Гидрофильность это в биологии кратко

Обновлено: 04.07.2024

гидрофобные (от гидро… и греч. pholos — боязнь, страх) - отталкивающиеся от воды, образуют с водой поверхности раздела
гидрофильные (от гидро… и греч. philia—любовь) - притягивающиеся к воде.
Гидрофильность, гидрофобность — характеристики интенсивности молекулярного взаимодействия поверхности тел с водой. Понятие гидрофильность, гидрофобность относится не только к телам, у которых оно является свойством поверхности, но и к отдельным молекулам, их группам, атомам, ионам. Гидрофильностью (хорошей смачиваемостью водой) обладают вещества с ионными кристаллическими решётками (оксиды, гидроксиды, силикаты, сульфаты, фосфаты, глины и т. д.) , вещества с полярными группами —ОН, —СООН, —NO2 и др. Гидрофобностью (плохой смачиваемостью) обладают большинство органических веществ с углеводородными радикалами, металлы, полупроводники и т. д. Гидрофильность, гидрофобность являются частным случаем отношения веществ к растворителю — лиофильности, лиофобности.

гидрофобные-те которые ни при каках условиях с водой не реагируют, а гидрофильные- наоборот все время наровят присоединить к себе воду

первые - растения, неадекватно реагирующие на влажную среду; вторые - равносильно замечательно живут и при засухе и во влажных уславиях. Употребляются эти прилагательные только для описания жизнедеятельности растений. У животных - другие названия

ГИДРОФИЛЬНОСТЬ И ГИДРОФОБНОСТЬ, понятия, характеризующие сродство веществ или образованных ими тел к воде; это сродство обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия. Слова ;гидрофильный; и ;гидрофобный; могут относиться в равной степени к веществу, к поверхности тела и к тонкому (в пределе - толщиной в одну молекулу) слою на границе раздела фаз (тел) . Г. и г. - частный случай лиофилъности и лио-фобности - характеристик молекулярного взаимодействия веществ с различными жидкостями.

Общей мерой гидрофильное служит энергия связи молекул воды с поверхностью тела; её можно определить по теплоте смачивания, если вещество данного тела нерастворимо. Гидрофобность следует рассматривать как малую степень гидрофильности, т. к. между молекулами воды и любого тела всегда будут действовать в большей или меньшей степени межмолекулярные силы притяжения. Г. и г. можно оценить по растеканию капли воды на гладкой поверхности тела. На гидрофильной поверхности капля растекается полностью, а на гидрофобной - частично, причём величина угла между поверхностями капли и смачиваемого тела зависит от того, насколько данное тело гидро-фобно. Гидрофильны все тела, в которых интенсивность молекулярных (атомных, ионных) взаимодействий достаточно велика. Особенно резко выражена гидрофильность минералов с ионными кристаллич. решётками (напр. , карбонатов, силикатов, сульфатов, глин и др.) , а также силикатных стёкол. Гид-рофобны металлы, лишённые окисных плёнок, органич. соединения с преобладанием углеводородных групп в молекуле (напр. , парафины, жиры, вески, нек-рые пластмассы) , графит, сера и др. вещества со слабым межмолекулярным взаимодействием .

Понятия Г. и г. применимы не только к телам или их поверхностям, но и к единичным молекулам или отд. частям молекул. Так, в молекулах поверхностно-активных веществ различают гидрофильные (полярные) и гидрофобные (углеводородные) группы. Гидрофильность поверхности тела может резко измениться в результате адсорбции таких веществ.

Повышение гидрофильности наз. гидрофилизацией, а понижение - гидрофобизацией. Оба эти явления играют важную роль при обогащении руд методом флотации. В текст, технологии гидрофилизация тканей (волокон) необходима для успешного крашения, беления, стирки и т. д. , а гидрофо-бизация - для придания тканям водостойкости и непромокаемости.

Извиняюсь что простыми словами обьяснить не получилось, но если перечитать пару раз то всё понятно.. .

