소수성 상호 작용 (HI)의 용액 또는 극성 용매에 침지 무극성 화합물 간의 응집력을 유지하는 힘이다. 수소 결합, 이온 상호 작용 또는 반 데르 발스 힘과 같은 다른 비공유 상호 작용과 달리 소수성 상호 작용은 용질의 고유 특성에 의존하지 않고 용매에 의존합니다.
이러한 상호 작용의 매우 예시적인 예는 물과 오일을 혼합 할 때 발생하는 상 분리 일 수 있습니다. 이 경우, 오일 분자는 주위에 물 분자가 배열되어 서로 "상호 작용"합니다.
수중 지방 에멀젼 (Catrin Sohrabi, Wikimedia Commons)
이러한 상호 작용의 개념은 1940 년대 이전부터 존재 해 왔습니다. 그러나 "소수성 결합"이라는 용어는 특정 단백질의 3 차원 구조를 안정화하는 데 가장 중요한 요소를 연구하면서 1959 년 Kauzmann에 의해 만들어졌습니다.
HI는 생물학적 시스템에서 발생하는 가장 중요한 비특이적 상호 작용 중 하나입니다. 또한 오늘날 우리가 알고있는 다양한 엔지니어링 응용 분야와 화학 및 제약 산업에서 중요한 역할을합니다.
소수성 상호 작용이란 무엇입니까?
IH의 물리적 원인은 비극성 물질이 용액에서 물 분자와 수소 결합을 형성하지 못하기 때문입니다.
이들은 용질 분자 사이의 친화력이 아니라 수소 결합을 통해 자신의 상호 작용을 유지하려는 물 분자의 경향과 관련이 있기 때문에 "비특이적 상호 작용"으로 알려져 있습니다.
물과 접촉 할 때 무극성 또는 소수성 분자는 물과의 접촉 표면적을 줄임으로써 최고의 안정성을 달성하기 위해 자발적으로 응집하는 경향이 있습니다.
이 효과는 강한 인력으로 오인 될 수 있지만 이는 용매와 관련하여 물질의 비극성 특성의 결과 일뿐입니다.
열역학적 관점에서 설명 할 때, 이러한 자발적 연관성은 자유 에너지 (ΔG)의 변동이 가장 적은 에너지 적으로 유리한 상태를 찾기 위해 발생합니다.
∆ G = ∆ H-T∆ S를 고려할 때, 가장 에너지 적으로 유리한 상태는 엔트로피 (∆ S)가 더 큰 상태, 즉 접촉에 의해 회전 및 병진 자유가 감소되는 물 분자가 더 적은 상태입니다. 무극성 용질로.
비극성 분자가 물 분자에 의해 결합되어 서로 결합 할 때 이러한 분자가 서로 다른 물 분자 "케이지"로 둘러싸여있는 경우보다 더 유리한 상태가됩니다.
생물학적 중요성
HI는 다양한 생화학 적 과정에서 발생하므로 관련성이 높습니다.
이러한 과정에는 단백질의 구조적 변화, 효소에 대한 기질의 결합, 효소 복합체의 하위 단위 결합, 생물학적 막의 응집 및 형성, 수용액에서 단백질의 안정화 등이 포함됩니다.
정량적 측면에서 여러 저자는 많은 단백질 구조의 안정성에서 HI의 중요성을 결정하는 작업을 수행했으며 이러한 상호 작용이 50 % 이상 기여한다는 결론을 내 렸습니다.
많은 막 단백질 (통합 및 말초)은 구조에서 소수성 도메인을 가질 때 HI 덕분에 지질 이중층과 연관됩니다. 더욱이, 많은 가용성 단백질의 3 차 구조의 안정성은 HI에 의존합니다.
Cell Biology 연구의 일부 기술은 HI 덕분에 무극성 영역이 서로 결합하는 양친 매성 화합물의 "반구형"구조 인 미셀을 형성하기 위해 일부 이온 세제가 갖는 특성을 이용합니다.
미셀은 또한 지용성 약물의 전달을 포함하는 제약 연구에 사용되며, 그 형성은 인체의 복잡한 비타민과 지질 흡수에도 필수적입니다.
소수성 상호 작용의 예
막
HI의 훌륭한 예는 세포막의 형성입니다. 이러한 구조는 인지질 이중층으로 구성됩니다. 그것의 조직은 주변 수성 매체에 대한 "반발"에서 무극성 꼬리 사이에서 발생하는 HI 때문입니다.
단백질
HI는 구상 단백질의 접힘에 큰 영향을 미치며, 생물학적 활성 형태는 구조에 특정 아미노산 잔기의 존재에 따라 특정 공간 구성이 확립 된 후에 얻어집니다.
- 아포 미오글로빈의 경우
아포 미오글로빈 (헴 그룹이없는 미오글로빈)은 폴딩 과정과 폴리펩티드 사슬의 무극성 잔기 중 IH의 중요성을 연구하는 모델로 사용 된 작은 알파 나선형 단백질입니다.
Dyson 등이 수행 한 연구에서 2006 년 돌연변이 된 아포 미오글로빈 서열이 사용 된 경우, 아포 미오글로빈 접힘 현상의 시작은 주로 알파-나선의 무극성 그룹을 갖는 아미노산 사이의 HI에 의존하는 것으로 나타났습니다.
따라서 아미노산 서열에 도입 된 작은 변화는 3 차 구조의 중요한 변형을 의미하며, 이는 제대로 형성되지 않고 비활성 단백질을 생성합니다.
세제
HI의 또 다른 명확한 예는 우리가 매일 가정용으로 사용하는 상업용 세제의 작용 방식입니다.
세제는 양친 매성 분자 (극성 영역 및 무극성 영역 포함)입니다. 그들은 물 분자와 수소 결합을 형성하고 지방의 지질과 소수성 상호 작용을 할 수 있기 때문에 지방을 "유화"할 수 있습니다.
수용액에서 지방과 접촉하면 세제 분자는 무극성 꼬리가 서로 마주 보면서 지질 분자를 둘러싸고 극성 영역이 미셀 표면으로 노출되어 물과의 접촉.
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