hydrofil Definition
en hydrofil molekyl eller substans lockas till vatten. Vatten är en polär molekyl som fungerar som lösningsmedel, upplösning av andra polära och hydrofila ämnen. I biologi är många ämnen hydrofila, vilket gör att de kan spridas genom en cell eller organism. Alla celler använder vatten som lösningsmedel som skapar lösningen som kallas cytosol. Cytosol innehåller många ämnen, varav de flesta är hydrofila på åtminstone en del av molekylen., Detta säkerställer att det kan transporteras om cellen lätt. Ämnen som är hydrofoba eller stöter bort vatten, transporteras ofta genom och mellan celler med hydrofila proteiner eller strukturer som är fästa vid hjälp i deras spridning.
hydrofila ämnen diffunderar i vatten, vilket innebär att de flyttar från områden med hög koncentration till områden med låg koncentration. Detta orsakas av attraktionen av vattenmolekyler till de hydrofila molekylerna. I områden med hög koncentration av molekylerna rör sig vatten in och drar molekylerna ifrån varandra., Molekylerna distribueras sedan till områden med låg koncentration, där fler vattenmolekyler kan interagera. Diffusion är en mycket viktig egenskap hos de flesta hydrofila ämnen till levande organismer. Diffusion tillåter dem att distribuera ämnen med liten eller ingen energi från deras sida.
exempel på hydrofilt
socker
socker, eller mer specifikt glukos, är en molekyl som många typer av celler använder som energikälla. En glukosmolekyl har både hydrofoba och hydrofila portioner. Bilden nedan visar en glukosmolekyl., De svarta bollarna är kolatomer, de röda bollarna är syreatomer och de vita bollarna är väteatomer. Bindningar mellan kolatomer delar elektroner lika, och ingen statisk elektrisk laddning skapas. Syreatomerna drar emellertid en ojämn andel elektroner från kol-och väteatomerna de är fästa vid. Denna egenskap, känd som elektronegativitet, resulterar i att elektronerna fördelas ojämnt, en majoritet av tiden. Detta gör att en elektrisk dipol bildas över bindningen, vilket skapar områden med positiv och negativ energi., Vatten kan interagera med dessa dipoler och lösa upp glukos.
i människokroppen, liksom hos många djur, används den energi som lagras i glukosbindningarna i varje cell för att driva cellulära funktioner. För att transportera glukos till de många cellerna frigörs glukos upplöst i tarmen och lagras i levern i blodet. Eftersom glukos är en delvis hydrofil molekyl, löser den lika in i blodomloppet och ger glukos till alla delar av kroppen., För att komma igenom de hydrofoba centra av plasmamembran transporteras glukos av speciella proteiner. En gång i varje cell kan glukos brytas ner genom glykolys och andning för att ge koenzymet ATP. ATP kan ge energi till andra enzymer för att hjälpa dem att utföra sina olika funktioner.
enzymer
DNA, informationsmolekylen som driver livet på jorden, koder för en sekvens av aminosyror. Dessa aminosyror kan vara hydrofila eller hydrofoba. Proteiner skapas av sekvenser av aminosyror, men blir inte funktionella tills de är ordentligt vikta., En lång sträng av aminosyror blir vikta på grund av de olika interaktionerna den har med de andra aminosyrorna i kedjan, liksom interaktioner med miljön. Så småningom kommer de hydrofoba och icke-polära regionerna av proteinet att samlas ihop och de hydrofila polära regionerna kommer att utsättas för miljön.
proteiner blir funktionella enzymer när de är rätt form för att acceptera ett substrat och sänka aktiveringsenergin för en kemisk reaktion., Om en mutation i DNA placerar en hydrofob aminosyra där en hydrofil aminosyra borde ha gått, kan hela strukturen lida och enzymet kan inte längre fungera. Eftersom vatten är lösningsmedlet i all cellcytosol är det viktigt att utsidan av proteiner är hydrofila, så att de kan spridas och flyttas runt cellen. Således kan en cell skapa proteiner på ett ställe (vanligtvis ribosomerna) och få dem fördelade genom cellen genom diffusion., Denna hydrofila egenskap hos de flesta proteiner gör det möjligt för dem att fylla vissa celler och producera en stor mängd vissa produkter som är nödvändiga för kroppen.
cellmembran
cellmembran skapas från två ark molekyler som kallas fosfolipider. Fosfolipider är amfifila, vilket innebär att de båda lockas till vatten i en region av molekylen och avvisar vatten i andra regioner. Huvudet på fosfolipidmolekylen är den hydrofila regionen. Svansarna är den hydrofoba regionen och pekar inåt mot varandra., Detta utesluter vatten från mitten av de två arken, vilket skapar en avdelare mellan två reservoarer av lösning. Om membranet är stängt, skapas en cell i en sfär. Bakterieceller har ingen ytterligare uppdelning, men eukaryoter delar ytterligare sina celler i organeller. Dessa organeller är också omgivna av fosfolipider.
även om vatten inte lätt kan passera genom cellmembranet finns det många inbäddade proteiner som tillåter vatten i cellen. Det finns också proteiner som transporterar andra hydrofila ämnen över membranet., Dessa proteiner, medan inte enzymer, bildas också av aminosyrakedjor. Som framgår av bilden nedan fungerar dessa proteiner ofta genom att använda energin från ATP för att flytta olika ämnen över membranet. Utan en kanal genom det hydrofoba membranet kunde de hydrofila ämnena inte passera.
proteinet i ovanstående bild har både hydrofoba och hydrofila delar. Utsidan av proteinet, de delar som utsätts för miljön och cytoplasman, kommer att vara hydrofila., De inre delarna av proteinet som interagerar med lipiderna i mitten av membranet kommer att vara hydrofila. På så sätt kan proteinet vara inbäddat i membranet helt enkelt genom tendensen hos hydrofoba ämnen till kluster och hydrofila ämnen för att locka till sig vatten. Ändarna dras mot vattnet och mitten interagerar med de hydrofoba lipiderna. Många makromolekyler är amfifila på detta sätt, för att interagera med olika ämnen.
- hydrofoba – molekyler eller ämnen som inte lockas till vatten, eller avvärja det.,
- polära molekyler som har motsatta elektriska poler.
- icke – polära molekyler som fördelar elektroner jämnt och orsakar ingen interaktion med polära molekyler.
- amfifil – lockas till både vatten och hydrofoba ämnen, som tvål.
Quiz
1. Forskare utformar ofta läkemedel som kan sväljas, smälta och diffunderas i blodomloppet. Vilken egenskap hos dessa läkemedel har?
A. hydrofil
B. hydrofob
C. Nonpolar
2. När du lagar mat, lägger en kock mycket salt på nyskuren potatis. Saltet drar ut vattnet ur potatisen, på grund av den starka attraktionen mellan jonmolekylerna av salt och de polära regionerna av vattenmolekylerna. Vad är salt?
A., Hydrofobisk
B. Amphifil
C. hydrofil
3., Ett protein görs som kommer att bäddas in i cellmembranet. Proteinet fungerar för att känna igen andra celler. Som sådan sticker ut ur cellmembranet i miljön. Proteinet överför emellertid inte något till insidan av cellen. Därför sträcker den sig inte förbi mitten av cellmembranet. Delen av proteinet i miljön är del A, den del av proteinet som är inbäddat i membranet är del B. vilken egenskap visar varje del?
A. A-hydrofob; B-hydrofob
B. A-hydrofil ; B-hydrofil
C., A – hydrofil ; B-hydrofob