سرعت و زمان در انتقال پروتون

شیمیدان‌های آلی مصنوعی همیشه با افزایش سرعت قابل توجهی که در واکنش‌های آنزیمی به نمایش گذاشته می‌شوند، شگفت‌زده بوده‌اند. می توان بسیاری از ویژگی های مختلف را که توسط کاتالیزورهای طبیعت در اختیار دارند فهرست کرد. من می خواهم در مورد مهمترین مورد (از نظر من) صحبت کنم: کنترل بر حلالیت/تحلیل. آیا چیزی مصنوعی وجود دارد که این خاصیت را داشته باشد؟ منگر مفهوم کنترل فضایی-زمانی را معرفی کرده است و ادعا می‌کند که واکنش‌های درون مولکولی با سرعت آنزیم‌مانندی رخ می‌دهد که فاصله تماس واندروالسی بین گروه‌های واکنش‌دهنده برای سازگاری با حلال مداخله‌گر بسیار کوچک است. به عنوان مثال، اگر دو گروه واکنشی طوری نگه داشته شوند که یک مولکول آب بتواند خود را بین آنها قرار دهد، گروه ها نه در مجاورت در نظر گرفته شده است. اگر قطر مولکول آب را در حدود 3A فرض کنیم، انتظار می رود فاصله های کمتر از 3A منجر به واکنش های درون مولکولی فوق سریع شود. به عنوان مثال. آنزیم‌ها برای حذف پروتون‌ها از گروه‌های CH نسبتاً غیر اسیدی با استفاده از زنجیره‌های جانبی هیستیدین پایه ضعیف (pKa ایمیدازول = 7) شناخته شده‌اند. یک مدل مصنوعی نشان داده شده در زیر دارای فاصله CH-N 2.34A است (که کمتر از مجموع 2.75Å شعاع واندروالس H و N است). در نتیجه، تبادل سریع پروتون با پایه عمومی کاتالیز شده درون مولکولی بین گروه آمینه و پروتون متین انجام می‌شود (که از طریق تبادل H/D اندازه‌گیری می‌شود). این تبادل برای اندازه گیری NMR در 80- بسیار سریع است oسی! در مقابل، کنترل بین مولکولی برای اندازه گیری در 100 بسیار کند است oC… pKa اسید مزدوج آمین و پیوند CH که در زیر مشخص شده اند به ترتیب 10 و 13.8 هستند. این مثال “نگاهی گذرا” به آنچه در داخل جیب های آبگریز مکان های فعال آنزیم اتفاق می افتد ارائه می دهد. نیازی به گفتن نیست که شیمیدانان مصنوعی مشتاق رویدادهایی هستند که در مقیاس های بسیار بزرگتر از 3A رخ می دهند، به همین دلیل است که به اصطلاح “مدل های آنزیمی” هرگز کار نمی کنند، کار نمی کنند و هرگز کار نخواهند کرد. حلال بسیار زیادی در اطراف وجود دارد، زمانی که مولکول های مهندسی شده ما با تمام آن زنجیره های جانبی هوشمندانه مورد بررسی قرار می گیرند. آنها ممکن است کاتالیزورهای مناسبی باشند، اما آنزیم نیستند. مشاور فوق دکتری من، بری شارپلس، یک بار یک سخنرانی با عنوان “زندگی مخفی آنزیم ها” ارائه کرد. من فکر می کنم هیچ رازی وجود ندارد، به جز کنترل بی نظیر حلالیت و حل شدن.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *