| 1. Su molekülünün yapısı. | ||
| Su polar bir moleküle sahiptir. Oksijen, daha elektronegatif bir atom olarak, hidrojen atomuyla paylaşılan elektron yoğunluğunu kendine çeker ve bu nedenle kısmi bir negatif yük taşır; elektron yoğunluğunun kaydırıldığı hidrojen atomları, kısmi bir pozitif yük taşır. Yani su molekülüdipol, yani pozitif ve negatif yüklü bölgelere sahiptir. (Sağdaki model 3D olup farenin sol tuşu ile döndürülebilir.) |
|
2. Hidrojen bağları.
3. Çözücü olarak su. |
alt="Tarayıcınız |
Su ile ilgili olarak, pratik olarak tüm maddeler iki gruba ayrılabilir:
1. Hidrofilik(Yunanca "phileo" dan - sevmek, su için pozitif bir afiniteye sahip olmak
). Bu maddeler, elektronegatif atomlar (oksijen, nitrojen, fosfor vb.) Dahil olmak üzere polar bir moleküle sahiptir. Sonuç olarak, bu tür moleküllerin tek tek atomları da kısmi yükler alır ve su molekülleri ile hidrojen bağları oluşturur. Örnekler: şekerler, amino asitler, organik asitler.
2. Hidrofobik(Yunanca "phobos" dan - korku, suya negatif afinitesi olan
). Bu tür maddelerin molekülleri polar değildir ve su olan polar bir çözücü ile karışmaz, ancak eter gibi organik çözücüler ve yağlarda kolayca çözünür. Bir örnek olurdu lineer ve siklik hidrokarbonlar. içermek benzen.
|
Soru 2. Sağdaki iki moleküle yakından bakın. Sizce bu moleküllerden hangisi hidrofilik, hangisi hidrofobik? Neden böyle düşünüyorsun? Bu maddelerin ne olduğunu öğrendiniz mi? Organik maddeler arasında, molekülünün bir kısmı polar olmayan ve hidrofobik özellikler sergileyen, diğer kısmı polar ve dolayısıyla hidrofilik olan bileşikler de vardır. |
alt="Tarayıcınız | alt="Tarayıcınız | ||
| Bu tür maddelere denir amfipatik
. molekül fosfatidilserin(hücrenin plazma zarı fosfolipidlerinden biri, sağda) bir amfipatik bileşik örneğidir. Soru 3.
Bu moleküle daha yakından bakın. Sizce hangi kısımları hidrofilik, hangisi hidrofobik? Molekül mümkün olduğu kadar anlaşılır olacak şekilde düzenleyin, bir grafik dosyası oluşturun ve içindeki molekülün hidrofilik ve hidrofobik bölgelerini belirleyin. 4. Canlı organizmalarda çözücü olarak su.
|
alt="Tarayıcınız |
Ek olarak, iç sıvıların taşıma işlevi, hem çok hücreli hayvanlarda (kan, lenf, hemolenf, çölomik sıvı) hem de çok hücreli bitkilerde suyun bir çözücü olarak özelliği ile doğrudan ilişkilidir.
5. Reaktif olarak su.
Suyun önemi, diğer maddelerle kimyasal reaksiyonlara giren sıradan bir madde olarak kimyasal özellikleriyle de ilişkilidir. En önemlileri, suyun ışıkla ayrılmasıdır ( fotoliz) ışık fazında fotosentez, karmaşık biyopolimerlerin bölünmesi reaksiyonlarında gerekli bir reaktif olarak suyun katılımı (bu tür reaksiyonlar yanlışlıkla hidroliz reaksiyonları
). Tersine, biyopolimerlerin oluşum reaksiyonları sırasında, polimerizasyon, su açığa çıkar.
Soru 4.
Bir kimyager son cümledeki hangi yanlışlığı düzeltir?
hidrofilik maddeler
Hidrofilik maddeler (maddeler)
Su ile ıslanma özelliğine sahip katılar. Yağlı sıvılarla ıslanmaz.
Ana petrol ve gaz terimleriyle ilgili çapraz referans sistemi içeren kısa elektronik referans kitabı. - M.: Rusya Devlet Petrol ve Gaz Üniversitesi. I. M. Gubkina. MA Mokhov, L.V. Igrevsky, E.S. Novik. 2004 .
Diğer sözlüklerde "Hidrofilik maddeler" in neler olduğuna bakın:
hidrofilik merhem bazları- Bu makalenin tarzı ansiklopedik değildir veya Rus dilinin normlarını ihlal etmektedir. Makale, Wikipedia'nın biçim kurallarına göre düzeltilmelidir. Ana madde: Merhem bazları Hidrofilik merhem bazları ... için kullanılan merhem bazları ... ... Wikipedia
hidrofilik- (hidro ve filumdan) molekülleri elektropolar olan ve su molekülleri ile kolayca birleşen "suyu seven" maddeler. Hidrofobik ("suyu sevmeyen") maddelerin tersi... Modern doğa biliminin başlangıcı
Sızdırmazlık maddeleri- sıvı besin ortamlarının sıkıştırılması için kullanılan yüksek polimerik hidrofilik maddeler. Kemoorganotroflar için ortamlarda U.v. agar (bkz.) ve jelatin (bkz.), ototrofik organizmalar için silika jel (bkz.) kullanın. Daha az…… mikrobiyoloji sözlüğü
Faz ayırma yüzeyi veya arayüz yüzeyi olarak adlandırılan iki cismin temas yüzeyinde birikebilen (yoğuşabilen) maddeler. Arayüz yüzeyinde P. a. V. yüksek konsantrasyonlu adsorpsiyon tabakası oluşturur ... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
yüzey aktif maddeler (yüzey aktif maddeler)- faz arayüzünde adsorbe olabilen ve yüzey (arayüz) geriliminde azalmaya neden olan maddeler. Tipik sürfaktanlar, molekülleri liyofilik ve liyofobik (genellikle hidrofilik ve ... ... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü
yüzey aktif maddeler- (a. yüzey aktif maddeler; n. grenzflachenaktive Stoffe, oberflachenaktive Stoffe; f. tensio aktif maddeler; ve. yüzey aktif maddeler), asimetrik mol içeren maddeler. molekülleri amfifilik bir yapıya sahip olan yapı, yani. liyofilik içerir ve ... ... Jeolojik Ansiklopedi
yüzey aktif maddeler- Yüzey Aktif Maddeler Arayüzde adsorbe olabilen ve yüzeyde azalmaya neden olan şeyler. (arayüz) gerilim. Tipik yüzey aktif maddeler - organik. molekülleri liyofilik ve liyofobik (genellikle hidrofilik ve hidrofobik) içeren bileşikler ... Teknik Tercümanın El Kitabı
Sürfaktan türleri Molekülleri amfifilik bir yapıya sahip olan, yani liyofilik ve liyofobik (genellikle hidrofilik polar gruplar ve hidrofobik radikaller) atomik gruplar içeren asimetrik moleküler yapıya sahip maddeler. Difilik…… Petrol ve gaz mikroansiklopedisi
Hücre zarları- Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Zar Hücre zarının resmi. Küçük mavi ve beyaz toplar, lipitlerin hidrofilik "başlarına" karşılık gelir ve bunlara bağlı çizgiler hidrofobik "kuyruklara" karşılık gelir. Şekilde ... ... Wikipedia
Seçici geçirgenlik- Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Zar Hücre zarının resmi. Küçük mavi ve beyaz toplar, lipitlerin hidrofilik "başlarına" karşılık gelir ve bunlara bağlı çizgiler hidrofobik "kuyruklara" karşılık gelir. Şekil şunu gösteriyor ... ... Vikipedi
Hidrofiliklik terimi (eski Yunanca "su" ve "aşk" kelimelerinden türetilmiştir), bir maddenin su ile moleküler düzeyde etkileşiminin yoğunluğunun, yani malzemenin nemi yoğun bir şekilde emme yeteneğinin bir özelliğidir. maddenin yüzeyi tarafından suyun yüksek ıslanabilirliğinin yanı sıra. Bu kavram hem yüzeyin bir özelliği olarak katılara hem de bireysel iyonlara, atomlara, moleküllere ve bunların gruplarına atfedilebilir.
