L2 · 28 دقيقة
الإنثالبي والإنتروبي
لماذا يرتبط جزيء «ضعيف التفاعلات» أحياناً بقوة.
أهداف التعلّم
- تعريف الإنثالبي والإنتروبي كما يدخلان في ارتباط ligand-بروتين في محلول.
- تفسير كيف يرتبط جزيء «ضعيف التفاعلات الظاهرة» عبر إنتروبي المذيب.
ارتباط ≠ جمع جسور على الشاشة
الإنثالبي (H) يلخص الطاقة الداخلية + شغل الضغط. في الارتباط، تغييرات H تأتي من تفاعلات مباشرة (coulomb، vdW، H-bond) ومن إعادة تنظيم المذيب والبروتين. الإنتروبي (S) يلخص عدد الحالات الميكروية: حرية دوران ligand، اهتزازات، وشبكة ماء. جزيء قليل H-bond قد يربح دفن سطح كاره فيحرر ماء — ارتباط إنتروبي.
تفكيك غيبس
ΔG السالب ارتباط تلقائي بالمعنى الثيرموديناميكي تحت ضغط وT ثابتين. قد يأتي من ΔH سالب أو من ΔS موجب أو من كليهما.
- ΔGتغير طاقة غيبس الحرة · kJ mol⁻¹ أو kcal mol⁻¹
- ΔHتغير الإنثالبي
- Tدرجة الحرارة المطلقة · K
- ΔSتغير الإنتروبي · kJ mol⁻¹ K⁻¹
إشارة −TΔS تعني أن زيادة الإنتروبي تُفضّل الارتباط. لا تقرأ ΔH من عدد H-bond في PyMOL.
تطبيق في التصميم الدوائي: ITC يفصل ΔH وΔS تجريبياً حين يُجرى بشكل صحيح. MM/PBSA يحاول تقريباً فجاً؛ لا تُساوِ مكوّناته بقياس حراري.
مصادر شائعة لـ ΔH وΔS
- ΔH مواتٍ: جسور ملحية مدفونة، H-bond جيدة الهندسة، vdW متكاملة الشكل.
- ΔH غير مواتٍ: polar غير مُشبع في الجيب، strain توافقي، إعادة تنظيم بروتين مكلفة.
- ΔS مواتٍ: تحرير ماء مُقيَّد، دفن سطح كاره.
- ΔS غير مواتٍ: تجميد روابط ligand القابلة للدوران، تضييق ensemble البروتين.
لماذا؟ — لماذا يرتبط ligand «ضعيف التفاعلات» أحياناً بقوة؟
لأن العين ترى H-bond لا تراها شبكات الماء. دفن سطح كاره كبير مع تحرير مياه قد يهيمن على ΔG. العكس أيضاً: شبكة H-bond جميلة على سطح مكشوف قد لا تربح بعد خصم الإذابة.
ماذا لو؟ — ماذا لو صمّمتَ كل تعديل لزيادة عدد H-bond بينما الارتباط أصلاً إنتروبي كاره للماء؟
ستُدخل قطبية تُعيد ترتيب الماء وقد تخفض ΔG. راقب SAR: إن كانت الإضافات الكارهة في تجويف جاف تربح أكثر من المانحات، لا تُعاند بأشكال H-bond.
مواضيع مرتبطة