Сольватная оболочка
или Сольватная оболочка сольватная оболочка — это граница раздела с растворителем любого химического соединения или биомолекулы, которая образует растворенное вещество в растворе . Когда растворителем является вода, это называется 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 иона металла. В результате образуется сольватная оболочка из молекул воды, окружающая ион. Эта оболочка может иметь толщину в несколько молекул в зависимости от заряда иона, его распределения и пространственных размеров.
Ряд молекул растворителя участвует в сольватной оболочке вокруг анионов и катионов растворенной соли в растворителе. Ионы металлов в водных растворах образуют аквакомплексы металлов . Это число может быть определено различными методами, такими как измерения сжимаемости и ЯМР, среди других.
Связь с коэффициентом активности электролита и номером его сольватной оболочки
[ редактировать ]Сольватное число растворенного электролита можно связать со статистической составляющей коэффициента активности электролита и с соотношением кажущегося молярного объема растворенного электролита в концентрированном растворе и молярного объема растворителя (воды): [ нужны разъяснения ]
Гидратационные оболочки белков
[ редактировать ]Гидратная оболочка (иногда называемая также гидратным слоем), образующаяся вокруг белков, имеет особое значение в биохимии. Это взаимодействие поверхности белка с окружающей водой часто называют гидратацией белка и имеет основополагающее значение для активности белка. [2] Было обнаружено, что гидратный слой вокруг белка имеет динамику, отличную от основной воды на расстоянии до 1 нм. Продолжительность контакта конкретной молекулы воды с поверхностью белка может находиться в субнаносекундном диапазоне, в то время как молекулярно-динамическое моделирование предполагает, что время, которое вода проводит в гидратной оболочке до смешивания с внешней объемной водой, может находиться в диапазоне от фемтосекунд до пикосекунд. [2] и что вблизи объектов, которые традиционно считаются привлекательными для воды, таких как доноры водородных связей, молекулы воды на самом деле относительно слабо связаны и легко вытесняются. [3] Молекулы воды сольватной оболочки также могут влиять на молекулярный дизайн белковых связующих или ингибиторов. [4]
В случае других растворителей и растворенных веществ на сольватную оболочку также могут влиять различные стерические и кинетические факторы.
См. также
[ редактировать ]- Коэффициент активности
- Ионы металлов в водном растворе
- Ионно-транспортное число
- Ионный радиус
- Водная модель
- Уравнение Пуассона-Больцмана
- Энергия гидратации
- сольватация
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Глюкауф, Э. (1955). «Влияние ионной гидратации на коэффициенты активности в концентрированных растворах электролитов». Труды Фарадеевского общества . 51 : 1235. дои : 10.1039/TF9555101235 .
- ^ Перейти обратно: а б Чжан, Л.; Ван, Л.; Као, Ю.-Т.; Цю, В.; Ян, Ю.; Окобиа, О.; Чжун, Д. (2007). «Картирование динамики гидратации вокруг поверхности белка» . Труды Национальной академии наук . 104 (47): 18461–18466. Бибкод : 2007PNAS..10418461Z . дои : 10.1073/pnas.0707647104 . ПМК 2141799 . ПМИД 18003912 .
- ^ Ирвин, BWJ; Вукович, С.; Пейн, MC; Хаггинс, DJ (2019), «Крупномасштабное исследование гидратационной среды через места гидратации» , J. Phys. хим. B , 123 (19): 4220–4229, doi : 10.1021/acs.jpcb.9b02490 , PMID 31025866 , S2CID 133608762
- ^ Гарсиа-Соса, Арканзас; Мансера, Р.Л. (2010), «Расчеты мутаций с участием прочно связанной молекулы воды и лигандных замен в лиганд-белковом комплексе» , «Молекулярная информатика» , 29 (8–9): 589–600, doi : 10.1002/minf.201000007 , PMID 27463454 , S2CID 7225264