INTERACTION WITH WATER INFLUENCES T

INTERACTION WITH WATER INFLUENCES THE STRUCTURE OF BIOMOLECULES
Covalent and Noncovalent Bonds Stabilize Biologic Molecules
The covalent bond is the strongest force that holds molecules together (Table 2–1). Noncovalent forces, while of lesser magnitude, make significant contributions to the structure,
stability, and functional competence of macromolecules in living cells. These forces, which can be either attractive or repulsive, involve interactions both within the biomolecule and
between it and the water that forms the principal component of the surrounding environment.
Table 2–1 Bond Energies for A toms of Biologic Significance
Bond Type Energy (kcal/mol) Bond Type Energy (kcal/mol)
O—O 34 O=O 96
S—S 51 C—H 99
C—N 70 C=S 108
S—H 81 O—H 110
C—C 82 C=C 147
C—O 84 C=N 147
N—H 94 C=O 164
Biomolecules Fold to Position Polar & Charged Groups on Their Surfaces
Most biomolecules are amphipathic; that is, they possess regions rich in charged or polar functional groups as well as regions with hydrophobic character. Proteins tend to fold with the
R-groups of amino acids with hydrophobic side chains in the interior. Amino acids with charged or polar amino acid side chains (eg, arginine, glutamate, serine) generally are present on
the surface in contact with water. A similar pattern prevails in a phospholipid bilayer, where the charged "head groups" of phosphatidyl serine or phosphatidyl ethanolamine contact
water while their hydrophobic fatty acyl side chains cluster together, excluding water. This pattern maximizes the opportunities for the formation of energetically favorable charge–
dipole, dipole–dipole, and hydrogen bonding interactions between polar groups on the biomolecule and water. It also minimizes energetically unfavorable contacts between water and
hydrophobic groups.
Hydrophobic Interactions
Hydrophobic interaction refers to the tendency of nonpolar compounds to self-associate in an aqueous environment. This self-association is driven neither by mutual attraction nor by
what are sometimes incorrectly referred to as "hydrophobic bonds." Self-association minimizes the disruption of energetically favorable interactions between the surrounding water
molecules.
While the hydrogens of nonpolar groups such as the methylene groups of hydrocarbons do not form hydrogen bonds, they do affect the structure of the water that surrounds them.
Water molecules adjacent to a hydrophobic group are restricted in the number of orientations (degrees of freedom) that permit them to participate in the maximum number of
energetically favorable hydrogen bonds. Maximal formation of multiple hydrogen bonds, which maximizes enthalpy, can be maintained only by increasing the order of the adjacent
water molecules, with an accompanying decrease in entropy.
It follows from the second law of thermodynamics that the optimal free energy of a hydrocarbon–water mixture is a function of both maximal enthalpy (from hydrogen bonding) and
minimum entropy (maximum degrees of freedom). Thus, nonpolar molecules tend to form droplets that minimize exposed surface area and reduce the number of water molecules
whose motional freedom becomes restricted. Similarly, in the aqueous environment of the living cell the hydrophobic portions of biopolymers tend to be buried inside the structure of
the molecule, or within a lipid bilayer, minimizing contact with water.
Electrostatic Interactions
Interactions between charged groups help shape biomolecular structure. Electrostatic interactions between oppositely charged groups within or between biomolecules are termed salt
bridges. Salt bridges are comparable in strength to hydrogen bonds but act over larger distances. They therefore often facilitate the binding of charged molecules and ions to proteins
and nucleic acids.
