Amphipathic è una parola usata per descrivere un composto chimico contenente sia porzioni polari (solubili in acqua) che non polari (non solubili in acqua) nella sua struttura. Può anche riguardare un composto chimico che ha sia regioni idrofobiche che idrofile. In biologia, le molecole anfipatiche sono importanti nella formazione di membrane biologiche e micelle., Attraverso di loro, la membrana plasmatica, in particolare, è in grado di creare un’efficace barriera selettiva in modo che non tutte le sostanze possano entrare o uscire dalla cellula. Invece, alcuni di loro hanno bisogno di meccanismi di trasporto. Questo è essenziale per regolare la loro concentrazione all’interno della cellula, e questo, a sua volta, è cruciale nel mantenimento dell’omeostasi.

Etimologia

Il termine anfipatico deriva dal greco amphis, che significa “entrambi” e pathy, dal greco pátheia, che significa “sofferenza”, “sentimento”. Sinonimi: anfifilico.

Struttura

Il termine amphipathic è un termine descrittivo di una sostanza o di un composto chimico che possiede sia idrofobe e idrofile porzioni nella sua struttura., La porzione idrofobica è tipicamente una grande porzione di idrocarburi CH3 (CH2)n, con n > 4). Questa porzione è non polare e lipofila. La porzione idrofila è un gruppo funzionale polare caricato o non caricato. Il gruppo caricato può essere anionico o cationico. Il gruppo anionico porta una carica negativa e può essere sotto forma di carbossilati (RCO2–), solfati (RSO4–), solfonati (RSO3–) e fosfati. Il gruppo cationico, a sua volta, porta una carica positiva. Un esempio è ammonio (RNH3+)., Un composto anfipatico può avere diversi componenti idrofobici, o diversi componenti idrofili, o entrambi.

Caratteristiche

Poiché un composto anfipatico è composto da due costituenti diversi, le sue parti possono reagire in modi opposti. Ad esempio, la sua porzione idrofila reagirà prontamente con molecole polari. Pertanto, può essere sciolto utilizzando solventi polari, come l’acqua. Al contrario, la porzione idrofobica non reagirà con molecole polari. Piuttosto, li respinge., E così, a differenza della porzione idrofila, la parte idrofobica non si dissocia in ioni in presenza di acqua. Altre molecole polari non sarebbero in grado di reagire con questa porzione, ma alcuni solventi organici non polari lo farebbero. Pertanto, una soluzione contenente solventi organici sia acquosi che non polari sarà in grado di separare un composto anfipatico in due partizioni.,

Amphiphatic biomolecules

An amphiphatic chemical compound is called an amphiphile. Many biomolecules are amphipathic, such as proteins, phospholipids, cholesterol, glycolipids, bile acids, and saponins.

Amphipathic proteins

Amphipathic proteins are comprised of polar and nonpolar sequences of amino acids., Ad esempio, una proteina può essere costituita da porzioni idrofile di amminoacidi polari (carichi) (ad esempio Asp-Ser, Tyr-Glu) e porzioni idrofobiche di amminoacidi non polari (ad esempio Gly-Pro ,le-Pro-Met). Un esempio sono le proteine di membrana presenti nelle membrane biologiche.(1) La loro natura anfipatica consente loro di inserirsi nella regione idrofobica e non polare di una membrana biologica e allo stesso tempo esporre la loro porzione idrofila al mezzo acquoso polare. E queste porzioni idrofile sporgenti della proteina possono interagire con molecole polari., La maggior parte di queste proteine anfipatiche sono in grado di queste interazioni apparentemente opposte a causa delle loro eliche anfipatiche. Un’elica anfipatica è una conformazione dell’elica proteica caratterizzata dalla presenza di facce opposte. La faccia orientata lungo l’asse lungo dell’elica è idrofila mentre la faccia opposta è idrofobica. Pertanto, può separare i domini idrofobici e idrofili di una proteina. Inoltre, consente l’autoassociazione e le interazioni proteina-proteina. Le eliche anfipatiche sono una caratteristica strutturale comune delle proteine., Examples of proteins with this conformation are ion channel membrane proteins, lung surfactant proteins, and apolipoproteins.(2)

Phospholipids

Phospholipid is another amphipathic molecule. It is a type of lipid comprised of a glycerol bound to two fatty acids and a phosphate group., Il glicerolo con un gruppo fosfato caricato negativamente attaccato è la testa idrofila di un fosfolipide. Il gruppo fosfato può essere ulteriormente legato all’idrogeno, alla colina, alla serina, all’etanolammina o all’inositolo, diversificando così in acido fosfatidico, fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidiletanolammina e fosfatidilinositolo fosfolipidi, rispettivamente. Le due lunghe catene di acidi grassi sono la coda idrofobica lipofila del fosfolipide. La natura anfipatica dei fosfolipidi ha reso quest’ultimo un componente essenziale delle membrane biologiche., La membrana plasmatica, ad esempio, è in gran parte costituita da due strati di fosfolipidi. Come anfipatici, i fosfolipidi possono interagire con varie molecole a seconda della polarità. Le teste fosfolipidi interagiscono facilmente con acqua e altre molecole polari. Le code fosfolipidi, al contrario, tendono ad evitare l’acqua e altre interazioni polari. Così, i fosfolipidi in acqua si aggregheranno orientando le loro code verso l’altro mentre espongono le loro teste all’ambiente acquoso. Infatti, è la natura anfipatica dei fosfolipidi che aiuta a formare la struttura a doppio strato della membrana plasmatica., Le code fosfolipidiche si orientano in modo tale che le loro code si allineino internamente alla membrana plasmatica mentre le teste fosfolipidiche sono rivolte verso l’esterno.

