HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

Transkriptio

1 HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

2 Tunnin sisältö 2. Heikot vuorovaikutukset Millaisia erilaisia? Missä esiintyvät? Biologinen/lääketieteellinen merkitys

3 Heikot sidokset Dipoli-dipolisidos vetysidos!! Ioni-dipolisidos Van der Waals Vahvoista kemiallisista sidoksista poiketen syntyvät molekyylien välille Suuri biologinen merkitys Proteiinien laskostuminen, DNA, kalvorakenteiden muodostuminen

4 Dipoli-dipoli-sidos Vastakkaismerkkisesti varautuneet molekyylinosat vetävät toisiaan puoleensa Molekyylien osien osittaisvarausten välinen vuorovaikutus. Kahden molekyylin välillä voi olla useita dipoli-dipolisidoksia à molekyylihila

5 Dipolisuuden edellytyksenä poolinen kovalenttinen sidos Kovalenttinen sidos polarisoituu, kun sidosta muodostavien atomien välillä on elektronegatiivisuusero (>0,5) Poolisessa suurempi osa elektronien varauksesta on sidoksen elektronegatiivisemmalla osapuolella Elektronegatiivisempi atomi saa negatiivisen varauksen ja vähemmän elektronegatiivinen yhtä suuren positiivisen sähkövarauksen Varauksen suuruus on pienempi kuin alkeisvaraus! δ

6 Molekyylin poolisuus Yksittäinen sidos saattaa olla vain pieni osa suurta molekyyliä Tällöin molekyylin poolisuuden (kyvyn muodostaa dipoli-dipolisidoksia) määrää poolisten ja poolittomien kovalenttisten sidosten suhde.

7 Vesimolekyyli on poolinen Sähkökentän suunta Pooliset osat Oleaa0 ei niinkään

8 Vetysidos - dipoli-dipolisidoksen erikoistapaus H sitoutuu pieneen elektronegatiiviseen atomiin: N, O tai F (1. jakso) Lisää veden sulamis- ja kiehumispistettä merkittävästi à ns. veden erikoisominaisuudet Veden koheesio (pintajännitys) Tärkeä biologinen: vesifaasi, hydrofobinen vuorovaikutus, DNA, proteiinit

9

10

11 Ioni-dipolisidos Dipolisen molekyylin ja ionin välillä Poolisen molekyylin osittaisvaraus vetää puoleensa vastakkaismerkkistä ionia. Hydratoituminen: suola saa veteen liuetessaan ylleen H2O-kuorrutteen

12 Dispersiovoimat eli Van der Waalsin sidokset Erittäin heikkoja sidoksia poolittomien molekyylien välillä Elektronien satunnainen liikkuvuus aiheuttaa molekyyleille hetkittäisiä osittaisvarauksia. Molekyylit voivat olla hetkellisiä dipoleja ja vuorovaikuttaa läheisten molekyylien tai makromolekyylien tapauksessa omien rakenteidensa kanssa Mahdollistavat poolittomien molekyylien nestemäiset ja kiinteät olomuodot.

13 Heikot vuorovaikutukset liuoksissa Liuosten ja muiden seosten muodostumista ohjaa pyrkimys mahdollisimman moneen mahdollisimman vahvaan molekyylien väliseen sidokseen. Yhdisteen poolisuus ja ioniluonne määrää sen, mihin yhdiste voi liueta ja mitä se voi liuottaa. Pooliset yhdisteet voivat muodostaa dipoli-dipoli ja ioni-dipoli sidoksia, joten ne liuottavat poolisia yhdisteitä ja suoloja. Poolittomat yhdisteen liukenevat poolittomiin liuoksiin, mutta eivät esimerkiksi pooliseen veteen (hydrofobinen vuorovaikutus)

14 Hydrofobinen vuorovaikutus Vesipakoisten poolittomien molekyylien tai niiden osien taipumus muodostaa erillinen faasi vesiliuoksessa ollessaan Hyvänä esimerkkinä lipidimembraanien spontaani muodostus, proteiinin laskostuminen

15 Johtuu veden voimakkaista vetysidoksista, joiden energeettisesti epäedullista rikkoutumista homogenoituminen vaatisi à poolittomat molekyylit eivät pääse tunkeutumaan vesimolekyylien lomaan. On energeettisesti edullisempaa, että vesi pääsee muodostamaan omat vahvemmat vetysidoksensa ja pooliton yhdiste Van der Waalsin sidokset.

16 Kliininen esimerkki sirppisoluanemia Hemoglobiinimolekyylissä yksi glutamiini (hydrofiilinen) vaihtunut valiiniksi (hydrofobinen). Hemoglobiini ei laskostu oikein: pyöreän pallon (globiini) sijaan tulee sauvoja Koko punasolun muoto muuttuu