Por qué los lípidos son insolubles en agua لماذا لا تذوب المواد الشحميّة أو الدهنيّة في المياه؟ Why lipids are insoluble in water

La pregunta acerca del porqué de la insolubilidad de los lípidos en el agua aparece con mucha frecuencia al momento de hablar de las relaciones entre la química y la biología. Para conocer la respuesta a esta interrogante, hoy conoceremos algunos detalles sobre los lípidos y su carácter hidrofóbico..
Los lípidos
¿Qué son?
¿Recuerdas cuando algún tiempo atrás analizamos diferentes características acerca de los los lípidos? Bien, si lo recuerdas: excelente y sino, repasemos algunos conceptos esenciales..
Básicamente, los lípidos son un amplio conjunto de compuestos orgánicos naturales, en su gran mayoría biomoleculares (compuestos por carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno), con moléculas orgánicas relacionadas entre sí. Se caracterizan por su solubilidad en disolventes también orgánicos no polares y por ser insolubles en agua..
Dentro de este conjunto hay una abundante diversidad en cuanto a estructuras, pero a pesar de esto, todos los lípidos son hidrófobos. Se cree que todo comenzó cuando hace unos 4 mil millones de años, un número de moléculas de aminoácidos en nuestro planeta se unificaron para formar moléculas de mayor tamaño. Estas moléculas poseían cientos de átomos en su interior y hoy las conocemos como lípidos.
Tipos de lípidos
Bajando estos conceptos a tierra, los lípidos son compuestos orgánicos muy similares a los hidratos de carbono, pues tienen hidrógeno, carbono y oxígeno. No obstante, la relación entre sus compuestos es diferente y en los lípidos, el oxígeno es muy escaso..
Los lípidos no son solubles en agua pero si en grasas y existen cuatro tipos de lípidos en particular: las grasas, las ceras, los fosfolípidos y los esteroides..

¿Por qué no son solubles en el agua?
Veámoslo de la siguiente manera: el agua esta compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno a su alrededor, unidos entre sí por un enlace de hidrógeno. El núcleo de oxígeno es más grande que el del hidrógeno, presentando mayor electronegatividad. Como los electrones tienen mayor carga negativa, la transacción de un átomo de oxígeno tiene una carga suficiente como para atraer a los de hidrógeno con carga opuesta, uniéndose así el hidrógeno y el agua en una estructura molecular polar..
Por otra parte, los lípidos son largas cadenas de hidrocarburos y pueden tomar ambas formas: cadenas alifáticas saturadas (un enlace simple entre diferentes enlaces de carbono) o insaturadas (unidos por enlaces dobles o triples). Esta estructura molecular es no polar..
Los enlaces polares son más energéticamente estables y viables, por eso es que las moléculas de agua muestran una clara afinidad por los demás. Pero por el contrario, las cadenas de hidrocarburos no son capaces de establecer un grado sustancial de afinidad con las moléculas de agua y entonces no se mezclan. Los lípidos son insolubles en agua porque no hay adhesión entre las moléculas de agua y la sustancia lipídica..
Dicho de otro modo y de forma más simple: los lípidos son insolubles en agua porque sus moléculas son no polares y entonces no son atraídas por las del agua

 

 

 يقترب السؤال من محاولة فهم سبب قابليّة عدم إنحلال المواد الدهنية أو الشحمية في المياه، وهو سؤال متكرر عند لحظة الكلام عن العلاقات بين الكيمياء وعلم الأحياء. 

 

ولمحاولة الاجابة عن هذا التساؤل سنحاول تحليل بعض المعطيات المتصلة بالشحوم وخاصيتها اللاإنحلاليّة بالمياه.

المواد الشحميّة

ما هي؟

لقد تحدثنا سابقاً عن ميزات مختلفة للمواد الشحمية، ونُعيد القاء الضوء عليها ونستعرض بعض المفاهيم الرئيسيّة ذات الصلة.

بشكل أساسيّ، الشحوم هي مجموعة واسعة من المركبات العضوية الطبيعية، وبغالبيتها العظمى، مُتكوّنة من جزيئات حيويّة (مكوّنة من الكاربون والهيدروجين والنيتروجين والأوكسجين)، مع جزيئات عضوية متصلة فيما بينها. تتميّز بقابليتها للإنحلال في مذيبات عضوية غير قطبيّة، كذلك ، وغير قابلة للذوبان في المياه.

يوجد تنوّع كبير ضمن هذه المجموعة  لناحية البنية، لكن، كلها غير قابلة للذوبان في المياه.

 

 يُرى بأنّ هذا قد بدأ منذ ما يقرب من 4000 مليون عام، حيث إتحد عدد من جزيئات الأحماض الأمينية في كوكبنا لأجل تشكيل جزيئات ذات حجم أكبر. في داخل تلك الجزيئات مئات الذرّات، واليوم، نعرفها بإسم المواد الشحميّة.

أنواع الشحوم


تتكوّن الشحوم بوصفها مركبات عضوية شبيهة جداً بالسكريات، من: 

 

الهيدروجين والكاربون والأوكسجين. 

 

مع هذا، تختلف العلاقة بين مكوناته في الشحوم، فحضور الأوكسجين قليل جداً.

لا يمكن للشحوم الإنحلال بالمياه، لكن، تنحل في الدهون ويوجد 4 أنواع للشحوم على وجه الخصوص، هي:

 

 الدهون، الشموع، دهن فوسفوري والستيرويد.

 

 

لكن، لماذا لا تنحلّ في المياه؟

لنراه بالطريقة التالية: 

 

تتكوّن المياه من ذرّة أوكسجين وذرّتين هيدروجين حولها، تتحد فيما بينها برابط هيدروجيني.

 

 نواة الأوكسجين أكبر من نواة الهيدروجين، تُبدي كهرسلبيّة عظمى.

 

 وعلى إعتبار أن الإلكترونات ذات شحنة سلبية كبرى، يملك تعامل ذرّة الاوكسجين شحنة كافية لجذب ذرتيّ الهيدروجين ذات الشحنة المُعاكسة، وبهذا، يتحد الهيدروجين والأوكسجين في بنية جزيئية قطبيّة.

من جانب آخر، الشحوم عبارة عن سلاسل طويلة من الهيدروكربونات ويمكنها أخذ شكلين: 

 

سلاسل مُشبعة (رابط بسيط بين روابط كاربون مختلفة) أو غير مُشبعة (متحدة بروابط ثنائيّة أو ثلاثيّة). 

 

وهذه البنية غير قطبيّة.
 

الروابط القطبيّة أكثر إستقراراً وإستمراراً على الصعيد الطاقيّ، لهذا السبب ، تُظهر جزيئات المياه القدرة على الإنجذاب للجزيئات الأخرى. 

 

وبشكل مُعاكس، نجد الأمر عند سلاسل الكربوهيدرات الغير قادرة على إقرار علاقة إتصال وإنجذاب لجزيئات المياه، وبالتالي، لا يمتزجان. 

 

الشحوم غير قابلة للإنحلال في المياه، لأنها تفتقد لحصول عملية إلتصاق بين جزيئات المياه والمادة الشحميّة.

بتعبير آخر أبسط:

 

 الشحوم غير قابلة للإنحلال في المياه لأنّ جزيئاتها غير قطبيّة، وبالتالي، لا يمكن جذبها من قبل جزيئات المياه.

 

 

قد يهمكم الإطلاع على مواضيع ذات صلة

 

 

لماذا يُبكينا البصل؟ 

لماذا يتغيّر لون ورق الشجر في الخريف؟