Hofmeister series - Hofmeister series

Placa comemorativa da série Hofmeister em Praga

A série Hofmeister ou série liotrópica é uma classificação de íons em ordem de sua capacidade de se salgar ou se salgar em proteínas. Os efeitos dessas mudanças foram descobertos por Franz Hofmeister , que estudou os efeitos dos cátions e ânions na solubilidade das proteínas .

Hofmeister descobriu uma série de sais que têm efeitos consistentes na solubilidade das proteínas e (foi descoberto mais tarde) na estabilidade de sua estrutura secundária e terciária . Os ânions parecem ter um efeito maior do que os cátions e geralmente são ordenados

${\ displaystyle \ mathrm {F ^ {-} \ approx SO_ {4} ^ {2 -}> HPO_ {4} ^ {2 -}> C_ {2} H_ {3} O_ {2} ^ {-}> Cl ^ {-}> Br ^ {-}> NO_ {3} ^ {-}> ClO_ {3} ^ {-}> I ^ {-}> ClO_ {4} ^ {-}> SCN ^ {-} }}$

(Esta é uma lista parcial; muitos outros sais foram estudados.) A ordem dos cátions é geralmente dada como

${\ displaystyle \ mathrm {NH_ {4} ^ {+}> K ^ {+}> Na ^ {+}> Li ^ {+}> Mg ^ {2 +}> Ca ^ {2 +}> guanidínio}}$

O mecanismo da série Hofmeister não é totalmente claro, mas não parece resultar de mudanças na estrutura geral da água, em vez disso, interações mais específicas entre íons e proteínas e íons e as moléculas de água em contato direto com as proteínas podem ser mais importantes. Estudos de simulação recentes mostraram que a variação na energia de solvatação entre os íons e as moléculas de água circundantes é a base do mecanismo da série Hofmeister. Mais recentemente, uma investigação química quântica sugere uma origem eletrostática para a série Hofmeister. Este trabalho fornece densidades de carga radial centrada no local dos átomos em interação com íons (para aproximar a energia potencial eletrostática de interação), e estes parecem se correlacionar quantitativamente com muitas séries de Hofmeister relatadas para propriedades eletrolíticas, taxas de reação e estabilidade macromolecular (como polímero solubilidade e atividades de vírus e enzimas).

Os primeiros membros da série aumentam a tensão superficial do solvente e diminuem a solubilidade de moléculas não polares (" salting out "); na verdade, eles fortalecem a interação hidrofóbica . Em contraste, os sais posteriores da série aumentam a solubilidade de moléculas não polares (" salga ") e diminuem a ordem na água; na verdade, eles enfraquecem o efeito hidrofóbico . O efeito de salting out é comumente explorado na purificação de proteínas por meio da precipitação de sulfato de amônio .

No entanto, esses sais também interagem diretamente com as proteínas (que são carregadas e têm fortes momentos de dipolo) e podem até se ligar especificamente (por exemplo, fosfato e sulfato se ligando à ribonuclease A ). Os íons que têm um forte efeito de 'salga', como I ^- e SCN ^- são desnaturantes fortes, porque eles se salgam no grupo de peptídeos e, portanto, interagem muito mais fortemente com a forma desdobrada de uma proteína do que com sua forma nativa. Conseqüentemente, eles mudam o equilíbrio químico da reação de desdobramento em direção à proteína desdobrada.

A desnaturação de proteínas por uma solução aquosa contendo muitos tipos de íons é mais complicada porque todos os íons podem agir, de acordo com sua atividade de Hofmeister, ou seja, um número fracionário especificando a posição do íon na série (dado anteriormente) em termos de sua eficiência relativa na desnaturação de uma proteína de referência. O conceito de ionicidade Hofmeister I _h foi invocado por Dharma-wardana et. al. onde se propõe definir I _h como a soma de todas as espécies iônicas, do produto da concentração iônica (fração molar) e um número fracionário especificando a "força de Hofmeister" do íon na desnaturação de uma dada proteína de referência. O conceito de ionicidade (como uma medida da força de Hofmeister) usado aqui deve ser distinguido da força iônica usada em eletroquímica, e também de seu uso na teoria de semicondutores sólidos

Referências

Leitura adicional

• Ball, Philip (1999). H ₂ O - A Biography of Water . Londres: Phoenix. p. 239. ISBN 0-7538-1092-1.
• Hofmeister Still Mystifies, Chemical & Engineering News , 16 de julho de 2012.