ჰიდროფილური ნივთიერებების მაგალითები. ჰიდროფილური ნივთიერებები

	1. წყლის მოლეკულის სტრუქტურა.	მონიშნეთ, მაგრამ რატომღაც არ მუშაობს აპლეტი." თქვენი ბრაუზერი მთლიანად უგულებელყოფს მონიშნე!
	წყალს აქვს პოლარული მოლეკულა. ჟანგბადი, როგორც უფრო ელექტროუარყოფითი ატომი, თავის თავზე იზიდავს ელექტრონის სიმკვრივეს, რომელსაც ის იზიარებს წყალბადის ატომთან და, შესაბამისად, ატარებს ნაწილობრივ უარყოფით მუხტს; წყალბადის ატომები, საიდანაც ელექტრონის სიმკვრივეა გადაადგილებული, ატარებენ ნაწილობრივ დადებით მუხტს. ამრიგად, წყლის მოლეკულა არისდიპოლი, ე.ი. აქვს დადებითად და უარყოფითად დამუხტული უბნები. (მარჯვნივ მოდელი სამგანზომილებიანია; მისი როტაცია შესაძლებელია მაუსის მარცხენა ღილაკის დაჭერით.)

2. წყალბადის ბმები. წყლის მოლეკულები ყალიბდება ერთმანეთთან წყალბადის ბმები . ისინი გამოწვეულია მიზიდულობის ძალებით ერთი მოლეკულის ნაწილობრივ უარყოფითად დამუხტულ ჟანგბადის ატომსა და მეორე მოლეკულის ნაწილობრივ დადებითად დამუხტულ წყალბადის ატომს შორის. (მარჯვნივ მოდელში განვიხილოთ, რომ ბმები იქმნება ზუსტად ზემოთ დასახელებულ ატომებს შორის.) Კითხვა 1. როგორ ფიქრობთ: წყალბადის ბმები ბუნებაში უფრო ახლოსაა კოვალენტთან თუ იონურთან? Რატომ ფიქრობ ასე? წყალბადის ობლიგაციები განსაზღვრავს წყლის უამრავ მნიშვნელოვან თვისებას, პირველ რიგში მის, როგორც გამხსნელის თვისებებს. 3. წყალი, როგორც გამხსნელი.

alt=" თქვენს ბრაუზერს ესმის მონიშნე, მაგრამ არ არის"t running the applet, for some reason." Your browser is completely ignoring the !} მონიშნე!

წყალთან მიმართებაში, პრაქტიკულად ყველა ნივთიერება შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად:

1. ჰიდროფილური(ბერძნული "phileo"-დან - სიყვარული, აქვს დადებითი მიდრეკილება წყლის მიმართ ). ამ ნივთიერებებს აქვთ პოლარული მოლეკულა, რომელიც შეიცავს ელექტროუარყოფით ატომებს (ჟანგბადი, აზოტი, ფოსფორი და ა.შ.). შედეგად, ასეთი მოლეკულების ცალკეული ატომები ასევე იძენენ ნაწილობრივ მუხტებს და ქმნიან წყალბადურ კავშირებს წყლის მოლეკულებთან. მაგალითები: შაქარი, ამინომჟავები, ორგანული მჟავები.
2. ჰიდროფობიური(ბერძნული "ფობოსიდან" - შიში, აქვს უარყოფითი მიდრეკილება წყლის მიმართ ). ასეთი ნივთიერებების მოლეკულები არაპოლარულია და არ ერწყმის პოლარულ გამხსნელებს, როგორიცაა წყალი, მაგრამ ძალიან ხსნადია ორგანულ გამხსნელებში, მაგალითად, ეთერში და ცხიმებში. მაგალითი იქნებოდა წრფივი და ციკლური ნახშირწყალბადები. მათ შორის ბენზოლი.

კითხვა 2. დააკვირდით ორ მოლეკულას მარჯვნივ. როგორ ფიქრობთ, ამ მოლეკულებიდან რომელია ჰიდროფილური და რომელი ჰიდროფობიური? Რატომ ფიქრობ ასე? გაიგეთ რა არის ეს ნივთიერებები? ორგანულ ნივთიერებებს შორის არის ნაერთებიც, რომელთა მოლეკულის ერთი ნაწილი არაპოლარულია და ავლენს ჰიდროფობიურ თვისებებს, ხოლო მეორე არის პოლარული და, შესაბამისად, ჰიდროფილური.

alt=" თქვენს ბრაუზერს ესმის მონიშნე!

alt=" თქვენს ბრაუზერს ესმის მონიშნე, მაგრამ არ არის"t running the applet, for some reason." Your browser is completely ignoring the !} მონიშნე!

ასეთ ნივთიერებებს ე.წ ამფიპათიური . მოლეკულა ფოსფატიდილსერინი(უჯრედების პლაზმური მემბრანის ერთ-ერთი ფოსფოლიპიდი, მარჯვნივ) შეიძლება იყოს ამფიპათიური ნაერთების მაგალითი. კითხვა 3. დააკვირდით ამ მოლეკულას. თქვენი აზრით, რომელი ნაწილია ჰიდროფილური და რომელი ჰიდროფობიური? მოათავსეთ მოლეკულა ისე, რომ რაც შეიძლება ნათელი იყოს, შექმენით გრაფიკული ფაილი და მასში მიუთითეთ მოლეკულის ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური მონაკვეთები. ამისათვის, მოლეკულის ყველაზე ხელსაყრელი გზით განლაგებით, დააკოპირეთ მთელი ეკრანის სურათი ბუფერში (დააჭირეთ ღილაკს ბეჭდვის ეკრანი), გაუშვით თქვენი არჩევანის გრაფიკული რედაქტორი (საკმარისიახატვა - დაწყება - პროგრამები - აქსესუარები - Paint), ამოიღეთ ყველა ზედმეტი და დარჩენილ ნახატზე მონიშნეთ საჭირო ადგილები თქვენი საყვარელი გზით. გააკეთეთ შესაბამისი ხელმოწერები ნახაზზე და შეინახეთ ფაილი თქვენს მიერ არჩეულ საქაღალდეში. 4. წყალი, როგორც გამხსნელი ცოცხალ ორგანიზმებში. გადატანითი მნიშვნელობით, ჩვენ ყველანი ვართ „ცოცხალი გადაწყვეტილებები“. მართლაც, თითქმის ყველა პროცესი, როგორც სხეულის უჯრედებში, ასევე სხეულის უჯრედშორის გარემოში ხდება წყალხსნარებში.

alt=" თქვენს ბრაუზერს ესმის მონიშნე, მაგრამ არ არის"t running the applet, for some reason." Your browser is completely ignoring the !} მონიშნე!

გარდა ამისა, შინაგანი სითხეების სატრანსპორტო ფუნქცია როგორც მრავალუჯრედულ ცხოველებში (სისხლი, ლიმფა, ჰემოლიმფა, ცელომური სითხე) და მრავალუჯრედულ მცენარეებში პირდაპირ კავშირშია წყლის, როგორც გამხსნელის თვისებასთან.

5. წყალი, როგორც რეაგენტი.
წყლის მნიშვნელობა ასევე დაკავშირებულია მის ქიმიურ თვისებებთან - როგორც ჩვეულებრივი ნივთიერება, რომელიც შედის ქიმიურ რეაქციებში სხვა ნივთიერებებთან. ყველაზე მნიშვნელოვანი არის წყლის გაყოფა სინათლის გავლენის ქვეშ ( ფოტოლიზი) სინათლის ფაზაში ფოტოსინთეზი, წყლის, როგორც აუცილებელი რეაგენტის მონაწილეობა რთული ბიოპოლიმერების დაშლის რეაქციებში (შემთხვევითი არ არის, რომ ასეთ რეაქციებს ე.წ. ჰიდროლიზის რეაქციები ). და, პირიქით, ბიოპოლიმერების წარმოქმნის, პოლიმერიზაციის რეაქციების დროს წყალი გამოიყოფა.
კითხვა 4. ბოლო წინადადებაში რომელ უზუსტობას გამოასწორებდა ქიმიკოსი?

ჰიდროფილური ნივთიერებები

ჰიდროფილური ნივთიერებები (ნივთიერებები)

მყარი ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ წყლის მიერ დასველების თვისება. არ სველდება ცხიმიანი სითხეებით.

მოკლე ელექტრონული საცნობარო წიგნი ნავთობისა და გაზის ძირითადი ტერმინების შესახებ, ჯვარედინი მითითებების სისტემით. - მ.: რუსეთის ნავთობისა და გაზის სახელობის სახელმწიფო უნივერსიტეტი. I. M. გუბკინა. მ.ა. მოხოვი, ლ.ვ. იგრევსკი, ე.ს. ნოვიკი. 2004 .

