Амфифильные молекулы

Амфифильные молекулы, как правило, плохо растворяются в воде, склонны образовывать агрегаты таким образом, что их полярные группы на границе раздела фаз получают направление в сторону воды. При низких температурах смешение жидкого амфифила с водой приводит к расслоению системы на две фазы — жидкий амфифил с небольшими количествами растворенной в нем воды и вода с амфифилом. [c.224]

Подобные амфифильные молекулы в водной среде стремятся к агрегации таким образом, что липофильные участки молекул (хвосты), стремясь попасть в гидрофобную фазу, образуют сплошные неполярные области, а полярные формируют границу между гидрофобной фазой и водой. Этот процесс происходит самопроизвольно и среди ассоциатов наиболее известны мономолекулярные пленки (монослои), мицеллы и бимолекулярные липидные слои. Формирование ассоциата того или иного типа определяется прежде всего соотношением размеров полярной и неполярной частей молекулы. [c.30]

Вспомогательные приемы, например добавление в полярные водные растворы далапона подходящих поверхностноактивных веществ, могут увеличить совместимость далапона с растительными носками и даже с плазмолеммой. Объяснить это также можно тем, что амфифильная молекула ориентируется определенным образом по отношению к плазмолемме и тем самым снижает ее непроницаемость для анионов далапона. Вместе с тем, учитывая разнообразие современных поверхностноактивных и других добавок, нельзя не признать отсутствия ясной связи между поверхностноактивными свойствами раствора и токсичностью далапона. Существует также плохо объясненная зависимость от природы катиона. [c.234]

Гидрофобные взаимодействия в мембранах. Стремление амфифильных молекул [c.19]

С точки зрения химического состава отличительной чертой мембран является высокая концентрация в них липидов. Эти молекулы легко экстрагируются из мембран с помощью органических растворителей и плохо растворяются в воде. Мембранные липиды — это в основном особые амфифильные молекулы, имеющие длинные углеводородные хвосты, а также холестерин или его эфиры. Особенности этих молекул и их взаимодействия в значительной степени определяют структуру и свойства биологических мембран. [c.214]

Важнейшим физическим свойством двухцепочечных амфифильных молекул является их склонность образовывать двойные слои в водных дисперсиях, имеющие вид отдельных пузырьков или ламеллярных (пластинчатых) структур. Такие структуры изображены на рис. 4.12 амфифильные молекулы в них объединяются так, что полярные головки контактируют с водной фазой, а углеводородные хвосты собираются вместе, образуя безводную фазу. Бислой играет роль мембраны, отделяя содержимое пузырька от внешней среды. Ясно, что толщина бислоя зависит от длины и жесткости углеводородных липидных хвостов. [c.218]

Одноцепочечная амфифильная молекула [c.219]

Основа структуры биологических мембран создается амфифильными липидными молекулами, которые, объединяясь, образуют бислойные пузырьки, имеющие полость внутри (см. рис. 4.13). Амфифильные липиды состоят из полярных головок и прикрепленных к ним длинных углеводородных хвостов (гл. 4). Обычно бислои образуются из двухцепочечных амфифильных молекул, т.е. молекул, у которых к одной полярной головке прикреплены две углеводородные цепи. Одноцепочечные же амфифильные молекулы образу- [c.454]

ЮТ не двойные слои, а мицеллы — глобулярные агрегаты, у которых полярные группы находятся на наружной поверхности, а углеводородные цепи направлены внутрь структуры (рис. 4.13). На этом различии в поведении одно- и двухцепочечных амфифильных молекул мы и остановимся далее в этой главе. Особенно внимательно мы рассмотрим термодинамические принципы, которые определяют образование двойных слоев, и связь между их структурой и функциями. (В гл. 4 обсуждаются общие вопросы структуры биологических мембран и роль, которую играют в ней липидные бислои.) [c.455]

В табл. 25.3 приведены результаты таких вычислений для разных в случае сферы и вытянутых эллипсоидов с отношениями осей 1,25 и 2,0. Ясно, что число амфифильных молекул на мицеллу увеличивается по мере роста 1 вслед за увеличением Эту зави- [c.458]

В каждом случае /4 //Уц = для одноцепочечных амфифильных молекул и [c.460]

А /М для двухцепочечных амфифильных молекул. [c.460]

При данном / цилиндрическая мицелла или плоский бислой могут включить в себя любое число амфифильных молекул благодаря простому росту на концах. Однако приведенные выкладки показывают, что при заданном / наблюдается уменьшение площади поверхности в расчете на головку, когда мицелла принимает несферическую форму, что связано с необходимостью включения большего числа молекул. В общем случае отклонения от сферической формы вызывают уменьшение А /Л г к при заданном радиусе сфера имеет наибольщее отнощение поверхности к объему. [c.460]