van der Waals Forces
van der Waals forces arise from attractions between transient dipoles generated by the rapid movement of electrons of all neutral atoms. Significantly weaker than hydrogen bonds but
potentially extremely numerous, van der Waals forces decrease as the sixth power of the distance separating atoms (Figure 2–4). Thus, they act over very short distances, typically

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โต้ตอบกับน้ำมีผลต่อโครงสร้างของชื่อโมเลกุลชีวภาพพันธบัตร covalent และ Noncovalent อยู่ดีโมเลกุลอุบัติพันธะโคเวเลนต์เป็นแรงแข็งแกร่งที่มีโมเลกุลเข้าด้วยกัน (ตาราง 2-1) กอง noncovalent ของความส่องสว่างน้อยกว่า ทำผลงานสำคัญโครงสร้างความมั่นคง และความสามารถทำงานของ macromolecules ในเซลล์อยู่ โต้ตอบทั้งภายในโมเลกุลชีวภาพเกี่ยวข้องกับกองกำลังเหล่านี้ ซึ่งจะน่าสนใจ หรือ repulsive และระหว่างมันและน้ำ ที่ใช้ส่วนประกอบหลักของสภาพแวดล้อมโดยรอบตาราง 2 – 1 พันธะพลังงานสำหรับทอมส์ของสำคัญอุบัติพันธบัตรชนิดพลังงาน (กิโลแคลอรี/โมล) พันธะชนิดพลังงาน (กิโลแคลอรี/โมล)O – O 34 O = O 96S – S 51 C — H 99C-N 70 C = S 108S – H 81 O – H 110C – C 82 C = C 147C – O 84 C = N 147N – H 94 C = O 164ชื่อโมเลกุลชีวภาพพับตำแหน่งขั้วโลก และคิดค่าธรรมเนียมกลุ่มบนพื้นผิวของพวกเขาชื่อโมเลกุลชีวภาพส่วนใหญ่เป็น amphipathic นั่นคือ พวกเขามีภูมิภาคที่อุดมไปด้วยกลุ่ม functional คิดค่าธรรมเนียม หรือขั้วโลกและภูมิภาคด้วย hydrophobic โปรตีนมักจะ พับกับการR-กลุ่มกรดอะมิโนกับโซ่ด้าน hydrophobic ภายใน กรดอะมิโนกับกรดอะมิโนการคิดค่าธรรมเนียม หรือขั้วโลกด้านโซ่ (เช่น อาร์จินีน glutamate แถ) โดยทั่วไปมีอยู่ในพื้นผิวสัมผัสกับน้ำ รูปแบบคล้ายกันแสดงใน bilayer เป็นฟอสโฟลิพิด ที่คิดค่าธรรมเนียม "ใหญ่กลุ่ม" แถ phosphatidyl หรือ phosphatidyl ethanolamine ติดต่อน้ำในขณะที่โซ่ข้างของ acyl hydrophobic ไขมันคลัสเตอร์ร่วมกัน ไม่รวมน้ำ รูปนี้วางโอกาสสำหรับการก่อตัวของหรบ ๆ ดีค่า-dipole, dipole – dipole และไฮโดรเจนที่ยึดระหว่างโมเลกุลชีวภาพขั้วกลุ่มและน้ำ มันยังช่วยลดการติดต่อหรบ ๆ ร้ายระหว่างน้ำ และกลุ่ม hydrophobicโต้ตอบ hydrophobicโต้ตอบ hydrophobic หมายถึงแนวโน้มของสาร nonpolar การเชื่อมโยงด้วยตนเองในสภาพแวดล้อมอควี ขับเคลื่อนเชื่อมโยงตนเองนี้ไม่ โดยเดินทางร่วมกัน หรือโดยสิ่งบางครั้งถูกเรียกว่า "hydrophobic พันธบัตร" ความสัมพันธ์ของตนเองช่วยลดทรัพยหรบ ๆ อันโต้ตอบระหว่างน้ำโดยรอบโมเลกุลขณะ hydrogens nonpolar กลุ่ม เช่นกลุ่มเมทิลีนไดของไฮโดรคาร์บอนได้พันธบัตรไฮโดรเจน พวกเขามีผลต่อโครงสร้างของน้ำที่ล้อมรอบพวกเขาโมเลกุลของน้ำอยู่ติดกับกลุ่มที่เป็น hydrophobic จำกัดจำนวนแนว (องศาความเป็นอิสระ) ที่อนุญาตให้เข้าร่วมจำนวนหรบ ๆ หรับ ๆ อันพันธบัตรไฮโดรเจน ก่อตัวสูงสุดของพันธบัตรไฮโดรเจนหลาย ซึ่งวางความร้อนแฝง สามารถรักษาเฉพาะ โดยการเพิ่มใบสั่งของอยู่ติดกันน้ำโมเลกุล กับการลดลงมาในเอนโทรปีมันไปจากกฎหมายที่สองของอุณหพลศาสตร์ว่าพลังงานฟรีดีที่สุดของการผสมผสานระหว่างไฮโดรคาร์บอน – น้ำฟังก์ชันของทั้งความร้อนแฝงสูงสุด (จากไฮโดรเจนยึด) และต่ำสุด entropy (สูงสุดองศาความเป็นอิสระ) ดังนั้น nonpolar โมเลกุลมักจะหยดแบบฟอร์มที่ลดพื้นที่ผิวสัมผัส และลดจำนวนโมเลกุลของน้ำเสรีภาพที่ motional จะจำกัด ในทำนองเดียวกัน ในสภาพแวดล้อมของเซลล์ชีวิตอควี hydrophobic ส่วนของ biopolymers มักจะถูกฝังอยู่ภายในโครงสร้างของโมเลกุล หรือภาย ในเป็น bilayer ไขมัน ลดการสัมผัสกับน้ำงานโต้ตอบโครงสร้างรูปร่างวทคร ๕๐๘ โต้ตอบระหว่างกลุ่มที่คิดค่าธรรมเนียมได้ งานโต้ตอบระหว่างคิดกลุ่มภายใน หรือระหว่างชื่อโมเลกุลชีวภาพเรียกว่าเกลือ oppositelyสะพาน สะพานเกลือจะเทียบเท่าความแรงกับพันธบัตรไฮโดรเจนแต่พระราชบัญญัติผ่านระยะทางขนาดใหญ่ พวกเขาจึงมักจะช่วยในการรวมกันกับโปรตีนและโมเลกุลที่คิดค่าธรรมเนียมและกรดนิวคลีอิกvan der Waals กองvan der Waals กองเกิดขึ้นจากสถานที่ท่องเที่ยวระหว่าง dipoles ชั่วคราวที่สร้าง โดยการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของอิเล็กตรอนของอะตอมที่เป็นกลางทั้งหมด อย่างมีนัยสำคัญต่ำกว่าพันธบัตรไฮโดรเจน แต่ลดลง van der Waals กองอาจมากมาย เป็นพลังงานหกห่างแยกอะตอม (รูปที่ 2-4) ดังนั้น กระทำผ่านระยะทางสั้นมาก โดยทั่วไป

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำที่มีอิทธิพลต่อโครงสร้างของสารชีวโมเลกุล
โควาเลนและพันธบัตร noncovalent ความมั่นคงทางชีวภาพโมเลกุล
พันธะโควาเลนเป็นแรงที่แข็งแกร่งที่มีโมเลกุลเข้าด้วยกัน (ตารางที่ 2-1) กองกำลัง noncovalent ในขณะที่ความสำคัญน้อยให้มีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญกับโครงสร้างที่
มีความมั่นคงและความสามารถการทำงานของโมเลกุลในเซลล์ที่มีชีวิต กองกำลังเหล่านี้ซึ่งสามารถเป็นได้ทั้งที่น่าสนใจหรือน่ารังเกียจเกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์ทั้งภายในและชีวโมเลกุล
ระหว่างมันและน้ำที่เป็นส่วนประกอบหลักของสภาพแวดล้อมโดยรอบ.
ตาราง 2-1 พลังงานบอนด์สำหรับทอมของความสำคัญทางชีวภาพ
ประเภทพันธบัตรพลังงาน (กิโลแคลอรี / mol) ประเภทพันธบัตรพลังงาน (kcal / mol)
O-O 34 O = O 96
S-S 51 C-H 99
C-N 70 C = S 108
S-H 81 O-H 110
C-C 82 C = C 147
C-O 84 C = ไม่มี 147
N-H 94 C = O 164
ชีวโมเลกุลพับเพื่อตำแหน่งขั้วโลกและกลุ่มที่เรียกเก็บในพื้นผิวของพวกเขา
ส่วนใหญ่เป็นสารชีวโมเลกุล amphipathic; นั่นคือพวกเขามีภูมิภาคที่อุดมไปด้วยการทำงานเป็นกลุ่มเรียกเก็บหรือขั้วโลกเช่นเดียวกับพื้นที่ที่มีตัวละครที่ชอบน้ำ โปรตีนที่มีแนวโน้มที่จะพับกับ
กลุ่ม R-ของกรดอะมิโนที่มีโซ่ด้านน้ำในการตกแต่งภายใน กรดอะมิโนที่มีการเรียกเก็บเงินหรือขั้วโลกโซ่ด้านกรดอะมิโน (เช่นอาร์จินี, กลูตาเมต, ซีรีน) โดยทั่วไปที่มีอยู่ใน
พื้นผิวที่สัมผัสกับน้ำ รูปแบบคล้ายชัยใน bilayer เรียมที่เรียกเก็บ "กลุ่มหัว" ของซีรีน phosphatidyl หรือ phosphatidyl ติดต่อ ethanolamine
น้ำในขณะที่เครือข่ายด้าน acyl ไขมันของพวกเขาไม่ชอบน้ำกลุ่มด้วยกันไม่รวมน้ำ รูปแบบนี้ช่วยเพิ่มโอกาสในการก่อตัวของพลังที่ดี charge-
ขั้ว, ขั้ว-ขั้วและปฏิสัมพันธ์พันธะไฮโดรเจนระหว่างกลุ่มขั้วในโมเลกุลทางชีวภาพและน้ำ นอกจากนี้ยังช่วยลดความเสียเปรียบรายชื่อเกลียวระหว่างน้ำและ
กลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ.