Colesterolo

Un altro anfifile è il colesterolo. È costituito dal gruppo idrofilo idrossilico (- OH) e dalla catena idrofobica di steroidi e idrocarburi ingombranti. Il colesterolo si trova nelle membrane plasmatiche animali. La sua porzione idrofila interagisce con il mezzo acquoso e con le teste polari del fosfolipide., La sua porzione idrofoba, a sua volta, è incorporata nella membrana accanto alle code idrofobiche dei fosfolipidi e delle catene di acidi grassi non polari di altri lipidi.

Glicolipidi

Glicolipidi sono amphipathic composti dal momento che essi sono costituiti da idrofilo zucchero di gruppo(s) legati covalentemente a un idrofobo lipidi coda. Sono anche presenti nella membrana plasmatica., La componente di carboidrati si estende all’esterno della cellula mentre la componente lipidica è incorporata nel doppio strato lipidico. I residui di zucchero esposti all’esterno della cellula consentono interazioni tra carboidrati e carboidrati.

Acidi biliari

Gli acidi biliari hanno una struttura steroidea composta da quattro anelli e una catena laterale che termina in un acido carbossilico e gruppi idrossilici. I sali degli acidi biliari possono aggregarsi attorno alle goccioline di lipidi e formare micelle. Quando aggregati, agiscono come tensioattivi. Emulsionano i lipidi. Ciò impedisce alle goccioline grasse di aggregarsi in particelle di grasso più grandi.,

Saponine

Le saponine sono glicosidi anfipatici che sono abbondanti nelle piante. La struttura fondamentale è una porzione di glicoside idrofilo e un derivato idrofobo triterpenico o steroide.3 Piante li producono, presumibilmente, per scoraggiare troppo erbivori. Sono amari e quindi rendono le piante meno appetibili.,

funzioni Biologiche

Il amphipathic natura di biomolecole è essenziale per i loro ruoli biologici. Le membrane biologiche e le micelle si formano mentre le molecole anfipatiche si organizzano. Poiché hanno componenti opposti, sono in grado di reagire distintamente con diverse molecole.,

Formazione della membrana

La membrana plasmatica è un classico esempio di struttura biologica costituita da biomolecole le cui caratteristiche anfipatiche consentono alla membrana plasmatica di diventare selettivamente permeabile. In particolare, i fosfolipidi occupano una percentuale enorme della membrana plasmatica. Queste molecole lipidiche hanno componenti idrofili e idrofobi che quando si orientano per creare un doppio strato lipidico. Le code fosfolipidi formano l’interno del doppio strato lipidico. Quindi, le loro teste fosfolipidi sono posizionate all’esterno., Questa disposizione spaziale è cruciale per i movimenti delle molecole attraverso la membrana plasmatica. Le piccole molecole non polari possono facilmente diffondersi al loro gradiente di concentrazione attraverso la membrana, mentre alle molecole polari sarà vietato farlo. Il doppio strato lipidico idrofobo forma una barriera tra l’interno e l’esterno della cellula. Pertanto, il trasporto di molecole polari deve essere modulato. Le molecole polari, come l’acqua e alcune proteine, e gli ioni hanno bisogno di un trasportatore nella membrana plasmatica per attraversare. Questa è la funzione delle proteine di membrana., Poiché le proteine di membrana sono anche molecole anfipatiche, possono interagire con il doppio strato lipidico idrofobo e quindi inserirsi nella membrana. Allo stesso tempo, forniscono un meccanismo di trasporto attraverso il quale passano molecole polari e cariche. Così, mentre il doppio strato lipidico impedisce loro di entrare o uscire dalla cellula, le proteine di membrana sono i loro veicoli per l’ingresso e l’uscita. Questo è importante per la cellula per garantire che i componenti citosolici siano mantenuti a livelli ottimali, mantenendo così l’omeostasi., La permeabilità selettiva della membrana plasmatica è una caratteristica fondamentale delle membrane biologiche. Pertanto, gli organelli membranosi come nucleo, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, mitocondri, cloroplasti e vescicole sono in grado di regolare in modo simile il passaggio delle molecole.
Molecole di colesterolo sono un altro anfifile essenziale. Sono presenti nella membrana plasmatica delle cellule animali e sono responsabili della fluidità della membrana e dell’integrità strutturale delle cellule animali. A causa loro, le cellule animali non hanno bisogno di una parete cellulare., La loro presenza nella membrana cellulare animale garantisce l’integrità cellulare. Mentre mantengono stabile la membrana, consentono anche a una cellula animale di modificarne la forma e muoversi. Sono anche coinvolti nel trasporto intracellulare, nella permeabilità selettiva, nella segnalazione cellulare e nella conduzione nervosa.
I glicolipidi sono un altro componente della membrana plasmatica. Forniscono stabilità alla cellula. Permettono anche interazioni tra cellule. Consentono la formazione del tessuto per adesione cellulare. Inoltre, facilitano il riconoscimento cellulare, che è essenziale nelle funzioni immunologiche.,

Formazione di micelle

Una micella è un aggregato di molecole tensioattive in cui le regioni idrofile della testa affrontano la soluzione acquosa e le regioni idrofobiche della coda sono orientate verso il centro. Quindi, è spesso di forma sferica. A causa della natura anfipatica degli acidi biliari, sono in grado di formare micelle. Micelle contenenti acido biliare aiutano nella digestione dei lipidi. Portano i lipidi vicino alla membrana del bordo della spazzola intestinale per indurre l’assorbimento del grasso.,4

See also

• Amphiphile
• Phospholipid
• Cholesterol