Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 110

Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.

Попов Е.М. Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка — М.: Наука, 1996. — 480 c.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка): problemabelkat21996.djvu
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 232 >> Следующая

7.3. ГИДРОФОБНЫЙ ЭФФЕКТ
Отмеченные виды взаимодействий являются чисто внутримолекулярными, касающимися взаимодействий между участками полипептидной цепи. Однако белки функционируют в воде, которая активно влияет на свертывание гибкой полипептидной цепи в глобулярную форму. Среди межмолекулярных взаимодействий фундаментальная роль в организации глобулы отводится так называемым гидрофобным взаимодействиям. Понятие о таких взаимодействиях возникло в начальный период изучения коллоидного состояния высокомолекулярных поверхностно-активных веществ, в том числе белков. Сам термин "гидро-
237
фобные взаимодействия" предложил И. Ленгмюр в 1916 г. при выводе уравнения изотермы мономолекулярной адсорбции для характеристики соединений и атомных групп, не смачивающихся водой ("частокол" Ленгмюра). Так как сильногидрофильные и сильногидрофобные коллоиды резко различаются по многим свойствам, разделение коллоидов по признаку смачиваемости и несмачиваемости водой было положено в основу классификации коллоидных систем.
Природа гидрофобности долгое время оставалась невыясненной. Впервые трактовка этого явления была дана в 1959 г. Козманом [4]. Им же применительно к белкам предложена концепция гидрофобных взаимодействий, согласно которой углеводородные боковые цепи аминокислотных остатков преимущественно контактируют друг с другом, а не с водой; полярные же боковые цепи, напротив, предпочтительно взаимодействуют с водой. В результате этих тенденций белковая цепь укладывается таким образом в компактную глобулу, чтобы неполярные остатки оказались во внутренней части молекулы и , образовали бы там нечто вроде углеводородной капли, экранированной от воды, а полярные остатки расположились на поверхности, соприкасающейся с водой. У. Козман проанализировал термодинамику процесса перехода молекул углеводородов из неполярной среды в водное окружение: чистый жидкий углеводород —» углеводород в воде.
В табл. II. 1 приведены значения изменений энтропии (AS), энтальпии (ДН) и свободной энергии (AG), полученные для этого процесса Г. Франком и М. Эвансом [35] и У. Клоссеном [36, 37]. Из табл. II. 1 видно, что у алифатических соединений переход неизменно сопровождается уменьшением энтальпии, т.е. является экзотермическим процессом, а у ароматических соединений он происходит практически без изменения энтальпии. Во всех случаях имеет место значительное уменьшение энтропии. Следовательно, низкое сродство углеводородов к водному окружению обусловлено не неблагоприятной чисто энергетической ситуацией, а понижением энтропии. На энтропийный источник низкого сродства неполярных групп к воде обратили внимание еще в 1930-е годы. Он был привлечен для объяснения возникновения мицелл в водных коллоидных растворах мыл и моющих средств [35, 38-40]. В мицелле гидрофобные группы располагаются внутри, а гидрофильные -на ее поверхности. Большой энтропийный эффект наблюдается при растворении в воде многих органических молекул, содержащих неполярные группы, присоединенные к полярным. Как известно, растворение алифатических спиртов в воде сопровождается увеличением свободной энергии (положительное отклонение от закона Рауля); в то же время при избытке воды процесс экзотермичен. Это может быть только в случае уменьшения энтропии: AS = (AH-AG)/T < 0. Растворимость многих алифатических производных в воде уменьшается с ростом температуры. Согласно принципу Ле Шателье, это означает, что при переходе молекулы из слабополярной или неполярной среды в воду АН < 0. Тот факт, что вещества не смешиваются с водой во всех пропорциях, означает, что AG > 0 и, следовательно, AS < 0.
Э. Годдард и соавт. [41] наблюдали, что образование мицелл из 238
Таблица II.l
Термодинамические параметры перехода углеводородов в воду
Переход Температура, AS, ккал/ (моль ¦ ДН, ккал/моль AG,
К град) ккал/моль
С2н6 в бензоле---»С2Нб в 298 -19,8 -2,3 3,8
воде
С2Н4 в бензоле-К^Щ в 298 -14,7 -1,5 2,9
воде
С2Н6 в ССЦ-эСгНб в воде 298 -14,9 -1,6 3,7
Жидкий CjHg-»C3H8 в 298 -22,9 -1,7 4,9
воде
Жидкий C4Hi0-»C4Hio в 298 -22,9 -1,0 5,8
воде
Жидкий CgHg^CgHg в 291 -13,8 0 4,0
воде
молекул детергентов в воде сопровождается малым тепловым эффектом, а следовательно, и большим увеличением энтропии. Впервые Дж. Батлер в 1937 г. объяснил тепловые и энтропийные эффекты растворения в воде углеводородов изменениями, происходящими главным образом в водной фазе при добавлении неполярных молекул, а не в самом углеводороде [38]. Г. Франк и М. Эванс [35] пришли к заключению, что природа таких эффектов связана с реорганизацией молекул воды вблизи неполярной группы и образованием коротко-живущей квазикристаллической структуры, которую они назвали "айсбергом". Эта структура менее беспорядочна и имеет лучшую систему водородных связей, чем чистая вода при той же температуре. "Айсберги" различны в разных системах и отличаются от структуры обычного льда. Это, например, следует из того факта, что образование льда из воды ведет к увеличению объема, а возникновение "айсбергов"
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed