Есть ли разница между полярностью и гидрофобностью?

Гидрофобность означает отвращение к воде, возникающее из-за увеличения энтропии системы из-за взаимодействия вода-«растворенное вещество».

Как уже указывал inf3rno, полярность молекулы обусловлена ​​ее чистым дипольным моментом. Это правда, что полярные молекулы могут растворяться в воде (поскольку они могут взаимодействовать с водой посредством сил Ван-дер-Ваальса, особенно сил Кеезома и Дебая).

CO ₂ неполярен, но растворяется в воде (фактически реагирует с водой). Большинство неполярных веществ не могут взаимодействовать с водой через силы Ван-дер-Ваальса.

Подводя итог, можно сказать, что обычно полярные вещества не гидрофобны (т.е. они гидрофильны), однако некоторые полярные молекулы, такие как нитрилы, кетоны и сложные эфиры, могут быть гидронейтральными (на полпути между гидрофобными и гидрофильными. См. здесь ). Даже большие полярные молекулы нерастворимы в воде, такие как 1,2-дихлорбензол и нитробензолы (чтобы что-то было растворимым, взаимодействия растворенного вещества и растворителя должны быть сильнее, чем взаимодействия растворенного вещества. «Нерастворимый в воде» может не быть эквивалентен «гидрофобный»).

И наоборот, неполярные вещества гидрофобны (если только они не являются реакционноспособными растворенными веществами, такими как Cl ₂ и CO ₂ ).

Гидрофильный означает притяжение к воде, а полярный означает, что молекула имеет электрический полюс (полюса).

Гидрофильная молекула или часть молекулы — это молекула, которая имеет тенденцию взаимодействовать или растворяться в воде и других полярных веществах.

• википедия - гидрофил

Полярная молекула имеет чистый диполь в результате противоположных зарядов (т.е. наличия частичных положительных и частичных отрицательных зарядов) от полярных связей, расположенных асимметрично.

Связи могут находиться между одной из двух крайностей — быть полностью неполярными или полностью полярными. Полностью неполярная связь возникает, когда электроотрицательности одинаковы и, следовательно, имеют нулевую разность. Полностью полярная связь более правильно называется ионной связью и возникает, когда разница между электроотрицательностями достаточно велика, чтобы один атом фактически отбирал электрон у другого. Термины «полярный» и «неполярный» обычно применяются к ковалентным связям, то есть к связям, в которых полярность не является полной. Для определения полярности ковалентной связи численным путем берут разность электроотрицательностей атомов. По шкале Полинга, если результат меньше 0,4, связь обычно неполярная ковалентная. Если результат находится между 0,4 и 1,7, связь обычно полярная ковалентная.

• википедия - химическая полярность

Вода полярная. поскольку кислород (3.5) более электроотрицательный, чем водород (2.2), а разница (1.3) составляет 0,4÷1,7. Таким образом, кислород имеет небольшой отрицательный заряд, а водород имеет небольшой положительный заряд в воде.

Полярные молекулы гидрофильны. например, NH ₃ , EtOH и т. д. Неполярные (или неполярные) молекулы обычно гидрофобны, но могут быть и исключения, например, Cl ₂ неполярен, но более растворим в воде, чем CO или CO ₂ , из-за химической реакции (Cl ₂ + Н ₂О → HOCl + HCl). Спирты содержат полярную группу -ОН. Спирты с короткой цепью растворимы в воде и поэтому гидрофильны, в то время как спирты с длинной цепью менее растворимы в воде, они гидрофобны, поскольку большая часть молекулы содержит неполярные связи. Молекулы с ионными связями, такие как NaCl, гидрофильны, но не обязательно растворимы в воде (например, AgCl плохо растворим в воде). Поэтому я думаю, что гидрофильность и полярность не являются синонимами. Однако это всего лишь исключения, большинство гидрофильных соединений полярны, а большинство гидрофобных соединений неполярны.