Hidrofiliklik, adsorpsiyon su moleküllerinin bir maddenin molekülleri ile bağının değerini karakterize eder, bu durumda, su miktarının bağlanma enerjisinin değerlerine göre dağıldığı bileşikler oluşur.
Hidrofiliklik, iyonik kristal kafeslere (hidroksitler, oksitler, sülfatlar, silikatlar, killer, fosfatlar, camlar, vb.) Sahip olan ve -OH, -NO 2, -COOH, vb. hidrofiliklik ve hidrofobiklik- maddelerin solventlerle özel etkileşim durumları (liyofiliklik, liyofobiklik).
Hidrofobiklik, küçük bir hidrofiliklik derecesi olarak düşünülebilir, çünkü moleküller arası çekim kuvvetlerinin etkisi, herhangi bir cismin molekülleri ile su arasında her zaman aşağı yukarı mevcut olacaktır. Hidrofiliklik ve hidrofobiklik, bir su damlasının pürüzsüz bir yüzeye sahip bir gövdeye nasıl yayıldığı ile ayırt edilebilir. Damla tamamen hidrofilik yüzeye kısmen de hidrofobik yüzeye yayılırken, ıslanan malzemenin yüzeyi ile damla arasında oluşan açının değeri verilen cismin hidrofobiklik derecesinden etkilenir. Hidrofilik maddeler, moleküler (iyonik, atomik) etkileşimlerin gücünün oldukça büyük olduğu maddelerdir. Hidrofobik, oksit filmlerden yoksun metaller, molekülde hidrokarbon gruplarına sahip organik bileşikler (mumlar, yağlar, parafinler, bazı plastikler), grafit, kükürt ve moleküller arası düzeyde zayıf etkileşime sahip diğer maddelerdir.
Hidrofiliklik ve hidrofobiklik kavramları hem cisimlere hem de yüzeylerine ve tek moleküllere veya moleküllerin ayrı ayrı parçalarına uygulanır. Örneğin, yüzey aktif maddelerin molekülleri polar (hidrofilik) ve hidrokarbon (hidrofobik) bileşikler içerir. Vücudun yüzey kısmının hidrofilikliği, bu tür maddelerin adsorpsiyonu nedeniyle önemli ölçüde değişebilir.
Hidrofilizasyon, hidrofilikliği artırma işlemidir ve hidrofobizasyon, onu azaltma işlemidir. Bu fenomenler kozmetik endüstrisinde, tekstil teknolojisinde yıkama, ağartma, boyama vb.'nin kalitesini iyileştirmek için kumaşların (elyafların) hidrofilizasyonu için büyük önem taşımaktadır.
Kozmetikte hidrofiliklik
Parfüm ve kozmetik endüstrisi, cildi suda çözünmeyen safsızlıklardan koruyan hidrofilik kremler ve jeller üretir. Bu ürünler, suda çözünmeyen kirleticilerin cildin yüzey tabakasına nüfuz etmesini önleyen bir film oluşturan hidrofilik bileşenler içerir.
Hidrofilik kremler, uygun emülgatörlerle veya su-yağ-su, yağ-su bazlı stabilize edilmiş bir emülsiyondan yapılır. Ek olarak bunlar, hidrofilik yüzey aktif bileşenlerin stabilize edildiği ve suda dağılmış veya daha yüksek yağ asitleri veya alkollerin su-glikol karışımı çözücülerinden oluşan dağılmış koloidal sistemleri içerir.
Hidrojeller (hidrofilik jeller), su, karışık sulu olmayan veya hidrofilik bir çözücü (etil alkol, propilen glikol, gliserin) ve bir hidrofilik jelleştirici maddeden (selüloz türevleri, karbomerler) oluşan bazlardan hazırlanır.
Krem ve jellerin hidrofilik özellikleri:
hızlı ve iyi emilir;
cildi besler
uygulandıktan sonra yağlılık hissi bırakmaz;
· cildi temizleyin;
cilt üzerinde sıkılaştırıcı etki;
olumsuz çevresel faktörlerin etkisini azaltmak;
cildin doğal yenilenme yeteneğini korumasına yardımcı olur.
Hidrofilik kremler ve jeller, suyla karışmayan yağlar, akaryakıt, petrol, boyalar, reçineler, grafit, is, organik çözücüler, soğutma yağları, inşaat köpüğü ve çok sayıda diğer hafif agresif maddelerle çalışırken cildi korumak için tasarlanmıştır. Gübre ve toprakla çalışırken bir arabayı tamir ederken, bir daireyi tamir ederken, inşaat sırasında, bir kır evinde de vazgeçilmezdirler.
