Lipidele și membrana celulară, selectarea condițiilor atractive

Un rol imens în viața celulei îl joacă așa-numitele acizi grași (acid gras ['fætɪ' æsɪd]). Am discutat deja despre proiectarea moleculelor de astfel de acizi, atunci când au vorbit despre moleculele de săpun. Structura lor arată la fel:







1. La un capăt - o grupare reactivă, hidrofilă (grup hidrofil [hʌɪdrə'fɪlɪk gruːp)) COOH. Termenul "grup" se referă la o parte dintr-o moleculă care este eliberată structural și funcțional din restul masei atomilor constituenți ai atomului. "Hidrofil" înseamnă că această parte a moleculei este atrasă de moleculele de apă și formează cu ușurință legături chimice cu aceasta. După cum știm deja, dacă grupul este hidrofil, înseamnă că trebuie să fie polar, adică să aibă părți încărcate pozitiv și negativ. Grupul hidrofil COOH este atât de des găsit în diferite molecule organice, care are propriul său nume: "gruparea carboxil" sau, pe scurt, "carboxil". Ne-am întâlnit deja cu ea în această carte.

2. La celălalt capăt al oricărui acid gras este un lanț lung hidrofob (hidrofob [ˌhɪdrə'fɔbik]). Este slab activ din punct de vedere chimic și reprezintă un șir lung de atomi de carbon cu atomi de hidrogen strânși pe ea. Termenul "hidrofob" înseamnă "nu este atras de moleculele de apă". Aceasta înseamnă că grupurile hidrofobe sunt nepolarizate, astfel încât nu formează legături cu moleculele de apă.

O eroare este larg răspândită, conform căreia termenul "hidrofob" este înțeles ca "respingând din moleculele de apă". Acest lucru este absolut greșit. Grupul hidrofob este nepolar, prin urmare nu poate fi atras nici de moleculele polare, nici nu este respins de la ele. De ce această eroare crește, este destul de clar: dacă am pus o picătură de ulei în apă, există o iluzie că molecula de grăsime este respinsă de molecule de apă, bate într-o grămadă undeva pe suprafață. De fapt, aceasta este doar o iluzie. Imaginați-vă că avem două molecule de apă, între care se află o moleculă de grăsime. Molecula de grăsime este nepolară, adică hidrofobă, adică nu este atrasă de moleculele de apă. Dar cele două molecule de apă sunt atrași unul de celălalt, datorită polarității, și sunt atrase cu mare forță, și pur și simplu împinge molecula de grăsime la o parte, încercând să se alăture unul altuia. Dacă acum în spatele alungarea de molecule de grăsime este chiar și o moleculă de apă, atunci se va face același lucru - va împinge la o parte grăsime și să se străduiască să se reunească cu alte molecule de apă. Rezultatul este o situație în care moleculele de grăsime sunt forțate să ajungă la periferia volumului apei, așa că se pare că ei, din proprie inițiativă, "resping" din apă.

Lipidele și membrana celulară, selecția condițiilor atractive

Se poate lua în considerare cele mai frecvente care apar în mod natural acidul gras: acid palmitic (acid palmitic [pæl'mɪtɪk „æsɪd]), a se vedea figura din stânga a ..

În partea dreaptă a moleculei, vedem o grupare carboxil: un atom de carbon la care sunt atașați doi atomi de oxigen, dintre care unul este atașat la un atom de hidrogen. Și în stânga - un lanț lung de atomi de carbon cu atomi de hidrogen atașați. În acest lanț la toți atomi de carbon intervenind atașat de doi atomi de hidrogen - nu mai este posibilă, deoarece valență de carbon este de patru, și deoarece fiecare atom de intermediar din lanțul este conectat la un atom de carbon anterior și ulterior, rămâne doar doi electroni liberi pentru formarea legăturii. Stânga îndepărtată a atomului de carbon are trei atomi de hidrogen atașați din același motiv. Astfel, formula pentru acidul palmitic poate fi scrisă ca: CH3 (CH2) 14COOH. care reflectă faptul că există 14 grupări CH2 între grupările finale CH3 și COOH.