ნახეთ, რა არის „ჰიდროფილური ნივთიერებები“ სხვა ლექსიკონებში:

ჰიდროფილური მალამოების ბაზები- ამ სტატიის სტილი არაენციკლოპედიურია ან არღვევს რუსული ენის ნორმებს. სტატია უნდა გასწორდეს ვიკიპედიის სტილისტური წესების მიხედვით. მთავარი სტატია: მალამო ფუძეები ჰიდროფილური მალამო ფუძეები მალამო ფუძეები გამოიყენება ... ... ვიკიპედია

ჰიდროფილური- (ჰიდრო და ფილიდან) „წყლისმოყვარე“ ნივთიერებები, რომელთა მოლეკულები ელექტროპოლარულია და ადვილად ერწყმის წყლის მოლეკულებს. საპირისპიროა ჰიდროფობიური ("წყლის მოძულე") ნივთიერებები... თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების დასაწყისი

დალუქვის აგენტები- მაღალი პოლიმერული ჰიდროფილური ნივთიერებები, რომლებიც გამოიყენება თხევადი საკვები ნივთიერებების კომპაქტურად. ქიმიოორგანოტროფების მედიაში, როგორც U.V. გამოიყენეთ აგარი (იხ.) და ჟელატინი (იხ.), ავტოტროფული ორგანიზმებისთვის სილიციუმის გელი (იხ.). Ნაკლები... ... მიკრობიოლოგიის ლექსიკონი

ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ დაგროვება (გასქელება) ორი სხეულის კონტაქტის ზედაპირზე, რომელსაც ეწოდება ფაზის ინტერფეისი, ან ინტერფეისის ზედაპირი. პ.-ის ინტერფეისულ ზედაპირზე. ვ. ქმნიან გაზრდილი კონცენტრაციის ადსორბციულ ფენას... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები (სურფაქტანტები)- ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება შეიწოვება ინტერფეისზე და იწვევენ ზედაპირული (ინტერფეისტური) დაძაბულობის შემცირებას. ტიპიური სურფაქტანტები არის ორგანული ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შეიცავს ლიოფიურ და ლიოფობიურ (ჩვეულებრივ ჰიდროფილურ და... ... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები- (a. surfactants; n. grenzflachenaktive Stoffe, oberflachenaktive Stoffe; f. ნივთიერებები tensio actives; i. surfac tantes), ნივთიერებები ასიმეტრიული მოლით. სტრუქტურა, რომლის მოლეკულებს აქვთ დიფილური აგებულება, ე.ი. შეიცავს ლიოფილურ და... გეოლოგიური ენციკლოპედია

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები- სურფაქტანტი ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება შეიწოვება ინტერფეისზე და გამოიწვიოს ზედაპირის ფართობის შემცირება. (ინტერფეისული) დაძაბულობა. ტიპიური სურფაქტანტები ორგანულია. ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შეიცავს ლიოფილურ და ლიოფობიურ (ჩვეულებრივ ჰიდროფილურ და ჰიდროფობიურ)... ტექნიკური მთარგმნელის გზამკვლევი

სურფაქტანტის სახეობები ასიმეტრიული მოლეკულური სტრუქტურის მქონე ნივთიერებები, რომელთა მოლეკულებს აქვთ დიფილური სტრუქტურა, ანუ ისინი შეიცავენ ლიოფილურ და ლიოფობიურ (ჩვეულებრივ ჰიდროფილურ პოლარული ჯგუფები და ჰიდროფობიური რადიკალები) ატომურ ჯგუფებს. დიფილური...... ნავთობისა და გაზის მიკროენციკლოპედია

უჯრედის მემბრანები- ამ ტერმინს სხვა მნიშვნელობა აქვს, იხილეთ მემბრანა უჯრედის მემბრანის სურათი. პატარა ლურჯი და თეთრი ბურთულები შეესაბამება ლიპიდების ჰიდროფილურ „თავებს“, მათზე მიმაგრებული ხაზები კი ჰიდროფობიურ „კუდებს“. სურათზე... ... ვიკიპედია

შერჩევითი გამტარიანობა- ამ ტერმინს სხვა მნიშვნელობა აქვს, იხილეთ მემბრანა უჯრედის მემბრანის სურათი. პატარა ლურჯი და თეთრი ბურთულები შეესაბამება ლიპიდების ჰიდროფილურ „თავებს“, მათზე მიმაგრებული ხაზები კი ჰიდროფობიურ „კუდებს“. ფიგურა აჩვენებს... ... ვიკიპედიას

ტერმინი ჰიდროფილურობა (მომდინარეობს ძველი ბერძნული სიტყვებიდან "წყალი" და "სიყვარული") არის ნივთიერების წყალთან ურთიერთქმედების ინტენსივობის მახასიათებელი მოლეკულურ დონეზე, ანუ მასალის უნარი ინტენსიურად შთანთქას ტენიანობას, როგორც. ასევე ნივთიერების ზედაპირის მიერ წყლის მაღალი დატენიანება. ეს კონცეფცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას მყარ სხეულებზე, როგორც ზედაპირის თვისებაზე, და ცალკეულ იონებზე, ატომებზე, მოლეკულებზე და მათ ჯგუფებზე.

ჰიდროფილურობას ახასიათებს ადსორბციული წყლის მოლეკულებსა და ნივთიერების მოლეკულებს შორის კავშირის სიდიდე; ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ნაერთები, რომლებშიც წყლის რაოდენობა ნაწილდება ბმის ენერგიის მნიშვნელობების მიხედვით.

ჰიდროფილურობა თანდაყოლილია ნივთიერებებში, რომლებსაც აქვთ იონური კრისტალური ბადეები (ჰიდროქსიდები, ოქსიდები, სულფატები, სილიკატები, თიხები, ფოსფატები, შუშები და ა.შ.), რომლებსაც აქვთ პოლარული ჯგუფები -OH, -NO 2, -COOH და ა.შ. ჰიდროფილურობა და ჰიდროფობიურობა- ნივთიერებების გამხსნელებთან ურთიერთქმედების განსაკუთრებული შემთხვევები (ლიოფობიურობა, ლიოფობიურობა).

ჰიდროფობიურობა შეიძლება ჩაითვალოს ჰიდროფილურობის მცირე ხარისხად, რადგან მიზიდულობის ინტერმოლეკულური ძალების მოქმედება ყოველთვის მეტ-ნაკლებად იქნება ნებისმიერი სხეულის მოლეკულებსა და წყალს შორის. ჰიდროფილურობა და ჰიდროფობიურობა შეიძლება გამოირჩეოდეს იმით, თუ როგორ ვრცელდება წყლის წვეთი გლუვი ზედაპირის მქონე სხეულზე. წვეთი მთლიანად გავრცელდება ჰიდროფილურ ზედაპირზე, ნაწილობრივ კი ჰიდროფობიურ ზედაპირზე, ხოლო დასველებული მასალის ზედაპირსა და წვეთს შორის წარმოქმნილი კუთხის მნიშვნელობა დამოკიდებულია მოცემული სხეულის ჰიდროფობიურობის ხარისხზე. ჰიდროფილური ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომლებშიც საკმაოდ ძლიერია მოლეკულური (იონური, ატომური) ურთიერთქმედების სიძლიერე. ჰიდროფობიური არის ლითონები, რომლებიც მოკლებულია ოქსიდის ფილმებს, ორგანულ ნაერთებს, რომლებსაც აქვთ ნახშირწყალბადების ჯგუფები მოლეკულაში (ცვილები, ცხიმები, პარაფინები, ზოგიერთი პლასტმასი), გრაფიტი, გოგირდი და სხვა ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ სუსტი ურთიერთქმედება მოლეკულურ დონეზე.

ჰიდროფილურობის და ჰიდროფობიურობის ცნებები გამოიყენება როგორც სხეულებთან და მათ ზედაპირებთან, ასევე ცალკეულ მოლეკულებთან ან მოლეკულების ცალკეულ ნაწილებთან მიმართებაში. მაგალითად, ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების მოლეკულები შეიცავს პოლარულ (ჰიდროფილურ) და ნახშირწყალბადებს (ჰიდროფობიურ) ნაერთებს. სხეულის ზედაპირული ნაწილის ჰიდროფილურობა შეიძლება მკვეთრად შეიცვალოს ასეთი ნივთიერებების ადსორბციის გამო.

ჰიდროფილიზაცია არის ჰიდროფილურობის გაზრდის პროცესი, ხოლო ჰიდროფობიზაცია არის მისი შემცირების პროცესი. ამ ფენომენებს დიდი მნიშვნელობა აქვს კოსმეტიკური ინდუსტრიაში, ქსოვილების (ბოჭკოების) ჰიდროფილიზაციის ტექსტილის ტექნოლოგიაში, რეცხვის, გაუფერულების, შეღებვის ხარისხის გასაუმჯობესებლად და ა.შ.

ჰიდროფილურობა კოსმეტიკაში

პარფიუმერია და კოსმეტიკური ინდუსტრია აწარმოებს ჰიდროფილურ კრემებსა და გელებს, რომლებიც იცავს კანს მინარევებისაგან, რომლებიც წყალში არ არის ხსნადი. ასეთი პროდუქტები შეიცავს ჰიდროფილურ კომპონენტებს, რომლებიც ქმნიან გარსს, რომელიც ხელს უშლის წყალში უხსნადი დამაბინძურებლების შეღწევას კანის ზედაპირულ ფენაში.

ჰიდროფილური კრემები მზადდება ემულსიისგან, რომელიც სტაბილიზირებულია შესაფერისი ემულგატორებით ან წყალ-ზეთ-წყლის ან ზეთი-წყლის ფუძით. გარდა ამისა, ეს მოიცავს დისპერსიულ კოლოიდურ სისტემებს, რომლებშიც სტაბილიზირებულია ჰიდროფილური ზედაპირულად აქტიური კომპონენტები და შედგება წყალში დისპერსიული ან წყალ-გლიკოლის შერეული გამხსნელებისგან უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავების ან სპირტებისგან.

ჰიდროგელი (ჰიდროფილური გელები) მზადდება წყლისგან, შერეული არაწყლიანი ან ჰიდროფილური გამხსნელისგან (ეთილის სპირტი, პროპილენგლიკოლი, გლიცერინი) და ჰიდროფილური გეელური აგენტისაგან (ცელულოზის წარმოებულები, კარბომერები).

