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氨基酸的亲疏水性

已有 17531 次阅读 2018-3-29 21:05 |个人分类:氨基酸|系统分类:科研笔记| 疏水性, 氨基酸, hydrophobic, hydrophobicity

 

【概念】 

溶液:自然界中物质的一种基本状态,混合物,包括溶剂和溶质。血管里的血液就是溶液。

溶解度:溶质分散在溶液中,以分子的形态。与溶剂和溶质有关。


【亲疏水性】

历史上,罗马的Pliny the Elder(老普林尼)在《Natural History》中记载了“when oil is poured onto water, it stills the waves.”oil” should be olive oil. 1773年,Benjamin Franklin第一次书面记载了他验证此说法所进行的实验。1890年,Rayleigh(瑞利)重复了Franklin的实验,他认为形成的是单层油膜,基于此,计算出了原子的厚度。

 从这里就体现出来了oil differ with water这个事实,oil即为疏水。跟溶解度,还不是完全等同,比如NaCl溶液,就不用亲疏水性来解释。

 生物化学中的许多非共价相互作用是以亲疏水性的方式展现出来的。比如lipid构成的细胞膜。特别是,表面活性剂,主要就是靠亲疏水性来解释的。蛋白质含有许多nonpolar groups,这是蛋白保持结构的主要原因。

 1954年,Kauzmann首先提出了“hydrophobic bonding”的概念。重要的是疏水相互作用,而不是亲水,从概念的革命上来说,后者是前者衍生出来的。

 

但在表面研究方面,似乎亲疏水是同样地位的,亲水表面水滴铺开,疏水表面水滴收缩起来。

 

hydrophobicity scale

疏水强度(hydrophobicity)的定义,用的是soluteoil/water partitioning(油水分配)中化学势的差。

image.png

 

这是最初,也是最直观的方式。

由此,可以定义hydrophobicity scale,但是并不存在一个universalscale,依赖于oil phase

https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrophobicity_scales 

多指氨基酸,但也可以指别的。


众多scales中,whole amino acid scale可以重点参考:

http://blanco.biomol.uci.edu/hydrophobicity_scales.html

Hydrophobicity_scales2.gif

 

人体常见的20种氨基酸的hydrophobicity:(倾向于用(3)的)

http://prowl.rockefeller.edu/aainfo/hydro.htm

(By the way, a great website on amino acid information.)

 

关于疏水相互作用的molecular mechanism,存在several modelssuch as Iceberg Model, Muller Model, Small Size Model, MB Model等。

但我最认可这句话: The physics of hydrophobic interactions changes with temperature and with the solute size and shape

 

以上主要参考:

Southall N T, Dill K A, Haymet A D, et al. A View of the Hydrophobic Effect[J]. Journal of Physical Chemistry B, 2002, 106(3): 521-533.



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