masser af salt på friskskårne kartofler. Saltet trækker vandet ud af kartoflerne på grund af den stærke tiltrækning mellem saltets ionmolekyler og de polære områder af vandmolekylerne. Hvad er salt?
A., Hydrofob
B. Amfifil
C. hydrofil
3., Der fremstilles et protein, der vil blive indlejret i cellemembranen. Proteinet fungerer i genkendelse af andre celler. Som sådan stikker ud af cellemembranen i miljøet. Proteinet overfører imidlertid ikke noget til indersiden af cellen. Derfor strækker den sig ikke forbi midten af cellemembranen. Den del af proteinet i miljøet er del A, den del af proteinet, der er indlejret i membranen, er del B. hvilken egenskab viser hver del?
A. A – hydrofob ; B – hydrofob
B. A – hydrofil ; B – hydrofil
C., A – hydrofil ; B-hydrofob