"KorolevPharm" şirketi, hidrofilik ve hidrofobik kremler dahil olmak üzere çeşitli parfümeri ve kozmetik ürünleri üretmektedir. İşletme fason imalatçıdır ve üretimin tüm aşamalarını yürütür: formülasyon geliştirme, sertifikalandırma, üretime başlama, seri üretim. Üretim sahası modern ekipmanlarla donatılmıştır.
İşletmenin gereksinimlere uygunluğu onaylanmıştır
Suyun üzerinde toplar halinde aktığı bir nilüfer yaprağı, su itici yüzeyler ve ayakkabı koruyucuları, et suyunda yüzen tereyağı kupalarının tümü, moleküllerin adı verilen özelliklerine örnektir. hidrofobiklik. Ayrıca, hidrofobik etkiönemli bir biyolojik rol oynar: protein moleküllerinin katlanması ve düzgün çalışması, biyomembranların oluşumu, moleküller tarafından birbirinin tanınması da hidrofobik özellikler kullanılarak "programlanır". İlginç bir şekilde, hidrofobik etki "sıradan" fiziksel etkileşimlerle sınırlı değildir: arkasında Termodinamiğin İkinci Yasası ve adı verilen bir miktar vardır. entropi.
Kuduz
hidrofobi veya hidrofobi(diğer Yunancadan. νδωρ - "su ve φοβος - “korku”), bir yudum su almaya çalışırken, su göründüğünde veya sudan söz edildiğinde ağrılı yutkunma kramplarının ortaya çıkması korkusudur. Tetanoz, histeri, kuduz (ve eskiden kuduzun kendisine bu kelime denirdi) ile gözlenir.
İşte burada hidrofobiklik tartışılacak olan, insanlardaki semptomlarla değil, moleküllerin özellikleriyle ilgilidir.
Herkesin çocukluğundan beri aşina olduğu “ördeğin sırtından akan su gibi” sözü şunu gösteriyor: hidrofobiklik- adından da anlaşılacağı gibi benzeri görülmemiş bir fenomen değil. Gerçekten de, suyu "itme" etkisi çevremizde sıklıkla bulunur: sadece bir kaz tüyüne veya bir nilüfer yaprağına bakın (Şekil 1). A), camın yüzeyindeki bir cıva topu gibi, arkasında hiçbir iz bırakmadan bir damla su kaçar. Hidrofobik yüzeyler hakkındaki klasik fikirler, buradaki göstergenin, ıslatılmış yüzeyler için dik açıdan (90°) daha küçük olan ve ıslatılmamış yüzeyler için bundan daha büyük olan ıslanma açısı θ olduğunu söyler (Şekil 1). B) . Özellikle, parafinin yüzeyindeki bir damla su için θ = 109° ve bilinen en hidrofobik malzeme olan floroplastın yüzeyinde 112° olacaktır. Aynı zamanda, su bir saniye durmadan yüzeyden yuvarlandığında, 180 ° 'lik bir açı ile "kesinlikle" hidrofobik bir yüzey tarif edilecektir.
Kaz gerçekten PTFE'den daha mı hidrofobik? Aslında öyledir, ancak bu küçük bir numara ile elde edilir: kaz tüyünün yüzeyi (nilüfer yaprağı gibi) pürüzsüz değildir, ancak damla ile temas alanını azaltan mikroskobik piramitler veya tüylerle kaplıdır. etkili yapışma (Şek. 1 V) . Aynı prensibe dayalı süperhidrofobik suyu neredeyse mükemmel şekilde iten yüzeyler (video 1).
Şekil 1. Nilüfer yaprağı: hidrofobik bir yüzey örneği. A - Hidrofobiklik aslında şu anlama gelir: ıslanabilirlik su, ıslak iz bırakmadan yüzeyden tamamen aktığında. B - θ temas açısına göre hidrofobik yüzeyin belirlenmesi: θ'da< 90° поверхность называют смачиваемой (гидрофильной), при θ >90° - ıslanamaz (hidrofobik). Mutlak hidrofobikliğin etkisi (veya süperhidrofobiklik), damlacığın yüzeyle temas alanını azaltan mikroskobik pürüzlülük nedeniyle elde edilir. V - Nilüferin yüzeyi nasıl düzenlenir: mikroskobik dikenler, su damlalarının yüzeyi ıslatmasına izin vermez ve yapraktan yuvarlanır. Bir su damlası da dikenler arasından "sızamaz" çünkü bu ölçekte yüzey gerilimi artık damlanın daha küçük damlalara bölünmesine izin vermez.
Video 1. Süperhidrofobik yüzey. Mikro ölçekli yüzey pürüzlülüğü ( santimetre. pirinç. 1 B), yüzey gerilimi nedeniyle bu ölçekte elastik bir cisim gibi davranan bir su damlasıyla etkili temas alanını azaltır.
Anlamak Neden bazı maddeler su ile ıslanmaktan mutlu olurlar ve bir atasözünün dediği gibi kazdan aşağı yuvarlanır, tek tek moleküller seviyesine inmeniz ve moleküllerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini düşünmeniz gerekir.
hidrofobik moleküller
Kimyasal yapı açısından hidrofobik(veya aynı olan, polar olmayan) su ile hidrojen bağı oluşturabilen kimyasal gruplar içermeyen moleküllerdir. Örneğin, bunlar benzen ve diğer sıvı hidrokarbonlardır (benzinin bileşenleri). Ancak, en ilginç özellikler şunlardır: amfifilik hem polar hem de polar olmayan kısımlar içeren moleküller: bu, su ile karışımlarda oldukça karmaşık yapılar oluşturmalarına yol açar: miseller, veziküller, katmanlar ve daha karmaşık şekiller. Tüm bu karmaşık formların oluşumu kontrol edilir. hidrofobik etki.
İlginç bir şekilde, hidrofobikliğin moleküler doğası sorusu, hükümet işlerinden boş zamanlarında zeytinyağının bir göletin yüzeyine yayılmasını araştıran Benjamin Franklin'e kadar uzanıyor. Bir kaşık yağdan gelen lekenin alanı her zaman aynı çıktı - yarım dönüm - ve kalınlık aslında bir moleküle eşitti. Bu 1774'teydi ve o zamanlar maddelerin moleküler doğası hakkındaki fikirler hâlâ son derece belirsiz olsa da, gördüğümüz gibi, devlet adamlarının genel merakı bugünün aksineydi. Öyle ya da böyle, yağla yapılan deney, monomoleküler lipit film çalışmalarının başlangıcı oldu ve şüphesiz netleşti: bazı moleküller suyu o kadar "sevmiyorlar" ki, sadece onunla karışmakla kalmıyorlar, aynı zamanda hazırlar. sudan mümkün olan her şekilde uzaklaştırılması - örneğin, suyun hava ile sınırında bir molekül kalınlığında (tek tabaka) bir tabaka şeklinde birikmesi. (Lipid film çalışmaları hakkında daha fazla bilgi için, " makalesine bakın. Deniz kızı molekülleri » .)
