Айзек Азимов - Кровь - река жизни. От древних легенд до научных открытий

Есть молекулы, у которых положительный и отрицательный заряды расположены равномерно и симметрично. В этих молекулах нет точек, в которых доминирует тот или иной заряд, поэтому и нет электрических полюсов. Это неполярные молекулы , самым ярким примером которых являются молекулы липидов.

Обычно полярные молекулы разных типов легко смешиваются. Так, свободно смешиваются вода и этиловый спирт, молекулы которых полярны. Неполярные молекулы различных типов также легко смешиваются, например, четыреххлористый углерод (обычная жидкость, используемая в химчистках) легко растворяет липиды.

Однако полярные и неполярные молекулы не смешиваются между собой.

Кстати, что, если найдется молекула, концы которой будут иметь различный химический состав: на одном конце симметричное распределение электрического заряда, а на другом — несимметричное? Один конец будет неполярным, а другой — полярным.

Такая молекула будет «разрываться» между двумя фазами. Полярная часть ее легко смешается с водой, а неполярная с липидами. Если такие молекулы попадут в двухфазную систему липид — вода, то они локализуются на границе раздела фаз: полярная часть окажется в воде, а неполярная — в липиде.

Представьте, что такую смесь взболтают. Получится смесь пузырьков воды и липида. Каждый пузырек будет окружен границей раздела фаз, на которую быстро попадет наша двойная молекула.

Можно предположить, что через некоторое время после встряхивания произойдет разделение двух компонентов; так бы и случилось, если бы не было двойной молекулы. Однако пузырьки липидов (это касается и пузырьков воды) не могут объединиться между собой, не вытеснив сначала с границы раздела фаз двойную молекулу, а это требует затрат энергии.

Таким образом, двойные молекулы предотвращают воссоединение пузырьков. Каждое встряхивание расщепляет их на еще меньшие пузырьки, которые также не могут объединиться. Процесс продолжается, а пузырьки становятся все меньше и меньше, пока обе части не смешаются настолько, что будут представлять собой практически одно целое.

Такая мелкодисперсная двуфазная система называется эмульсией , самым ярким примером ее является молоко, в котором частицы жира со временем объединяются и отделяются в виде тонкого слоя сливок.

Молекулы, ускоряющие процесс образования эмульсии, называются эмульгаторами ; пример — мыло. Грязь труднее всего смыть, когда она смешана с жиром. Мыло эмульгирует жир и легко удаляет грязь.

Этот же принцип действует и в организме. Как только пища попадает в тонкую кишку, она смачивается поджелудочным соком и желчью, выделяемой печенью. Поджелудочный сок содержит фермент — липазу , которая быстро расщепляет молекулы жира.

К счастью, желчь, хотя в ней совсем нет ферментов, содержит молекулы желчных кислот и желчных солей , представляющие собой молекулы двойного действия, уже описанные мной. Они заполняют границы между частицами жира и водой, содержащейся в пищеварительных соках. Когда сокращения мышц стенок кишечника размельчают эти частицы, желчные соли занимают новые границы раздела фаз и предотвращают воссоединение глобул.

Таким образом содержимое кишечника быстро эмульгируется. Липаза окружает образовавшиеся микроскопические капельки. Теперь она может добраться до большего числа молекул жира, которые расщепляются и усваиваются организмом.

Под воздействием липазы молекула жира расщепляется на четыре части. Три из них состоят из длинных цепочек атомов углерода, к которым прикрепляются атомы водорода: обычно по два атома водорода к каждому атому углерода. К атому углерода в конце цепочки прикреплены два атома кислорода, а также атом водорода — все вместе они образуют карбоксильную группу .

Карбоксильная группа передает слабые кислотные свойства длинной молекуле, которая имеет некоторые общие свойства с молекулой жира. Она жирная на ощупь и на бумаге оставляет прозрачное жирное пятно. Сочетание свойств жиров и кислот дало название этой молекуле — жирная кислота .

Четвертая часть молекулы жира — глицерин. Это маленькая молекула, в основе которой лежит цепочка, состоящая из всего трех атомов углерода. К каждому из них присоединена гидроксильная группа (атом кислорода и атом водорода). Жирная кислота может прикрепляться к молекуле глицерина при помощи карбоксильной группы, которая взаимодействует с гидроксильной группой глицерина. Вторая и третья жирная кислоты могут соединяться со второй и третьей гидроксильными группами глицерина.