Hydrophobic โต้ตอบ
ปฏิสัมพันธ์ Hydrophobic หมายถึงแนวโน้มของสารไม่มีขั้วที่จะเชื่อมโยงตัวเองในสภาพแวดล้อมน้ำ สมาคมนี้ตัวเองเป็นแรงผลักดันทั้งจากแหล่งท่องเที่ยวร่วมกันหรือโดย
สิ่งที่บางครั้งถูกเรียกว่า "พันธบัตรน้ำ." สมาคมตนเองลดการหยุดชะงักของการมีปฏิสัมพันธ์ที่ดีระหว่างพลังน้ำโดยรอบ
โมเลกุล.
ในขณะที่ไฮโดรเจนของกลุ่มไม่มีขั้วเช่นกลุ่มเมทิลีนของสารไฮโดรคาร์บอนไม่สร้างพันธะไฮโดรเจนที่พวกเขาทำส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของน้ำที่ล้อมรอบพวกเขา.
โมเลกุลน้ำที่อยู่ติดกัน กับกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำจะถูก จำกัด ในจำนวนของการหมุน (องศาอิสระ) ที่อนุญาตให้พวกเขามีส่วนร่วมในจำนวนสูงสุดของ
ดีมีพลังไฮโดรเจนพันธบัตร การก่อตัวสูงสุดของพันธะไฮโดรเจนหลายที่เพิ่มเอนทัลปีสามารถได้รับการรักษาที่เพิ่มขึ้นโดยเฉพาะคำสั่งของที่อยู่ติดกัน
โมเลกุลของน้ำมีการลดลงประกอบในเอนโทรปี.
มันดังมาจากกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ว่าพลังงานที่ดีที่สุดของไฮโดรคาร์บอนน้ำ ส่วนผสมเป็นหน้าที่ของทั้งสองเอนทัลปีสูงสุด (จากพันธะไฮโดรเจน) และ
เอนโทรปีขั้นต่ำ (องศาสูงสุดของเสรีภาพ) ดังนั้นโมเลกุลไม่มีขั้วมีแนวโน้มที่จะสร้างหยดน้ำที่ลดพื้นที่ผิวสัมผัสและลดจำนวนของโมเลกุลของน้ำ
ที่มีเสรีภาพกลายเป็นโปรโมชั่น จำกัด ในทำนองเดียวกันในสภาพแวดล้อมของที่อยู่อาศัยน้ำเซลล์ส่วนที่ไม่ชอบน้ำของพลาสติกชีวภาพมีแนวโน้มที่จะถูกฝังอยู่ภายในโครงสร้างของ
โมเลกุลหรือภายในไขมัน bilayer ลดสัมผัสกับน้ำ.
ปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิต
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มที่ค่าใช้จ่ายช่วยให้รูปร่างโครงสร้างชีวโมเลกุล ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มที่เรียกเก็บตรงข้ามภายในหรือระหว่างสารชีวโมเลกุลที่เรียกว่าเกลือ
สะพาน สะพานเกลือที่มีการเทียบเคียงในความแข็งแรงให้กับพันธะไฮโดรเจน แต่ทำหน้าที่ในระยะทางขนาดใหญ่ พวกเขาจึงมักจะอำนวยความสะดวกผูกพันของโมเลกุลที่มีประจุไอออนและโปรตีน
และกรดนิวคลีอิก.
แวนเดอร์ Waals กองกำลัง
แวนเดอร์ Waals กองกำลังเกิดขึ้นจากสถานที่ท่องเที่ยวระหว่างไดโพลชั่วคราวที่สร้างขึ้นโดยการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของอิเล็กตรอนของอะตอมที่เป็นกลางทั้งหมด อย่างมีนัยสำคัญที่อ่อนแอกว่าพันธะไฮโดรเจน แต่
ที่อาจเกิดขึ้นจำนวนมากอย่างยิ่งกองกำลังแวนเดอร์ Waals ลดลงเป็นอำนาจที่หกของระยะทางที่แยกอะตอม (รูปที่ 2-4) ดังนั้นพวกเขาทำหน้าที่ในระยะทางที่สั้นมากมักจะ