კრემებისა და გელების ჰიდროფილური თვისებები:

· სწრაფად და კარგად შეიწოვება;

· კვებავს კანს;

· მათი გამოყენების შემდეგ არ ჩნდება ცხიმიანობის შეგრძნება;

· ასუფთავებს კანს;

· აქვს გამაძლიერებელი ეფექტი კანზე;

· შეამციროს უარყოფითი გარემო ფაქტორების გავლენა;

დაეხმარეთ კანს შეინარჩუნოს ბუნებრივი რეგენერაციის უნარი.

ჰიდროფილური კრემები და გელები შექმნილია კანის დასაცავად წყალთან შერევის ზეთებთან, მაზუთთან, ნავთობთან, საღებავებთან, ფისებთან, გრაფიტთან, ჭვარტლთან, ორგანულ გამხსნელებთან, გამაგრილებელ და საპოხი ხსნარებთან, სამშენებლო ქაფთან და სხვა მრავალ რბილად აგრესიულ ნივთიერებებთან მუშაობისას. ისინი ასევე შეუცვლელია მანქანის შეკეთებისას, ბინის რემონტის დროს, მშენებლობის დროს, ქვეყანაში სასუქებთან და ნიადაგთან მუშაობისას.

კომპანია KorolevPharm აწარმოებს სხვადასხვა სახის პარფიუმერიულ და კოსმეტიკურ პროდუქტებს, მათ შორის ჰიდროფილურ და ჰიდროფობიურ კრემებს. კომპანია არის კონტრაქტის მწარმოებელი და ახორციელებს წარმოების ყველა ეტაპს: რეცეპტების შემუშავება, სერტიფიცირება, წარმოების გაშვება, პროდუქციის სერიული წარმოება. საწარმოო უბანი აღჭურვილია თანამედროვე ტექნიკით.

საწარმო სერთიფიცირებულია მოთხოვნებთან შესაბამისობაში

ლოტოსის ფოთოლი, რომელზედაც წყალი ეშვება, ბურთებში შეგროვებული, წყალგაუმტარი ზედაპირები და ფეხსაცმლის დამცავი ნაერთები, ბულიონში მცურავი ზეთის ჭიქები - ეს ყველაფერი მოლეკულების თვისების მაგალითებია ე.წ. ჰიდროფობიურობა. გარდა ამისა, ჰიდროფობიური ეფექტიმნიშვნელოვან ბიოლოგიურ როლს ასრულებს: ცილის მოლეკულების დაკეცვა და გამართული ფუნქციონირება, ბიომემბრანების წარმოქმნა და მოლეკულების ერთმანეთის მიერ ამოცნობა ასევე „დაპროგრამებულია“ ჰიდროფობიური თვისებების გამოყენებით. საინტერესოა, რომ ჰიდროფობიური ეფექტი არ მცირდება "ჩვეულებრივ" ფიზიკურ ურთიერთქმედებებამდე: მის უკან დგას თერმოდინამიკის მეორე კანონი და რაოდენობა ე.წ. ენტროპია.

ცოფი

ჰიდროფობია, ან ჰიდროფობია(ძველი ბერძნულიდან. νδωρ - "წყალი" და φοβος - „შიში“) არის მტკივნეული ყლაპვის სპაზმების განცდის შიში წყლის დალევის მცდელობისას, წყლის დანახვისას ან მისი ნებისმიერი ხსენებისას. შეიმჩნევა ტეტანუსის, ისტერიის, ცოფის დროს (და თავად ცოფსაც ადრე სწორედ ამ სიტყვით ეძახდნენ).

Ისე, ჰიდროფობიურობა, რომელიც განხილული იქნება, ეხება მოლეკულების თვისებებს და არა ადამიანებში სიმპტომებს.

ბავშვობიდან ყველასთვის ნაცნობი გამოთქმა "იხვის ზურგიდან წყალი" გვიჩვენებს ჰიდროფობიურობა- არ არის ისეთი უპრეცედენტო ფენომენი, როგორც მისი სახელიდან ჩანს. მართლაც, ჩვენს ირგვლივ ხშირად გვხვდება წყლის „მოგერიების“ ეფექტი: უბრალოდ შეხედეთ ბატის ბუმბულს ან ლოტოსის ფოთოლს (ნახ. 1). ა), რომლის გასწვრივ წყლის წვეთი ეშვება, როგორც ვერცხლისწყლის ბურთი შუშის ზედაპირზე და არ ტოვებს კვალს მის უკან. კლასიკური იდეები ჰიდროფობიური ზედაპირების შესახებ ამბობს, რომ ინდიკატორი აქ არის კონტაქტის კუთხე θ, რომელიც დასველებული ზედაპირებისთვის არის მართკუთხა კუთხეზე ნაკლები (90°), ხოლო არასველადი ზედაპირებისთვის - მასზე მეტი (ნახ. 1). ბ) . კერძოდ, წყლის წვეთისთვის პარაფინის ზედაპირზე θ = 109°, ხოლო ყველაზე ჰიდროფობიური ცნობილი მასალის - ფტორპლასტიკის ზედაპირზე - ეს იქნება 112°. ამავდროულად, „აბსოლუტურად“ ჰიდროფობიური ზედაპირი აღიწერება 180°-იანი კუთხით, როდესაც წყალი ზედაპირიდან წამით გაჩერების გარეშე გადმოდის.

ასე რომ, ბატი მართლაც უფრო ჰიდროფობიურია, ვიდრე ფტორპლასტიკური? სინამდვილეში, ეს ასეა, მაგრამ ეს მიიღწევა მცირე ხრიკით: ბატის ბუმბულის ზედაპირი (ისევე როგორც ლოტოსის ფოთოლი) არ არის გლუვი, მაგრამ დაფარულია მიკროსკოპული პირამიდებით ან თმებით, რაც ამცირებს წვეთთან შეხების არეალს. და ეფექტური ადჰეზია (ნახ. 1 ვ) . იმავე პრინციპზე დაყრდნობით სუპერჰიდროფობიურიზედაპირები, რომლებიც თითქმის იდეალურად აცილებენ წყალს (ვიდეო 1).

სურათი 1. ლოტოსის ფოთოლი: ჰიდროფობიური ზედაპირის მაგალითი. ა - ჰიდროფობიური ფაქტიურად ნიშნავს არადასველებადობაროდესაც წყალი მთლიანად ამოვარდება ზედაპირიდან და არ ტოვებს სველ კვალს. ბ - ჰიდროფობიური ზედაპირის განსაზღვრა შეხების კუთხით θ: θ< 90° поверхность называют смачиваемой (гидрофильной), при θ >90° - არადასველებადი (ჰიდროფობიური). აბსოლუტური ჰიდროფობიურობის ეფექტი (ან სუპერჰიდროფობიურობა) მიიღწევა მიკროსკოპული უხეშობის გამო, რაც ამცირებს წვეთების ზედაპირთან შეხების არეალს. ვ - როგორ არის აგებული ლოტოსის ზედაპირი: მიკროსკოპული ეკლები ხელს უშლის წყლის წვეთებს ზედაპირის დატენიანებას და ისინი ფოთოლს ცვივა. წყლის წვეთი ვერც ხერხემლებს შორის „გაედინება“, რადგან ამ მასშტაბით, ზედაპირული დაძაბულობა აღარ აძლევს წვეთს წვრილად გაყოფის საშუალებას.

ვიდეო 1. სუპერჰიდროფობიური ზედაპირი.ზედაპირის მიკრომასშტაბიანი უხეშობა ( სმ.ბრინჯი. 1 ბ) ამცირებს წყლის წვეთთან კონტაქტის ეფექტურ არეალს, რომელიც ამ მასშტაბით ელასტიური სხეულივით იქცევა ზედაპირული დაძაბულობის გამო.

Გაგება რატომზოგიერთი ნივთიერება სიამოვნებით სველდება წყლით, მაგრამ წყალი იხვს, როგორც ანდაზა ამბობს, უნდა ჩამოხვიდეთ ცალკეული მოლეკულების დონეზე და გაითვალისწინოთ, როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ერთმანეთთან.

ჰიდროფობიური მოლეკულები

ქიმიური აგებულების თვალსაზრისით ჰიდროფობიური(ან, რა არის იგივე, არაპოლარული) არის მოლეკულები, რომლებიც არ შეიცავს ქიმიურ ჯგუფებს, რომლებსაც შეუძლიათ წყალბადის ბმები შექმნან წყალთან. მაგალითად, ეს არის ბენზოლი და სხვა თხევადი ნახშირწყალბადები (ბენზინის კომპონენტები). თუმცა, ყველაზე საინტერესო თვისებები აქვს ამფიფილურიმოლეკულები, რომლებიც შეიცავს როგორც პოლარულ, ასევე არაპოლარულ ნაწილებს: ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ ისინი ქმნიან საკმაოდ რთულ სტრუქტურებს წყალთან ნარევებში: მიცელი, ვეზიკულები, ფენები და უფრო რთული ფორმები. ყველა ამ რთული ფორმის ფორმირება კონტროლდება ჰიდროფობიური ეფექტი.