Amfifil moleküllerin bir diğer önemli türü de günlük hayatta ve ülke ekonomisinde yaygın olarak kullanılan sabunlardır. Eylemlerinin ilkesi reklamlardan bile çıkarılabilir: deterjan moleküllerinin polar olmayan kısmı kirletici moleküllerle (genellikle hidrofobik) "birbirine yapışır" ve polar kısım aktif olarak su molekülleri ile etkileşime girer. Sonuç olarak, orada çözünme: kir yüzeyden ayrılır ve biriken sabun moleküllerinin içinde hapsolur, kutup parçalarını "dışarıda" açığa çıkarır ve hidrofobik parçaları "içeride" gizler.
Bununla birlikte, amfifilik moleküllerin (yani lipitlerin) daha da önemli kalitesi, en iyi deterjanların ticari niteliklerinden yararlanmamızı sağlar: bilinen tüm yaşam formları için bir kabuk görevi görürler ve tüm yaşam süreçlerinin gerçekleştiği bir hücre zarı oluştururlar. santimetre. « Yaşamın lipit temeli » ). Bu önemli gerçek bize, hidrofobik etkinin moleküler doğasının hiçbir şekilde boş bir şey olmadığını, uygulamalı endüstriler bir yana tüm biyoloji için temel bir öneme sahip olduğunu söylüyor.
Ancak daha yakından incelendiğinde, hidrofobik parçacıkların birbirine "çekilmesinden" ve sudan "itilmesinden" yerçekimi veya elektrostatik kuvvetler gibi hiçbir temel fiziksel etkileşimin sorumlu olmadığı ortaya çıkıyor. Doğası, çoğu spontan süreçlerin yönüne bir kısıtlama getiren fiziksel ilkede, yani termodinamiğin ikinci yasası.
biraz termodinamik
Termodinamik, atomların ve moleküllerin mikroskobik dünyası ile makroskopik dünya "bizimki" arasında köprüler kuran ilk bilimlerden biridir. Doğuşu, buhar motorlarının çalışmasının incelenmesi ve bir makinenin üretebileceği iş miktarını belirleyen termodinamik döngülerin adlandırıldığı Nicolá Carnot'un (1796-1832) adıyla ilişkilidir. Çalışmalarına, başlangıçta tamamen pratik olan bu alan altında güçlü bir teorik temel getiren Joule, Kelvin ve Clausius tarafından devam edildi.
Bu bilim adamlarının çabalarıyla temel yasaları formüle ettiler veya başlangıç, termodinamik, termal süreçleri gözlemlemenin asırlık ampirik deneyimini özetliyor. Birinci yasa, izole bir sistemdeki enerjinin korunumu hakkında ("enerjinin korunumu yasası") ve ikinci yasa, kendiliğinden süreçlerin akışının yönünden bahseder. (Hâlâ sıfır ve üçüncü ilkeler var, ancak burada onlardan bahsetmeyeceğiz.) Kavram, İkinci Yasa ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. entropi(S), en gizemli termodinamik miktar olarak ün kazanmıştır. Başlangıçta Clausius tarafından resmi olarak sisteme sağlanan ısının sıcaklığa oranı (ΔS = ΔQ/T) olarak tanımlanan entropi, daha sonra küresel bir “kaos ölçüsü” anlamını kazandı. O zamandan beri entropi, İkinci Yasanın modern formülasyonunun temeli haline geldi:
Yalıtılmış bir sistemdeki kendiliğinden süreçlere entropide bir artış eşlik eder.
Ludwig Boltzmann (1844-1906), tüm bu termal "mutfağı", maddeyi oluşturan atomların seviyesine ve hatta maddenin atomik yapısı genel olarak tanınmadan önce ilişkilendirdi. Hayatının ana başarısının entropiyi hesaplamak için istatistiksel formülün keşfi (1877'de) olduğunu düşündü: S = k × logW, burada S entropi, k, daha sonra Boltzmann'ın kendisinden sonra Planck tarafından adlandırılan bir sabittir ve W, durumun istatistiksel ağırlığıdır (sayı mikro durumlar, bunu uygulayan makro durum). Zayıf görüşe rağmen, maddenin "içini" diğerlerinden çok daha derin gördü: Tanıma istatistiksel bir yaklaşımın gücünü ilk hisseden oydu. termodinamik topluluklar ve bunu moleküler fiziğe uyguladı. Boltzmann'ın, kökten geride bıraktığı çağdaşlarının yanlış anlaşılması nedeniyle intihar ettiği bir versiyon var. Yukarıda belirtilen formül, Viyana'daki mezarlıkta mezar taşına oyulmuştur.
Entropi kavramının gizemine rağmen, İkinci Yasa'nın anlamı oldukça basittir: eğer sistem izole ise (yani dış dünya ile madde veya enerji alışverişi yapmıyorsa), o zaman duruma yönelecektir. termodinamik denge, - mümkün olan maksimum sayıda mikro durum tarafından gerçekleştirilen (başka bir deyişle, maksimum entropiye sahip olan) böyle bir makro durum. Örneğin, kırık bir bardak asla kendini tekrar bir araya getirmez: başlangıç durumu (bütün bir bardak) yalnızca tek bir şekilde gerçekleşir (S=0), ancak son durum (kırık bir bardak) astronomik olarak çok sayıda gerçekleşir. yollar (S>>0). Bu nedenle, ne yazık ki, küresel bir bakış açısıyla, tüm kupalar mahkumdur. Peter Atkins'in mükemmel bir kurgusal olmayan kitabı olan Order and Disorder in Nature, "ev kadınları için" İkinci Yasayı açıklamaya ayrılmıştır.
İstatistiksel fizik açısından hidrofobik etki
Bu nedenle, İkinci Yasayı bilerek, masadaki bir fincan çayın neden mutlaka oda sıcaklığına kadar soğuyacağını, ancak mutfaktaki havadaki ısıyı alarak bir daha asla kendi kendine ısınmayacağını anlıyoruz. (Değilse, o zaman kesinlikle Atkins'in kitabını okumalısınız.) Ancak aynı argümanlar, örneğin su ve yağın karışmazlığını açıklamak için geçerli midir? Ne de olsa, İkinci Yasa "her şeyi eşitlemeye" çalışır ve bunun tersine su ve yağ birbiri içinde çözülmeyi reddeder (Şekil 2). A).
