Различные типы взаимодействий в макромолекулах

Первичная структура или основная последовательность звеньев полимерной цепи (аминокислотные остатки в цепи белка, нуклеотиды в цепи нуклеиновых кислот), определяется химическими или валентными взаимодействиями. Помимо этого, между молекулами действуют также слабые, не являющиеся валентными силы. Они приводят к притяжению на больших и к отталкиванию – на малых расстояниях. На рис. 3.1 показана типичная зависимость потенциальной энергии взаимодействия U(r) двух частиц молекулярной природы от расстояния (r) между ними.

Рис. 3.1.Вид зависимости энергии взаимодействия от расстояния.

Энергия взаимодействия U(r), или потенциал взаимодействия, связана с силой взаимодействия F(r):

F(r) = – dU(r)/dr. (3.1)

На малых расстояниях вследствие отталкивания молекул при взаимном проникновении их электронных оболочек преобладают силы отталкивания: dU_ОТТ(r)/dr < 0, а на больших - преобладает притяжение dU_ПР(r)/dr > 0. Общий потенциал взаимодействия U(r) представляет собой алгебраическую сумму:

U(r) = U_ОТТ(r) – U_ПР(r). (3.2)

Минимум на кривой U(r) при r = r_O соответствует равновесному положению, в котором силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания.

Существуют различные типы взаимодействий, от которых зависит вторичная структура макромолекул.