საინტერესოა, რომ ჰიდროფობიურობის მოლეკულური ბუნების საკითხი უბრუნდება ბენჯამინ ფრანკლინს, რომელიც თავისუფალ დროს სამთავრობო საქმეებიდან სწავლობდა ზეითუნის ზეთის გავრცელებას აუზის ზედაპირზე. ერთი კოვზი ზეთის ლაქის ფართობი ყოველთვის ერთნაირი იყო - ნახევარი ჰექტარი - და სისქე რეალურად ერთი მოლეკულის ტოლი იყო. ეს იყო 1774 წელს და მიუხედავად იმისა, რომ იმ დროს იდეები ნივთიერებების მოლეკულურ ბუნებაზე ჯერ კიდევ უკიდურესად ბუნდოვანი იყო, სახელმწიფო მოხელეთა ზოგადი ცნობისმოყვარეობა, როგორც ვხედავთ, დღეს არ ჰგავს. ასეა თუ ისე, ზეთზე ექსპერიმენტმა დაიწყო მონომოლეკულური ლიპიდური ფილმების შესწავლა, საიდანაც უდავოდ გაირკვა: ზოგიერთ მოლეკულას იმდენად „არ მოსწონთ“ წყალი, რომ ისინი არამარტო არ ერევიან მას, არამედ მზად არიან მიიღონ. გაათავისუფლეთ წყალი ყველა შესაძლო გზით - მაგალითად, წყლისა და ჰაერის ინტერფეისზე ერთი მოლეკულის სისქის (მონოფენა) ფენის სახით დაგროვებით. (მეტი დეტალი ლიპიდური ფილმების კვლევების შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ სტატიაში " ქალთევზის მოლეკულები » .)

ამფიფილური მოლეკულების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი სახეობაა საპნები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ეროვნულ ეკონომიკაში. მათი მოქმედების პრინციპი შეიძლება შეგროვდეს რეკლამებიდანაც კი: სარეცხი საშუალებების მოლეკულების არაპოლარული ნაწილი "იწებება" დამაბინძურებლების მოლეკულებს (ჩვეულებრივ ჰიდროფობიურს), ხოლო პოლარული ნაწილი აქტიურად ურთიერთქმედებს წყლის მოლეკულებთან. შედეგად, ეს ხდება ხსნადიზაცია: ჭუჭყი იშლება ზედაპირიდან და მოთავსებულია საპნის მოლეკულების აგრეგაციაში, ავლენს პოლარულ ფრაგმენტებს „გარედან“ და მალავს ჰიდროფობიურ ნაწილებს „შიგნიდან“.

თუმცა, რაც საშუალებას გვაძლევს ვისარგებლოთ საუკეთესო სარეცხი საშუალებების კომერციული თვისებებით, არის ამფიფილური მოლეკულების (კერძოდ, ლიპიდების) კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი ხარისხი: ისინი ემსახურებიან როგორც გარსს სიცოცხლის ყველა ცნობილი ფორმისთვის, აყალიბებენ უჯრედულ მემბრანას, რომლის ქვეშაც ყველა სასიცოცხლო პროცესი მიმდინარეობს. გაიმართება ( სმ. « სიცოცხლის ლიპიდური საფუძველი » ). ეს მნიშვნელოვანი ფაქტი გვეუბნება, რომ ჰიდროფობიური ეფექტის მოლეკულური ბუნება არ არის უსაქმური, მაგრამ ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს ყველა ბიოლოგიისთვის, რომ აღარაფერი ვთქვათ გამოყენებითი ინდუსტრიებისთვის.

მაგრამ უფრო დაწვრილებითი შესწავლის შემდეგ, ირკვევა, რომ არანაირი ფუნდამენტური ფიზიკური ურთიერთქმედება, როგორიცაა გრავიტაცია ან ელექტროსტატიკური ძალები, არ არის პასუხისმგებელი ჰიდროფობიური ნაწილაკების ერთმანეთთან „მოზიდვაზე“ და მათ „გადაგდებაზე“ წყლიდან. მისი ბუნება მდგომარეობს ფიზიკურ პრინციპში, რომელიც აწესებს შეზღუდვებს უმეტესი სპონტანური პროცესების მიმართულებაზე, კერძოდ, თერმოდინამიკის მეორე კანონი.

ცოტა თერმოდინამიკა

თერმოდინამიკა არის ერთ-ერთი პირველი მეცნიერება, რომელმაც ააგო ხიდი ატომებისა და მოლეკულების მიკროსკოპულ სამყაროსა და „ჩვენს“ მაკროსკოპულ სამყაროს შორის. მისი დაბადება დაკავშირებულია ორთქლის ძრავების მუშაობის შესწავლასთან და ნიკოლას კარნოს (1796–1832) სახელთან, რომლის სახელს ატარებენ თერმოდინამიკური ციკლები, რომლებიც განსაზღვრავენ სამუშაოს რაოდენობას, რომლის წარმოებაც მანქანას შეუძლია. მისი მუშაობა გააგრძელეს ჯულმა, კელვინმა და კლაუზიუსმა, რომლებმაც მძლავრი თეორიული საფუძველი შეიტანეს ამ თავდაპირველად წმინდა პრაქტიკულ სფეროს.

ამ მეცნიერთა ძალისხმევით ძირითადი კანონები ან დაიწყოთერმოდინამიკა, თერმო პროცესებზე დაკვირვების მრავალსაუკუნოვანი ემპირიული გამოცდილების შეჯამება. პირველი პრინციპი საუბრობს იზოლირებული სისტემის ენერგიის კონსერვაციაზე („ენერგიის შენარჩუნების კანონი“), ხოლო მეორე პრინციპი საუბრობს სპონტანური პროცესების მიმართულებაზე. (არსებობს ნულოვანი და მესამე პრინციპებიც, მაგრამ მათზე აქ არ ვისაუბრებთ.) ცნება ენტროპია(S), რომელმაც პოპულარობა მოიპოვა, როგორც ყველაზე იდუმალი თერმოდინამიკური რაოდენობა. თავდაპირველად კლაუზიუსმა ოფიციალურად განსაზღვრა, როგორც სისტემაზე გადაცემული სითბოს თანაფარდობა ტემპერატურასთან (ΔS = ΔQ/T), ენტროპიამ მოგვიანებით შეიძინა გლობალური „ქაოსის საზომის“ მნიშვნელობა. მას შემდეგ ენტროპია გახდა მეორე კანონის თანამედროვე ფორმულირების საფუძველი:

იზოლირებულ სისტემაში სპონტანურ პროცესებს თან ახლავს ენტროპიის ზრდა.

ლუდვიგ ბოლცმანმა (1844–1906) დაუკავშირა მთელი ეს თერმული „სამზარეულო“ ატომების დონეს, რომლებიც ქმნიან მატერიას, მანამდეც კი, სანამ მატერიის ატომური სტრუქტურა საყოველთაოდ აღიარებული გახდებოდა. მან თავისი ცხოვრების მთავარ მიღწევად მიიჩნია ენტროპიის გამოთვლის სტატისტიკური ფორმულის აღმოჩენა (1877 წელს): S = k × logW, სადაც S არის. ენტროპია, k არის მუდმივი, რომელიც მოგვიანებით პლანკმა დაარქვა თავად ბოლცმანის პატივსაცემად და W არის მდგომარეობის სტატისტიკური წონა (რიცხვი მიკროსახელმწიფოები, რომელიც ახორციელებს ამას მაკროსახელმწიფო). ცუდი მხედველობის მიუხედავად, ის სხვებზე ბევრად უფრო ღრმად ხედავდა მატერიის „სიღრმეში“: ის იყო პირველი, ვინც იგრძნო სტატისტიკური მიდგომის ძალა აღწერისთვის. თერმოდინამიკური ანსამბლებიდა გამოიყენა იგი მოლეკულურ ფიზიკაში. არსებობს ვერსია, რომ ბოლცმანმა თავი მოიკლა თავისი თანამედროვეების გაუგებრობის გამო, რომლებსაც ის რადიკალურად უსწრებდა. ზემოხსენებული ფორმულა ამოკვეთილია მის საფლავის ქვაზე ვენის სასაფლაოზე.

ენტროპიის ცნების მთელი საიდუმლოების მიუხედავად, მეორე კანონის მნიშვნელობა საკმაოდ მარტივია: თუ სისტემა იზოლირებულია (ანუ ის არ ცვლის არც მატერიას და არც ენერგიას გარე სამყაროსთან), მაშინ ის მიემართება მდგომარეობისკენ. თერმოდინამიკური წონასწორობა, - ისეთი მაკროსტატია, რომელიც რეალიზდება მიკრომდგომარეობების მაქსიმალური შესაძლო რაოდენობით (სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რომელსაც აქვს მაქსიმალური ენტროპია). მაგალითად, გატეხილი თასი აღარასოდეს შეეკვრება ერთმანეთს: საწყისი მდგომარეობა (მთელი ჭიქა) რეალიზდება მხოლოდ ერთი გზით (S=0), მაგრამ საბოლოო მდგომარეობა (გატეხილი ჭიქა) რეალიზდება ასტრონომიულად დიდი რაოდენობით. გზების (S>>0). ამიტომ, სამწუხაროდ, გლობალური თვალსაზრისით, ყველა თასი განწირულია. პიტერ ატკინსის მშვენიერი პოპულარული სამეცნიერო წიგნი, წესრიგი და განუკითხაობა ბუნებაში, ეძღვნება მეორე კანონის ახსნას „დიასახლისებისთვის“.

