Hidrófilo

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Definición hidrofílica

Una molécula o sustancia hidrófila es atraída por el agua. El agua es una molécula polar que actúa como disolvente, disolviendo otras sustancias polares e hidrófilas. En biología, muchas sustancias son hidrófilas, lo que les permite dispersarse por una célula u organismo. Todas las células usan agua como solvente que crea la solución conocida como citosol. El citosol contiene muchas sustancias, la mayoría de las cuales son hidrófilos en al menos parte de la molécula. Esto asegura que se pueda transportar fácilmente por la celda. Sustancias hidrofóbicas, o repelen el agua, a menudo se transportan a través y entre las células con proteínas o estructuras hidrófilas unidas para ayudar en su dispersión.

Las sustancias hidrófilas se difunden en el agua, es decir, se mueven de áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. Esto se debe a la atracción de las moléculas de agua a las moléculas hidrófilas. En áreas de alta concentración de moléculas, el agua entra y separa las moléculas. Luego, las moléculas se distribuyen a áreas de baja concentración, donde pueden interactuar más moléculas de agua. La difusión es una propiedad muy importante de la mayoría de las sustancias hidrófilas para los organismos vivos. La difusión les permite distribuir sustancias con poca o ninguna energía de su parte.

Ejemplos de hidrofílico

Azúcar

El azúcar, o más específicamente la glucosa, es una molécula que muchos tipos de células utilizan como fuente de energía. Una molécula de glucosa tiene porciones hidrófobas e hidrófilas. La siguiente imagen muestra una molécula de glucosa. Las bolas negras son átomos de carbono, las rojas son átomos de oxígeno y las blancas son átomos de hidrógeno. Los enlaces entre los átomos de carbono comparten los electrones por igual y no se crea carga eléctrica estática. Sin embargo, los átomos de oxígeno extraen una parte desigual de los electrones de los átomos de carbono e hidrógeno a los que están unidos. Esta propiedad, conocida como electronegatividad, hace que los electrones se distribuyan de manera desigual, la mayoría de las veces. Esto provoca un dipolo eléctrico.para formar a través del vínculo, creando áreas de energía positiva y negativa. El agua puede interactuar con estos dipolos y disolver la glucosa.

En el cuerpo humano, como en muchos animales, la energía almacenada en los enlaces de glucosa se utiliza en cada célula para impulsar las funciones celulares. Para transportar glucosa a muchas células, la glucosa disuelta en el intestino y almacenada en el hígado se libera al torrente sanguíneo. Debido a que la glucosa es una molécula parcialmente hidrófila, se disuelve por igual en el torrente sanguíneo y proporciona glucosa a todas las partes del cuerpo. Para atravesar los centros hidrofóbicos de las membranas plasmáticas, la glucosa es transportada por proteínas especiales. Una vez en cada célula, la glucosa se puede descomponer a través de la glucólisis y la respiración para proporcionar la coenzima ATP. El ATP puede proporcionar energía a otras enzimas para ayudarlas a realizar sus diversas funciones.

Enzimas

El ADN, la molécula de información que impulsa la vida en la Tierra, codifica una secuencia de aminoácidos. Estos aminoácidos pueden ser hidrófilos o hidrófobos. Las proteínas se crean mediante secuencias de aminoácidos, pero no se vuelven funcionales hasta que se pliegan adecuadamente. Una larga cadena de aminoácidos se pliega debido a las diversas interacciones que tiene con los otros aminoácidos de la cadena, así como a las interacciones con el medio ambiente. Finalmente, las regiones hidrófobas y apolares de la proteína se agruparán y las regiones polares hidrófilas quedarán expuestas al medio ambiente.

Las proteínas se convierten en enzimas funcionales cuando tienen la forma adecuada para aceptar un sustrato y reducir la energía de activación de una reacción química. Si una mutación en el ADN coloca un aminoácido hidrofóbico donde debería haber ido un aminoácido hidrofílico, toda la estructura puede sufrir y la enzima puede dejar de funcionar. Dado que el agua es el solvente en todo el citosol celular, es importante que el exterior de las proteínas sea hidrófilo, para que puedan dispersarse y moverse alrededor de la célula. Por lo tanto, una célula puede crear proteínas en un lugar (generalmente los ribosomas ) y distribuirlas a través de la célula por difusión. Esta propiedad hidrofílica de la mayoría de las proteínas les permite llenar ciertas células y producir una gran cantidad de ciertos productos necesarios para el cuerpo.

Membranas celulares

Las membranas celulares se crean a partir de dos láminas de moléculas conocidas como fosfolípidos. Los fosfolípidos son anfifílicos, lo que significa que ambos se sienten atraídos por el agua en una región de la molécula y repelen el agua en otras regiones. La cabeza de la molécula de fosfolípidos es la región hidrófila. Las colas son la región hidrofóbica y apuntan hacia adentro, una hacia la otra. Esto excluye el agua del medio de las dos hojas, creando así un divisor entre dos depósitos de solución. Si la membrana está cerrada, en una esfera, se crea una celda. Las células bacterianas no tienen más división, pero los eucariotas dividen aún más sus células en orgánulos. Estos orgánulos también están rodeados de fosfolípidos.

Aunque el agua no puede atravesar fácilmente la membrana celular, hay muchas proteínas incrustadas que permiten que el agua entre en la célula. También hay proteínas que transportan otras sustancias hidrófilas a través de la membrana. Estas proteínas, aunque no son enzimas, también están formadas por cadenas de aminoácidos. Como se ve en el gráfico a continuación, estas proteínas a menudo funcionan utilizando la energía del ATP para mover varias sustancias a través de la membrana. Sin un canal a través de la membrana hidrofóbica, las sustancias hidrofílicas no podrían pasar.

La proteína en el gráfico anterior tiene porciones hidrófobas e hidrófilas. El exterior de la proteína, las partes expuestas al medio ambiente y el citoplasma, serán hidrófilas. Las partes interiores de la proteína que interactúan con los lípidos en el medio de la membrana serán hidrófilas. De esta manera, la proteína puede permanecer incrustada en la membrana simplemente a través de la tendencia de las sustancias hidrófobas a agruparse y las sustancias hidrófilas a atraerse al agua. Los extremos se empujan hacia el agua y el medio interactúa con los lípidos hidrófobos. Muchas macromoléculas son anfifílicas de esta manera, para interactuar con diversas sustancias.

Hidrofóbico: moléculas o sustancias que no son atraídas por el agua o que no la repelen.
Polar: moléculas que tienen polos eléctricos opuestos.
No polar: moléculas que distribuyen los electrones de manera uniforme y no provocan interacción con las moléculas polares.
Anfifílico: se siente atraído por el agua y las sustancias hidrófobas, como el jabón.