Гидрофильный молекула или вещество притягивается к воде. Вода это полярная молекула который действует как растворитель растворяя другие полярные и гидрофильные вещества. В биологии многие вещества являются гидрофильными, что позволяет им распределяться по всему клетка или организм, Все клетки используют воду в качестве растворителя, который создает решение известный как цитозоль, Цитозол содержит много веществ, большинство из которых являются гидрофильными по меньшей мере на части молекулы. Это гарантирует, что это можно легко транспортировать по клетке. Вещества, которые гидрофобный или отталкивают воду, часто транспортируются через и между клетками с гидрофильными белками или структурами, прикрепленными для помощи в их рассеивании.

Гидрофильные вещества диффундируют в воде, то есть они перемещаются из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Это вызвано притяжением молекул воды к гидрофильным молекулам. В областях с высокой концентрацией молекул вода движется внутрь и разделяет молекулы. Затем молекулы распределяются в области с низкой концентрацией, где может взаимодействовать больше молекул воды. диффузия является очень важным свойством большинства гидрофильных веществ для живых организмов. Диффузия позволяет им распределять вещества практически без энергии с их стороны.

Примеры гидрофильных

сахар

Сахар, а точнее глюкоза, – это молекула, которую многие типы клеток используют в качестве источника энергии. Молекула глюкозы имеет как гидрофобные, так и гидрофильные участки. На рисунке ниже показана молекула глюкозы. Черные шары – это атомы углерода, красные шары – это атомы кислорода, а белые шары – это атомы водорода. Связи между атомами углерода имеют одинаковую долю электронов, и статический электрический заряд не создается. Атомы кислорода, однако, вытягивают неравную долю электронов из атомов углерода и водорода, к которым они присоединены. Это свойство, известное как электроотрицательность, приводит к неравномерному распределению электронов в большинстве случаев. Это заставляет электрический диполь формироваться через связь, создавая области положительной и отрицательной энергии. Вода может взаимодействовать с этими диполями и растворять глюкозу.

В организме человека, как и у многих животных, энергия, хранящаяся в связях глюкозы, используется в каждой клетке для управления клеточными функциями. Чтобы транспортировать глюкозу ко многим клеткам, глюкоза растворяется в кишечнике и сохраняется в печень выпущен в кровоток. Поскольку глюкоза является частично гидрофильной молекулой, она в равной степени растворяется в кровотоке и обеспечивает глюкозу всеми частями тела. Чтобы проникнуть через гидрофобные центры плазматических мембран, глюкоза транспортируется специальными белками. Попав в каждую клетку, глюкоза может расщепляться посредством гликолиза и дыхания, чтобы обеспечить коэнзим СПС. АТФ может обеспечивать энергией другие ферменты, чтобы помочь им выполнять свои различные функции.

Ферменты

ДНК, информационная молекула, которая ведет жизнь на Земле, кодирует последовательность аминокислоты, Эти аминокислоты могут быть гидрофильными или гидрофобными. Белки создаются последовательностями аминокислот, но не становятся функциональными, пока они не сложены должным образом. Длинная цепочка аминокислот становится свернутой из-за различных взаимодействий, которые она имеет с другими аминокислотами в цепи, а также взаимодействий с окружающей средой. В конце концов, гидрофобные и неполярные области белка будут сгруппированы вместе, а гидрофильные полярные области будут подвергаться воздействию окружающей среды.

Белки становятся функциональными ферментами, когда они имеют правильную форму, чтобы принять подложка и снизить энергию активации химической реакции. Если мутация в ДНК находится гидрофобная аминокислота, куда должна была пойти гидрофильная аминокислота, вся структура может пострадать и фермент может перестать функционировать. Поскольку вода является растворителем во всех клеточных цитозолях, важно, чтобы внешние белки были гидрофильными, чтобы они могли диспергироваться и перемещаться вокруг клетки. Таким образом, клетка может создавать белки в одном месте (обычно это рибосомы) и распространять их через клетку путем диффузии. Это гидрофильное свойство большинства белков позволяет им заполнять определенные клетки и производить огромное количество определенных продуктов, необходимых для организма.

