（物理化学专业论文）蛋白质模型分子水溶液中溶质溶质相互作用的热力学研究.pdf

山东大学硕：j ：学位论义 摘要 蛋白质是许多生物现象的重要物质基础。氨基酸是重要的生物活性物质， 是组成蛋白质的基本结构单位，被认为是理论研究中最重要的生物模型化合物： 酰胺因为含有一些多肽链单元，多肽链单元含有酰基和非极性残基，已成为研 究水溶液里肽链性质的模型化合物。糖类和羟基化合物能够稳定球形蛋白质的 天然构象，而有机溶剂对蛋白质的溶解性、变性行为、折叠和解折叠及酶的活性 等都有很大影响。通过研究水溶液中氨基酸、酰胺与有机溶剂化合物的热力学性 质，既可以获得水溶液中溶剂化的溶质分子间的相互作用方面的信息，又有助于 了解有机溶剂化合物对蛋白质的稳定机理及氨基酸、酰胺在蛋白质中的构象稳定 性和解折叠过程中所担当的角色。 本论文主要由以下几部分组成： 第一部分：概述了蛋白质模型分子体系溶液热力学的研究状况。 第二部分：选择六种典型氨基酸一甘氨酸、l 丙氨酸、l 丝氨酸、l 缬氨 酸、l 脯氨酸、l 苏氨酸为研究对象，用l k b 2 2 7 7 热活性检测仪的流动混合测 量系统测定了2 9 8 1 5k 、3 0 3 1 5k 和3 1 0 1 5k 时它们与2 ，2 ，2 三氟乙醇( t e f ) 在 水溶液中的混合焓及各自的稀释焓，根据m c m i l l a n - m a y e r 理论关联得到各级异 系焓相互作用系数，从溶质一溶质相互作用角度，研究了氨基酸与2 ，2 ，2 一三氟乙 醇分子间的相互作用机制，并探讨了温度的影响。 结果表明：( 1 ) 氨基酸与2 ，2 ，2 三氟乙醇分子间的k 均为正值，说明两种溶 质分子混合过程中吸热效应占优势，不同氨基酸与2 ，2 ，2 三氟乙醇分子间的b 值的不同主要取决于不同氨基酸分予侧链结构的差异。( 2 ) - - - 个温度下氨基酸与 2 ，2 ，2 三氟乙醇分子间的k 值有较大的差异。3 1 0 1 5k 时氨基酸与2 ，2 ，2 - 三氟乙 醇分子间的焓对相互作用系数均大于2 9 8 1 5k 和3 0 3 1 5k 时的数值。说明当温 度升高时，由于氢键的协同作用加大了分子间的疏水相互作用，增强了羟基的部 分去水化作用，且温度越高，氢键的协同作用越明显，所以3 1 0 1 5k 时氨基酸 与2 , 2 ，2 三氟乙醇的k 出现较大的正值，这可能是2 ，2 ，2 三氟乙醇可以作为可逆 变性剂的一个主要原因。( 3 ) 脯氨酸具有独特的n 比咯环结构，它们在确定多肽性 质方面具有特殊的重要性。结果表明吡咯环具有较大的疏水作用，而且脯氨酸与 山东大学硕士学位论文 2 ，2 ，2 三氟乙醇分子作用的k 值是随着温度的递增而递增的。 第三部分：研究氨基酸2 9 8 1 5k ( 甘氨酸、l 丙氨酸、l - 丝氨酸、l 缬氨酸、 l 脯氨酸、l 苏氨酸) 和n ，n 二甲基乙酰胺( d m a c ) 分别与二甲亚砜分子间 的异系焓相互作用，根据得到的焓对相互作用系数讨论了氨基酸和n ，n 二甲基 乙酰胺分别与二甲亚砜分子的作用机制，得到结论如下： ( 1 ) 水溶液中上述六种氨基酸、d m a c 与二甲亚砜的相互作用均为吸热过 程，焓对作用系数表现为正值。在2 9 8 1 5k 时，模型化合物与二甲亚砜异系焓 对相互作用系数出现了以下顺序：h o ( g l y ) 姒a l a ) h 习o a 1 ) h v ( s e r ) h , 9 ( t h r ) h 文d m a c ) 。并从各自的结构上解释了产生此顺序的原因。 ( 2 ) 与氨基酸相比，d m a c 分子中极性的酰胺键是一个共轭体系，而且这 个共轭体系受3 个甲基的包围，产生很大的位阻效应，这大大降低了d m a c 与 二甲亚砜分子间的亲水亲水相互作用；而与氮原子相连的两个甲基大大增强了 两者之间的疏水疏水相互作用；所以，h x y ( d m a c ) 表现出较大的正值。 第四部分：采用2 2 7 7 热活性检测仪的流动混合测量系统测定了2 9 8 1 5k 时 n ，n 二甲基乙酰胺与葡萄糖、蔗糖分子的混合过程焓变及各自的稀释焓，根据 m c m i l l a n - - m a y e r 理论关联得到各级焓作用系数，探讨了其相互作用机理。 研究结果表明： 在水溶液中d m a c 与葡萄糖、蔗糖相互作用均为吸热过程，焓对作用系数 表现为正值。在2 9 8 1 5k 时，d m a c 与葡萄糖、蔗糖异系焓对相互作用系数出 现了姒葡萄糖) k ，( 蔗糖) 的大小顺序。蔗糖虽然是一分子d - 葡萄糖和一分子 d 果糖通过1 4 苷键形成的的二聚体，但由于分子间氢键和位阻效应等复杂因 素，相对于单糖来说，苷键的形成消耗了2 个羟基，表现出特有的热力学性质， 而不是2 分子单糖简单的热力学性质的加和。 