Hydrofobe interacties Wat is belang, voorbeelden

De Hydrofobe interacties (HI) Het zijn de krachten die de cohesie behouden tussen apolaire verbindingen die zijn ondergedompeld in een polaire oplossing of oplosmiddel. In tegenstelling tot andere niet-covalente interacties, zoals waterstofbruggen, ionische interacties of van der Waals-krachten, zijn hydrofobe interacties niet afhankelijk van de intrinsieke eigenschappen van opgeloste stoffen, maar eerder van oplosmiddelen.

Een zeer illustratief voorbeeld van deze interacties kan de fasescheiding zijn die optreedt als het gaat om het mengen van water met olie. In dit geval "interageren" de oliemoleculen met elkaar als gevolg van het bestellen van de watermoleculen eromheen.

Emulsie van vet in water (Catrin Sohrabi [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)], van Wikimedia Commons)

Het idee van deze interacties bestaat sinds vóór de jaren veertig. De term "hydrofobe link" werd echter bedacht door Kauzmann in 1959, terwijl de belangrijkste factoren bestudeerde bij de stabilisatie van de drie -dimensionale structuur van bepaalde eiwitten.

Hij zijn de belangrijkste niet -specifieke interacties die plaatsvinden in biologische systemen. Ze spelen ook een belangrijke rol in verschillende technische toepassingen en de chemische en farmaceutische industrie die we vandaag kennen.

Oorzaak van hydrofobe interacties

De fysieke oorzaak van hem is gebaseerd op het onvermogen van apolaire stoffen van het vormen van waterstofbruggen met watermoleculen in een oplossing.

Ze staan ​​bekend als "niet -specifieke interacties" omdat ze geen verband houden met affiniteit tussen opgeloste moleculen, maar eerder met de neiging van watermoleculen om hun eigen interacties te behouden door middel van waterstofbruggen.

Kan u van dienst zijn: biosurfactanten

Bij contact met water hebben apolaire of hydrofobe moleculen de neiging om spontaan toe te voegen, om een ​​grotere stabiliteit te bereiken door het contactoppervlak met water te verminderen.

Dit effect kan worden verward met een sterke aantrekkingskracht, maar het is niets meer dan een gevolg van het apolaire karakter van de stoffen in relatie tot het oplosmiddel.

Uitgelegd vanuit een thermodynamisch oogpunt, komen deze spontane associaties voor op zoek naar een energetisch gunstige toestand, waar u de minste vrije energievariatie hebt (∆G)).

Rekening houdend met die ∆G = ∆H - T∆S, De meest energetisch gunstige toestand zal degene zijn waar entropie (∆S) Wees groter, dat wil zeggen, waar er minder watermoleculen zijn waarvan de rotatie- en translationele vrijheid wordt verminderd door contact met een apolair opgeloste stof.

Wanneer apolaire moleculen met elkaar worden geassocieerd, gedwongen door watermoleculen, wordt een gunstiger toestand verkregen dan wanneer deze moleculen gescheiden bleven, elk omgeven door een "kooi" van verschillende watermoleculen.

Biologisch belang

Hij hebben grote relevantie, omdat ze zich voordoen in de diversiteit van biochemische processen.

Onder deze processen zijn de conformationele veranderingen in eiwitten, de vereniging van enzymsubstraten, de associatie van subeenheden van enzymatische complexen, de aggregatie en vorming van biologische membranen, de stabilisatie van eiwitten in waterige oplossingen en andere.

In kwantitatieve termen hebben verschillende auteurs de taak gegeven om te bepalen wat het belang van hem is in de stabiliteit van de structuur van grote hoeveelheden eiwitten, en concludeert dat deze interacties bijdragen aan meer dan 50 %.

Het kan u van dienst zijn: Oxidaseglucose: kenmerken, structuur, functies

Veel membraaneiwitten (integraal en perifeer) worden geassocieerd met lipidebilagen dankzij HI wanneer deze eiwitten in hun structuren hydrofobe domeinen hebben. Bovendien hangt de stabiliteit van de tertiaire structuur van veel oplosbare eiwitten af ​​van HI.

Sommige technieken in de studie van celbiologie exploiteren de eigenschap dat sommige ionische wasmiddelen poseren.

Micels worden ook gebruikt in farmaceutische studies die de afgifte van vetoplosbare geneesmiddelen omvatten en hun vorming is ook essentieel voor de absorptie van complexe vitamines en lipiden in het menselijk lichaam.

Voorbeelden van hydrofobe interacties

Membranen

Een uitstekend voorbeeld van HI is de vorming van celmembranen. Dergelijke structuren zijn samengesteld uit een dubbellaag van fosfolipiden. Uw organisatie wordt gegeven aan de HE die zich voordoet tussen Apolar Tails in "afstoting" naar de omliggende waterige omgeving.

Eiwitten

Hij heeft een grote invloed op het vouwen van bolvormige eiwitten, waarvan de biologisch actieve vorm wordt verkregen na de oprichting van een bepaalde ruimtelijke configuratie, bepaald door de aanwezigheid van bepaald aminozuurafval in de structuur.

• Het geval van apomioglobine

Apomicoglobine (myoglobine zonder de hemo-groep) is een klein alfa-helicooïdaal eiwit dat heeft gediend als een model om het vouwproces te bestuderen en het belang van zijn onder apolair afval in de polypeptideketen van hetzelfde.

In een studie uitgevoerd door Dyson en medewerkers in 2006 waar gemuteerde sequenties van apomioglobine werden gebruikt, werd aangetoond dat de initiatie van de vouwgebeurtenissen hiervan voornamelijk afhangt van de His onder aminozuren met apolaire groepen van alfa-helices.

Het kan u van dienst zijn: relatie tussen materie en energie waargenomen in celvoeding

Aldus betekenen kleine veranderingen die zijn geïntroduceerd in de aminozuursequentie belangrijke belangrijke modificaties in de tertiaire structuur, wat resulteert in slecht gevormde en inactieve eiwitten.

Wasmiddelen

Een ander duidelijk voorbeeld van hem is de manier van werking van commerciële wasmiddelen die we elke dag voor binnenlandse doeleinden gebruiken.

Wasmiddelen zijn amfipatische moleculen (met een polair gebied en een andere apolar). Ze kunnen vet "emulgeren", omdat ze het vermogen hebben om waterstofbruggen te vormen met watermoleculen en hydrofobe interacties hebben met de lipiden die in vetten aanwezig zijn.

Bij contact met vet in een waterige oplossing, worden de wasmiddelenmoleculen op een zodanige manier geassocieerd met elkaar dat de apolaire staarten het gezicht hebben, de lipidemoleculen omsluiten en worden blootgesteld aan het oppervlak van de mycela de polaire gebieden, die in watercontact komen, die in water komen,.

Referenties

1. Chandler, D. (2005). Interfaces en de drijvende kracht van hydrofobe assemblage. Natuur, 437(7059), 640-647.
2. Dyson, J. H., Wright, p. EN., & Sheraga, h. NAAR. (2006). De rol van hydrofobe interacties bij initiatie en verspreiding van eiwitvouwen. PNAS, 103(35), 13057-13061.