Хаотропный агент представляет собой молекулу , в водном растворе , что может привести к нарушению водородных связей сети между молекулами воды (т.е. оказывает хаотропную активность ). Это влияет на стабильность нативного состояния других молекул в растворе, в основном макромолекул ( белков , нуклеиновых кислот ), за счет ослабления гидрофобного эффекта . Например, хаотропный агент снижает степень порядка в структуре белка, образованного молекулами воды, как в основной массе, так и в гидратных оболочках вокруг гидрофобных аминокислот , и может вызывать его денатурацию..
И наоборот, антихаотропный агент ( космотропный ) - это молекула в водном растворе, которая усиливает гидрофобные эффекты внутри раствора. [1] Антихаотропные соли, такие как сульфат аммония, могут использоваться для осаждения веществ из нечистой смеси. Это используется в процессах очистки белков, чтобы удалить нежелательные белки из раствора.
Обзор [ править ]
Хаотропное средство представляет собой вещество , которое разрушает структуру, а также денатурирует , макромолекулы , такие как белки и нуклеиновые кислоты (например , ДНК и РНК ). Хаотропные растворенные вещества увеличивают энтропию системы, препятствуя межмолекулярным взаимодействиям, опосредованным нековалентными силами, такими как водородные связи , силы Ван-дер-Ваальса и гидрофобные эффекты . Макромолекулярная структура и функция зависят от суммарного эффекта этих сил (см. Сворачивание белка), следовательно, увеличение количества хаотропных растворенных веществ в биологической системе денатурирует макромолекулы, снижает ферментативную активность и вызывает стресс в клетке (то есть клетка должна будет синтезировать средства защиты от стресса). Третичный сворачивания белка зависит от гидрофобных сил из аминокислот по всей последовательности белка. Хаотропные растворенные вещества уменьшают суммарный гидрофобный эффект гидрофобных областей из-за разупорядочения молекул воды, прилегающих к белку. Это солюбилизирует гидрофобную область в растворе, тем самым денатурируя белок. Это также напрямую применимо к гидрофобной области в липидных бислоях.; при достижении критической концентрации хаотропного растворенного вещества (в гидрофобной области бислоя) целостность мембраны будет нарушена, и клетка будет лизироваться . [2]
Хаотропные соли , диссоциирующие в растворе, обладают хаотропными эффектами по разным механизмам. В то время как хаотропные соединения, такие как этанол, мешают нековалентным внутримолекулярным силам, как указано выше, соли могут иметь хаотропные свойства, экранируя заряды и препятствуя стабилизации солевых мостиков. Образование водородных связей сильнее в неполярных средах, так что соли, которые повышают химическую полярность в растворителе , может также дестабилизировать водородные связи. Механически это связано с тем, что молекул воды недостаточно для эффективной сольватации.ионы. Это может привести к ионно-дипольным взаимодействиям между солями и частицами водородных связей, которые более благоприятны, чем обычные водородные связи . [3]
Обычные хаотропные агенты , используемые [ разъяснение необходимости ] , включают н-бутанол , этанол , хлорид гуанидина , перхлорат лития , ацетата лития , хлорид магния , фенол , 2-пропанол , додецилсульфат натрия , тиомочевины и мочевины . [ необходима цитата ]
См. Также [ править ]
- Стреловой метод
- Хаотропная активность
- Денатурация (биохимия)
- Разделение ДНК адсорбцией кремнезема
- Серия Хофмайстера
- Космотропный
- Очистка в мини-колонке
Ссылки [ править ]
- ^ Moelbert, S; Норманд, B; Де Лос Риос, П. (2004). «Космотропы и хаотропы: моделирование преимущественного исключения, связывания и агрегативной устойчивости». Биофизическая химия . 112 (1): 45–57. arXiv : cond-mat / 0305204 . DOI : 10.1016 / j.bpc.2004.06.012 . PMID 15501575 . S2CID 9870865 .
- ^ Бхаганна, Прашант; Volkers, Rita JM; Белл, Эндрю Н.В.; Клюге, Катрин; Тимсон, Дэвид Дж .; МакГрат, Джон В .; Ruijssenaars, Harald J .; Холлсворт, Джон Э. (2010). «Гидрофобные вещества вызывают водный стресс в микробных клетках» . Микробная биотехнология . 3 (6): 701–716. DOI : 10.1111 / j.1751-7915.2010.00203.x . PMC 3815343 . PMID 21255365 .
- Перейти ↑ Collins, KD (1997). «Зависимая от плотности заряда сила гидратации и биологической структуры» . Биофизический журнал . 72 (1): 65–76. Bibcode : 1997BpJ .... 72 ... 65C . DOI : 10.1016 / S0006-3495 (97) 78647-8 . PMC 1184297 . PMID 8994593 .