ჰიდროფობიური ეფექტი სტატისტიკური ფიზიკის თვალსაზრისით

ასე რომ, მეორე კანონის ცოდნით, ჩვენ გვესმის, თუ რატომ გაცივდება მაგიდაზე დადებული ფინჯანი ჩაი ოთახის ტემპერატურამდე, მაგრამ აღარასოდეს გაცხელდება თავისით და სითბოს წაართმევს სამზარეულოს ჰაერს. (თუ არა, მაშინ აუცილებლად უნდა წაიკითხოთ ატკინსის წიგნი.) მაგრამ იგივე მსჯელობა ეხება, მაგალითად, წყლისა და ზეთის შეურევლობის ასახსნელად? მეორე კანონი ხომ ცდილობს „ყველაფერი გაათანაბროს“, ხოლო წყალი და ზეთი, პირიქით, უარს ამბობენ ერთმანეთში დაშლაზე (ნახ. 2). ა).

სურათი 2. ჰიდროფობიური ეფექტის ილუსტრაცია. ა - ჰიდროფობიური ეფექტი (არსებითად თერმოდინამიკის მეორე კანონი) იწვევს წყალს არაპოლარული მოლეკულების „მოგერიებას“ (როგორიცაა ზეთი) და ამცირებს მათთან კონტაქტის არეალს. ამის გამო წყალში ზეთის ბევრი პატარა წვეთი საბოლოოდ გაერთიანდება და ქმნის ფენას. ბ - წყლის მოლეკულების მოწესრიგებული („ყინულოვანი“) ფენის ფორმირება ჰიდროფობიურ ზედაპირთან აუცილებელია, რათა წყლის მოლეკულებმა წყალბადის ბმები შექმნან ერთმანეთთან. მაგრამ ეს იწვევს ენტროპიის ვარდნას, რაც არახელსაყრელია მეორე კანონთან დაკავშირებით. ვ - ენტროპიის გაზრდის ბუნებრივი შესაძლებლობაა ჰიდროფობიური მოლეკულების წყალთან კონტაქტის არეალის შემცირება, რაც ხდება მაშინ, როდესაც რამდენიმე არაპოლარული მოლეკულა აგრეგირებულია. ამფიფილური მოლეკულების შემთხვევაში ჩნდება თვითორგანიზაცია და წარმოიქმნება საკმაოდ რთული სუპრამოლეკულური სტრუქტურები, როგორიცაა მიცელები, ორშრეები და ვეზიკულები. სმ.ბრინჯი. 3).

მართლაც, თუ მხოლოდ ზეთს განვიხილავთ, როგორც ჩანს, თერმოდინამიკა არ მუშაობს: ზეთის ფირის დაშლა სითხის სისქეში აშკარად გაზრდის ენტროპიას მონოფენასთან შედარებით. მაგრამ ყველამ იცის, რომ სინამდვილეში პირიქით ხდება: წყალსა და ზეთს რომც შეანჯღრიოთ, ემულსია გარკვეული პერიოდის შემდეგ დაიშლება და ზეთი კვლავ წარმოქმნის ფილმს და ტოვებს წყლის ფაზას.

ფაქტია, რომ ამ მაგალითში წყალი თანაბარი მონაწილეა განსახილველ სისტემაში და არავითარ შემთხვევაში არ უნდა დარჩეს მხედველობიდან. როგორც ცნობილია, წყლის თვისებები (თუნდაც მისი თხევადი მდგომარეობა ნორმალურ პირობებში) განისაზღვრება წყალბადის ბმების წარმოქმნის უნარით. წყლის თითოეულ მოლეკულას შეუძლია შექმნას ოთხამდე კავშირი თავის „მეზობლებთან“, მაგრამ ეს რომ მოხდეს, წყალი „წყალში“ უნდა იყოს. თუ წყალში არის არაპოლარული ზედაპირი, მის გვერდით მოლეკულები აღარ გრძნობენ თავს „თავისუფლად“: იმისთვის, რომ შეიქმნას სასურველი წყალბადის ბმები, ეს მოლეკულები უნდა იყოს ორიენტირებული მკაცრად განსაზღვრული გზით, ქმნიან „ყინულოვან“ გარსს. (ნახ. 2 ბ) ჰიდროფობიური ობიექტის გარშემო. ეს იძულებითი შეკვეთა ხასიათდება ნავთობ-წყლის სისტემის ენტროპიის მნიშვნელოვანი ვარდნით, რაც აიძულებს ჰიდროფობიურ მოლეკულებს აგრეგაციას ერთმანეთთან, ამცირებს პოლარულ გარემოსთან კონტაქტის არეალს და, შესაბამისად, ენტროპიის ფაქტორის არახელსაყრელ შემცირებას. სინამდვილეში, ეს არის წყალი, რომელიც იწვევს ზეთის შერწყმას ერთ დიდ წვეთად ან ლაქად, ახორციელებს დიალექტიკურ პრინციპს „მოწონს მოწონება“.

პოლარული და არაპოლარული ფაზების ამ ურთიერთქმედებას ე.წ ჰიდროფობიური ეფექტი. ეს ფენომენი იწვევს სარეცხი საშუალებების მოლეკულებს ხსნარში მიცელების წარმოქმნას, ხოლო ლიპიდებს მონო- და ორ ფენებს. ამ უკანასკნელს შეუძლია თავის თავზე დაიხუროს უჯრედის მიმდებარე ვეზიკულების (ლიპოსომების) ან ბიოლოგიური გარსების წარმოქმნით (ნახ. 3). ასევე ნაპოვნია ლიპიდური პოლიმორფიზმის უფრო რთული ფორმები, მაგალითად კუბური ლიპიდური ფაზაფართოდ გამოიყენება მემბრანის ცილების სტრუქტურულ კვლევებში.

სურათი 3. ლიპიდური პოლიმორფიზმი.თავისა და კუდის ასიმეტრიული სტრუქტურის დამახასიათებელი მოლეკულის ფორმისა და სხვა თვისებებიდან გამომდინარე, ლიპიდები ქმნიან სხვადასხვა სუპრამოლეკულურ სტრუქტურას. Ზემოდან ქვემოთ: 1 - მოლეკულის საპირისპირო კონუსური ფორმით წარმოიქმნება დადებითი მრუდის მქონე სტრუქტურები (მიცელი და ექვსკუთხა ფაზა H I); 2 - ცილინდრული ფორმა იძლევა ბრტყელ (ლამელარულ) სტრუქტურებს, როგორიცაა ორფენიანი; 3 - კონუსური ფორმით, წარმოიქმნება როგორც შებრუნებული ექვსკუთხა (H II) ასევე მიცელარული ფაზა.

ჰიდროფობიურ ეფექტში "ღრმა".

ბიოლოგიური მოლეკულების შემთხვევაში ჰიდროფობიური ეფექტი განსაკუთრებულ როლს თამაშობს, რადგან ის ქმნის ბიომემბრანებს, რომელთა გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელია და ასევე გადამწყვეტი წვლილი შეაქვს (ყველა სამუშაოს 90%-მდე) ცილის მოლეკულების დაკეცვაში, გვერდითი. ამინომჟავების ნარჩენების ჯაჭვებს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული ბუნება: ჰიდროფობიური ან ჰიდროფილური. ასეთი განსხვავებული ერთეულების არსებობა ერთ ხაზოვან მოლეკულაში იძლევა ფორმებისა და ფუნქციების მთელ მრავალფეროვნებას, რაც შეინიშნება ცილებში.

თუმცა, სუბმოლეკულური მასშტაბით, ჰიდროფობიური ეფექტი განსხვავებულად ვლინდება, ვიდრე გაფართოებული არაპოლარული ზედაპირის ან ზეთის მთელი კოვზის შემთხვევაში: როგორც ჩანს, ჰიდროფობიური ნაწილაკების კასეტური სტაბილური იქნება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მისი ზომა აღემატება ზღვრულ მნიშვნელობას ( ≈1 ნმ); წინააღმდეგ შემთხვევაში ის განადგურდება მოლეკულების თერმული მოძრაობით. მოლეკულური დინამიკის (MD) სიმულაციები აჩვენებს განსხვავებებს "სუფთა" წყლისა და წყლის სტრუქტურაში მცირე (<1 нм) и большой (>>1 ნმ) ჰიდროფობიური ნაწილაკები. თუ პირველ ორ შემთხვევაში თითოეულიწყლის მოლეკულას შეუძლია შექმნას წყალბადის ოთხამდე ბმა, მაგრამ დიდი ჰიდროფობიური ნაწილაკების შემთხვევაში, ასეთი შესაძლებლობა არ არსებობს და წყლის მოლეკულები ამ ნაწილაკების ირგვლივ „ყინულოვან“ გარსში უნდა დადგეს (სურათი 2). ბდა 4).

სურათი 4. წყლის მოლეკულების სხვადასხვა კონფიგურაცია პატარა ( ა) და დიდი ( ბ) ჰიდროფობიური ნაწილაკები(ორივე შემთხვევაში ნაჩვენებია წითელი სფეროები). MD მონაცემების მიხედვით, 1 ნმ-ზე ნაკლები ნაწილაკები შეიძლება ადვილად იყოს გარშემორტყმული წყლით მისი „თავისუფლების“ და წყალბადის ბმების შექმნის უნარის შეზღუდვის გარეშე. უფრო დიდი ნაწილაკების შემთხვევაში, წყალბადის ბმის შესაქმნელად, სასაზღვრო წყლის მოლეკულა უნდა იყოს ორიენტირებული სპეციალურად ჰიდროფობიურ ზედაპირთან მიმართებაში, რაც იწვევს წყლის მთლიანი ფენის (ან რამდენიმე) მოწესრიგებას და შემცირებას. გამხსნელის ენტროპიაში. ამ შემთხვევაში წყალბადის ბმების საშუალო რაოდენობა წყლის მოლეკულაზე მცირდება სამამდე. საინტერესოა, რომ აქაც იცვლება ნაწილაკის ხსნარის ენერგიის დამოკიდებულების ბუნება მის ზომაზე: 1 ნმ-მდე ენერგია დამოკიდებულია ნაწილაკების მოცულობაზე, ხოლო ამ ზღურბლზე ზემოთ მისი ზედაპირის ფართობზე.