Şekil 2. Hidrofobik etkinin gösterimi. A - Hidrofobik etki (ve aslında Termodinamiğin İkinci Yasası), suyun polar olmayan molekülleri (yağ gibi) "kovmasına" ve onlarla temas alanını azaltmasına neden olur. Bu nedenle, sudaki birçok küçük yağ damlacığı sonunda birleşecek ve bir tabaka oluşturacaktır. B - Hidrofobik bir yüzeyin yakınında düzenli (“buza benzer”) bir su molekülü tabakasının oluşumu, su moleküllerinin birbirleriyle hidrojen bağları oluşturabilmesi için gereklidir. Ancak bu, İkinci Yasa ile bağlantılı olarak dezavantajlı olan entropide bir düşüşe yol açar. V - Entropiyi artırmak için doğal bir fırsat, hidrofobik moleküllerin suyla temas alanını azaltmaktır; bu, birkaç polar olmayan molekül birbiriyle toplandığında meydana gelir. Amfifilik moleküller durumunda, kendi kendine organizasyon ortaya çıkar ve miseller, çift tabakalar ve veziküller gibi oldukça karmaşık supramoleküler yapıların oluşumu ( santimetre. pirinç. 3).
Aslında, sadece yağı ele alırsak, o zaman termodinamiğin işe yaramadığı görülecektir: yağ filminin sıvının kalınlığında çözünmesi, tek tabakaya kıyasla entropiyi açıkça artıracaktır. Ancak herkes bilir ki aslında bunun tersi doğrudur: suyu ve yağı sallasanız bile emülsiyon bir süre sonra parçalanır ve yağ yeniden bir film oluşturarak sulu fazı bırakır.
Gerçek şu ki, bu örnekte su, söz konusu sistemde eşit bir katılımcıdır ve hiçbir durumda göz ardı edilmemelidir. Bildiğiniz gibi, suyun özellikleri (hatta normal koşullar altında sıvı hali) hidrojen bağları oluşturma yeteneğinden kaynaklanmaktadır. Her su molekülü "komşu" ile en fazla dört bağ oluşturabilir, ancak bunun için suyun "su içinde" olması gerekir. Suda polar olmayan bir yüzeyin varlığında, ona bitişik moleküller "özgür" hissetmeyi bırakırlar: istenen hidrojen bağlarını oluşturmak için, bu moleküller kendilerini kesin olarak tanımlanmış bir şekilde yönlendirmeli ve "buzlu" bir yüzey oluşturmalıdır. kabuk (Şek. 2 B) hidrofobik bir nesnenin etrafında. Bu zorunlu sıralama, hidrofobik molekülleri birbirleriyle kümelenmeye zorlayan, polar ortam ile temas alanını azaltan ve dolayısıyla entropi faktöründeki olumsuz azalmaya neden olan, yağ-su sisteminin entropisinde önemli bir düşüş ile karakterize edilir. Aslında, "beğenmeyi sevmek" diyalektik ilkesini gerçekleştirerek yağın büyük bir damla veya nokta halinde birleşmesine neden olan sudur.
Polar ve apolar fazların bu etkileşimine denir. hidrofobik etki. Bu fenomen, deterjan moleküllerinin çözelti içinde misel oluşturmasına, lipitlerin tek ve çift tabakalar oluşturmasına neden olur. İkincisi, hücreyi çevreleyen veziküllerin (lipozomlar) veya biyolojik zarların oluşumu ile kendi kendilerine kapanabilir (Şekil 3). Lipit polimorfizminin daha karmaşık formları da bulunmuştur, örneğin kübik lipid fazı, membran proteinlerinin yapısal çalışmalarında yaygın olarak kullanılır.
Şekil 3. Lipit polimorfizmi. Lipitler, baş ve kuyruğun asimetrik yapısını karakterize eden molekülün şekline ve diğer özelliklerine bağlı olarak çeşitli süper moleküler yapılar oluşturur. Yukarıdan aşağıya: 1 - molekülün ters konik şekli ile pozitif eğriliğe sahip yapılar oluşur (miseller ve altıgen faz H I); 2 - silindirik şekil, çift katmanlar gibi düz (katmanlı) yapılar verir; 3 - konik bir şekil ile hem ters altıgen (H II) hem de misel fazlar oluşur.
"Daha derin" hidrofobik etki
Biyolojik moleküller söz konusu olduğunda, hidrofobik etki özel bir rol oynar, çünkü onlar olmadan yaşamın imkansız olduğu biyomembranlar oluşturur ve ayrıca protein moleküllerinin katlanmasına (tüm işlerin% 90'ına kadar) belirleyici bir katkı sağlar. farklı bir yapıya sahip olabilen amino asit kalıntıları zincirleri: hidrofobik veya hidrofilik . Tek bir doğrusal molekül içinde bu tür farklı varlıkların varlığı, proteinlerde gözlenen tüm form ve işlev çeşitliliğini verir.
Bununla birlikte, bir alt moleküler ölçekte, hidrofobik etki, geniş bir polar olmayan yüzey veya bir kaşık dolusu yağ durumunda olduğundan farklı bir şekilde kendini gösterir: görünüşe göre, bir hidrofobik parçacık kümesi, yalnızca boyutu eşik değerini (≈1) aşarsa kararlı olacaktır. nm); aksi takdirde moleküllerin termal hareketi ile yok edilecektir. Moleküler dinamiğin (MD) modellenmesi, "saf" su ile küçük (<1 нм) и большой (>>1 nm) hidrofobik parçacıklar. İlk iki durumda ise her biri Bir su molekülü dört adede kadar hidrojen bağı oluşturabiliyorsa, o zaman büyük bir hidrofobik parçacık söz konusu olduğunda bu mümkün değildir ve su moleküllerinin bu parçacığın etrafında "buzlu" bir kabuk halinde sıralanması gerekir (Şekil 2). B ve 4).
