برهمکنشها و اتصال ماکرومولکولی
شیمی فیزیک چگونگی شناسایی و اتصال ماکرومولکولها به شرکای خود، تعیین میل ترکیبی و ویژگی که زیربنای تقریباً هر فرآیند بیولوژیکی است.
Definition
اتصال ماکرومولکولی، پیوند برگشتپذیر و غیرکووالانسی دو یا چند مولکول به یک کمپلکس است که از نظر ترمودینامیکی با انرژی آزاد اتصال و از نظر کینتیکی با سرعتهای اتصال و تفکیک مشخص میشود.
Scope
این موضوع تعادل و انرژیهای اتصال را پوشش میدهد: چگونه ثابت تفکیک، انرژی آزاد اتصال را به اشغالشدگی مرتبط میکند، چگونه میل ترکیبی به آنتالپی و آنتروپی تقسیم میشود، و چگونه مکمل بودن شکل و شیمی، ویژگی را ایجاد میکند. این شامل همکاری و رقابت در سطح مفهومی و مشاهدات تجربی اتصال است، اما مکانیسم آلوستریک و کوپلینگ ساختاری را به موضوعات مرتبط دیگر واگذار میکند.
Core questions
- چگونه ثابت تفکیک، انرژی آزاد اتصال را به اشغالشدگی کسری مرتبط میکند؟
- چه تعادلی از آنتالپی و آنتروپی، میل ترکیبی اتصال را تعیین میکند؟
- چگونه شکل و مکمل بودن شیمیایی، ویژگی اتصال را ایجاد میکنند؟
- چگونه همکاری و رقابت، منحنیهای اتصال را شکل میدهند؟
Key theories
- اتصال تعادلی و ثابت تفکیک
- در حالت تعادل، کسر جایگاههای متصل شده از یک منحنی اشباع (نوع لانگمیر/هیل) پیروی میکند که توسط غلظت لیگاند نسبت به ثابت تفکیک تعیین میشود، که خود نمایی از انرژی آزاد اتصال است.
- تقسیم آنتالپی-آنتروپی میل ترکیبی
- انرژی آزاد اتصال ترکیبی از یک ترم آنتالپیک از تماسهای جدید و یک ترم آنتروپیک است که شامل از دست دادن آزادی ترجمهای و آزاد شدن حلال منظم میشود، بنابراین میل ترکیبی بازتابی از جبران بین این مشارکتها است.
Mechanisms
یک سطح مشترک زمانی تشکیل میشود که سطوح مکمل، دهنده و پذیرنده پیوند هیدروژنی، گروههای باردار و نواحی غیرقطبی را در یک راستا قرار دهند، در حالی که آب جابجا شده و بازآرایی شده سهم زیادی در ترم حلال دارد. مجموع برهمکنشهای ضعیف، ثابت تعادل را تعیین میکند؛ ویژگی به این دلیل ایجاد میشود که یک شریک غیرهمسان نمیتواند همان مکمل بودن را برآورده کند. سیستمهای تعاونی، که در آنها یک رویداد اتصال، میل ترکیبی سایرین را تغییر میدهد، منحنیهای اتصال سیگموئیدی تولید میکنند، و میل ترکیبیهای حاصل با کالریمتری تیتراسیون، سنجشهای کینتیکی مبتنی بر سطح، و تیتراسیونهای طیفسنجی خوانده میشوند.
Clinical relevance
اتصال کمی، زیربنای عملکرد داروها، آنتیبادیها و مولکولهای سیگنالینگ بر روی اهدافشان است، بنابراین مفاهیم میل ترکیبی و ویژگی در اینجا اساس آموزشی برای فارماکولوژی مولکولی و طراحی سنجش هستند، نه توصیههای دوز بالینی.
History
توصیف کمی اتصال از ایزوترمهای جذب اولیه و تحلیل هیل از اتصال تعاونی اکسیژن به هموگلوبین نشأت گرفت و با توسعه روشهای بیوشیمی فیزیکی برای اندازهگیری مستقیم انرژیهای آزاد اتصال، بر پایه ترمودینامیکی محکمی قرار گرفت.
Key figures
- Linus Pauling
- Archibald Hill
- Irving Langmuir
Related topics
Seminal works
- phillips2012
- vanholde2006
Frequently asked questions
- ثابت تفکیک چه چیزی را به شما میگوید؟
- این غلظت لیگاند است که در آن نیمی از جایگاههای اتصال اشغال شدهاند؛ ثابت تفکیک کوچکتر به معنای اتصال محکمتر است و با انرژی آزاد اتصال مطلوبتر مطابقت دارد.
- چرا اتصال میتواند از نظر آنتروپیک مطلوب باشد، حتی اگر دو مولکول به هم بپیوندند؟
- اگرچه شرکا مقداری آزادی را از دست میدهند، اتصال اغلب آب منظم را از سطوح تماس آزاد میکند، و این افزایش در آنتروپی حلال میتواند بر آنتروپی از دست رفته توسط ماکرومولکولها غلبه کند.