იგივე „ზღურბლის ზომა“ ასევე დადასტურდა ექსპერიმენტში, რათა დადგინდეს ჰიდროფობიური ეფექტის წვლილი პოლიმერული ჯაჭვის დასაკეცვაში, მონომერის გვერდითი ჯგუფის ზომისა და ტემპერატურის მიხედვით. ხსნარის თავისუფალი ენერგიის რეგისტრაცია განხორციელდა ატომური ძალის მიკროსკოპის გამოყენებით, რომელიც პოლიმერის მოლეკულას თითო-თითო რგოლს „გაუძვრა“. საინტერესოა, რომ ათვლის მნიშვნელობა 1 ნმ დაახლოებით ემთხვევა ამინომჟავების ნარჩენების დიდი გვერდითი ჯაჭვების ზომას, რომლებიც განსაზღვრავენ ცილის მოლეკულის დაკეცვას.

ვინაიდან ჰიდროფობიური ეფექტი ბუნებით ენტროპიულია, მისი როლი სხვადასხვა პროცესებში (ანუ წვლილი თავისუფალ ენერგიაში) დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. საინტერესოა, რომ ეს წვლილი მაქსიმალურია ზუსტად ნორმალურ პირობებში - იმავე ტემპერატურასა და წნევაზე, სადაც ძირითადად სიცოცხლე არსებობს. (იმავე პირობებში, მთავარი ბიოლოგიური გამხსნელი - წყალი - ახლოს არის წონასწორობასთან სითხესა და ორთქლს შორის). განსაკუთრებით საიმედო კონტროლისა და ისეთი ერთი შეხედვით „ინერტული“ საგნების შესანიშნავი კონტროლის შესაძლებლობა, როგორიცაა მემბრანების სტრუქტურა და ცილის მოლეკულები.

ბოლო წლების კვლევებმა კიდევ უფრო გაამახვილა ყურადღება წყლის როლზე როგორც ჰიდროფობიურ ეფექტში, ასევე ინტერმოლეკულურ აღიარებაში (მაგალითად, როდესაც ფერმენტი აკავშირებს მის სუბსტრატს ან რეცეპტორი აკავშირებს მის მიერ აღიარებულ ლიგანდს). ცილის აქტიურ ცენტრში, როგორც წესი, არის "შეკრული" (და შესაბამისად მოწესრიგებული) წყლის მოლეკულები. როდესაც ლიგანდი შეაღწევს შემაკავშირებელ ადგილს ცილის ზედაპირზე, წყალი „გამოითავისუფლებს“, რაც დადებით წვლილს შეიტანს ენტროპიაში (ნახ. 5); თუმცა, თავისუფალი ენერგიის ცვლილების ენთალპიის კომპონენტი შეიძლება იყოს უარყოფითი ან დადებითი. კალორიმეტრიული ტიტრირებისა და მოლეკულური მოდელირების გამოყენებით დადგინდა მრავალი ლიგანდის ფერმენტ კარბოანჰიდრაზას მიერ შეკავშირების თერმოდინამიკური ნიმუში, სტრუქტურით მსგავსი, მაგრამ განსხვავებული ჰიდროფობიური ჯგუფების ზომით. ანალიზმა აჩვენა, რომ ენთალპიისა და ენტროპიის წვლილი გიბსის თავისუფალ ენერგიაში თითოეულ შემთხვევაში შეიძლება იყოს ინდივიდუალური და წინასწარ შეუძლებელია იმის თქმა, თუ რომელი პროცესი ითამაშებს გადამწყვეტ როლს. მხოლოდ აბსოლუტურად ნათელია, რომ აქტიურ ადგილთან ყველაზე ახლოს წყლის მოლეკულების ფენების სტრუქტურა და დინამიკა ინტერმოლეკულურ აღიარებაში თამაშობს იგივე მნიშვნელოვან როლს, რაც ლიგანდის მიმოწერას რეცეპტორთან, რაც სირთულის ახალ დონეს შემოაქვს "კლასიკურში". ”გასაღების საკეტის” ტიპის ორი მოლეკულის ურთიერთქმედების მოდელები ან “ხელთათმანი”.

ჰომო- და ჰეტეროპოლიმერების დასაკეცი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ეტაპად (ნახ. 6):

1. თუ დაიწყებთ წაგრძელებული ჯაჭვით, პირველი ეტაპი იქნება ენტროპიის დასაკეცითერმოდინამიკის მეორე კანონის პირდაპირი შედეგია: სრულად გასწორებულ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს აქვს ნულოვანი ენტროპია, რომელიც მყისიერად „გამოსწორებულია“ სტატისტიკური ძალებით, რომლებიც აქცევს ძაფს. "სტატისტიკური ბურთი".
2. შემთხვევითი ხვეულის კონფორმაციით, ჰიდროფობიური გვერდითი ნარჩენები ერთმანეთთან მიახლოებულია სივრცეში და გროვდება ჰიდროფობიური ეფექტის გავლენის ქვეშ. ეს დასტურდება ცილის გლობულების სამგანზომილებიანი შეფუთვის პრინციპებზე დაკვირვებით: შიგნით არის ჰიდროფობიური ნარჩენების „ბირთვი“, ხოლო მოლეკულის ზედაპირზე არის პოლარული და დამუხტული ამინომჟავების ნარჩენები. ამ ეტაპზე მიღებულ ფორმას ე.წ გამდნარი გლობული.
3. ბიოპოლიმერების შემთხვევაში საქმე ამით არ მთავრდება: სივრცეში ახლო ნარჩენებს შორის სპეციფიური ურთიერთქმედება შეფუთვას კიდევ უფრო მკვრივს ხდის (მართალია გლობული). თავისუფალი ენერგია შემდეგ განიცდის მნიშვნელოვან ვარდნას და ეს ხშირად განიხილება "კარგად შეფუთული" სტრუქტურის კრიტერიუმად.

სურათი 6. ჰიდროფობიური კოლაფსის როლი სამი პოლიმერული ჯაჭვის დაკეცვაში შემადგენელი მონომერების განსხვავებული ჰიდროფობიურობით: ჰიდროფობიური პოლიმერი, ჰიდროფობიურ-ჰიდროფილური კოპოლიმერი და გლობულური ცილა (ზემოდან ქვემოდან) - თავისუფალი ენერგია გამოსახულია როგორც ფუნქცია. ბრუნვის რადიუსის, რაც მიუთითებს ჯაჭვის შეფუთვის კომპაქტურობაზე. 1) ნებისმიერი წრფივი ჯაჭვი სრულად დაჭიმული მდგომარეობიდან სწრაფად ტრიალებს სტატისტიკური ჩახლართული. 2) არაპოლარული გვერდითი ჯაჭვების სივრცითი სიახლოვე იწვევს კოჭის ჰიდროფობიურ კოლაფსს და წარმოქმნას გამდნარი გლობული. 3) ცილების შემთხვევაში, ევოლუციურად შერჩეული სპეციფიური კონტაქტები მიმდებარე ამინომჟავების ნარჩენების გვერდით ჯაჭვებს შორის (როგორიცაა წყალბადის ბმები ან ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება) კიდევ უფრო ამცირებს თავისუფალ ენერგიას და აფუჭებს ცილას მჭიდროდ. გლობულები. ჰიდროფობიურ პოლიმერებს არ აქვთ ასეთი ურთიერთქმედება და ამიტომ მათი დაკეცვა ჩერდება შემთხვევითი ხვეულის ეტაპზე.

ადრე ითვლებოდა, რომ მესამე ეტაპი ფუნქციური ცილის შეუცვლელი თვისებაა, მაგრამ ბოლო დროს სულ უფრო მეტი ყურადღება ექცევა ე.წ. დაუხარისხებელი ცილები (შინაგანად უწესრიგო ცილები), რომლებსაც არ აქვთ მკაფიოდ განსაზღვრული სივრცითი ფორმა და ფაქტობრივად არ არსებობს კონკრეტული კონტაქტების ფორმირების ეტაპი. (სხვათა შორის, მათში ჰიდროფობიური ნარჩენების პროპორცია მნიშვნელოვნად მცირეა გლობულურ პროტეინებთან შედარებით.) შესაძლოა, ეს მათ საშუალებას აძლევს მათ ცოცხალ უჯრედში ურთიერთქმედონ არა ერთ პროტეინთან ან ლიგანდთან, არამედ ათობით ან თუნდაც ასობით სტრუქტურულად განსხვავებულ პარტნიორ მოლეკულებთან. მონაწილეობს უჯრედული პროცესების ძალიან დახვეწილ რეგულირებაში.

ჰიდროფობიური ეფექტი ასევე გადამწყვეტ როლს ასრულებს მემბრანის ცილების (MPs) დასაკეცში, რომლებიც ასრულებენ ბევრ სასიცოცხლო ფუნქციას მოლეკულების და იონების მემბრანის მეშვეობით ტრანსპორტიდან უჯრედების მიერ ერთმანეთის მიღებამდე და ამოცნობამდე. გამომდინარე იქიდან, რომ მათი უმეტესობა მემბრანის ჰიდროფობიურ ორ შრეშია ჩაძირული, ტრანსმემბრანული (TM) დომენის სტრუქტურა მნიშვნელოვნად განსხვავდება ხსნადი გლობულური ცილების შეფუთვისაგან: მათი TM სეგმენტები მნიშვნელოვნად უფრო ჰიდროფობიურია, ხოლო ჰიდროფობიური გვერდითი ჯაჭვები. მდებარეობს არა მხოლოდ ცილის შიგნით (როგორც გლობულური ცილების შემთხვევაში), არამედ ზედაპირზე, სადაც ცილა შედის კონტაქტში ლიპიდური მოლეკულების ნახშირწყალბადის ჯაჭვებთან.

მნიშვნელოვანია, რომ ჰიდროფობიურობაც იმოქმედოს მანამდეროგორ მთავრდება ცილა თავის სამუშაო ადგილზე (ანუ მემბრანაში). რიბოსომური სინთეზის დროს, MB-ები არ შედიან ციტოპლაზმაში, ისევე როგორც გლობულური ცილები, მაგრამ ტრანსლოკონი- საკმაოდ რთული მოლეკულური მანქანა, რომელიც აგებულია არხის სახით და პასუხისმგებელია როგორც ცილების სეკრეციაზე, ასევე MB-ის მემბრანებში მიწოდებაზე. აღმოჩნდა, რომ ტრანსლოკონს შეუძლია „შეიგრძნოს“ მასში გავლილი ცილის ფრაგმენტის ჰიდროფობიურობა და ჰიდროფობიურობის გარკვეულ ზღურბლს მიაღწიოს, ამ ფრაგმენტს „გააფურთხებს“ არა „წინ“ (არხის გავლით უჯრედგარე სივრცეში), არამედ. "გვერდით" (არხის კედლის გავლით) - პირდაპირ მემბრანაში. ასე რომ, ფრაგმენტ-ფრაგმენტი, მემბრანის ცილები ჩასმულია მემბრანაში და ამიტომ ნ-მბ-ის ბოლო ყოველთვის უჯრედგარე რეგიონშია და სად იქნება ის C-ბოლო - დამოკიდებულია TM სეგმენტების რაოდენობაზე.

ენდოპლაზმური ბადის Sec61 ტრანსლოკონზე ელეგანტურ ექსპერიმენტში ჩამოყალიბდა „ჰიდროფობიურობის ბიოლოგიური მასშტაბი“, რომელიც თითოეულ ამინომჟავის ნარჩენს ანიჭებს სპეციფიკურ ჰიდროფობიურ მნიშვნელობას. საინტერესოა, რომ ზოგადად ეს სკალა ემთხვევა ადრე დადგენილ ფიზიკურ-ქიმიურ სკალებს, რაც საშუალებას აძლევს ტრანსლოკონს მიენიჭოს ჰიდროფობიური ურთიერთქმედების სენსორის როლი.

ამრიგად, უჯრედს შეუძლია ჰიდროფობიურობის „გაზომვა“ ტრანსლოკონის გამოყენებით და ლაბორატორიაში ეს თვისება შეიძლება უხეშად შეფასდეს წყალთან მისი ურთიერთქმედების ბუნებით. მაგრამ შესაძლებელია თუ არა ჰიდროფობიურობის თეორიულად გამოთვლა და ამ გაანგარიშების ჩართვა პრაქტიკულად მნიშვნელოვან ამოცანებში?

როგორ გამოვთვალოთ ჰიდროფობიურობა თეორიულად?

ზემოთ უკვე ითქვა, რომ ჰიდროფობიური ეფექტი რეალურად არის თერმოდინამიკის მეორე კანონის ერთ-ერთი სახე, ამიტომ მისი ზუსტი გამოთვლა, ალბათ, არ არის უფრო ადვილი ვიდრე მთელი სისტემის მოდელირება და ფიზიკურად სწორ დონეზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, „ჰიდროფობიური ურთიერთქმედება“ არანაირად არ შეიძლება შემცირდეს წყვილ კონტაქტებამდე, როგორიცაა ორი მუხტის მიზიდულობა ან მოგერიება ან წყალბადის ბმის დონორსა და მიმღებს შორის ურთიერთქმედება. ერთადერთი თეორიულად სწორი გზაა თერმოდინამიკურ ანსამბლებში დიდი რაოდენობით მიკრომდგომარეობების ანალიზი, რაც პრაქტიკაში საკმაოდ რთულია.

თუმცა, მოლეკულების ჰიდროფობიური და ჰიდროფილური თვისებების მიახლოებითი შეფასება მაინც მოთხოვნადია მოლეკულურ მოდელირებასა და მის აპლიკაციებში (მაგალითად, ბიოტექნოლოგიური ან სამრეწველო). ჩვეულებრივ, ისინი ყურადღებას ამახვილებენ მახასიათებელზე, რომელიც აღწერს მთელი მოლეკულის ჰიდროფობიურობას - განაწილების კოეფიციენტს ( პ, დან დაყოფა) ამ ნივთიერების წყალს (პოლარული ფაზა) და არაპოლარულ ფაზას შორის (მაგალითად, ბენზოლი ან ნ-ოქტანოლი). ფაქტია, რომ ეს პარამეტრი, ყველა სხვა თერმოდინამიკური მახასიათებლისგან განსხვავებით, საკმაოდ მარტივია ექსპერიმენტულად გასაზომად, წყალში და არაპოლარულ გარემოში შესწავლილი ნივთიერების კონცენტრაციის განსაზღვრით (რომელიც, როგორც გვახსოვს, თითქმის არ ერევა) და გაყოფით. ერთი მეორის მიერ. ჰიდროფობიურობის კოეფიციენტი აღებულია ამ კოეფიციენტის ლოგარითმად - log პ.

რამდენიმე ემპირიული მეთოდი მიზნად ისახავს ამ კოეფიციენტის პროგნოზირებას, რომელიც მთავრდება ნივთიერებების „სავარჯიშო ნაკრების“ გამოყენებაზე ზუსტად გაზომილი ჟურნალით. პგანსაზღვრეთ მოლეკულის ცალკეული ფრაგმენტების ან თუნდაც მისი ცალკეული ატომების წვლილი (ქიმიური გარემოს გათვალისწინებით), რათა შემდეგ გამოვთვალოთ ჰიდროფობიურობა უცნობი მოლეკულებისთვის გამოთვლილი ფრაგმენტული ან ატომური ჰიდროფობიურობის მუდმივებზე დაყრდნობით. სინამდვილეში, ეს არის მოლეკულის თითოეულ ატომს „ჰიდროფობიური მუხტის“ მინიჭების მცდელობა, თუმცა უნდა გავითვალისწინოთ, რომ ამას ფიზიკური აზრი არ აქვს. ამ მუდმივების შეჯამება ყველა ატომისთვის მოლეკულაში მისცემს ლოგის სასურველ მნიშვნელობას პდა სივრცის წერტილებში ელექტროსტატიკური პოტენციალის გაანგარიშების მსგავსი მიდგომის გამოყენებამ (φ ~ q/r) დასაბამი მისცა მოლეკულური ჰიდროფობიური პოტენციალის (MHP) მეთოდს, რომელმაც თავი დაამტკიცა მოლეკულურ მოდელირებაში (ნახ. 7). . PLATINUM პროგრამა ეძღვნება IHL გამოთვლებს.

სურათი 7. მოლეკულური ჰიდროფობიური პოტენციალი (MHP). IHL მიდგომის მიზანი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ჰიდროფობიური/ჰიდროფილური თვისებების სივრცითი განაწილება, არის ემპირიული სისტემის ჩამოყალიბება. ატომური ჰიდროფობიურობის მუდმივები (ვ ი), ტექნიკურად მსგავსია ნაწილობრივი გადასახადებისა. ამ მუდმივების ჯამი ყველა ატომზე მისცემს ჰიდროფობიურობის კოეფიციენტის ლოგის შეფასებას პ(სად პ- ნივთიერების განაწილების კოეფიციენტი წყალსა და ოქტანოლს შორის) და „პოტენციალის“ გამოთვლა წერტილოვანი „ჰიდროფობიური მუხტების“ სისტემიდან სივრცეში შესუსტების გათვალისწინებით (დ(რ) კანონის მიხედვით, ტოლია, მაგალითად, 1/r) საშუალებას გვაძლევს წარმოვიდგინოთ ჰიდროფობიურობის განაწილება მოლეკულურ ზედაპირებზე. ნახატზე ნაჩვენებია ევკარიოტების პლაზმური მემბრანის მთავარი ფოსფოლიპიდის - პალმიტოილოლეილფოსფატიდილქოლინის ჰიდროფობიური თვისებები.