Şekil 4. Küçük yakın su moleküllerinin farklı konfigürasyonu ( A) ve büyük ( B) hidrofobik parçacıklar(her iki durumda da tasvir kırmızı küreler). MD verilerine göre, 1 nm'den küçük parçacıklar, "serbestliğini" ve hidrojen bağları oluşturma yeteneğini sınırlamadan, su tarafından kolayca çevrelenebilir. Daha büyük parçacıklar söz konusu olduğunda, bir hidrojen bağı oluşturmak için, sınır su molekülü kendisini hidrofobik yüzeye göre özel bir şekilde yönlendirmek zorundadır, bu da tüm su tabakasının (veya birkaçının) düzenlenmesine ve bir azalmaya yol açar. çözücünün entropisi. Bu durumda, su molekülü başına ortalama hidrojen bağı sayısı üçe düşer. Bir parçacığın çözme enerjisinin boyutuna bağımlılığının doğasının burada da değişmesi ilginçtir: 1 nm'ye kadar enerji, parçacığın hacmine ve bu eşiğin üzerinde yüzey alanına bağlıdır.
Aynı "eşik boyutu", monomer yan grubunun boyutuna ve sıcaklığa bağlı olarak polimer zincirinin katlanmasına hidrofobik etkinin katkısını belirlemek için yapılan bir deneyde de doğrulandı. Serbest çözme enerjisinin kaydı, polimer molekülünü her seferinde bir bağ "bükümünü çözen" bir atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak gerçekleştirildi. İlginç bir şekilde, 1 nm'lik sınır değeri, protein molekülünün katlanmasını belirleyen amino asit kalıntılarının büyük yan zincirlerinin boyutuyla yaklaşık olarak çakışmaktadır.
Hidrofobik etki doğası gereği entropik olduğundan, çeşitli işlemlerdeki rolü (yani serbest enerjiye katkısı) sıcaklığa bağlıdır. Bu katkının tam olarak normal koşullar altında - yaşamın esas olarak var olduğu aynı sıcaklık ve basınçta - maksimum olması ilginçtir. (Aynı koşullar altında, ana biyolojik çözücü - su - da sıvı ve buhar arasındaki dengeye yakındır.) Bu, yaşamın kasıtlı olarak faz geçişlerine ve denge noktalarına yakın varoluş koşullarını "seçtiğini" gösterir: görünüşe göre, bu zarların ve protein moleküllerinin yapısı gibi görünüşte "etkisiz" şeylerin özellikle güvenilir bir şekilde kontrol edilmesini ve hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.
Son araştırmalar, suyun hem hidrofobik etkide hem de moleküller arası tanımadaki rolünü daha da güçlü bir şekilde vurgulamıştır (örneğin, bir enzim substratına bağlandığında veya bir reseptör bir ligandı tanıdığında). Bir proteinin aktif merkezinde, kural olarak, "bağlı" (ve dolayısıyla düzenli) su molekülleri bulunur. Ligand, protein yüzeyindeki bağlanma bölgesine nüfuz ettiğinde, su "serbest kalır" ve bu da entropiye olumlu bir katkı sağlar (Şekil 5); ancak, serbest enerjideki değişimin entalpi bileşeni negatif veya pozitif olabilir. Kalorimetrik titrasyon ve moleküler modelleme kullanılarak, karbonik anhidraz enzimi tarafından yapı olarak benzer, ancak hidrofobik grupların boyutu bakımından farklı olan birçok ligandın termodinamik bağlanma modeli oluşturulmuştur. Analiz, entalpi ve entropinin Gibbs serbest enerjisine katkısının her durumda bireysel olabileceğini ve hangi sürecin belirleyici bir rol oynayacağını önceden söylemek imkansız olduğunu gösterdi. Aktif bölgeye en yakın su molekülü katmanlarının yapısı ve dinamiğinin, moleküller arası tanımada ligandın reseptöre karşılık gelmesiyle aynı önemli rolü oynadığı ve "klasik"e yeni bir karmaşıklık düzeyi getirdiği kesinlikle açıktır. ” "kilitli" tip veya "eldiven eli" iki molekülün etkileşiminin modelleri.
Homo- ve heteropolimerlerin katlanması birkaç aşamaya ayrılabilir (Şekil 6):
- Gerilmiş bir zincirle başlarsanız, ilk aşama entropi katlama Bu, Termodinamiğin İkinci Yasasının doğrudan bir sonucudur: tamamen düzleştirilmiş bir polipeptit zinciri sıfır entropiye sahiptir ve bu, ipliği şuna çeviren istatistiksel kuvvetler tarafından anında "düzeltilir" "istatistik karmaşası".
- Rastgele bobin konformasyonunda, hidrofobik yan kalıntılar boşlukta bir araya getirilir ve hidrofobik etkinin etkisi altında toplanır. Bu, protein globüllerinin üç boyutlu paketlenmesi ilkelerinin gözlemlenmesiyle doğrulanır: içinde hidrofobik kalıntıların bir "çekirdeği" vardır ve molekülün yüzeyinde polar ve yüklü amino asit kalıntıları vardır. Bu aşamada ortaya çıkan forma denir erimiş küre.
- Biyopolimerler söz konusu olduğunda, mesele burada bitmiyor: boşlukta yakın kalıntılar arasındaki belirli etkileşimler, ambalajı daha da yoğun hale getiriyor (gerçek kürecik). Bu durumda, serbest enerji önemli bir düşüş yaşar ve bu genellikle "iyi paketlenmiş" bir yapı için bir kriter olarak kabul edilir.
Şekil 6. Bileşen monomerlerin farklı hidrofobikliğine sahip üç polimer zincirinin katlanmasında hidrofobik çöküşün rolü: hidrofobik bir polimer, bir hidrofobik-hidrofilik kopolimer ve bir küresel protein (yukarıdan aşağıya) - serbest enerji, bağlı olarak çizilir. zincir salmastranın kompaktlığını gösteren dönme yarıçapı. 1) Tamamen gerilmiş bir durumdaki herhangi bir doğrusal zincir hızla bükülerek istatistiksel karışıklık. 2) Polar olmayan yan zincirlerin uzamsal yakınlığı, hidrofobik bobin çökmesine ve oluşumuna yol açar erimiş küre. 3) Proteinler söz konusu olduğunda, yakın aralıklı amino asit kalıntılarının (hidrojen bağları veya elektrostatik etkileşimler gibi) yan zincirleri arasındaki evrimsel olarak seçilmiş spesifik temaslar, serbest enerjiyi daha da azaltır ve proteini yoğun bir şekilde paketler. kürecikler. Hidrofobik polimerler bu tür etkileşimlere sahip değildir ve bu nedenle katlanmaları rastgele bobin aşamasında durur.
