מהן מולקולות אמפיפטיות? הגדרה, דוגמאות

מולקולות אמפיפטיות הם כימיים תרכובות שיש להם את שניהם קוטבי ו לא קוטבי אזורים, מה שמקנה לשניהם תכונות הידרופיליות (אוהבות מים) וגם ליפופיליות (אוהבות שומן). מולקולות אמפיפטיות ידועות גם כמולקולות אמפיפיליות או אמפיפילים. המילה אמפיפיל מקור המילים היווניות אמפיסשמשמעותה "גם וגם" וגם פיליהשמשמעותו "אהבה". מולקולות אמפיפטיות חשובות בכימיה ובביולוגיה. דוגמאות למולקולות אמפיפטיות כוללות כולסטרול, חומרי ניקוי ופוספוליפידים.

טעימות עיקריות: מולקולות אמפיפטיות

למולקולה אמפיפטית יש לפחות חלק הידרופילי אחד ולחתך ליפופילי אחד לפחות. עם זאת, באמפיפיל עשויים להיות כמה חלקים הידרופיליים וליפופיליים.

החלק הליפופילי הוא בדרך כלל חלק פחמימני, המורכב מאטומי פחמן ומימן. חלקים ליפופיליים הם הידרופובי ולא קוטבי.

ניתן לטעון או להטעין את הקבוצה ההידרופילית. קבוצות טעונות עשויות להיות קטיוניות (טעונות חיוביות), כמו קבוצת האמוניום (RNH)₃⁺). קבוצות טעונות אחרות הן אניוניות, כמו קרבוקסילטים (RCO₂⁻), פוספטים (RPO₄^2-), סולפטים (RSO₄⁻), וסולפונטים (RSO₃⁻). דוגמאות לקבוצות קוטביות ולא טעונות כוללות אלכוהולים.

אמפיפות עשויות להתמוסס חלקית במים וגם בממסים שאינם קוטביים. כאשר מכניסים לתערובת המכילה מים וממסים אורגניים, מולקולות אמפיפטיות מחלקות את שני השלבים. דוגמה מוכרת לכך היא האופן שבו חומר ניקוי שוטף לשטיפת כלים מבודד שמנים מכלים שמנוניים.

בתמיסות מימיות מולקולות אמפטיות מתאספות באופן ספונטני למייקל. למייקל אנרגיה חופשית נמוכה יותר מאשר אמפיפות צפות חופשיות. החלק הקוטבי של האמפיפת (החלק ההידרופילי) יוצר את המשטח החיצוני של המיקלה ונחשף למים. החלק הליפופילי של המולקולה (שהוא הידרופובי) מוגן מהמים. כל שמנים בתערובת מבודדים בתוך פנים המייקל. קשרי מימן מייצבים את שרשראות הפחמימנים בתוך המייקל. אנרגיה נדרשת כדי לפרק micelle זה מזה.

אמפיפות יכולות גם ליצור ליפוזומים. ליפוזומים מורכבים משכבה דו-חודדית סגורה היוצרת כדור. החלק הקוטבי החיצוני של הדו-שכבתי פונה ותוחם תמיסה מימית, ואילו הזנבות ההידרופוביים זה מול זה.

חומרי ניקוי ו סבונים הן דוגמאות מוכרות למולקולות אמפיפטיות, אך מולקולות ביוכימיות רבות הן גם אמפיפות. דוגמאות לכך כוללות פוספוליפידים המהווים בסיס לקרומי התא. כולסטרול, גליקוליפידים וחומצות שומן הם אמפיפות המשולבות גם בקרומי התא. חומצות מרה הן אמפיפות סטרואידים המשמשות לעיכול שומנים תזונתיים.

ישנן גם קטגוריות של אמפיפות. אמפיפולים הם אמפיפילים פולימרים השומרים על מסיסות חלבון הממברנה במים ללא צורך בחומרי ניקוי. השימוש באמפיפולים מאפשר לחקור חלבונים אלה מבלי להפחית אותם. מולקולות Bolaamphipathic הן אלו שיש להן קבוצות הידרופיליות בשני קצוות המולקולה בצורת אליפסואידית. לעומת אמפיפות עם "ראש קוטבי" בודד, בולאפיפטות מסיסות יותר במים. שומנים ושמנים הם סוג של אמפיפות. הם מתמוססים בממסים אורגניים, אך לא במים. פעילי שטח פחמימניים המשמשים לניקוי הם אמפיפות. דוגמאות לכך כוללות נתרן דודציל סולפט, 1-אוקטנול, קוקמידופרופיל בטאין, ובנזלקוניום כלוריד.

מולקולות אמפיפטיות משמשות כמה תפקידים ביולוגיים חשובים. הם המרכיב העיקרי של דו שכבתי השומנים היוצרים ממברנות. לפעמים יש צורך לשנות או לשבש קרום. כאן, התא משתמש בתרכובות אמפיפטיות הנקראות פפדוקינס שדוחפים את אזור ההידרופובי שלהם לקרום וחושפים את זנבי הפחמימן ההידרופילי לסביבה המימית. הגוף משתמש במולקולות אמפיפטיות לעיכול. אמפיפות חשובות גם בתגובה החיסונית. לפפטידים אנטי-מיקרוביאליים אמפפטיים יש תכונות אנטי-פטרייתיות ואנטיבקטריאליות.

השימוש המסחרי הנפוץ ביותר באמפיפות הוא לניקוי. סבונים וחומרי ניקוי מבודדים שומנים מהמים, אך התאמת חומרי ניקוי עם קבוצות הידרופוביות קטיוניות, אניוניות או לא טעונות, מרחיבה את טווח התנאים שבהם הם פועלים. ליפוזומים עשויים לשמש להעברת חומרים מזינים או תרופות. אמפיפות משמשות גם לייצור חומרי הרדמה מקומיים, חומרים מקציפים וחומרים פעילי שטח.

• פוהרופ, ג'יי-ח; וואנג, ט. (2004). "Bolaamphiphile". כימ. הכומר. 104(6), 2901-2937.
• Nagle, J.F.; טריסטראם-נגל, ש. (נובמבר 2000). "מבנה דו שכבתי שומנים". ביוכים. ביופיס. אקטה. 1469 (3): 159–95. doi: 10.1016 / S0304-4157 (00) 00016-2
• פרקר, ג'.; מדיגן, M.T.; ברוק, T.D.; Martinko, J.M. (2003). ברוק ביולוגיה של מיקרואורגניזמים (מהדורה 10). צוקי אנגלווד, N.J: פרנטיס הול. ISBN 978-0-13-049147-3.
• צ'יו, פנג; טאנג, צ'נגקנג; חן, יונגז'ו (2017). "צבירה דמוית עמילואיד של פפטידים בולאפייפיליים מעוצבים: השפעת קטע הידרופובי וראשים הידרופיליים". Journal of Peptide Science. וויילי. doi: 10.1002 / psc.3062
• וואנג, צ'יין-קו; שיה, לינג-יי; צ'אנג, קואן י. (22 בנובמבר 2017). "ניתוח בקנה מידה גדול של פעילויות אנטי-מיקרוביאליות ביחס לאמפיפטיות ומטען חושף אפיון רומן של פפטידים אנטי-מיקרוביאלים". מולקולות 2017, 22(11), 2037. doi: 10.3390 / מולקולות 22112037