אפקט הידרופובי

טיפת מים יוצרת צורה עגולה כדי להקטין את שטח המגע עם העלה ההידרופובי

אפקט הידרופובי (מיוונית: הידרו= מים, פובי= מפחד) היא התכונה של מולקולות לא קוטביות ליצור צברים (אגרגטים) בתמיסה מימית.

ניתן לראות את האפקט ההידרופובי כשמערבבים יחדיו מים (מולקולה קוטבית) ושמן (מולקולה לא קוטבית). המים ושכבת השמן ייפרדו ויצרו שתי שכבות בעלות שטח מגע מינימלי בינן.

דוגמאות לאפקט ההידרופובי בטבע

ברמה המולקולארית ניתן לראות את האפקט ההידרופובי ככוח העיקרי המניע את תהליך קיפול חלבונים. אפקט זה הוא הכוח המניע ליצירת ממברנות ביולוגיות מליפידים (lipid bilayer membrane). כמו כן לאפקט ההידרופובי חשיבות ביצירת המבנים של חומצות גרעין ובחלק מהאינטראקציות בין חלבוניים.

אמפיפטיות

ערך מורחב – אמפיפיליות

אמפיפטיות הן מולקולות בעלות קבוצות הידרופוביים והידרופיליים גם יחד. מולקולות אמפיפטיות יוצרות מבנים ייחודיים, בהם שטח המגע בין הקבוצות ההידרופוביות קטן.

• monolayer - מבנה בו המולקולות האמפיפטיות מפנות את האזור ההידרופובי הרחק מהממס ההידרופילי, כך שנוצרת שכבה אחידה של המולקולה האמפיפטית כנגד הממס הקוטבי.
• מיצלה - צורה כדורית, חד שכבתית (מיצלה היא סוג של monolayer). נוצרות ממולקולות אמפיפטיות בעלות קבוצה הידרופובית קטנה, יחסית. דטרגנטים הם מולקולות אמפיפטיות, ובעזרתם נוצרות המיצלות האופייניות לחומרי סבון.
• bilayer - מבנה דו שכבתי האופייני לליפידים ממברנליים. הקבוצות ההידרופוביות פונות זו אל זו, והקבוצות הפולריות פונות לכיוון הממס הפולרי, משני צידי המבנה.

קיפול חלבונים

האפקט ההידרופובי עוזר להבין את הסיבה האנרגתית לקיפול חלבונים. חומצות האמינו בעלות השייר ההידרופובי (ואלין, מתיונין, לאוצין, פנילאלנין,איזולאוצין ואלנין) מניעות את קיפול החלבון בשל האפקט ההידרופובי בינן לבין המים, כך שנוצר לחלבונים גרעין קיפול (ליבה) הידרופובי סגור. המצב המועדף תרמודינמית הוא המצב בו לקבוצות הידרופוביות יש אינטראקציה מינימלית עם הסביבה המימית.

האפקט ההידרופובי בסביבה הידרופובית

במידה והממס או הסביבה יהיו הידרופוביים (שומני, לדוגמה) האפקט ההידרופובי פועל כך שקבוצות קוטביות יתרחקו מהממס. כלומר, חלבונים יתקפלו הפוך מאשר קיפולם במים (inside-out): הקבוצות ההידרופוביות יפנו כלפי חוץ והקבוצות הפולריות בגרעין קיפול הידרופילי.

קישורים חיצוניים

• חדשנות מהטבע ארגון הביומימיקרי הישראלי, ‏המשטח היבש בעולם, באתר "הידען", 7 בינואר 2014