Ерітіндідегі еріген заттың жағдайын түсіндіретін мақала. Еріту қабығы, гидратация шарлары, иондармен су молекулаларының өзара әрекеттесуі қарастырылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Ерітінді құраушының еріткішпен интерфейсі
Solvent interface of a solute
Сольватациялық қабық немесе сольватациялық қабықша – ерітіндіде ерітінді құраушы болып табылатын кез келген химиялық қосылыстың немесе биомолекуланың еріткішпен интерфейсі. Егер еріткіш су болса, онда ол гидратациялық қабық немесе гидратациялық сфера деп аталады. Ерітіндінің әрбір бірлігін қоршап тұрған еріткіш молекулаларының саны – ерітіндінің гидратациялық саны деп аталады. Классикалық мысал – су молекулаларының металл ионының айналасына орналасуы. Егер металл ионы катион болса, су молекуласының электротеріс оттегі атомы металл ионының оң зарядына электростатикалық тартылады. Нәтижесінде ионды қоршап тұрған су молекулаларының сольватациялық қабығы пайда болады. Бұл қабықтың қалыңдығы ион зарядына, оның таралуына және кеңістіктік өлшемдеріне байланысты бірнеше молекуладан тұруы мүмкін. Еріткіште еріген тұздан алынған аниондар мен катиондардың айналасындағы сольватациялық қабыққа еріткіштің бірнеше молекулалары қатысады. Сулы ерітіндідегі металл иондары металл аквакомплекстерін түзсе, олардың санын сығымдалу және ЯМР (NMR) өлшемдері сияқты әртүрлі әдістермен анықтауға болады.
A solvation shell or solvation sheath is the solvent interface of any chemical compound or biomolecule that constitutes the solute in a solution. When the solvent is water it is called a hydration shell or hydration sphere. The number of solvent molecules surrounding each unit of solute is called the hydration number of the solute. A classic example is when water molecules arrange around a metal ion. If the metal ion is a cation, the electronegative oxygen atom of the water molecule would be attracted electrostatically to the positive charge on the metal ion. The result is a solvation shell of water molecules that surround the ion. This shell can be several molecules thick, dependent upon the charge of the ion, its distribution and spatial dimensions. A number of molecules of solvent are involved in the solvation shell around anions and cations from a dissolved salt in a solvent. Metal ions in aqueous solutions form metal aquo complexes. This number can be determined by various methods like compressibility and NMR measurements among others.
Белсенің гидратациялық қабықтары
Белдіктердің айналасында пайда болатын гидратациялық қабық (кейде гидратациялық қабат деп те аталады) биохимияда ерекше маңызды. Белсенің беті мен қоршаған судың өзара әрекеттесуін көбінесе белоктың гидратациясы деп атайды және ол белоктың қызметіне негіз болып табылады. Белсенің айналасындағы гидратациялық қабаттың 1 нм қашықтықтағы көлемдік судан ерекше динамикасы бар екені анықталды. Белгілі бір су молекуласының белок бетімен байланысының ұзақтығы субнаносекундтық диапазонды құрай алады, ал молекулалық динамикалық модельдеулер судың сыртқы көлемдік сумен араласу алдында гидратациялық қабықта өткізетін уақыты фемтосекундтықтан пикосекундтыққа дейін болуы мүмкін екенін көрсетеді. Сольватациялық қабық су молекулалары белок байланыстырғыштарының немесе ингибиторлардың молекулалық дизайнына да әсер етуі мүмкін. Басқа еріткіштер мен ерітінділердің әр түрлі стерикалық және кинетикалық факторлары да сольватациялық қабыққа әсер етуі мүмкін.
The hydration shell (also sometimes called hydration layer) that forms around proteins is of particular importance in biochemistry. This interaction of the protein surface with the surrounding water is often referred to as protein hydration and is fundamental to the activity of the protein. The hydration layer around a protein has been found to have dynamics distinct from the bulk water to a distance of 1 nm. The duration of contact of a specific water molecule with the protein surface may be in the subnanosecond range while molecular dynamics simulations suggest the time water spends in the hydration shell before mixing with the outside bulk water could be in the femtosecond to picosecond range, Solvation shell water molecules can also influence the molecular design of protein binders or inhibitors. With other solvents and solutes, varying steric and kinetic factors can also affect the solvation shell.