Önceleri, üçüncü aşamanın işlevsel bir proteinin vazgeçilmez bir özelliği olduğuna inanılıyordu, ancak son zamanlarda sözde aşamaya daha fazla ilgi gösterildi. düzensiz proteinler (özünde düzensiz proteinler), açıkça tanımlanmış bir uzamsal forma sahip olmayan ve aslında belirli temasların oluşum aşaması yoktur. (Bu arada, içlerindeki hidrofobik kalıntıların oranı küresel proteinlere kıyasla önemli ölçüde daha azdır.) Belki de bu, canlı bir hücrede tek bir protein veya ligandla değil, yapısal olarak farklı onlarca hatta yüzlerce ortak molekülle etkileşime girmelerine izin verir. hücresel süreçlerin çok ince bir düzenlemesinde yer alarak, .
Hidrofobik etki, moleküllerin ve iyonların zardan taşınmasından, hücreler tarafından birbirlerinin kabulüne ve tanınmasına kadar birçok hayati işlevi yerine getiren zar proteinlerinin (MP'ler) katlanmasında da belirleyici bir rol oynar. Çoğunun zarın hidrofobik çift tabakasına batırılmış olması nedeniyle, transmembran (TM) alanının yapısı, çözünür küresel proteinlerin paketlenmesinden önemli ölçüde farklıdır: TM segmentleri önemli ölçüde daha hidrofobiktir ve hidrofobik yan zincirler sadece proteinin içinde değil (globüler proteinlerde olduğu gibi), aynı zamanda proteinin lipit moleküllerinin hidrokarbon zincirleriyle temas ettiği yüzeyde de bulunur.
Hidrofobikliğin devreye girmesi önemlidir bundan önce proteinin işyerinde (yani zarda) nasıl olacağı. Ribozomal sentez sürecindeki MB'ler, küresel proteinler gibi sitoplazmaya girmezler, ancak translokon- bir kanal şeklinde inşa edilmiş ve hem proteinlerin salgılanmasından hem de MB'nin zarlara verilmesinden sorumlu olan oldukça karmaşık bir moleküler makine. Translokonun, içinden geçen bir protein parçasının hidrofobikliğini "hissedebildiği" ve belirli bir hidrofobiklik eşiğine ulaştığında, bu parçayı "ileri" değil (kanaldan hücre dışı boşluğa) "tükürdüğü" ortaya çıktı. "yanlara doğru" (kanal duvarından) - doğrudan zara. Böylece, parça parça, zar proteinleri zara sokulur ve bu nedenle N- MB'nin sonu her zaman hücre dışı bölgededir ve nerede olacaktır? C-end - TM segmentlerinin sayısına bağlıdır.
Endoplazmik retikulumun Sec61 translokonu üzerinde yapılan zarif bir deneyde, her amino asit kalıntısına belirli bir hidrofobiklik değeri atayan bir "biyolojik hidrofobiklik ölçeği" oluşturuldu. İlginç bir şekilde, genel olarak, bu ölçek, translokonun bir hidrofobik etkileşim sensörünün rolüne atanmasına izin veren önceden oluşturulmuş fizikokimyasal ölçeklerle çakışmaktadır.
Böylece hücre, bir translokon yardımıyla hidrofobikliği "ölçebilir" ve laboratuvarda bu özellik, su ile etkileşimin doğası gereği kabaca tahmin edilebilir. Ancak hidrofobikliği teorik olarak hesaplamak ve bu hesaplamayı pratik olarak önemli problemlere dahil etmek mümkün müdür?
Hidrofobiklik teorik olarak nasıl hesaplanır?
Hidrofobik etkinin aslında Termodinamiğin İkinci Yasasının yüzlerinden biri olduğu yukarıda zaten söylendi, bu nedenle muhtemelen onu doğru bir şekilde hesaplamak, tüm sistemi bir bütün olarak ve fiziksel olarak doğru bir seviyede modellemekten daha kolay değildir. Başka bir deyişle, "hidrofobik etkileşimler" hiçbir şekilde ikili temaslarla, örneğin iki yükün çekilmesi veya itilmesiyle veya bir hidrojen bağı vericisi ile alıcısı arasındaki etkileşimle sınırlı değildir. Teorik olarak doğru olan tek yol, pratikte yapılması oldukça zor olan termodinamik topluluklarda çok sayıda mikro durumu analiz etmektir.
Bununla birlikte, moleküllerin hidrofobik ve hidrofilik özelliklerinin en azından yaklaşık bir değerlendirmesi, moleküler modelleme ve uygulamalarında (örneğin, biyoteknolojik veya endüstriyel) hala talep görmektedir. Genellikle, molekülün bir bütün olarak hidrofobikliğini tanımlayan bir özellik tarafından yönlendirilirler - dağıtım katsayısı ( P, itibaren bölümleme) bu maddenin su (polar faz) ve apolar faz (örneğin, benzen veya N-oktanol). Gerçek şu ki, bu parametrenin, diğer tüm termodinamik özelliklerin aksine, incelenen maddenin suda ve polar olmayan bir ortamda (hatırladığımız gibi neredeyse karışmayan) konsantrasyonunu belirleyerek ve bölerek deneysel olarak ölçülmesi oldukça basittir. birbiri ardına. Bu katsayının logaritması hidrofobiklik katsayısı olarak alınır - log P.
Bu katsayıyı tahmin etmeyi amaçlayan birkaç ampirik yöntem, doğru bir şekilde ölçülmüş loga sahip maddelerden oluşan bir "eğitim seti"ne dayalı olarak aşağıdakileri sağlamaya indirgenir: P hesaplanan parçasal veya atomik hidrofobiklik sabitlerine dayalı olarak bilinmeyen moleküller için hidrofobikliği hesaplamak için bir molekülün ayrı ayrı parçalarının veya hatta tek tek atomlarının (kimyasal ortamı hesaba katarak) katkılarını belirlemek. Aslında bu, moleküldeki her atoma bir "hidrofobik yük" atama girişimidir, ancak bunun fiziksel anlamdan yoksun olduğu akılda tutulmalıdır. Moleküldeki tüm atomlar için bu sabitlerin toplanması, istenen log değerini verecektir. P ve uzaydaki noktalarda (φ ~ q / r) elektrostatik potansiyelin hesaplanmasına benzer bir yaklaşımın uygulanması, moleküler modellemede kendini kanıtlamış olan Moleküler Hidrofobik Potansiyel (MHP ; Şekil 7) yöntemini doğurmuştur. PLATINUM programı, IHL hesaplamalarına ayrılmıştır.