Aceeași moleculă poate fi trasă într-o formă mai simplificată. Cu această formă de notație și noi am întâlnit: fiecare fractură este un atom de carbon, iar numărul aderat la acesta atomi de hidrogen ușor calculat, deoarece aceste coturi sunt conectate unul și nu segment dublu, ceea ce indică faptul că atomii de carbon sunt conectate prin faptul că nu o dublă, și legătura singulară și, prin urmare, putem spune cu ușurință câte valențe libere există pentru fiecare dintre ele și câte atomi de hidrogen îi sunt atașați.

Lipidele și membrana celulară, selecția condițiilor atractive

Coada de hidrocarburi a acidului palmitic conține maximum de atomi de hidrogen, pe cât posibil. Acestea, cele mai saturate cu acizi grași de hidrogen, se numesc acizi saturați ("acid saturat ['sæʧəreɪtɪd' æsɪd]). Există acizi nesaturați (acidul nesaturat [æsɪd ən'sæʧəreɪtɪd“]), în care unii atomi de carbon formează împreună o dublă legătură, și, prin urmare, fiecare dintre ele se poate atașa la un singur atom de hidrogen. Exemplu: acidul oleic (acid oleic [əʊliːɪk 'æsɪd]). Vedem că doi atomi de carbon central au format o legătură dublă între ei, care contractează doi atomi mult mai mult decât o legătură simplă. Prin urmare, în acest loc nu există un atom de hidrogen și, în plus, molecula formează o înclinare. Formula pentru acidul oleic poate fi scrisă după cum urmează: CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 7COOH. Acidul oleic este de asemenea foarte distribuit în natură și este abundent în multe grăsimi vegetale și animale.







După cum vedem, configurația acizilor nesaturați este de așa natură încât este mult mai dificil pentru ei să se împacheteze dens decât împreună. Aceasta conduce la faptul că acizii nesaturați formează uleiuri lichide, iar forma solidă este în principal saturată.

Acum știm că acizii grași sunt compuși din grăsimi și uleiuri. Dar încă nu știm exact cum acești acizi grași sunt în același timp asamblați. Acizii grași sunt stocate în citoplasmă multor celule nu sub formă de molecule individuale și un design mai complex - o molecule de trigliceride colectate în picături mici. Triglyceride (trigliceridă [trʌɪ'glɪsərʌɪd]) - o moleculă compusă din trei acizi grași atașați la o moleculă de glicerol și că astfel de molecule sunt compuse și grăsimi animale și uleiuri vegetale.

Înțeleg că noi nu știm încă - ce este glicerol (glicerină [ „glɪs (ə) rɪn]) și care sunt proprietățile sale, dar toate într-o singură vină morman nu este posibil, pentru că pur și simplu puteți vedea aspectul glicerinei - a se vedea figura. - și imaginați-vă că pe acest "cuier" atârnă trei acizi grași, care este o moleculă de trigliceride. Nu uita despre atomii de hidrogen atașați la atomi de carbon, astfel încât formula glicerol (ceas imaginea de la stânga la dreapta ca citirea formula chimică): HOCH2-CH (OH) -CH2-OH

Dacă celula necesită energie, ea ia moleculele de trigliceride din stocul său și o rupe, sfărâmând acizii grași și divizându-i în bucăți mici conținând doi atomi de carbon. Aceste bucăți mici sunt același combustibil care se formează din moleculele de glucoză: acestea intră în reacții chimice, ca urmare a faptului că celula primește energie. Dar, trigliceridele reprezintă un depozit mai serios de energie: din ele, celula primește de 6 ori mai multă energie decât ar putea obține de la glucoza din aceeași masă.

Acizii grași și diferite substanțe asemănătoare grăsimilor derivate din ele se numesc "lipide" (lipidă). De asemenea, în loc de termenul „lipide“ este uneori numit „grăsime“, dar este necesar de fiecare dată pentru a înțelege - exact ceea ce se înțelege: unul sau un alt acid gras sau trigliceride, sau chiar sisteme mai complexe.

