Сольватации оболочка представляет собой интерфейс растворителя любого химического соединения или биомолекул , которая составляет растворенное вещество . Когда растворителем является вода, его часто называют гидратной оболочкой или гидратной сферой . Число молекул растворителя, окружающих каждую единицу растворенного вещества, называется числом гидратации растворенного вещества.
Классический пример - когда молекулы воды располагаются вокруг иона металла. Если ион металла является катионом, электроотрицательный атом кислорода молекулы воды будет электростатически притягиваться к положительному заряду на ионе металла. В результате образуется сольватная оболочка из молекул воды, окружающая ион. Эта оболочка может быть толщиной в несколько молекул в зависимости от заряда иона, его распределения и пространственных размеров.
Ряд молекул растворителя участвует в сольватационной оболочке вокруг анионов и катионов из растворенной соли в растворителе. Ионы металлов в водных растворах образуют аквокомплексы металлов . Это число может быть определено различными методами, такими как измерения сжимаемости и ЯМР.
Связь с коэффициентом активности электролита и номером его сольватной оболочки [ править ]
Число сольватной оболочки растворенного электролита может быть связано со статистической составляющей коэффициента активности электролита и с отношением между кажущимся молярным объемом растворенного электролита в концентрированном растворе и молярным объемом растворителя (воды): [ требуется разъяснение ]
Гидратационные оболочки белков [ править ]
Гидратная оболочка (также иногда называемая гидратным слоем), которая образуется вокруг белков, имеет особое значение в биохимии. Это взаимодействие поверхности белка с окружающей водой часто называют гидратацией белка, и оно является фундаментальным для активности белка. [2] Было обнаружено, что гидратный слой вокруг белка имеет динамику, отличную от основной воды на расстоянии 1 нм. Продолжительность контакта конкретной молекулы воды с поверхностью белка может быть в субнаносекундном диапазоне, в то время как модели молекулярной динамики показывают, что время, которое вода проводит в гидратной оболочке до смешивания с внешней объемной водой, может составлять от фемтосекунд до пикосекунд [2]. ]и что рядом с элементами, обычно считающимися привлекательными для воды, такими как доноры водородных связей, молекулы воды на самом деле относительно слабо связаны и легко перемещаются. [3]
С другими растворителями и растворенными веществами различные стерические и кинетические факторы также могут влиять на сольватную оболочку.
Дегидроны [ править ]
Дегидрон - это основная водородная связь в белке, которая не полностью защищена от воздействия воды и имеет склонность способствовать собственному обезвоживанию , процессу, как энергетически, так и термодинамически благоприятствующему. [4] [5] Они являются результатом неполного кластеризации неполярных групп боковых цепей, которые «обертывают» полярную пару в структуре белка . Дегидроны способствуют удалению окружающей воды за счет белковых ассоциаций или связывания лиганда . [4] Дегидроны можно идентифицировать путем расчета обратимой работы на единицу площади, необходимой для охвата водной границы раздела растворимого белка, или «эпиструктурного напряжения» на границе раздела. [6] [7] : 217–33 После идентификации дегидроны можно использовать при открытии лекарств , как для идентификации новых соединений, так и для оптимизации существующих соединений; химические вещества могут быть разработаны так, чтобы «обернуть» или защитить дегидроны от нападения воды при взаимодействии с целью. [4] [7] : 1–15 [8] [9]
См. Также [ править ]
- Коэффициент активности
- Ионы металлов в водном растворе
- Ионный транспортный номер
- Ионный радиус
- Водная модель
- Уравнение Пуассона-Больцмана
- Энергия гидратации
- Решение
Ссылки [ править ]
- ^ Glueckauf, Е. (1955). «Влияние ионной гидратации на коэффициенты активности в концентрированных растворах электролитов». Труды общества Фарадея . 51 : 1235. DOI : 10.1039 / TF9555101235 .
- ^ а б Чжан, Л .; Wang, L .; Као, Ю. -Т .; Qiu, W .; Ян, Й .; Окобия, О .; Чжун, Д. (2007). «Отображение динамики гидратации вокруг поверхности белка» . Труды Национальной академии наук . 104 (47): 18461–18466. Bibcode : 2007PNAS..10418461Z . DOI : 10.1073 / pnas.0707647104 . PMC 2141799 . PMID 18003912 .
- ^ Ирвин, BWJ; Вукович, С .; Пейн, MC; Huggins, DJ (2019), «Крупномасштабное исследование гидратации окружающей среды через сайты гидратации», J. Phys. Chem. Б , 123 (19): 4220-4229, DOI : 10.1021 / acs.jpcb.9b02490 , PMID 31025866
- ^ a b c Фернандес, А; Креспо, А (ноябрь 2008 г.). «Белковая упаковка: молекулярный маркер ассоциации, агрегации и дизайна лекарств». Chem Soc Rev . 37 (11): 2373–82. DOI : 10.1039 / b804150b . PMID 18949110 .
- ↑ Ball, P (январь 2008 г.). «Вода как активный компонент в клеточной биологии». Chem. Ред . 108 (1): 74–108. DOI : 10.1021 / cr068037a . PMID 18095715 .
- Перейти ↑ Fernández, A (май 2012 г.). «Эпиструктурное напряжение способствует белковым ассоциациям» (PDF) . Phys. Rev. Lett . 108 (18): 188102. Bibcode : 2012PhRvL.108r8102F . DOI : 10.1103 / physrevlett.108.188102 . hdl : 11336/17929 . PMID 22681121 . Краткое содержание: Белки соединяются там, где позволяет вода
- ^ a b Ариэль Фернандес. Трансформативные концепции для дизайна лекарств: упаковка мишени: упаковка мишени. Springer Science & Business Media, 2010. ISBN 978-3-642-11791-6
- ^ Деметрий, GD (декабрь 2007). «Структурный реинжиниринг иматиниба для снижения сердечного риска в терапии рака» . J Clin Invest . 117 (12): 3650–3. DOI : 10.1172 / JCI34252 . PMC 2096446 . PMID 18060025 .
- ^ Сара Кранкхорн для Nature Reviews Drug Discovery. Февраль 2008 г. Основные моменты исследования: Противораковые препараты: новая разработка ингибиторов киназ .