Аминокислотные остатки (и в т.ч. боковые цепи) не являются исключением, так что в случае с ними эти термины являются синонимами (по крайней мере, по 20 распространенным аминокислотам, безусловно).

Модель свертывания белка HP (гидрофобно-полярная) взята из статьи Дилла. В основном он говорит о сольвофобных и сольвофильных остатках. В контексте воды используют термины гидрофобные, полярные и заряженные аминокислотные остатки. Такая классификация аминокислот может быть старше, но (я полагаю) она не была так важна до модели HP.

растворителя в среду, состоящую из чистых сольвофобных остатков. Таким образом, для обработки водорастворимых белков -(q-2)g описывает перенос гидрофобных остатков из воды в гидрофобную среду; для обработки мембранных белков -(q - 2)g характеризует перенос полярных или заряженных остатков из неполярной среды в полярную среду.

• 1985 - Теория фолдинга и стабильности глобулярных белков.

По статье Дилла остатки могут быть

• взимается (1 раз)
• полярный (2 раза)
• гидрофильный (0 раз)
• сольвофильный (8 раз)
• аполярный (0 раз)
• неполярный (0 раз)
• водонерастворимый (1 раз)
• гидрофобный (3 раза)
• сольвофобия (23 раза)

Я также проверил Google:

• гугл "* amino acid residue"поиск

  • ионный 7
  • взимается 104 000
  • полярный 42 000
  • гидрофильный 917 000
  • аполяр 101 000
  • неполярный 326 000
  • неполярный 44 000
  • гидрофобный 111 000

• гугл "* residue" proteinпоиск

  • ионный 2 110
  • взимается 120 000
  • полярный 53 000
  • гидрофильный 33 000
  • аполярный 4 690
  • неполярный 15 600
  • неполярный 284 000
  • гидрофобный 148 000

Таким образом, часто используются все гидрофильные, гидрофобные, неполярные, полярные, заряженные слова. Я проверил несколько книг и статей, в некоторых из них используется классификация «гидрофобно-полярно-заряженные +/-» (точно так же, как у Дилла), которая кажется более старой, чем классификация «неполярно-полярные (нейтральные, кислотные, щелочные)» в других статьи.

• википедия - аминокислота
• Основы белковой структуры - 20 аминокислот и их роль в белковых структурах
• кондмат - Аминокислоты
• tutorvista - Аминокислоты

Теперь вопрос остается в силе.

Например, в чем разница в этих предложениях:

1. Обычно ядра глобулярных белков имеют гидрофобные области, в то время как поверхность содержит гидрофильные внешние остатки.

2. Обычно ядра глобулярных белков имеют неполярные области, в то время как поверхность содержит полярные внешние остатки.

Я не думаю, что есть какая-то разница между смыслом этих двух предложений.

Я думаю, что более интересным вопросом является то, какие аминокислоты находятся в каких группах. Я проверил некоторые весы гидрофобности .

• Рисунок 1 – сводка по шкале гидрофобности

  • Аминокислотная гидрофобность для Kyte-Doolittle (kd), Wimley-White (ww), Hessa-Heijne (hh)
  • Индекс гидрофобности для общих аминокислот по двум индексам
  • tutorvista - Аминокислоты для значений pI (pI можно использовать для фильтрации заряженных)

Кажется, это далеко не очевидно. Как вы уже упоминали, это непрерывный спектр, и его трудно создавать группы. Интересно, что Trp (сильно аполярный) имеет отрицательные значения по двум шкалам (возможно, данные ненадежны). Что можно сказать, какие аминокислоты безусловно полярные (гидрофильные), а какие точно неполярные (гидрофобные). Основываясь на этой информации, вы можете сказать, какие остатки будут в неполярном ядре (гидрофобные остатки), а какие будут на полярной внешней стороне (гидрофобные остатки), и какие будут создавать водородные связи основной цепи (полярные остатки) и, возможно, солевые мостики (полярные, заряженные остатки). офк. все это может более или менее зависеть от pH...