分子之间的相互作用力.doc

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1、分子之间的相互作用力　　1、共价键　　共价键具有一定的大小和方向，是有机分子之间最强的作用力，化学物质（药物、毒物等）可以与生物大分子（受体蛋白或核酸）构成共价键，共价键除非被体内的特异性酶催化断裂以外，很难恢复原形，是不可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。这种作用常常形成长期的药理作用及毒理效应，如抗癌药、抗寄生虫药、化疗药、抗生素、杀虫剂等。化学物质（药物等）的主要共价结合方式有烷基化作用、酰基化作用和磷酰化作用。　　药物的主要共价结合方式　　　　　　　　方式　　　　　　作用基团　　　　　　　　　药物示

2、例　　　　　　　　烷基化　　　　　　N-氯乙基　　　　　氮芥药物、环磷酰胺　　　　　　　　正碳离子　　　　　甲磺酸乙酯　　　　　　　　氮丙啶基　　　　　氮丙啶苯醌　　　　　　　　双氧乙基　　　　　T-2毒素酰基化　　　　　β-内酰胺基　　　　青霉素、头孢菌素　　　　　　　　氨甲酰基　　　　　毒扁豆碱　　　　　　　　邻二甲酸酐基　　　　斑螯素磷酰化　　　　　磷酰基　　　　　　丙氟磷　　　　　　　　　　　　　　　　　　二异丙基氟磷酸酯　　药物的共价基团的选择性　　药物的共价基团往往具有较高的化学活性而缺乏特异选择

3、性。有些药物或毒物本身结构并没有反应基团，而是在人体内转化生成活性基团。如自力霉素和致癌物苯并蒽就是先在体内转化，再通过生成正碳离子而发生烷基化作用。药物与生物大分子的化学反应与生物分子表面的基团和性质有关。　　2、非共价键　　生物体系中分子识别的过程不仅涉及到化学键的形成，而且具有选择性的识别。共价键存在于一个分子或多个分子的原子之间，决定分子的基本结构，是分子识别的一种方式。而非共价键（又称为次级键或分子间力）决定生物大分子和分子复合物的高级结构，在分子识别中起着关键的作用。　　1)、静电作用　　静电作用

4、是指荷电基团、偶极以及诱导偶极之间的各种静电吸引力。酶、核酸、生物膜、蛋白质等生物大分子的表面都具有可电离的基团和偶极基团存在，很容易与含有极性基团的底物或抑制剂等生成离子键和其它静电作用。　　（1).离子键　　生物大分子表面的带电基团可以与药物或底物分子的带电基团形成离子键。这种键可以解离。　　(2).离子－偶极作用　　药物分子和受体分子中O、S、N和C原子的电负性均不相等，这些原子形成的键由于电负性差值可以产生偶极现象。这种偶极部分与永久电荷可以形成静电作用。离子-偶极相互作用一般比离子键小得多，键能与距

5、离的平方差成反比，由于偶极矩是个向量，电荷与偶极的取向会影响药物-受体的作用强度。如普鲁卡因及其衍生物的局部麻醉作用与酯羰基的偶极性质有关。　　(3).偶极-偶极相互作用　　两个原子的电负性不同，产生价键电子的极化作用，成为持久的偶极两个偶极间的作用。偶极—偶极相互作用的大小，取决于偶极的大小、它们之间的距离和相互位置。这种相互作用在水溶液中普遍存在。它的作用强度比离子—偶极作用小，但比偶极—诱导偶极作用大。这种作用对药物—受体相互作用的特异性和立体选择性非常重要。　　2)、氢键　　氢键的形成氢键是由两个负电

6、性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极—偶极键。它是质子给予体X-H和质子接受体Y之间的一种特殊类型的相互作用。　　氢键的大小和方向氢键的键能比共价键弱，比范德华力强，在生物体系中为8.4～33.4kj/mol(2-8kcal/mol)。键长为0.25～0.31nm，比共价键短。氢键的方向用键角表示，是指X—H与H…Y之间的夹角，一般为180度～250度。　　(1).氢键的分类　　氢键可分为分子内和分子间氢键。目前人们根据谱学和晶体结构数据按氢键强弱进行分类。　　弱氢键uOH(cm-1)>320

7、0,R(O…O)(nm)>0.270　　中强氢键uOH(cm-1)>2800-3100,R(O…O)(nm)>0.26-0.270　　强氢键uOH(cm-1)>700-2700,R(O…O)(nm)>0.240-0.260　　近年来，人们又提出了一种芳香氢键（α—平面氢键），即芳环的电子云作为质子受体与一个氢键的质子给体所形成的氢键。已经证明这种氢键在蛋白质—DNA相互作用中能代替普通氢键的功能，用于蛋白质和DNA结合的能量约为2.09-4.18kj/mol，用于特异性识别过程的能量约为4.18-8.36kj

8、/mol。　　(2).氢键与质子传递　　在生物体内氢键和质子的传递过程与某些重要的生命现象有着密切的联系，如酶的催化机制以及DNA重组中的快速氢交换现象。质子沿氢键的传递过程可以表示为：X—H…Y=[XHY]=X-…H+—Y随着质子从给体X转移到受体Y上，氢键的势能曲线夜相应发生变化。　　某些酶作用的第一步就是质子的定向传递，因此能有效调节质子的传递势垒。质子传递发生后，导致给体和受体的电荷和构型的