MHP-ის გაანგარიშება საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ მოლეკულის კონკრეტული ფრაგმენტის ჰიდროფობიურობის ეფექტური მნიშვნელობა და მკაფიოდ წარმოიდგინოთ მისი ზედაპირის ჰიდროფობიური თვისებები და ეს, თავის მხრივ, შეიძლება თქვას ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მექანიზმებზე და მიუთითოს გზა. მოლეკულების თვისებების მიზანმიმართული ცვლილება ან მათი ურთიერთქმედების გზა. ამრიგად, მოკლე α-სპირალის ჰიდროფობიური თვისებების სივრცითი რუკის გამოყენებით ანტიმიკრობული პეპტიდები(AMP) შეძლეს გამოეჩინათ, რომ ამ მოლეკულებს ახასიათებთ ამფიფილური ბუნება - როდესაც სპირალის ერთი მხარე ჰიდროფობიურია, ხოლო მეორე პოლარული და დადებითად დამუხტული. ეს მოტივი მკაფიოდ ჩანს MGP-ის “sweep” რუკებზე, რაც ხაზს უსვამს პეპტიდის მემბრანასთან ურთიერთქმედების მექანიზმს და ანტიმიკრობულ მოქმედებას (ნახ. 8). ასეთი ბარათების დახმარებით შესაძლებელი გახდა ბუნებრივი AMP-ის მოდიფიცირება ლატარცინი, ქმნის ანალოგებს, რომლებსაც აქვთ მაღალი ანტიბაქტერიული აქტივობა, მაგრამ არ ანადგურებენ სისხლის წითელ უჯრედებს და, შესაბამისად, წარმოადგენენ პრეპარატის პოტენციურ პროტოტიპს (ნახ. 8).

სურათი 8. სასარგებლო თვისებების დიზაინი ანტიმიკრობულ პეპტიდში ლატარცინი 2a (Ltc2a). ზედა რიგი მარცხნივნაჩვენებია Ltc2a-ს სივრცითი სტრუქტურა და ჰიდროფობიური თვისებების განაწილება (იხ. სურ. 7) მის ზედაპირზე. Ცენტრში IHL-ის „sweep“ რუკა ნაჩვენებია ცილინდრული კოორდინატებით (α; Z). ის გვიჩვენებს მკაფიო ამფიფილურ შაბლონს, რომელიც განსაზღვრავს პეპტიდის ურთიერთქმედებას უჯრედულ მემბრანასთან. ზედა რიგი მარჯვნივნაჩვენებია პეპტიდის ციტოლიზური აქტივობა: ის საკმაოდ ეფექტურად კლავს როგორც ბაქტერიებს ("გრამი+", "გრამ-"), ასევე ცხოველურ უჯრედებს ("ერითროციტები") [სვეტი "wt"].
დავალება ასეთი იყო: ანტიმიკრობული აქტივობის შენარჩუნებისას ჰემოლიზური აქტივობის აღმოფხვრა(ანუ შექმენით ბაქტერიციდული პრეპარატის პროტოტიპი). ვარაუდობდნენ, რომ MGP რუკაზე ჰიდროფობიური „ლაქის“ ბუნების შეცვლა სხვაგვარად შეცვლიდა ურთიერთქმედებას ბაქტერიებისა და ერითროციტების მემბრანებთან და ამოცანა შეიძლება დასრულდეს. ჩვენ გამოვცადეთ სამი პეპტიდი, რომლებშიც შეტანილი იყო წერტილის მუტაციები: Ile7→Gln, Phe10→Lys და Gly11→Leu. ჰიდროფობიური ნიმუშის შესაბამისი ცვლილებები ნაჩვენებია რუკის სამ ფრაგმენტში ბოლოში. ერთ მუტანტს, Ile7→Gln-ს ჰქონდა სასურველი აქტივობა: მაღალი ბაქტერიციდული და დაბალი ჰემოლიზური.

ბიომოლეკულების ჰიდროფობიური თვისებების გათვალისწინებით, ასევე გამოიყენება მოლეკულური მოდელირების სხვა სფეროებში - კერძოდ, ტრანსმემბრანული რეგიონების პოზიციის პროგნოზირებისას ამინომჟავების თანმიმდევრობაში ან რეცეპტორ-ლიგანდის კომპლექსების სივრცითი სტრუქტურის გარკვევისას, ჰიდროფობიური შესაბამისობის პრინციპის საფუძველზე. .

ჰიდროფობიის ფენომენის რთული ფიზიკური ბუნების მიუხედავად, მოლეკულურ მოდელირებაში მისი ძალიან ზედაპირული გათვალისწინებაც კი შეიძლება მომგებიანი იყოს. ზემოაღნიშნული მაგალითიდან ირკვევა, რომ მოლეკულების თვისებების სივრცითი რუქა, რომელიც გამოითვლება MHP ტექნიკის გამოყენებით, შესაძლებელს ხდის პეპტიდის მოლეკულის სტრუქტურასა და მის აქტივობას შორის კავშირის დახატვას და ეს ქიმიკოსების დიდი ხნის ოცნებაა. ბიოლოგები და ფარმაკოლოგები. ასეთი კავშირის პოვნის შესაძლებლობა ნიშნავს მოლეკულებში საჭირო თვისებების რაციონალურად დიზაინის უნარს, რაც, რა თქმა უნდა, მოთხოვნადია ფუნდამენტურ კვლევებში, ბიოტექნოლოგიასა და მედიცინაში.

და კიდევ ერთი სიტყვა წყლის შესახებ

ჰიდროფობიური ეფექტის უფრო დეტალური დათვალიერება საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ, რომ ჩვენ რეალურად ვსაუბრობთ მოლეკულების დიდი რაოდენობის სტატისტიკურ ქცევაზე, რაც აღწერილია თერმოდინამიკისა და სტატისტიკური ფიზიკის კანონებით. მაგრამ აქ სხვა რაღაც უფრო საინტერესოა – ჩვენ კიდევ ერთხელ დავრწმუნდით ისეთი ერთი შეხედვით მარტივი ნივთიერების უნიკალურობაში, როგორიც წყალია. თავად წყალს აქვს მრავალი საოცარი თვისება, მაგრამ, როგორც ბიოლოგიურ გამხსნელს, მას არ აქვს თანაბარი. სხვა მოლეკულებთან ურთიერთქმედებით წყალი ცვლის თავის დინამიკას და სტრუქტურას, რის შედეგადაც მთელი სისტემა იცვლება. ეს არის ზუსტად ის, რასაც ვაკვირდებით, როდესაც ვსწავლობთ ამფიფილური მოლეკულების თვითორგანიზებას ორ ფენებად და ვეზიკულებად - ბოლოს და ბოლოს, ეს არის წყალი, რომელიც "აიძულებს" მათ შეიკრიბონ ასეთ რთულ ფორმებში.

წყლის როლის გადაჭარბება რთულია მთავარი ბიოლოგიური „მანქანების“ - ცილების ცხოვრებაში. ხაზოვანი ჯაჭვიდან მათი დაკეცვა მკვრივ გლობულში, რომელშიც თითოეულმა ატომმა იცის თავისი ადგილი, ასევე წყლის დამსახურებაა. ეს ნიშნავს, რომ წყალიც იმსახურებს ერთ-ერთი ყველაზე ბიოლოგიური მოლეკულის ტიტულს, თუმცა ქიმიური კლასიფიკაციის მიხედვით ის არაორგანული ნივთიერებაა.

ქალთევზის მოლეკულები ჰიდროფობიური ჰიდრატაციის ხელმოწერა ერთ პოლიმერში;

ტარა ჰესა, ჰიუნ კიმი, კარლ ბილმაიერი, კაროლინა ლუნდინი, ჯორიტ ბოკელი და სხვ. ალ.. (2005). ტრანსმემბრანული სპირალის ამოცნობა ენდოპლაზმური ბადის ტრანსლოკონით. Ბუნება. 433 , 377-381;

Arup K. Ghose, Vellarkad N. Viswanadhan, John J. Wendoloski. (1998). მცირე ორგანული მოლეკულების ჰიდროფობიური (ლიპოფილური) თვისებების პროგნოზირება ფრაგმენტული მეთოდების გამოყენებით: ALOGP და CLOGP მეთოდების ანალიზი. ჯ.ფიზ. ქიმ. ა. 102 , 3762-3772;

რომან ეფრემოვი, ანტონ ჩუგუნოვი, ტიმოთი პირკოვი, ჯონ პრისტლი, ალექსანდრე არსენიევი, ედგარ იაკობი. (2007). მოლეკულური ლიპოფილურობა პროტეინის მოდელირებასა და წამლების დიზაინში. CMC. 14 , 393-415;

ტიმოთე ვ. პირკოვი, ანტონ ო. ჩუგუნოვი, ნიკოლაი ა. კრილოვი, დიმიტრი ე. ნოლდე, რომან გ. ეფრემოვი. (2009). PLATINUM: ვებ ინსტრუმენტი ბიომოლეკულური კომპლექსების ჰიდროფობიური/ჰიდროფილური ორგანიზაციის ანალიზისთვის. ბიოინფორმატიკა. 25 , 1201-1202;

ანტიმიკრობული პეპტიდები ტრადიციული ანტიბიოტიკების შესაძლო ალტერნატივაა ;

ანტონ ა. პოლიანსკი, ალექსანდრე ა. ვასილევსკი, პაველ ე. ვოლინსკი, ოლგა ვ. ვორონცოვა, ოლგა ვ. სამსონოვა და სხვ. ალ.. (2009). N-ტერმინალური ამფიპათიური სპირალი, როგორც ჰემოლიზური აქტივობის გამომწვევი ანტიმიკრობულ პეპტიდებში: შემთხვევის შესწავლა ლატარცინებში. FEBS წერილები. 583 , 2425-2428;

Drag Design: როგორ იქმნება ახალი წამლები თანამედროვე სამყაროში ;

პეტრიანოვი ი.ვ. ყველაზე უჩვეულო ნივთიერება მსოფლიოში. მ.: „რარიტეტი“, 1998;

ჩუგუნოვი A.O., Polyansky A.A., Efremov R.G. (2013). ფიზიკური ჰიდროფობია. "Ბუნება". 1 , 24–34.