关键词：氨基酸，酰胺，2 ，2 ，2 三氟乙醇，糖，二甲亚砜，异系焓相互作用 山东入学母! ：学位论文 a b s t r a c t a m i n oa c i d s ，w h i c hh a v eb e e nu s e de x t e n s i v e l ya st h em o s ti m p o r t a n tb i o l o g i c a l m o d e lc o m p o u n d s ，a r en o to n l yt h eb a s i cb u i l d i n gb l o c k so fp r o t e i n s ，b u ta l s ot h e t y p i c a lz w i t e r i o n i cc o m p o u n d sa n di m p o r t a n ta c t i v em a t e r i a l si nl i v i n gt h i n g s s u g a r s a n dp o l y o l sh e l pi ns t a b i l i z i n gt h en a i t v ec o n f o r m a t i o no fg l o b u l a rp r o t e i n s t h e r eh a s b e e ns i g n i f i c a n ti n t e r e s t i nt h ei n v e s t i g a t i o no nt h ei n t e r a c t i o ni na q u e o u ss o l u t i o n s b e t w e e na m i n oa c i d sa n do r g a n i cm o l e c u l e sp r e s e n ti nl i v i n go r g a n i s m so rp o s s e s s i n g f u n c t i o n a lg r o u pi d e n t i c a l t h ep r i n c i p l er e a s o n sf o rs t u d y i n gs u c hs y s t e m sa r et o o b t a i n ( i ) t h ei n f o r m a t i o nt h a tc o n t r i b u t e st o t h eg r o w i n gb o d yo fk n o w l e d g e a b o u t s o l u t es o l v a t i o na n ds o l u t e s o l u t ei n t e r a c t i o n si na q u e o u sm e d i a , a n d ( i i ) ab e t e r u n d e r s t a n d i n go ft h e i rr o l ep l a y e di n t h ec o n f o r m a t i o n a ls t a b i l i t ya n du n f o l d i n g b e h a v i o ro fp r o t e i n s t h i sp a p e rm a i n l yc o n s i s t so ft h ef o l l o w i n gf o u rp a r t s t h ef i r s tp a r ts u m m a r i z e st h ec u r r e n ts t a t u so fs t u d i e so nt h et h e r m o d y n a m i c p r o p e r t i e so fs y t e m sc o n t a i n i n gp o r t e i nm o d e lm o l e c u l e s i nt h es e c o n dp a r t e n t h a l p i e so fm i x i n go fa q u e o u sa m i n oa c i d ss o l u t i o n s ( g l y c i n e ，l - a l a n i n e ，l - s e r i n e ，l - v a l i n e ，l p r o l i n e ，l - t h r e o n i n e ) w i t h a q u e o u s 2 , 2 ，2 t r i f l u o r o e t h a n o l ( t e f ) s o l u t i o n sh a v eb e e nd e t e r m i n e da t2 9 8 15k ，3 0 3 1 5k a n d310 15k b yt h el k b 2 2 7 7f l o wm i c r o c a l o r i m e t r i cs y s t e m t h e s er e s u l t sa l o n g w i t he n t h a l p i e so fd i l u t i o no ft h e s ea q u e o u ss o l u t i o n sh a v eb e e nu s e dt oo b t a i nt h e e n t h a l p i ei n t e r a c t i o nc o e f f i c i e n t s e t c ) i nt e r m so ft h em c m i l l a n - m a y e r t h e o r y t h ee n t h a l p i cp a i r w i s ei n t e r a c t i o n sb e t w e e na m i n oa c i d sa n dt e f h a v eb e e n d i s c u s s e db ys o l u t e s o l u t ei n t e r a c t i o n s t h er e s u l t ss h o w ：( 1 ) t h ed