Эта ситуация графически представлена на рис. 25.8, где изображена зависимость Л п/N от /Уц для одноцепочечных амфифильных молекул с N 2 = 12. Плошадь поверхности вычислялась на расстоянии 2 А над поверхностью сердцевины, чтобы получить более точное представление о площади, занимаемой головками на самом деле. Следует отметить, что при радиусе мицелла правильной сферической формы имеет объем При фиксированном это означает, что сферическая форма достигается при одном определенном значении (/Уц = 56 см. табл. 25.3). При ббльших /Уц по мере связывания [c.460]

Для двухцепочечных амфифильных молекул — таких, как фосфолипиды — ситуация сушественно отличается от той, которая имеет место в случае одноцепочечных амфифильных молекул. У двухцепочечных молекул Л = N /2. График, приведенный на рис. 25.8, относится к одноцепочечным амфифильным молекулам, и, чтобы получить соответствующие величины для двухцепочечных молекул, мы должны умножить те значения, которые дает график, на два. В результате величина А /Ы для двойного слоя, образованного двухцепочечными молекулами, оказывается близкой к той, которая характерна [c.461]

Этим объясняется то, что в водных дисперсиях двухцепочечные амфифильные молекулы образуют двойные слои. Последние часто имеют вид замкнутых пузырьков, при этом углеводородные концы молекул не соприкасаются с раствором. У таких пузырьков плошадь поверхности лишь незначительно отличается от площади плоского бислоя. [c.462]

Данные, представленные в этом разделе, позволяют получить достаточно полное представление об особенностях строения бислоев. Оии показывают, что тенденцию амфифильных молекул к образованию бислоев можно объяснить, исходя из простых термоди- [c.479]

До сих пор считали, что ленгмюровские пленки (молекулярные монослои) на поверхности воды можно получить только из так называемых амфифильных молекул, то есть молекул, содержащих полярную гидрофильную головку и гидрофобньгй хвост. Такие молекулы легко образуют монослои на поверхности воды, располагаясь так, чтобы полярные головки опустились в воду, а гидрофобные торчали наружу. [c.154]

Липиды мембран представлены тремя основными классами полярных липидов фосфолипидами (глицеро- и сфингофосфолипиды), гликолипидами и стероидами. Все мембранные липиды (несмотря на различие в составе) являются амфифильными молекулами, построены по единому плану и имеют две области, отличающиеся сродством к воде гидрофобные радикалы (хвосты) и полярные головки (рис. 22.2). [c.303]

В водных растворах амфифила при увеличении его концентраш и выше некоторого критического значения (критическая концентращ1я мицеллообразования) образуются шарообразные или цилиндрические мицеллы нормального типа, у которых имеется ядро, состоящее из контактирующих между собой углеводородных цепей амфифильных молекул или нов, а поверхность мицелл образована гидрофильными полярными группами, обращенными к межмицеллярной водной области. [c.50]

Липидные компоненты клеточных мембран. Липиды, содержащиеся в мембранах, являются амфифильными молекулами. Они имеют гидрофобную часть (длинные углеводородные цепи) и компактные гидрофильные группы. Амфифильные молекулы проявляют тенденцию к агрегации, причем полярные гидрофильные группы располагаются на поверхности раздела водной и гидрофэбной фазы, образованной углеводородными радикалами. [c.236]

Примерно 60 лет назад Гортер и Грендел установили, что амфифильные молекулы образуют в водной среде термодинамически стабильный бимолекулярный слой (бислой). Бислой—это плоская структура, в которой гидрофобные области фосфолипидов недоступны для воды, а гидрофильные в нее погружены (рис. 42.5). В неблагоприятное водное окружение экспонирован только край (или края) би- [c.130]

Второй вопрос касается молекул, нерастворимых в жирах. Каким образом поддерживаются трансмембранные градиенты концентраций таких веществ Объясняется это следуюшим мембраны содержат белки, а белки также являются амфифильными молекулами и могут соответствующим образом встраиваться в бислой. Эти белки формируют каналы, по которым могут перемещаться ионы и малые молекулы, а также служат переносчиками для больших молекул, которые другим способом не могут пересечь бислой. Все эти процессы мы рассмотрим ниже. [c.131]

Свойствами факторов слияния обладают липиды (фосфатидилэтаноламин, кардиолипин), имеющие форму обратного клина. Клиновидность проявляется в том, что эти липиды в системах липид — вода образуют гексагональную фазу. Чем больше кривизна контактирующих мембран, тем быстрее они сливаются. Маленькие везикулы лучше сливаются друг с другом, чем большие. Полярные амфифильные молекулы (ненасыщенные жирные кислоты, моноацилглицерин), поликатионы (полилизин), углеводороды (декан), продукты перекисного окисления липидов, диметплсульфоксид являются индукторами слияния. Уменьшение микровязкости мембран данными факторами слияния способствует взаимодействию клеток. [c.85]

В противоположность этому одноцепочечные амфифильные молекулы стремятся образовывать в водной среде глобулярные мицеллы, а не бислойные структуры. Типичная мицелла содержит до 1(Ю молекул ее строение показано на рис. 4.12. Таким образом, тенденция к формированию мембраноподобных бимолекулярных слоев — это специфическое свойство двухцепочечных амфифильных молекул. Для того чтобы понять причины, лежащие в основе образования мицелл или бислоев, и лучше представить их особенности, необходимо рассмотреть ряд конкретных термодинамических и структурных аспектов вопроса (гл. 25). [c.218]

РИС. 4.12. Схематическое изображение некоторых амфифильных структур. Плоский бислой и сферический бислой (пузьфек) формируются из двухцепочечных амфифильных молекул. Мицеллу образуют одноцепочечные амфифильные молекулы. [c.219]

Весьма информативным является такой термодинамический параметр, как где — химический потенциал амфифильного вешества в мицелле, а — химический потенциал того же вешества в водной фазе. Для н-алкилбетаинов этот параметр меняется в зависимости от числа атомов углерода в цепи R амфифильной молекулы по формуле [c.457]

Эти и другие факты были объяснены Тэнфордом (С. Tanford, 1973) с помощью ирын1/ы-па противодействующих сил. Его идея проста. Структура и свойства мицелл определяются в основном двумя факторами гидрофобным притяжением углеводородных цепей и взаимным отталкиванием полярных головок. Наличие сил отталкивания для амфифильных молекул, обладающих полярными головками с нескомпенсированным зарядом, совершенно очевидно. Однако помимо этого имеет место и эффект сольватации, который играет главную роль в случае нейтральных головок толстые сольватные слои вокруг головок препятствуют их сближению. [c.457]

Для одноиепочечных амфифильных молекул равно числу головок N , для двухцепочечных молекул Л/ц = 2N . [c.459]

Величина и форма, которые на самом деле принимает мицелла, определяются отношением площади ее поверхности/Ij, (содержащей гбловки) к числу/V,, головок в мицелле (для одноцепочечных амфифильных молекул = N ). Такая зависимость обязана важной роли, которую играет компонент отталкивания в регуляции роста мицеллы ясно, что величина зависит от расстояния между головками. Если мицелла должна вырасти сверх размера, допускаемого сферической формой, она обязана принять другую форму. Однако при таком изменении формы меняется отношение Л причем, как мы увидим дальше, оно становится меньше. Это в свою очередь вызывает увеличение которое в конечном счете может ограничить рост мицеллы. [c.459]

ДЛЯ цилиндра из одноцепочечных молекул. Поскольку, как мы видели на примере больших мицелл из одноцепочечных амфифильных молекул, такая величина А вполне допустима, нет оснований думать, что она окажется неприемлемой для двухцепочечных молекул. Следовательно, двухцепочечные амфифильные молекулы должны образовывать двойные слои. Несмотря на то что, если бы двухцепочечные молекулы образовывали цилиндры, величинабыла бы еще больше, цилиндры в этом случае не могут образовываться, поскольку при таком большом расстоянии между головками в углеводородную сердцевину проникала бы вода. Более того, так как для двухцепочечных молекул величина [c.462]

Структурной основой биологических мембран является бислой, состоящий из липидных амфифильных молекул, полярные головки которых контактируют с водной средой, а углеводородные цепи собраны вместе внутри бислоя. Бислой образуется в соответствии с теми же принципами, которые определяют образование мицелл. Можно показать, что отнощение плошади 7юверхности мицеллы к числу головок влияет на форму и размер мицеллы. В то время как одноцепочечные амфифильные молекулы образуют глобулярные мицеллы, для двухцепочечных амфифильных молекул (когда к одной полярной головке присоединены две неполярные цепи) отнощение плошади поверхности к числу головок таково, что более предпочтительной является бислойная структура. [c.481]

Структура и функция бислоя исследовались многими физическими методами, в том числе с помошью рентгеноструктурного анализа, методами ЯМР и ЭПР. Рентгеноструктурные исследования выявили, что углеводородные цепи расположены перпендикулярно поверхности бислоя, причем расстояние между цепями составляет 4—5 А. Было показано также, что в б ислое имеет место латеральная диффузия молекул с константой диффузии порядка 10 см с . Имеющиеся данные указывают на то, что гибкость амфифильной молекулы и подвижность отдельных ее участков изменяются по мере перехода от головок к центру бислоя оказалось, что подвижность цепи больще в толще бислоя, а вблизи головок положение ее более фиксировано. Таким образом, бислой по своей природе — структура не статическая, а динамическая. Более того, бислой может переходить из упорядоченного состояния в неупорядоченное мезоморфное. Эти и другие результаты дают ключ к пониманию поведения биологических мембран. [c.481]

Исследуется образование мицелл из одноцепочечных амфифильных молекул при разных концентрациях соли. Предположим, что имеется метод определения формы мицелл, с помошью которого обнаруживается, что форма мицелл резко меняется в интервале концентраций Na l в растворе от 0,01 до 0,5 М. Объясните это изменение формы. Будет ли меняться также и размер мицелл при увеличении концентрации соли Поясните ващ ответ. Как, по-ващему мнению, изменится форма мицелл (и их размеры, если они происходят) [c.482]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология