Гидрофобный эффект

2.1.2. Гидрофобный эффект

Основная группа белков находится в водном окружении. Между атомами O и H существует сильные водородные связи, образующиеся когда водород (H, самый простой элемент) связан с одним атомом, который притягивает электрон, и при этом приближается к другому атому, тоже притягивающему электрон. Но атом углерода (C) недостаточно сильно притягивает электрон, поэтому и не образует водородных связей.

В белках есть много аминокислот с углеводородными боковыми группами. И именно эти группы, боясь воды и убегая от нее, образуют гидрофобное ядро белковой глобулы.

Мы уже косвенно касались этого принципа, когда рассматривали энтропию. При проявлении гидрофобного эффекта энтропия воды падает, потому что молекулы аминокислоты белка загораживают своей поверхностью часть пространства и тем самым угрожают порвать водородные связи воды, но только в том случае, если молекула H будет повернута к аминокислоте.

Вода не хочет жертвовать своей стабильностью, которая уменьшится если разорвутся связи. Поэтому, чтобы избежать потери H-связей, молекулы изворачиваются и частично замораживают рядом с гидрофобной поверхностью аминокислоты свободу своих тепловых движений. Образуется стабильная среда обитания белка.

Поэтому вода H-связей не теряет, но платит за это своей энтропией. При этом потеря свободной энергии на порядок меньше, чем стоила бы потеря H-связей.

Таким образом, белок не растворяется в воде и не завязывает с ней связей, то есть свободен от нее, но в тоже время вода также накладывает условия на то как должны размещаться аминокислоты в белке.

Итак, гидрофобный эффект берет на себя 90 % работы по созданию белковой глобулы, сворачивая первичную цепь во вторичные и третичные структуры белка. Правда сам по себе он не может создать твердый белок, он создает лишь расплавленную белковую глобулу, то есть гидрофобный эффект заставляет аминокислоты держаться вместе, что затем вызывает другие процессы, которые уже придают более точную форму белкам.