Клеточные мембраны

Клеточные мембраны созданы из двух слоев молекул, известных как фосфолипиды. Фосфолипиды являются амфифильными, то есть они оба притягиваются к воде в одной области молекулы и отталкивают воду в других областях. глава из фосфолипид молекула является гидрофильной областью. Хвосты являются гидрофобной областью и направлены внутрь друг к другу. Это исключает воду из середины двух листов, создавая тем самым разделитель между двумя резервуарами раствора. Если мембрана закрыта, в сфере создается клетка. Бактериальные клетки не имеют дальнейшего деления, но эукариоты далее делят свои клетки на органеллы. Эти органеллы также окружены фосфолипидами.

Хотя вода не может легко пройти через клеточная мембрана Есть много встроенных белков, которые пропускают воду в клетку. Есть также белки, которые транспортируют другие гидрофильные вещества через мембрану. Эти белки, хотя и не ферменты, также образованы аминокислотными цепями. Как видно из рисунка ниже, эти белки часто функционируют, используя энергию АТФ для перемещения различных веществ через мембрану. Без канала через гидрофобную мембрану гидрофильные вещества не могли бы пройти.

Белок на графике выше имеет как гидрофобные, так и гидрофильные участки. Внешний вид белка, части, подверженные воздействию окружающей среды и цитоплазма будет гидрофильным. Внутренние части белка, которые взаимодействуют с липидами в середине мембраны, будут гидрофильными. Таким образом, белок может оставаться встроенным в мембрану просто благодаря склонности гидрофобных веществ к кластерным и гидрофильным веществам притягиваться к воде. Концы тянутся к воде, а середина взаимодействует с гидрофобными липидами. Таким образом, многие макромолекулы амфифильны, взаимодействуя с различными веществами.

гидрофобный – Молекулы или вещества, которые не притягиваются к воде или отталкивают ее.
полярный – Молекулы, которые имеют противоположные электрические полюсы.
Неполярные – Молекулы, которые распределяют электроны равномерно, не вызывая взаимодействия с полярными молекулами.
амфифильные – Привлекается как вода, так и гидрофобные вещества, такие как мыло.

викторина

1. Исследователи часто разрабатывают лекарства, которые можно проглатывать, переваривать и распространять в кровоток. Какое свойство имеют эти лекарства?A. гидрофильныйB. гидрофобныйC. Неполярные

Ответ на вопрос № 1

верно. Это было бы примером гидрофильного лекарства. Поскольку это может быть растворено в кровоток, это гидрофильно. Молекулы, которые нуждаются в специальных белках или транспортных пузырьках для переноса в кровь обычно гидрофобны. Лекарство, скорее всего, является полярной молекулой, потому что она легко растворяется водой.

2. При приготовлении еды повар кладет много соли на свежесрезанный картофель. Соль вытягивает воду из картофеля из-за сильного притяжения между ионными молекулами соли и полярными областями молекул воды. Что такое соль?A. гидрофобныйB. амфифильныеC. гидрофильный

Ответ на вопрос № 2

верно. Соль – это матрица из положительно и отрицательно заряженных атомов. Эти ионы притягиваются к полярным областям H2O и растягиваются им на части. Когда вода начинает вытягиваться из картофеля, соль начинает растворяться, и увеличивается площадь поверхности. Как только вода будет извлечена из всех поверхностных клеток, она начнет двигаться наружу от центра картофеля. Если бы соль была гидрофобной, она бы не притягивала воду из клеток.

3. Делается белок, который будет встроен в клеточную мембрану. Белок функционирует в распознавании других клеток. Как таковой, торчит из клеточной мембраны в окружающую среду. Тем не менее, белок не передает ничего внутрь клетки. Следовательно, он не распространяется за середину клеточной мембраны. Часть белка в окружающей среде – это часть A, часть белка, встроенная в мембрану, – это часть B. Какое свойство проявляет каждая часть?A. А – гидрофобный; Б – гидрофобныйB. А – гидрофильный; Б – гидрофильныйC. А – гидрофильный; Б – гидрофобный

Ответ на вопрос № 3

Следовательно, гидрофильные вещества обычно растворимы или смешиваются с водой. Однако гидрофильность, то есть ее сродство к воде и другим полярным растворителям, связана не только с самой растворимостью, но и со степенью смачиваемости, которая существует между водой и поверхностями этих веществ или материалов. .

Таким образом, гидрофильные поверхности легче намокнуть или отсыревать, чем гидрофобные, которые ненавидят воду или отталкивают ее. Первые сглаживают капли воды рядами, а вторые делают их круглыми и выступающими. Визуализация этих капель - один из основных факторов, позволяющих отличить гидрофильный материал от гидрофобного.

Концепция гидрофильности необходима для понимания химии поверхности, растворов, границ раздела фаз и амфифильного характера таких веществ, как белки и жирные кислоты.

Использование термина гидрофильный или гидрофильный

Следовательно, мы говорим о гидрофильной молекуле или гидрофильной, если ее сродство к воде очень велико по определенным соображениям. Например, сахароза - это гидрофильное соединение, что означает то же самое, что сказать, что оно является гидрофильным, поскольку его кристаллы легко растворяются в любом объеме воды.

Рассматриваемая молекула может иметь гидрофильные структурные сегменты или части, которые вполне могут состоять из углеродного скелета или просто полярной группы. Когда речь идет о группе, мы обычно говорим, что это гидрофильная группа, которая способствует гидрофильности молекулы или поверхности, к которой она принадлежит.

Характеристики гидрофильных веществ

Ковалентность

Гидрофильные вещества - это ковалентные соединения, что означает, что их единицы состоят из молекул, а не ионных сетей. Следовательно, хотя соли обычно хорошо растворяются в воде, даже в большей степени, чем многие гидрофилы, их обычно не называют таковыми, поскольку они не состоят из молекул.

С другой стороны, не все соли растворимы в воде, такие как хлорид серебра, AgCl, поэтому их нельзя отнести к гидрофильным.

Полярность

Чтобы молекула была гидрофильной, она должна иметь определенную полярность. Это возможно только в том случае, если в его структуре есть полярные группы, такие как -OH, -SH, -NH.₂, -COOH и т. Д., Так что они вносят вклад в его постоянный дипольный момент и, следовательно, в его гидрофильность.

Взаимодействия

Гидрофилы известны выше других соединений из-за их способности образовывать водородные связи с молекулами воды. Обратите внимание, что упомянутые выше полярные группы обладают способностью отдавать водороды или принимать их с образованием таких мостиков, которые представляют собой особый тип диполь-дипольных взаимодействий.

Твердые состояния

Гидрофилы могут быть газообразными, жидкими или твердыми веществами, причем последние два являются наиболее распространенными.

Гидрофильные жидкости смешиваются с водой, поэтому при смешивании не будет видно двух фаз.

Между тем, гидрофильные твердые вещества растворяются в воде или очень легко впитывают ее; но, кроме того, некоторые из них могут намокнуть или стать влажными, не растворяясь вообще, поскольку, хотя их поверхность гидрофильна, их внутренняя масса не полностью. Так обстоит дело со многими полимерными материалами, такими как химически модифицированные силиконы.

Гидрофильные поверхности

Гидрофильные поверхности являются предметом изучения химии поверхностей. Они не растворяются в воде, но могут намокнуть и сгладить капли воды, которые оседают на нем. Это потому, что они имеют внешние гидрофильные группы, которые эффективно взаимодействуют с молекулами воды.

Капля воды образует с гидрофильной поверхностью контактный угол менее 90º, что означает то же самое, что и уплощенную, не очень сферическую или круглую форму.

Настолько, что капли в конечном итоге расширяются и стекают, как ряды жидкости. Например, это свойство используется для предотвращения запотевания поверхности туманом, поскольку вода почти не касается воды, которая конденсируется и скатывается вниз.

