24
где
K
– константа распределения аминокислоты между неполярным раствори-
телем и водой;
х
непол
и
х
вода
– равновесные мольные доли аминокислоты в непо-
лярном растворителе и воде соответственно.
Эти эксперименты достаточно сложны, так как одни аминокислоты прак-
тически не растворяются в воде, а другие – в органическом неполярном раство-
рителе. Приходится специально подбирать, вместо неполярного, слабополяр-
ный растворитель, удовлетворительный и для более, и для менее полярных
аминокислот. При этом в зависимости от используемых слабополярных раство-
рителей получаются несколько расходящиеся результаты, особенно для ионо-
генных и сильнополярных аминокислот.
Величина изменения свободной энергии Гиббса при переходе аминокис-
лоты из слабополярного растворителя в воду равна
непол
вода
0
298
ln
ln
х
х
RT K RT
G
−=
−= Δ
,
и характеризует гидрофобность аминокислот. Чаще всего результаты корректи-
руются для характеристики гидрофобности только боковых фрагментов амино-
кислот (табл. 1.4).
Таблица 1.4
Гидрофобные свойства аминокислотных остатков, кДж/моль
Аминокислота
Гли
Глу Глн
Асп Асн Сер
Гис Лиз
Арг Ала
0
298
G
Δ
(спирт
→
вода)
0,0
-3,8 -1,3
-4,6 -3,3
-0,4
0,8
-6,3
-6,3 1,7
Аминокислота
Тре
Вал Иле Лей Мет Фен Тир Цис
Три Про
0
298
G
Δ
(спирт
→
вода)
1,2
10,0 6,7
9,6
6,7
10,0 5,4
8,8
12,5 4,2
Из табл. 1.4 видно, что чем больше гидрофобная поверхность аминокис-
лотного остатка, тем выше значение гидрофобности (рис. 1.4), поскольку при
растворении аминокислоты с объемным гидрофобным фрагментом в воде за
счет разрыва водородных связей образуется большая полость.
Так, для неполярных ароматических аминокислот (триптофан, фенил-
аланин), разветвленных алифатических (валин, лейцин, изолейцин) гидрофоб-
ность достаточно высока и положительна по знаку. В то же время для непо-
лярного аланина, имеющего относительно небольшую гидрофобную поверх-
ность, значение гидрофобности составляет всего 1,7 кДж/моль. В среднем энер-
гия гидрофобного эффекта составляет около 0,08 – 0,1 кДж/моль на каждый
квадратный ангстрем поверхности неполярного фрагмента, с которым вынуж-
дена контактировать вода, переходя при этом в термодинамически невыгодное
состояние (рис. 1.2,
а
).
