生物大分子的化学
离子(静电)相互作用(ionic interaction)
把一块正极磁铁和一块负极磁铁靠近,它们会“啪”地吸在一起;把其中一块掉个头,它们就互相推开。分子中带电的部分也是这般行事。离子相互作用不过就是一个完整的正电荷与一个完整的负电荷之间的吸引——异性电荷越过一道缝相互拉拢。
生物分子上的某些基团,在细胞的 pH 下带着整数电荷:去质子化的羧基带负电(它失去了一个 H+),质子化的氨基带正电(它得到了一个)。当一个正电基团和一个负电基团靠在一起时,它们通过单纯的静电力相吸,当它形成于蛋白质内部或之间时,有时被称作盐桥。这种吸引比氢键强,作用距离也更远,但在充满水的细胞里它被大大削弱了:周围的水分子和溶解的盐离子挤上来屏蔽这些电荷,使得拉力远比在干燥空气中要弱。当然,同号电荷会相斥。
凡是电荷遇上电荷的地方,就有离子相互作用。它们帮助维系一个折叠好的蛋白质、把带正电的蛋白质夹到带负电的 DNA 骨架上(这骨架布满了带负电的磷酸基团),也让带电的药物嵌入它们的靶点。由于水和盐对它们有屏蔽作用,它们的强度取决于盐浓度——这正是生物学家为何要调节缓冲液里的盐,来微调分子黏得有多紧。加进足够多的盐,你就能把一个蛋白质从它所抓的 DNA 上撬开。
组蛋白富含带正电的氨基酸,因而通过离子相互作用紧贴在 DNA 带负电的磷酸骨架上——这种握持可以在实验室里用高盐冲洗、靠屏蔽电荷而被松开。
异性电荷相吸——但水和盐会削弱这份拉力。
在干燥条件下,离子相互作用可以非常强,但在含盐、充满水的细胞内部,它比教科书描绘的要弱得多,因为周围的水和离子屏蔽了电荷。因此它的强度可以靠盐来调节——并不是一个固定的量。
又称
另见