Anfipático
Definición anfipática
Una molécula anfipática es una molécula que tiene partes polares y no polares. Los fosfolípidos, por ejemplo, tienen «colas» de ácidos grasos no polares y «cabezas» de fosfatos polares.
La «polaridad» es una propiedad importante de las moléculas que determina cómo interactuarán con otras moléculas.
La polaridad se crea cuando algunos núcleos atómicos de una molécula atraen electrones con más fuerza que otros. El resultado es que la carga negativa de los electrones se congrega más alrededor de un átomo que de otro, mientras que el otro átomo posee una ligera carga positiva porque los electrones están más cerca del primer átomo.
Las moléculas polares a menudo contienen elementos como oxígeno y azufre, cuyos núcleos atraen electrones con mucha fuerza. Esto les permite alejar algunos electrones de sus átomos asociados.
El agua es un buen ejemplo de molécula polar: su átomo de oxígeno separa los átomos de sus hidrógenos.
Las moléculas no polares, por otro lado, a menudo son pesadas en elementos como el carbono, que tiene una atracción bastante promedio sobre los electrones. Esto significa que es probable que las moléculas de carbono compartan electrones por igual y tengan una carga neutra.
En el caso de las moléculas polares, “lo similar atrae lo similar”: las moléculas polares tienden a interactuar fuertemente con otras moléculas polares, porque sus extremos positivo y negativo se atraen entre sí.
Las moléculas no polares, por otro lado, no interactúan fuertemente con las moléculas polares y en realidad pueden ser empujadas fuera del camino por otras moléculas polares que son atraídas por las cargas parciales de las moléculas polares.
Las moléculas anfipáticas son biológicamente útiles porque pueden interactuar con sustancias polares y no polares.
Esto les permite hacer posibles cosas que no serían posibles solo con moléculas polares y no polares, incluida la creación de estructuras tan cruciales como la membrana celular.
Función de las moléculas anfipáticas
Probablemente la función más importante de las moléculas anfipáticas en biología es la formación de la membrana celular.
Para que exista la vida tal como la conocemos, es fundamental que los materiales de la vida, como el ADN, las proteínas y las moléculas de energía, estén contenidos dentro de una membrana. Esto aumenta las posibilidades de que las moléculas interactúen y las protege de las amenazas ambientales.
¿Puede imaginarse una célula existente si su ADN, proteínas y azúcares flotaran al azar en un lago? Algunos científicos piensan que la vida pudo haber comenzado de esta manera, ¡pero no es muy eficiente! Entre otras cosas, sin las membranas celulares sería imposible que los seres vivos desarrollaran grandes estructuras como el cuerpo humano que podrían existir fuera del agua.
Las moléculas anfipáticas logran esta notable hazaña de una manera engañosamente simple. Los fosfolípidos, el tipo de molécula anfipática que forma la mayoría de las membranas celulares, pueden formar una membrana estable porque su «cabeza» es atraída por las moléculas de agua, mientras que sus «colas» son repelidas por ellas.
Eso significa que los fosfolípidos pueden formar una membrana estable que es impermeable a la mayoría de las sustancias con solo pegarse.
En la mayoría de las membranas celulares, las “colas” no polares de los fosfolípidos se agrupan dentro de la membrana, mientras que las “cabezas” polares permanecen en el exterior, interactuando con el agua dentro y fuera de la célula.
Esta configuración es estable porque las cabezas polares «quieren» interactuar con las moléculas de agua polares en todo momento, mientras que las colas no polares «prefieren» interactuar con otras colas no polares.
Tener partes polares y no polares también es útil para algunas proteínas, especialmente proteínas que necesitan abarcar tanto las partes polares como no polares de la membrana celular para hacer su trabajo.
Fuera de las células, las moléculas anfipáticas tienen otra función extremadamente útil: ¡la mayoría de los jabones y champús están hechos de moléculas anfipáticas!
Los jabones funcionan porque sus moléculas combinan secciones polares, que se adhieren al agua, con secciones no polares, que se adhieren a otras moléculas no polares como grasa, aceite y la mayoría de las otras sustancias que no se eliminan solo con agua.
Muchas sustancias, incluida la grasa, no se eliminan con agua porque no son polares. Como tal, las moléculas de grasa no tienen «deseo» de interactuar con las moléculas de agua, por lo que simplemente se quedan ahí mientras las frota.
Sin embargo, agregar jabón con sus moléculas anfipáticas les da a las moléculas de grasa algo con lo que “quieren” interactuar. Otras partes de las moléculas de jabón se adhieren al agua y las moléculas de jabón se llevan la grasa cuando se lavan.
Ejemplos de moléculas anfipáticas
Fosfolípidos
Como se describió anteriormente, los fosfolípidos son moléculas cuyas propiedades anfipáticas hacen posible la vida tal como la conocemos.
Son el componente más importante de las membranas celulares y también forman membranas de orgánulos que permiten que las células lleven a cabo sus funciones metabólicas de manera más eficiente.
Las membranas hechas de fosfolípidos dentro de los cloroplastos permiten que las células vegetales recolecten energía de la luz solar en el proceso de fotosíntesis, que es crucial para la vida en la Tierra. Las membranas de fosfolípidos en nuestras propias mitocondrias permiten que nuestras células liberen mucha energía de los azúcares a través del proceso de respiración aeróbica.
Otros orgánulos que usan membranas de fosfolípidos para realizar funciones vitales de manera más eficiente incluyen el núcleo, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y las vesículas.
Jabón
Las moléculas anfipáticas permiten que los detergentes, jabones, champús y muchos otros productos de limpieza eliminen sustancias que no se eliminan solo con agua.
Los jabones se elaboran tradicionalmente tratando sustancias grasas, como aceites vegetales o grasas animales, con una sustancia química llamada lejía. La lejía, un compuesto iónico como la sal, crea una “cabeza” polar en las moléculas de ácidos grasos, lo que da como resultado moléculas que se unirán a la grasa y se eliminarán con el agua.
Proteínas de membrana
La función más útil de las membranas de fosfolípidos proviene de su capacidad para separar dos mezclas químicas diferentes. Las células aprovechan esa propiedad para crear y utilizar energía, incluso durante la fotosíntesis, la respiración aeróbica y la activación de las neuronas.
Sin embargo, para crear y regular dos químicas diferentes, las células deben poder mover sustancias selectivamente hacia adelante y hacia atrás a través de las membranas. Esto crea la necesidad de proteínas de transporte que crucen las porciones polares y no polares de la membrana celular.
Para ser estables en su papel de guardianes de la membrana, las proteínas de la membrana deben tener regiones que se unan tanto al interior no polar de la membrana como a la capa exterior polar.
Los receptores, proteínas que monitorean un lado de la membrana en busca de señales químicas y producen cambios en el otro lado de la membrana si reciben una señal, son otro tipo común de proteína que necesita unirse con las partes polares y no polares de la membrana celular.
Las proteínas estructurales que dan a una célula control sobre la forma de su membrana también deben tener esta propiedad.
En general, cualquier proteína de la célula que deba funcionar dentro de la membrana debe tener regiones polares y no polares.
Términos de biología relacionados con anfipático
- Membrana celular: la membrana que separa el interior de una célula del exterior de una célula.
- Lípido: una molécula no polar que consta de muchos átomos de carbono e hidrógeno que comparten electrones por igual.
- Polar: término para las moléculas cuyos átomos comparten electrones de manera desigual, lo que da como resultado cargas parciales positivas y negativas en toda la molécula.
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