Lipidele joacă un rol imens în celule - în special, acestea sunt principalele materiale de construcție ale membranelor celulare. Dacă nu ar exista membrane, celulele pur și simplu nu ar putea exista: tot conținutul lor ar pluti în mod liber în direcții diferite. Membrana formează un film puternic, în interiorul căruia se află conținutul celulei.

Pentru a construi membrana folosită lipide mai degrabă complexe: fosfolipide (fosfolipide [fɒsfə'lɪpɪd]). Pentru a construi o moleculă de fosfolipid, trebuie să luați mai întâi o moleculă de trigliceride și să îndepărtați de la ea unul dintre acizii grași. Apoi la glicerină este necesar să atașați o grupare fosfat - combinația deja cunoscută de atomi de fosfor și de oxigen - vezi imaginea din stânga. Și deja la grupul fosfat se adaugă încă un grup de molecule, conținând azot, numit colină [choline ['kəʊliːn]). Nu cred că ar trebui să meargă în structura și proprietățile colină, deoarece scopul nostru este acum doar o înțelegere generală a modului în care este aranjat molecula de fosfolipide. Rolul colină în activitatea organismului este foarte mare, în plus față de participarea sa în structura fosfolipidelor. Este necesar doar pentru a realiza că, și fosfat și colină sunt hidrofile și astfel împreună formează un „cap hidrofil“ fosfolipida, și ca rezultat al moleculei fosfolipida reprezintă obiectul, al cărui capăt este hidrofob, iar celălalt - pronunțat hidrofil. Această calitate a fosfolipidelor le face atât de convenabile pentru construirea membranelor.

Cred că dacă privim acum imaginile fosfolipidelor, putem înțelege deja ușor și ne amintim cum sunt aranjate. Mai jos sunt două imagini speciale în acest scop.

Lipidele și membrana celulară, selecția condițiilor atractive

Lipidele și membrana celulară, selecția condițiilor atractive

Lipidele și membrana celulară, selecția condițiilor atractive

Lipidele și membrana celulară, selecția condițiilor atractive

Următoarele imagini ilustrează modul în care două straturi de fosfolipide formează o membrană celulară. Capetele lor hidrofile ale fosfolipidele sunt îndreptate, desigur, în interiorul și exteriorul celulelor, deoarece celulele din cadrul - citoplasmă constând în esență din apă și din exterior - extracelular fluid, de asemenea, alcătuită în principal din apă.
Cozile lor hidrofobe fosfolipide sunt îndreptate în interiorul membranei.

Lipidele și membrana celulară, selectarea condițiilor atractive

Molecule având în componența sa ambelor regiuni hidrofile și hidrofobe sunt numite amfifilă (amfifile [amfə'filik]). Astfel, fosfolipidele sunt molecule amfifilice. Molecule de săpun - de asemenea. Fosfolipidele sunt mult mai pronunțate decât molecule amfifile trigliceridelor ca complex „+ fosfat de colină“ este mult mai hidrofilă decât glicerina. Când fosfolipidele sunt transportate pe suprafața apei, capetele lor hidrofile sunt puternic atrase de apă, astfel încât acestea imediat sunt poziționate astfel încât capetele lor sunt scufundate în apă, iar cozile ies în afară spre exterior. Aceasta formează un film gras - ceva asemănător cu grăsimea, plutitoare pe suprafața apei în timpul transformării sale într-un bulion delicios de pui.

Lipidele și membrana celulară, selectarea condițiilor atractive

cozi hidrofobi deși nu de mult, dar încă atrași unul de celălalt, și, în plus, moleculele de apă le deplasa, astfel încât grupul de fosfolipide ușor laminate într-o minge cu un băț afară capete - și astfel picătură de ulei (indicată prin numărul 2 în figură) pot înot în liniște în coloana de apă, ascunzând cozile din interior. In celula, exista un bistrat lipidic (în figura 1), care servește ca o barieră excelentă care previne fluid amestecat necontrolat în interiorul și în exteriorul celulei.







Trimiteți-le prietenilor: