Série Hofmeister - Hofmeister series

Pamětní deska k sérii Hofmeisterů v Praze

The Série Hofmeister nebo lyotropní série je klasifikace ionty podle jejich schopnosti sůl nebo sůl v bílkoviny.^[1] Účinky těchto změn byly nejprve zpracovány Franz Hofmeister, který studoval účinky kationtů a aniontů na rozpustnost bílkoviny.^[2]

Hofmeister objevil řadu solí, které mají konzistentní účinky na rozpustnost bílkovin a (bylo to objeveno později) na jejich stabilitě sekundární a terciární struktura. Zdá se, že anionty mají větší účinek než kationty,^[3] a jsou obvykle objednány

${displaystyle mathrm {F ^ {-} přibližně SO_ {4} ^ {2 -}> HPO_ {4} ^ {2 -}> acetát> Cl ^ {-}> NO_ {3} ^ {-}> Br ^ { -}> ClO_ {3} ^ {-}> I ^ {-}> ClO_ {4} ^ {-}> SCN ^ {-}}}$

(Toto je částečný seznam; bylo studováno mnohem více solí.) Pořadí kationů je obvykle uvedeno jako

${displaystyle mathrm {NH_ {4} ^ {+}> K ^ {+}> Na ^ {+}> Li ^ {+}> Mg ^ {2 +}> Ca ^ {2 +}> guanidinium}}$

Mechanismus řady Hofmeisterů není zcela jasný, ale nezdá se, že by byl výsledkem změn v obecné struktuře vody, místo toho mohou být důležitější konkrétnější interakce mezi ionty a proteiny a ionty a molekulami vody, které se přímo dotýkají proteinů.^[4] Nedávné simulační studie ukázaly, že variabilita solvatační energie mezi ionty a molekulami okolní vody je základem mechanismu řady Hofmeister.^[5][6]

Brzy členové série zvyšují solventnost povrchové napětí a snížit rozpustnost nepolárních molekul ("solení "); ve skutečnosti posílit the hydrofobní interakce. Naproti tomu pozdější soli v řadě zvyšují rozpustnost nepolárních molekul („solení ") a snižují pořadí ve vodě; ve skutečnosti oslabit the hydrofobní účinek.^[7] Efekt solení se běžně využívá v čištění bílkovin prostřednictvím použití srážení síranem amonným.

Tyto soli však také interagují přímo s proteiny (které jsou nabité a mají silné dipólové momenty) a mohou se dokonce specificky vázat (např. Vazba fosfátů a síranů na ribonukleáza A ). Ionty, které mají silný účinek „solení“, jako jsem já⁻ a SCN⁻ jsou silné denaturanty, protože solí v peptidové skupině, a tak interagují mnohem silněji s rozvinutou formou proteinu než s jeho přirozenou formou. V důsledku toho posouvají chemická rovnováha rozvíjející se reakce na rozvinutý protein.^[8]

The denaturace bílkovin vodným roztokem obsahujícím mnoho druhů iontů je komplikovanější, protože všechny ionty mohou působit podle své aktivity Hofmeister, tj. zlomkové číslo určující polohu iontu v sérii (uvedené výše), pokud jde o jeho relativní účinnost při denaturaci referenčního proteinu. Pojem Hofmeisterovy ionicity Já_h byla vyvolána Dharma-wardanou et. al.^[9] kde se navrhuje definovat Já_h jako součet všech iontových druhů, produktu iontové koncentrace (molární zlomek) a zlomkového čísla specifikujícího „Hofmeisterovu sílu“ iontu při denaturaci daného referenčního proteinu. Koncept ionicita (jako měřítko síly Hofmeistera) zde použité je třeba odlišit od iontová síla jak se používá v elektrochemii, a také z jejího použití v teorii pevných polovodičů ^[10]

Reference

Další čtení

• Ball, Philip (1999). H₂O - Životopis vody. Londýn: Phoenix. str. 239. ISBN  0-7538-1092-1.
• Hofmeister Still Mystifies, Chemické a technické novinky, 16. července 2012.