Переход клубок–глобула
| Полимерная наука |
|---|
 |
В физике полимеров переход клубок -глобула представляет собой коллапс макромолекулы из состояния расширенного клубка через состояние идеального клубка в состояние сжатой глобулы или наоборот. Переход клубок-глобула имеет важное значение в биологии из-за присутствия переходов клубок-глобула в биологических макромолекулах, таких как белки. [ 1 ] и ДНК . [ 2 ] Это также аналогично поведению набухания геля полимера и сшитого , таким образом, представляет интерес для биомедицинской инженерии для контролируемой доставки лекарств. Особенно ярким примером полимера, обладающего переходом клубок-глобула, представляющим интерес в этой области, является поли(N-изопропилакриламид) (PNIPAAm). [ 3 ]
Описание
[ редактировать ]В состоянии клубка радиус вращения макромолекулы масштабируется как длина ее цепи в три пятых степени. Когда он проходит через переход клубок-глобула, он переходит к масштабированию длины цепи до половинной степени (при переходе) и, наконец, до одной третьей степени в коллапсированном состоянии. [ 4 ] Направление перехода часто задается конструкциями перехода «клубок-глобула» или «глобула-клубок».
Источник
[ редактировать ]Этот переход связан с переходом полимерной цепи от хорошего поведения в растворителе через поведение идеального или тета-растворителя к плохому поведению в растворителе. Канонический переход клубок-глобула связан с верхней критической температурой раствора и связанной с ней тета-точкой Флори. В этом случае коллапс происходит при охлаждении и является результатом благоприятной энергии притяжения полимера к самому себе. Вместо этого второй тип перехода клубок-глобула связан с более низкой критической температурой раствора и соответствующей ей тэта-точкой. Этот коллапс происходит с повышением температуры и обусловлен неблагоприятной энтропией смешения. [ 5 ] Примером такого типа является полимер PNIPAAM, упомянутый выше. В случае полиэлектролитов переходы клубковых глобул также могут быть обусловлены эффектами заряда . В этом случае изменения pH и ионной силы в растворе могут вызвать коллапс, при этом увеличение концентрации противоионов обычно приводит к коллапсу в однородно заряженном полиэлектролите. [ 6 ] В полиамфолитах, содержащих как положительные, так и отрицательные заряды, может иметь место обратное.
См. также
[ редактировать ]- Верхняя критическая температура раствора
- Более низкая критическая температура раствора
- Критическая точка
- Идеальное решение
Цитаты
[ редактировать ]- ^ Шерман, Э; Харан Дж (2006). «Переход клубок-глобула в денатурированном состоянии малого белка» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (31): 11539–11543. Бибкод : 2006PNAS..10311539S . дои : 10.1073/pnas.0601395103 . ПМК 1544205 . ПМИД 16857738 .
- ^ Василевская В.В.; Хохлов А.Р. (1995). «Коллапс одиночной молекулы ДНК в растворах поли(этиленгликоля)». Журнал химической физики . 102 (16): 6595–6602. Бибкод : 1995ЖЧФ.102.6595В . дои : 10.1063/1.469375 .
- ^ Ву, С; Ван Икс (1998). «Переход одиночной гомополимерной цепи в растворе от глобулы к катушке» (PDF) . Письма о физических отзывах . 80 (18): 4092–4094. Бибкод : 1998PhRvL..80.4092W . doi : 10.1103/PhysRevLett.80.4092 . Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
- ^ «Переход от глобулы к катушке» . Архивировано из оригинала 15 мая 2011 года . Проверено 25 сентября 2010 г.
- ^ Симмонс, Д.С.; Санчес IC (2008). «Модель термоиндуцированного перехода полимерного клубка в глобулу». Макромолекулы . 41 (15): 5885–5889. Бибкод : 2008МаМол..41.5885S . дои : 10.1021/ma800151p .
- ^ Ульрих, С; Лагесир А (2005). «Титрование гидрофобных полиэлектролитов с использованием моделирования Монте-Карло». Журнал химической физики . 122 (9): 094911. Бибкод : 2005JChPh.122i4911U . дои : 10.1063/1.1856923 . ПМИД 15836185 .