i s p r e p a n c yo fbv a l u e sb e t w e e na m i n oa c i d sa n d t e fc a nw e r ed e t e r m i n e db yt h es i d e - c h a i no fa m i n oa c i d s a m i n oa c i d sw i t h d i f f e r e n ts i d e g r o u pc a nm a k ed i f f e r e n tc o n t r i b u t i o n st o k ( 2 ) u n d e rt h et h r e e t e m p e r a t u r e st h e r eh a sab i gd i f f e r e n c ef o rt h e 幻v a l u e sb e t w e e na m i n oa c i d sa n d t e fm o l e c u l e s f o rt h es a m ek i n do fa m i n oa c i d ，t h e 妨v a l u eb e t w e e na m i n oa c i d 山东人学硕士学位论文 a n dt e fm o l e c u l e sa t31 0 1 5ki sl a r g e rt h a nt h a to f 2 9 8 1 5ka n d3 0 3 1 5k b e c a u s e o ft h e s y n e r g i s t i ce f f e c to ft h eh y d r o g e nb o n d s ，t h ei n t e r m o l e c u l a rh y d r o p h o b i c i n t e r a c t i o n ss t r e n g t h e na n ds u b s e q u e n t l yt h ep a r t i a ld e h y d r a t i o no ft h ed y d r o x y l g r o u p se n h a n c ew h e nt h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e s t h eh i g h e rt h et e m p e r a t u r e ，t h e s y n e r g i s t i ce f f e c to ft h eh y d r o g e nb o n d sm o r eo b v i o u s t h e r e f o r e ，t h eb c o e f f i c i e n t s b e t w e e na m i n oa c i d sa n dt e fa t310 15ka p p e a rr e l a t i v e l yl a r g e rp o s i t i v ev a l u e s t h i sp r o b a b l yi st h e 击a i nr e a s o nt h a tt e fi su s e da sar e v e r s i b l ed e n a t u r a n t ( 3 ) p r o l i n ei san a t u r a la m i n oa c i dt h a th a so n ep y r r o l er i n g i t ss p e c i a ls t r u c t u r em a k e si t i m p o r t a n tt ot h ep r o p e r t i e so fp o l y p e p t i d e o no n eh a n d ，t h ec y c l i cs t r u c t u r ew e a k e n s t h ea t t r a c t i n gi n t e r a c t i o n sb e t w e e np r o l i n em o l e c u l e sd u et ot h es t e r i ce f f e c t ，w h i c h m a k e ss o l v a t i o ne a s y t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep y r r o l er i n gh a st h eb i g g e r h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o n t h eh x yv a l u eb e t w e e np r o l i n ea n dt e f m o l e c u l e si n c r e a s e s w i t ht h ei n c r e m e n to ft e m p e r a t u r e i nt h et h i r dp a r t ，t h eh e t e r o t a c t i ce n t h a l p i ci n t e r a c t i o n sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d b e t w e e nt h es i xk i n d so fa m i n oa