Şekil 7. Moleküler Hidrofobik Potansiyel (MHP). Hidrofobik / hidrofilik özelliklerin mekansal dağılımının hesaplanmasına olanak sağlayan MHL yaklaşımının anlamı ampirik bir sistem kurmaktır. atomik hidrofobiklik sabitleri (fi), teknik olarak kısmi ücretlere benzer. Tüm atomlar üzerindeki bu sabitlerin toplamı, log hidrofobiklik katsayısının bir tahminini verecektir. P(Nerede P bir maddenin su ve oktanol arasındaki dağılım katsayısıdır) ve uzayda zayıflama (d (r) yasasına göre) dikkate alınarak “hidrofobik yükler” nokta sisteminden “potansiyelin” hesaplanması eşittir, örneğin 1/r'ye), hidrofobikliğin moleküler yüzeyler üzerindeki dağılımını hayal etmemizi sağlar. Şekil, ökaryotik plazma zarının ana fosfolipidinin - palmitoiloleilfosfatidilkolin hidrofobik özelliklerini göstermektedir.
MHP'nin hesaplanması, bir molekülün belirli bir parçasının hidrofobikliğinin etkin değerini tahmin etmeyi ve yüzeyinin hidrofobik özelliklerini görselleştirmeyi mümkün kılar ve bu da moleküller arası etkileşim mekanizmalarını anlatabilir ve yolu gösterebilir. Moleküllerin özelliklerinde veya birbirleriyle etkileşime girme yollarında yönlendirilmiş bir değişikliğe. Böylece, kısa α-sarmalın hidrofobik özelliklerinin mekansal haritalamasının yardımıyla antimikrobiyal peptidler(AMP), sarmalın bir tarafı hidrofobik, diğeri polar ve pozitif yüklü olduğunda, bu moleküllerin amfifilik bir yapıya sahip olduğunu ortaya çıkarmayı başardı. Bu motif, peptit-membran etkileşimi ve antimikrobiyal etki mekanizmasını vurgulayarak MHP "süpürme" haritalarında açıkça görülebilir (Şekil 8). Bu tür haritaların yardımıyla doğal AMP'yi değiştirmek mümkün oldu. latarsin, yüksek antibakteriyel aktiviteye sahip, ancak eritrositleri yok etmeyen ve dolayısıyla ilacın potansiyel bir prototipi olan analoglar yaratmak (Şekil 8).
Şekil 8. Antimikrobiyal peptit latarcin 2a'daki (Ltc2a) yararlı özelliklerin tasarımı. Sol üst sıra Ltc2a'nın uzamsal yapısı ve yüzeyindeki hidrofobik özelliklerin dağılımı (bkz. Şekil 7) gösterilmektedir. Merkezinde IHL'nin silindirik koordinatlarda (α; Z) bir haritası-"taraması" gösterilir. Peptidin hücre zarı ile etkileşimini belirleyen açık bir amfifilik model gösterir. Sağ üst sıra peptitin sitolitik aktivitesi gösterilmiştir: hem bakterileri (“gram+”, “gram-”) hem de hayvan hücrelerini (“eritrositler”) [sütun “wt”] etkili bir şekilde öldürür.
Görev şuydu: antimikrobiyal aktiviteyi korumak, hemolitik aktiviteyi ortadan kaldırmak(yani, bakterisidal bir ilacın prototipini oluşturmak için). MHL haritasındaki hidrofobik “leke”nin doğasını değiştirmenin, bakteri ve eritrositlerin zarları ile etkileşimini farklı şekillerde değiştireceği ve görevin tamamlanacağı varsayılmıştır. Nokta mutasyonlarını ortaya çıkaran üç peptidi test ettik: Ile7→Gln, Phe10→Lys ve Gly11→Leu. Hidrofobik modeldeki karşılık gelen değişiklikler, üç harita parçasında gösterilmiştir. altta. Bir mutant, Ile7→Gln, gerekli aktivitelere sahipti: yüksek bakterisidal ve düşük hemolitik.
Biyomoleküllerin hidrofobik özelliklerinin açıklanması, moleküler modellemenin diğer alanlarında, özellikle transmembran bölgelerin amino asit dizisindeki pozisyonun tahmin edilmesinde veya hidrofobik karşılık gelme ilkesine dayalı olarak reseptör-ligand komplekslerinin uzamsal yapısının rafine edilmesinde de kullanılır.
Hidrofobiklik fenomeninin karmaşık fiziksel doğasına rağmen, moleküler modellemedeki çok yüzeysel değerlendirmesi bile faydalı olabilir. Yukarıdaki örnekten görülebileceği gibi, MHP tekniği kullanılarak hesaplanan moleküllerin özelliklerinin uzaysal haritalanması, peptit molekülünün yapısı ile aktivitesi arasında bir bağlantı çizmeyi mümkün kılar ve bu, kimyagerlerin eski bir hayalidir. , biyologlar ve farmakologlar. Böyle bir bağlantı bulma yeteneği, elbette temel araştırma, biyoteknoloji ve tıpta talep gören moleküllerde gerekli özellikleri rasyonel olarak tasarlama yeteneği anlamına gelir.
Ve yine su hakkında bir kelime
Hidrofobik etkiye daha yakından bakmak, aslında termodinamik ve istatistiksel fizik yasaları tarafından tanımlanan çok sayıda molekülün istatistiksel davranışından bahsettiğimizi anlamayı mümkün kılar. Ancak burada daha ilginç olan başka bir şey var - su gibi görünüşte basit bir maddenin benzersizliğine bir kez daha ikna olduk. Suyun kendisinin birçok harika özelliği vardır, ancak biyolojik bir çözücü olarak eşi benzeri yoktur. Diğer moleküllerle etkileşime giren su, dinamiklerini ve yapısını değiştirerek tüm sistemi değişmeye zorlar. Amfifilik moleküllerin ikili katmanlar ve veziküller halinde kendi kendine örgütlenmesini incelediğimizde tam olarak gözlemlediğimiz şey budur - sonuçta, onları bu kadar karmaşık şekiller halinde bir araya getirmeyi "sağlayan" sudur.
Suyun rolünü, ana biyolojik "makinelerin" - proteinlerin yaşamında abartmak zordur. Doğrusal bir zincirden, her atomun yerini bildiği yoğun bir küreye katlanmaları da suyun bir erdemidir. Bu, kimyasal sınıflandırmaya göre inorganik bir madde olmasına rağmen, suyun aynı zamanda en biyolojik moleküllerden biri unvanını hak ettiği anlamına gelir.
Deniz kızı molekülleri Tek bir polimerde hidrofobik hidrasyon imzası;
