Ю. В. Малюкин, д-р физ мат наук, проф., зав отд нанокристаллических

Водная среда. Форма и функции биомолекул определяются двумя основными факторами:

1. 
   химическими особенностями атомов, из которых состоит биомолекула;
   
2. 
   особыми, не обычными свойствами водной среды, в которой функционирует биомолекула.
   

Энергетика этого взаимодействия существенно отличается от всего того, к чему мы привыкли в нашем макроскопическом мире.


24




Вода является необычной субстанцией со специфическими особенностями.
Молекулы воды достаточно сильно связаны друг с другом через водородные связи, которые разрываются только если возможно другое, более энергетически предпочтительное взаимодействие.
Те участки биомолекул, на которых повышена электронная плотность, или те, на которых много атомов кислорода или азота, более предпочтительно взаимодействуют с молекулами воды. Эти участки легче растворяются в водном растворе.
Те участки биомолекул, которые богаты атомами углерода, не способны участвовать в образовании водородных связей, альтернативных водородным связям между молекулами воды. Такие участки стремятся объединиться в отдельную фазу, минимизируя контакт с водой.
Это явление называется "гидрофобный эффект", а сам термин гидрофобностъ (водобоязнь) отражает тот экспериментальный факт, что атомы углерода "избегают" контакта с водой. Гидрофобные взаимодей­ствия оказывают сильное воздействие на то, какую форму будет иметь биомолекула, и какие функции будет она выполнять.
Собственная геометрия молекулярной цепочки (вне водной среды) позволяет реализоваться огромному числу конформаций. Причём та конформация, которая является биологически функциональной, возникала бы (случайным образом) слишком редко, чтобы иметь значение для формирования и эволюционирования организмов.
Однако помещённая в водную среду, биомолекулярная цепь сворачивается так, чтобы гидрофобные участки сблизились и оказались внутри биомолекулы, а на поверхность биомолекулы "выталкиваются" те, гидрофильные, участки молекулярной цепи, которые активнее взаимодействуют с водой.

•