Наша кожа гидрофильна, так как капли на ней сплющиваются и скользят; кроме случаев, когда они смазаны маслом или кремом. Тогда капли воды будут круглыми и четкими, потому что поверхность временно стала гидрофобной.

Примеры гидрофильных веществ

Аммиак

Аммиак, NH₃, является гидрофильным, поскольку его молекула может образовывать несколько водородных связей с водой. Это делает его очень растворимым в воде как в газообразном, так и в жидком состоянии.

Щавелевая кислота

Щавелевая кислота, H₂C₂ИЛИ₄, является гидрофильным, поскольку его твердое вещество хорошо растворяется в воде из-за водородных связей, которые он может образовывать с двумя своими группами -COOH.

Метанол

Метанол, CH₃ОН является гидрофильным благодаря своей ОН-группе.

Спирты

Спирты обычно являются гидрофильными веществами, если их углеродный скелет не очень большой. Например, 1-пропанол и 2-пропанол смешиваются с водой, но это не относится к 1-бутанолу, смешиваемость которого снижена из-за его более длинной углеродной цепи.

Крахмал

Крахмал является примером гидрофильного полимера, поскольку его звенья глюкозы имеют несколько групп ОН, с которыми он образует водородные связи с молекулами воды.

Дерево

Древесина гидрофильна и, хотя она не растворяется в воде, быстро намокает, если на нее не наносить гидрофобные покрытия.

Протеин

Белки имеют полярные группы, тесно связанные с водой. Следовательно, его взаимодействие с молекулами воды эффективно. Однако это не означает, что все белки растворимы в воде, поскольку их структуры (третичные и четвертичные) играют фундаментальную роль в этом процессе растворения.

Стекло

Стекло является гидрофильным материалом, потому что, хотя оно состоит не из молекул, а из сеток SiO₂ Трехмерные атомы кислорода могут принимать водородные связи из воды. Это причина того, что стеклянные очки потеют во влажной среде.

Деление веществ на группы по отношению к воде

Гидрофильность, наряду с гидрофобностью, относится к отдельным молекулам, их группам, атомам, ионам. Также этими свойствами характеризуют твердые тела. Обе группы веществ имеют важное значение в природе и хозяйственной деятельности. Изучение гидрофильности и гидрофобности веществ в составе клетки — предмет изучения биохимии.

Группы соединений по отношению к воде:

Клетки содержат несколько тысяч веществ, участвующих в биохимических реакциях. Многие из них могут протекать только в водных растворах. Поэтому растворимость играет важную роль в осуществлении всех биохимических процессов.

Гидрофильные соединения

Гидрофильными веществами являются:

многие минеральные соли и кислоты;
низшие карбоновые кислоты;
моносахариды;
аминокислоты;
низшие спирты.

Молекула воды является диполем: на атоме кислорода сосредоточен отрицательный, на атомах водорода — положительный заряд. В гидрофильных частицах тоже есть противоположно заряженные участки. Частицы таких соединений обладают высокой энергией притяжения к молекулам Н₂О. Вода создает гидратную оболочку, окружающую высокомолекулярные соединения (белки, полисахариды). Гидрофильность веществ проявляется в интенсивном взаимодействии, высокой смачиваемости и способности хорошо впитывать воду.

Гидрофобные соединения

Углеводороды, нуклеиновые кислоты, некоторые белки, уголь, сажа, сера хорошо растворимы в органических растворителях, например, в эфире. Легко определить, какие из перечисленных веществ являются гидрофобными. Это соединения, которые не растворяются в воде (полярном растворителе).

Примеры гидрофобных веществ:

животный жир, растительное масло и другие липиды;
высшие карбоновые кислоты;
нуклеиновые кислоты;
большинство белков;
полисахариды.

Энергия притяжения многих белков, липидов, полисахаридов, нуклеиновых кислот к молекулам воды меньше энергии водородных связей Н2О. Из представленных соединений гидрофобными являются преимущественно высокомолекулярные вещества. Они не взаимодействуют с водой, но в небольших количествах адсорбируют ее. Поэтому абсолютно гидрофобных веществ не бывает.

Читайте также: