hydrofilowa definicja
hydrofilowa cząsteczka lub substancja jest przyciągana do wody. Woda jest polarną cząsteczką, która działa jako rozpuszczalnik, rozpuszczając inne substancje polarne i hydrofilowe. W biologii wiele substancji jest hydrofilnych, co pozwala na ich rozproszenie w komórce lub organizmie. Wszystkie komórki używają wody jako rozpuszczalnika, który tworzy roztwór znany jako cytosol. Cytosol zawiera wiele substancji, z których większość jest hydrofilowa przynajmniej na części cząsteczki., Zapewnia to, że mogą być transportowane wokół komórki łatwo. Substancje, które są hydrofobowe lub odpychają wodę, są często transportowane przez i między komórkami z hydrofilowymi białkami lub strukturami dołączonymi do pomocy w ich rozproszeniu.
substancje hydrofilowe dyfundują w wodzie, czyli przemieszczają się z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niskim stężeniu. Jest to spowodowane przyciąganiem cząsteczek wody do cząsteczek hydrofilowych. W obszarach o wysokim stężeniu cząsteczek woda porusza się i ciągnie cząsteczki od siebie., Cząsteczki są następnie rozprowadzane do obszarów o niskim stężeniu, gdzie więcej cząsteczek wody może wchodzić w interakcje. Dyfuzja jest bardzo ważną właściwością większości substancji hydrofilowych dla organizmów żywych. Dyfuzja pozwala im na dystrybucję substancji z niewielką lub zerową energią z ich strony.
przykłady hydrofilowe
cukier
cukier, a dokładniej glukoza, jest cząsteczką, którą wiele rodzajów komórek wykorzystuje jako źródło energii. Cząsteczka glukozy ma zarówno część hydrofobową, jak i hydrofilową. Poniższy rysunek przedstawia cząsteczkę glukozy., Czarne kulki to atomy węgla, czerwone kulki to atomy tlenu, a białe kulki to atomy wodoru. Wiązania między atomami węgla dzielą elektrony jednakowo i nie powstaje statyczny ładunek elektryczny. Jednak atomy tlenu ciągną nierówny udział elektronów z atomów węgla i wodoru, do których są przyłączone. Ta właściwość, znana jako Elektroenergetyka, powoduje, że elektrony są rozłożone nierównomiernie, przez większość czasu. Powoduje to, że dipol elektryczny tworzy się w wiązaniu, tworząc obszary pozytywnej i negatywnej energii., Woda może oddziaływać z tymi dipolami i rozpuszczać glukozę.
w organizmie człowieka, podobnie jak u wielu zwierząt, energia zmagazynowana w wiązaniach glukozy jest wykorzystywana w każdej komórce do napędzania funkcji komórkowych. Aby transportować glukozę do wielu komórek, glukoza rozpuszczona w jelitach i przechowywana w wątrobie jest uwalniana do krwiobiegu. Ponieważ glukoza jest cząsteczką częściowo hydrofilową, rozpuszcza się w równym stopniu w krwiobiegu i dostarcza glukozę do wszystkich części ciała., Aby przedostać się przez ośrodki hydrofobowe błon osocza, glukoza jest transportowana przez specjalne białka. W każdej komórce glukoza może być rozkładana przez glikolizę i oddychanie, aby zapewnić koenzym ATP. ATP może dostarczać energię innym enzymom, aby pomóc im w wykonywaniu ich różnych funkcji.
enzymy
DNA, cząsteczka informacji, która napędza życie na Ziemi, koduje sekwencję aminokwasów. Aminokwasy te mogą być hydrofilowe lub hydrofobowe. Białka są tworzone przez sekwencje aminokwasów, ale nie stają się funkcjonalne, dopóki nie zostaną prawidłowo złożone., Długi ciąg aminokwasów zostaje złożony z powodu różnych interakcji, jakie ma z innymi aminokwasami w łańcuchu, a także interakcji z otoczeniem. Ostatecznie hydrofobowe i niepolarne regiony białka staną się skupione razem, a hydrofilowe regiony polarne będą narażone na działanie środowiska.
białka stają się enzymami funkcjonalnymi, gdy mają odpowiedni kształt, aby przyjąć substrat i obniżyć energię aktywacji reakcji chemicznej., Jeśli mutacja w DNA umieszcza hydrofobowy aminokwas tam, gdzie hydrofilowy aminokwas powinien zniknąć, cała struktura może ucierpieć, a enzym może już nie działać. Ponieważ woda jest rozpuszczalnikiem we wszystkich cytozolach komórkowych, ważne jest, aby zewnętrzne białka były hydrofilowe, dzięki czemu mogą być rozproszone i przemieszczane po komórce. W ten sposób komórka może tworzyć białka w jednym miejscu (Zwykle rybosomy) i rozprowadzać je przez komórkę poprzez dyfuzję., Ta hydrofilowa właściwość większości białek pozwala im wypełniać określone komórki i wytwarzać ogromną ilość pewnych produktów niezbędnych dla organizmu.
błony komórkowe
błony komórkowe powstają z dwóch arkuszy cząsteczek znanych jako fosfolipidy. Fosfolipidy są amfifilowe, co oznacza, że zarówno przyciągają wodę w jednym regionie cząsteczki, jak i odpychają wodę w innych regionach. Głową cząsteczki fosfolipidu jest Region hydrofilowy. Ogony są regionem hydrofobowym i punktują do wewnątrz, ku sobie., To wyklucza wodę ze środka dwóch arkuszy, tworząc w ten sposób dzielnik między dwoma zbiornikami roztworu. Jeśli błona jest zamknięta, w kuli, powstaje komórka. Komórki bakteryjne nie mają dalszego podziału, ale eukarioty dalej dzielą swoje komórki na organelle. Organelle te są również otoczone fosfolipidami.
chociaż woda nie może łatwo przejść przez błonę komórkową, istnieje wiele wbudowanych białek, które pozwalają wodzie dostać się do komórki. Istnieją również białka, które transportują inne substancje hydrofilowe przez błonę., Białka te, choć nie enzymy, są również tworzone przez łańcuchy aminokwasowe. Jak widać na poniższej grafice, białka te często funkcjonują poprzez wykorzystanie energii z ATP do przenoszenia różnych substancji przez błonę. Bez kanału przez membranę hydrofobową substancje hydrofilowe nie mogłyby przejść.
białko na powyższej grafice ma zarówno część hydrofobową, jak i hydrofilową. Zewnętrzna część białka, części narażone na działanie środowiska i cytoplazmy, będzie hydrofilowa., Wewnętrzne części białka, które wchodzą w interakcję z lipidami w środku błony, będą hydrofilowe. W ten sposób białko może pozostać osadzone w błonie poprzez skłonność substancji hydrofobowych do klastrów i substancji hydrofilowych do przyciągania do wody. Końce są ciągnięte w kierunku wody, a środek wchodzi w interakcję z lipidami hydrofobowymi. Wiele makrocząsteczek jest amfifilowych w ten sposób, aby wchodzić w interakcje z różnymi substancjami.
- hydrofobowe – cząsteczki lub substancje, które nie są przyciągane do wody lub odpychają ją.,
- Polar-cząsteczki, które mają przeciwstawne bieguny elektryczne.
- Nonpolarne-cząsteczki, które równomiernie rozprowadzają elektrony, nie powodując interakcji z polarnymi cząsteczkami.
- Amfifilowy-przyciąga zarówno wodę, jak i substancje hydrofobowe, takie jak mydło.
Quiz
1. Naukowcy często projektują leki, które mogą być połykane, trawione i rozproszone do krwiobiegu. Jakie właściwości mają te leki?
A. hydrofilowa
B. hydrofobowa
C. Niepolarna
2. Podczas gotowania posiłku szef kuchni kładzie dużo soli na świeżo pokrojonych ziemniakach. Sól wyciąga wodę z ziemniaków, ze względu na silne przyciąganie między cząsteczkami jonów soli a polarnymi regionami cząsteczek wody. Czym jest sól?
A., Hydrofobowe
B. amfifilowe
C. hydrofilowe
3., Powstaje białko, które zostanie osadzone w błonie komórkowej. Białko działa w rozpoznawaniu innych komórek. Jako takie wystaje z błony komórkowej do środowiska. Jednak białko nie przenosi niczego do wnętrza komórki. Dlatego nie rozciąga się poza środek błony komórkowej. Część białka w środowisku to część A, część białka osadzona w błonie to część B. jaką właściwość wykazuje każda część?
A. A-hydrofobowy ; B-hydrofobowy
B. A-hydrofilowy ; B-hydrofilowy
C., A-hydrofilowe; B – hydrofobowe