c i d ss t u d i e da b o v e ，d m a ca n dd m s oa n dt h e i n t e r a c t i o nm e c h a n i s mh a sb e e nd i s c u s s e d t h er e s u l t ss h o w ：( 1 ) t h eb v a l u e sb e t w e e nt h es i xk i n d so fa m i n oa c i d s ， d m a ca n dd m s om o l e c u l e sa r ea l lp o s i t i v e t h eb c o e f f i c i e n t sa t2 9 8 15ka r ei n t h ef o l l o w i n gs e q u e n c e ：h 移( g l y ) h ( a l a ) h x y ( v a l ) h x r ( s e r ) h ，y ( t h r ) h 工y ( d m a c ) t h i sc a nb ea s c r i b e dt ot h et h ed i f f e r e n ts t r u c t u r e so ft h ep r o t e i nm o d e lm o l e c u l e s ( 2 ) c o m p a r e dw i t ht h ea m i n oa c i d s ，t h ed m a cp o l a rp a r ti sac o n j u g a t e ds y s t e m ，w h i c h i ss u r r o u n d e db yt h r e em e t h y lg r o u p s t h i sc a nl e a dt oav e r yb i gs t e r i ce f f e c ta n d s u b s e q u e n t l yt h eh y d r o p h i l i c - h y d r o p h i l i e i n t e r a c t i o nb e t w e e nd m a ca n dd m s o m o l e c u l e sw e a k e n b u tt h eh y d r o p h o b i c h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e m s t r e n g t h e ng r e a t l yb e c a u s eo f t h ee x i s t e n c eo ft h et w om e t h y lg r o u p sc q n n e c t e dw i t h t h en i t r o g e na t o m t h e r e f o r e ，t h eh , o ( d m a c ) c o e f f i c i e n td i s p l a y sal a r g e rp o s i t i v e v a l u e t h ef o n hp a r t , t h ee n t h a l p i e so fm i x i n go ft h ed m a ca q u e o u ss o l u t i o nw i t ht h e s a c c h a r i d e s ( g l u c o s e ，s u c r o s e ) a q u e o u ss o l u t i o n sh a v eb e e nd e t e r m i n e da t2 9 8 15k b yt h el k b - 2 2 7 7f l o wm i c r o c a l o r i m e t r i cs y s t e m t h e s er e s u l t sa l o n gw i t he n t h a l p i e s l v 山东大学硕j ：学位论文 o fd i l u t i o no ft h e s ea q u e o u ss o l u t i o n sh a v eb e e nu s e dt oo b t a i nt h ee n t h a l p i e i n t e r a c t i o nc o e f f i c i e n t s ( ，e t c ) i nt e r m so ft h em c m i l l a n m a y e rt h e o r y t h e e n t h a l p i cp a i r w i s ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nd m a ca n ds a c c h a r i d e sh a v eb e e nd i s c u s s e d f r o mt h ep o i n tv i e wo fs o l u t e s o l u t ei n t e r a c t i o n s t h er e s u l t ss h o w ：t h ebv a l u e sb e t w e e nd m a ca n dg l u c o s ea n ds u c r o s e m o l e c u l e sa r ea l lp o s