分子之間的相互作用力

1、分子之間的相互作用力分子之間的相互作用力1、共價鍵共價鍵具有一定的大小與方向,就是有機(jī)分子之間最強(qiáng)的作用力,化學(xué)物質(zhì) (藥物、毒物等 ) 可以與生物大分子 (受體蛋白或核酸)構(gòu)成共價鍵 ,共價鍵除非被體內(nèi)的特異性酶催化斷裂以外,很難恢復(fù)原形 ,就是不可逆過程 ,對酶來講就就是不可逆抑制作用。這種作用常常形成長期的藥理作用及毒理效應(yīng),如抗癌藥、 抗寄生蟲藥、化療藥、抗生素、殺蟲劑等?；瘜W(xué)物質(zhì)(藥物等 ) 的主要共價結(jié)合方式有烷基化作用、?；饔门c磷?；饔?。藥物的主要共價結(jié)合方式方式作用基團(tuán)藥物示例烷基化N-氯乙基氮芥藥物、環(huán)磷酰胺正碳離子甲磺酸乙酯氮丙啶基氮丙啶苯醌雙氧乙基T-2 毒素?；?/p>

2、-內(nèi)酰胺基青霉素、頭孢菌素氨甲?；颈舛箟A鄰二甲酸酐基斑螯素磷?；柞；锥惐姿狨ニ幬锏墓矁r基團(tuán)的選擇性藥物的共價基團(tuán)往往具有較高的化學(xué)活性而缺乏特異選擇性。有些藥物或毒物本身結(jié)構(gòu)并沒有反應(yīng)基團(tuán) ,而就是在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化生成活性基團(tuán)。 如自力霉素與致癌物苯并蒽就就是先在體內(nèi)轉(zhuǎn)化 ,再通過生成正碳離子而發(fā)生烷基化作用。藥物與生物大分子的化學(xué)反應(yīng)與生物分子表面的基團(tuán)與性質(zhì)有關(guān)。2、非共價鍵生物體系中分子識別的過程不僅涉及到化學(xué)鍵的形成,而且具有選擇性的識別。共價鍵存在于一個分子或多個分子的原子之間,決定分子的基本結(jié)構(gòu),就是分子識別的一種方式。而非共價鍵( 又稱為次級鍵或分子間力 )決定生物

3、大分子與分子復(fù)合物的高級結(jié)構(gòu),在分子識別中起著關(guān)鍵的作用。分子之間的相互作用力1)、靜 作用靜 作用就是指荷 基 、偶極以及 偶極之 的各種靜 吸引力。 、核酸、生物膜、蛋白 等生物大分子的表面都具有可 離的基 與偶極基 存在,很容易與含有極性基 的底物或抑制 等生成離子 與其它靜 作用。(1)、離子 生物大分子表面的 基 可以與 物或底物分子的 基 形成離子 。 種 可以解離。(2)、離子偶極作用 物分子與受體分子中O、S、N 與 C 原子的 性均不相等, 些原子形成的 由于 性差 可以 生偶極 象。 種偶極部分與永久 荷可以形成靜 作用。離子 - 偶極相互作用一般比離子 小得多, 能與距離

4、的平方差成反比,由于偶極矩就是個向量, 荷與偶極的取向會影響 物-受體的作用 度。如普 卡因及其衍生物的局部麻醉作用與 基的偶極性 有關(guān)。(3)、偶極 -偶極相互作用兩個原子的 性不同, 生價 子的極化作用,成 持久的偶極兩個偶極 的作用。偶極 偶極相互作用的大小 ,取決于偶極的大小、它 之 的距離與相互位置。 種相互作用在水溶液中普遍存在。它的作用 度比離子 偶極作用小 ,但比偶極 偶極作用大。 種作用 物受體相互作用的特異性與立體 性非常重要。2)、 的形成 就是由兩個 性原子 原子的靜 引力所形成,就是一種特殊形式的偶極 偶極 。它就是 子 予體X-H 與 子接受體Y 之 的一種特殊 型

5、的相互作用。 的大小與方向 的 能比共價 弱,比范德 力 ,在生物體系中 8、 433、4kj/mol(2-8kcal/mol) 。 0、25 0、31nm,比共價 短。 的方向用 角表示,就是指 X H 與 HY之 的 角 ,一般 180 度 250 度。(1)、 的分 可分 分子內(nèi)與分子 。目前人 根據(jù) 學(xué)與晶體 構(gòu)數(shù)據(jù)按 弱 行分 。弱 uOH(cm -1)3200, R(O O)(nm)0、270中 uOH(cm -1)2800- 3100, R(O O)(nm)0、26-0、270強(qiáng)氫鍵uOH(cm -1)700- 2700, R(O O)(nm)0、240-0 、260近年來 ,人

6、 又提出了一種芳香 ( 平面 ),即芳 的 子云作 子受體與一個 的 子 分子之間的相互作用力體所形成的 。已 明 種 在蛋白 DNA 相互作用中能代替普通 的功能,用于蛋白 與DNA 合的能量 2、09-4、 18kj/mol, 用于特異性 程的能量 4、 18-8、 36kj/mol 。(2)、 與 子 在生物體內(nèi) 與 子的 程與某些重要的生命 象有著密切的 系,如 的催化機(jī)制以及DNA重 中的快速 交 象。 子沿 的 程可以表示 :X HY=XHY=X-H +Y隨著 子從 體 X 移到受體Y 上 , 的 能曲 夜相 生 化。某些 作用的第一步就就是 子的定向 ,因此能有效 子的 。 子

7、生后, 致 體與受體的 荷與構(gòu)型的 化。如果 子 沿 行或與相 生偶合, 會引起體系極性的改變, 生 荷的定向 與分子 構(gòu)的重排。在 一 中 , 子從 體原子 移到受體原子,有兩種可能途徑。一種就是 子隧道效 (protontunneling), 即 子隧穿 到達(dá) 面的 阱。通常在低溫下固體中的 子以隧道效 主。另一種途徑就是 子 遷 (proton flopping), 即 子通 活化翻 入 面的 阱。某些 的活化 程與 機(jī)理有關(guān)。3)、 范德 力 就是一種普遍存在的作用力,就是一個原子的原子核吸引另一個原子外 子所 生的作用力。它就是一種比 弱的、非特異性的作用力。 種作用力非常依 原子

8、的距離,當(dāng)相互靠近到大 0、 40、6nm(46A?) 時 , 種力就表 出 大的集合性 。范德 力包括引力與排斥力,其中作用 能與1/R6 成正比的三種作用力(靜 力、 力與色散力 ) 通稱 范德 引力。(1)、靜 力靜 力就是極性分子的永久偶極之 的靜 吸引作用。(2)、 力永久偶極矩 近分子,并使其 生 荷 移,出 偶極矩。 永久偶極矩與 偶極矩之 存在吸引作用 ,此相互作用的能量稱 能。 力通常就是 弱的,并隨溫度升高而降低, 其大小隨偶極矩指向的不同而不同 ,具有方向性。(3)、色散力非極性分子有瞬 偶極矩。瞬 偶極矩將在 近分子中 出新的偶極矩。瞬 偶極矩與 偶極矩 的相互作用力就

9、叫做色散力。在非極性分子之 只有色散力;在極性分子與非極性分子之 有 力也有色散力 ; 在極性分子之 , 靜 力、 力與色散力都存在。(4)、排斥力分子之間的相互作用力當(dāng)分子間相距較遠(yuǎn)時,表現(xiàn)為范德華引力,當(dāng)分子靠得很近時,則會出現(xiàn)排斥力。與吸引力相比, 排斥力就是短程力?？傊兜氯A力就是瞬息間作用力,時間大約為108s。就是非特異性的作用力,分子越復(fù)雜 ,原子或基團(tuán)間接觸點(diǎn)越多,其引力總與就越大。多環(huán)芳烴致癌物與生物受體的作用及啶壘抗瘧藥與DNA 的結(jié)合主要為范德華力;而甾類化合物與受體的結(jié)合能主要表現(xiàn)為疏水作用與范德華力。4)、疏水作用疏水作用就是指極性基團(tuán)間的靜電力與氫鍵使極性基團(tuán)傾向于聚集在一起,因而排斥疏水基團(tuán),使疏水基團(tuán)相互聚集所產(chǎn)生的能量效應(yīng)與熵效應(yīng)。就化學(xué)分子來說,它們的非極性部分在生物體內(nèi)的環(huán)境中均為水合狀態(tài) ,即被水分子所包圍, 當(dāng)它們與受體接近到某種程度時,非極性部分周圍的水分子便被擠出去, 兩個非極性區(qū)域的接觸穩(wěn)定化,從而締合在一起。 蛋白質(zhì)與酶的表面通常具有極性鏈或區(qū)域,這就是由構(gòu)