5 – Ma’ruza: Molekulyar biofizika asoslari

2. Makromolekulalardagi ta’sirlashuvchi kuchlar
Makromolekulalar fazoviy (asosan uchlamchi) strukturasining shakllanishi va mazkur struktura barqarorligining ta’minlanishida nokovalent kuchsiz ta’sirlashishlar ham muhim ahamiyatga ega. Ular quyidagilardir:
Elektrostatik Ta’sirlashishlar. Oqsil molekulasidagi to’plagan yon guruhlar elektrostatik ta’sirlashishlar tufayli tuz ko’priklari hosil qiladi. Neytral rN sharoitida asparagin, glutamin qismga hamda S-uch aminokislota qoldig`i g`i ulari manfiy, lizin, arginin qoldig`i g`i ulari hamda gistizin imidozon halqasi va N-uch aminokislota qoldig`i uчlari musbat zaryadga ega bo’ladi. Molekula yoki ikkita molekulaning shu xil sohalari o’zaro yaqinlashganda, ular o’rtasida elektrostatik ta’sirlashishlar yuzaga keladi. Bu xil ta’sirlashish masofadan ta’sirlashishlar jumlasiga mansub bo’lib, uning energiyasi zaryadni guruhlar elektr zaryadi, muhit dielektr doimiysi hamda zaryadni guruhlararo masofaga bog’liq bo’ladi. Energiyasi 40-400 kDj.mon^-1 kattaliklari bilan xarakterlanadi.
Vander-Vaans ta’sirlashishlari, yaqindan ta’sirlashuvchi kuchlar guruhi tashkil etib, dispersion, dipon-dipon va dipon-induksiyalangan dipon ta’sirlashishlaridan iborat.
Dispersion ta’sirlashish, neytral guruhlar yoki molekulalar o’rtasida yuzaga keladi. Ta’sirlashish energiyasi guruhlarining ionlashish potensiali, qutblanuvchanligi hamda ta’sirlashuvchi guruhlar orasidagi masofaga bog’liq holda 4-40 kDj.mon ^-1 darajasidagi kattaliklar bilan xarakterlanadi.
Dipon-dipon ta’sirlashish doimiy dipon momentiga ega ikkita qutbni guruhlar o’rtasida yuzaga kelib, uning energiyasi guruhlar dipon momenti, muhit dielektr doimiysi va ulararo masofaga bog’liq bo’ladi.
Dipon-induksiyalangan dipon ta’sirlashish doimiy dipon guruh bilan dipon bo’lmagan, qutbsiz guruh o’rtasida induksiyalanib yuzaga keladi. Energiyasi dipon moment, qutblanuvchanlik, muhit dielektr doimiysi va ulararo masofaga bog’liq bo’ladi. So’nggi ikki ta’sirlashishlar energiyasi 0,4-4 kDj.mon^-1 kattaliklari bilan xarakterlanadi.
Suv strukturasi va gidrob ta’sirlashishlar. Suv molekulasidagi kislorodning kovalent bog’lar hosil qilishda ishtirok etmaydigan ikki juft elektrollari cho’ziq orbitallarda joylashib, molekulaning o’sha tomonida manfiylik namoyon qiladi. Molekulaning kislorodga kovalent bog’langan vodorod atomlari tomonida esa musbatlik namoyon bo’ladi. Bunday hol suyuq suvda, suv molekulalari o’rtasida vodorod bog’larining shakllanishiga imkon yaratadi va shu asosda suv molekulalari o’zaro vodorod bog’lari vositasida kлasterlar (to’r) hosil qiladi. Kлasterlar asosida suvning uch o’lchovni fazoviy (muz) strukturasi shakllanadi. Bunday struktura asosida tetraedr etib, u jami besh (bitta markaziy, to’rtta periferik) molekuladan tashkil topadi. Markaziy molekula atrofiga to’rtta molekula bilan vodorod bog’lari orqali bog’lanadi. Odatdagi (20^o S) haroratda suv molekulalarining taxminan 70% klasterlarga bog’langan, qolgan 30% esa er­kin holatda bo’ladi. Demak, suyuq suv tartiblangan strukturaga ega. Suvda unda erimaydigan organik (gidrofob) moddalar tushirilganda, suvning strukturalanganligi yanada oshadi. Bunday hol, o’z navbati­da, suvning gidrofob modda molekulalariga ko’rsatadigan siqib chiqarish ta’sirini kuchaytiradi. Shu tarzda gidrofob Ta’sirlashish yuza keladi. Gidrofob ta’sirlashishlar, kuchsiz ta’sirlar bilan bir qatorda, polimer zanjiri uchlamchi strukturasining shakllanishida hal qiluvchi ahamiyatga ega.