i t i v e a t2 9 8 1 5kt h eb c o e f f i c i e n t si n c r e a s ei nt h eo r d e r ：b ( g l u c o s e ) h g s u c r o s e ) s u c r o s ei sad i m e rf o r m e db yag l u c o s em o l e c u l ea n da f r u c t o s em o l e c u l et h r o u g ht h e1 , 4 g l u c o s i d eb o n d b u to w i n gt om a n yc o m p l e x f a c t o r s ，s u c ha st h ei n t e r m o l e c u l a rh y d r o g e nb o n d i n go rs t e r i ch i n d r a n c eb e t w e e nt w o m o n o m e r s ，t w oh y d r o x y lg r o u p sh a v eb e e nc o n s u m p e dd u r i n gt h ec o u r s eo ft h e f o r m a t i o no fg l u c o s i d eb o n df o rt h em o n o s a c c h a r i d e s ot h et h e r m o d y n a m i cp r o p e r t y o fs u c r o s ei sb e t w e e ng l u c o s ea n df r u c t o s e ，n o tt h es i m p l ea d d u c to ft h e s et w o m o n o s a c c h a r i d em o l e c u l e s k e y w o r d s ：a m i n oa c i d s ；a m i d e s ；t e f ；s a c c h a r i d e s ；d m s o ；h e t e r o t a c t i ce n t h a l p i e i n t e r a c t i o n v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名：应越比 e l 期：趁：l 圭： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 山东火学硕：仁学位论文 第一章蛋白质模型分子体系溶液热力学研究综述 1 1 引言 蛋白质是主要的生命基础物质之一。蛋白质是由多种氨基酸结合而成的有机 高分子化合物。它包括各种酶、激素、皮肤、毛发、肌肉等等。总之，它是一切 生物体的重要组成成分，是生物体形态结构和生命活动所依赖的物质基础。然而， 由于影响蛋白质结构在各种溶剂中的构型象因子是极其复杂的，蛋白质的性质与 功能不仅与蛋白质的二级、三级、四级结构有关，如a 一螺旋、p 一折叠、p 一转 角、特定的三维结构或亚基内所有原子的空间排列、各个亚基在寡聚蛋白质中也 有不同的空问排布及亚基之间也有相互作用等，因此，对蛋白质的直接研究就受 到了限制。 蛋白质的功能都是由特定的三维的空间结构决定的。天然蛋白质多肽链的折 叠( f o l d i n g ) 成一定的形状，有确定的构象。蛋白质具有确定构象的原因主要是 它的肽键具有部分的双键性质以及侧链r 基团之间的弱相互作用( 次级键) ，它 们限制了肽链的旋转。蛋白质构象的稳定性取决于各种专一性和非专一性作用力 ( 包括静电力、范德华力、盐键、氢键、疏水键等) 以及协同性。当蛋白质分子 受到某些物理因素( 如热，紫外线、超声波、高压) 和化学因素( 如酸碱、有机 溶剂、重金属盐、尿素、表面活性剂等) 影响，引起蛋白质分子二、三、四级结 构的异常变化，从而导致生物活性的丧失和物理、化学性质的异常变化。这一过 程称为蛋白质的变性( d e n a t u r a t i o n ) 。 对水溶液中天然蛋白质热力学稳定性的研究，要基于对蛋白质从天然状态解 折叠为完成溶剂化的自由链，这一过程的热力学测量。一般认为，加热、紫外线、 剧烈搅拌及强酸、强碱等物理化学因素将导致蛋白质的部分解折叠，而对这一过 程的热力学研究，可以获得蛋白质解折叠的信息。这一方法已经被用于对蛋白质 及各种模型分子的研究。 蛋白质分子的折叠( f o l d i n g ) 和解折叠( u n f 0 i d i n 曲是一个具有高度协同性的 过程，伴随着焓、熵的显著变化f 。通常在平衡时只有完全折叠的天然蛋白质分 山东大学硕士学位论文 子状态和完全非折叠的变性蛋白质分子状态才是稳定的。但在特殊条件下，少数 蛋白质也会形成一种呈部分解折叠状态的稳定中间体( 被形容为“熔融液滴”， m o l t e ng l o b u l e ) 。研究表明f 2 l ，虽然水溶液中不同蛋白质分子的基团堆积是很紧 密的，但是球蛋白的构象具有一些典型特点，即球蛋白分子堆积是很紧密的，并 且还可能有一些水分子结合在其内部区域；大部分非极性侧链位于球蛋白的内部 区域，而大部分的极性和带电基团位于其表面，并暴露在溶剂水中。球蛋白构象 的这一特点表明，水分子对水溶液中生物大分子的自组装( s e l f - a s s e m b l y ) 也可能 起了关键作用。 关于水溶液中球蛋白构象的稳定性，目前学术界所持观点主要有两种1 3 l 。第 一种观点认为，球蛋白构象的稳定性随着每个残基非极性侧链的含量增加而减 小；稳定蛋白质分子折叠态的主要因素是分子内氢键：溶剂水使折叠状态不稳定。 第二种观点认为，影响蛋白质分子折叠态稳定性的主要因素是非极性侧链避免暴 露于水的倾向；多肽链分子内氢键对球蛋白构象的稳定性影响不明显；溶剂水能 够对折叠球形蛋白起稳定作用。 疏水效应( h y d r o p h o b i ce f f e c t s ) 或疏水性( h y d r o p h o b i c i t y ) 的概念常被用于解 释蛋白质构象的稳定性，在蛋白质折叠过程中疏水效应起重要作用。但是几十年 来这些概念并没有形成严格的定义，有关疏水性的衡量尺度也未完全统一。关于 疏水效应的本质，目前学术界也有两种不同观点【3 l 。观点之一认为，疏水效应的 形成是由于非极性基团之间的相互作用，在热力学上是熵驱动的。观点之二认为， 碳氢化合物在水中之所以非常难溶是因为水分子之间的相互吸引作用比非极性 分子与水分子之间的相互吸引作用强得多，疏水效应在热力学上是能量驱动的。 为了深入理解蛋白质折叠和解折叠过程中的物理化学现象，以氨基酸、酰胺、 肽以及其衍生物为蛋白质模型分子的溶液热力学研究引起了广泛重视卜1 0 l 。研究 者努力寻求一种建立在简单分子体系上的规则，而这些规则对于认识复杂的生物 体系的行为具有指导意义。采用模型分子体系，由于在_ 系列模型化合物中，化 合物的结构可以相互改变，从而使得热力学数据和结构细节的关连成为可能。生 物模型分子体系的热力学研究大多以水为介质。水的作用是通过一些可逆生物过 程来维持生物系统的平衡。但是，大多数蛋白质的天然环境并不是单纯的水溶液， 而是含有许多有机和无机物质的复杂介质。目前一个很重要的模型研究就是讨论 2 山东人学硕士学位论义 水溶液中氨基酸两性离子同共溶剂及共溶质的相互作用【l i 引。通过模型分子体系 研究某一特定相互作用可以揭示生物大分子体系的各种相互作用，有助于对生物 大分子结构和功能的本质认识。 氨基酸是组成蛋白质的基本物质，在生物体中出现的氨基酸种类不多，在蛋 白质中出现的更只是一类特殊的氨基酸，共有二十种( 见附表) ，它们的氨基和 羧基都在仅一c 上，称为口一氨基酸，可表达成下列形式： n h 2 卜c 掣洲 几 ( 除脯氨酸) r 称侧链。各种氨基酸的差异在于r 基的不同，后者具有疏水性或亲水性，也可 以是酸性、碱性或中性。除甘氨酸外( r = h ) ，所有a 一氨基酸中的a 碳原子都是 手性碳原子，故有d 型与l 型两种构型，天然氨基酸大多属l 型，某些细菌的 细胞壁中存在d 型氨基酸9 1 。 众所周知，具有一级结构的蛋白质和天然大分子的活性构象是唯一的、热力 学稳定的，这是因为蛋白质分子间与分子内存在相互作用的微妙平衡。肽模型体 系由于可以提供有关溶剂相互作用及长程分子内相互作用的信息，及其在蛋白质 折叠中扮演的角色，人们对这类体系研究有着浓厚的兴趣。有机溶剂一肽相互作 用也由于涉及其变性过程，因而也是生物物理化学工作者感兴趣的课题。氨基酸 是蛋白质的基本组成部分，并被认为是蛋白质的模型化合物因此有关氨基酸的溶 液热力学性质研究较多。为避免静电荷对的存在引起的复杂性，各种不带电荷的 分子被用于肽一肽及肽一有机溶剂模型体系研究。酰胺被认为是多肽结构的一种 很好的模型化合物，有关酰胺一有机溶剂水溶液体系的研究也有报导1 7 1 。l i l l e y 等1 2 0 - 2 1 l 提出将肽和不带电荷的氨基酸的n 乙酰胺基酰胺衍生物作为模型化合物 进行系统研究，并将模型分子归纳为三类： ( 1 ) 氨基酸和肽 r r r 电一一c i h c 町h 3 1c l h c 。一h l d f 4 - c o ； 这类化合物是两性离子的，分离的电荷对于溶液性质有明显影响。 ( 2 ) 末端取代的氨基酸和肽 山东大学硕士学位论文 r c 。b c o h c i h c 。一h r r c i 3 - c o h 乇c i h c o n h l r = - h - c h 3 这类化合物含有一级肽基团( 一c o n h 一) 和二级肽基团( 一c o n 0 ) 。实验表明，碳氢化合物溶于水是一个放热过程( z l - 0 ) ，但自由能会因分子聚集而损失掉( 厶g o 亲水- 亲水作用 g ( x x ) 0 ；h ( x x ) 取x x ) o 根据这种定性的分类方法，c a s t r o n u o v o ! t t - 1 4 3 0 1 等提出了一个用于定性描述溶 液中两个溶剂化溶质分子间相互作用方式的模型，即优先构型模型，认为分子最 可取的构型是使有利相互作用最大，例如亲水亲水、疏水疏水作用，而使不利相 互作用最小，例如亲水疏水作用，从而使得对水结构具有相似作用的基团处于 并列状态，而具有非相似作用的基团趋于远离。这一模型成功地用于解释水溶液 中的手性识别( c h i r a lr e c o g n i t i o n ) 1 3 1 】。 1 2 2 1 酰胺分子间的同系和异系相互作用 为避免氨基酸双电荷带来的复杂性，无电荷的氨基酸衍生物或酰胺常用于肽 肽，肽尿素作用的模型，因此这里主要以酰胺为例讨论生物模型体系中溶质 溶质相互作用。有关这种作用类型的对作用系数研究很多【1 1 1 4 1 ，常利用基团加合 法p 2 1 将这些数据转化成基团相互作用参数，两种溶质a 和b 的自由能对作用系 数为： g a b = 蝴州q ( 1 - 5 ) 其中，