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1概述

又稱鹽橋或離子鍵,是蛋白質分子中正、負電荷的側鏈基團互相接近,通過靜電吸引而形成的,如羧基和氨基、胍基、咪唑基等基團之間的作用力。 吸引力F與電荷電量的乘積成正比,與電荷質點間的距離平方成反比,在溶液中此吸引力隨周圍介質的介電常數增大而降低。在近中性環境中,蛋白質分子中的酸性氨基酸殘基側鏈電離后帶負電荷,而鹼性氨基酸殘基側鏈電離后帶正電荷,二者之間可形成離子鍵。鹽鍵的形成不僅是靜電吸引而且也是熵增加的過程。升高溫度時鹽橋的穩定性增加,鹽鍵因加入非極性溶劑而加強,加入鹽類而減弱.
鹽鍵

2離子鍵與離子作用

上一個編輯者的說法有一定誤差,需要重新解釋一下。
鹽鍵又稱離子鍵,在中學里學過離子鍵,以及NaCl、CsCl、CaF2、立方ZnS、六方ZnS、金紅石TiO2 這六種典型化合物的晶體構型,是強作用力。
在生物學中重點是了解有機分子的離子相互作用。有機分子形成的離子,電負性差異沒有那麼大,相互作用不像這些典型的離子化合物離子鍵這樣大,所以就稱為離子相互作用;但他們的共同點都是靠靜電引力做形成。
靠靜電引力而結合形成的化合物,這種化學鍵稱為離子鍵(Ionic Bonds),一般是由電負性較小的金屬元素和半徑較大,電負性較大的非金屬元素形成的。離子晶體的結構可以歸結為不等徑圓球的密堆積問題,正負離子半徑比對離子晶體結構型式即正、負離子半徑的相對大小,直接影響到離子的堆積方式和離子晶體的結構型式。
離子的極化:離子本身帶有電荷,形成一個電場,離子在相互電場作用下,可使電荷分佈的中心偏離原子核,而發生電子云變形,出現正負極的現象。離子極化的出現,使離子鍵向共價鍵過渡;所以離子鍵和共價鍵本身沒有明顯的界限。
離子鍵的強弱可以用點陣能的大小來度量,點陣能又稱晶格能或結晶能。點陣能為在0K 時,1 mol 離子化合物的正負離子由相互遠離的氣態,結合成離子晶體時所放出的能量。ΔH = U (點陣能),負值越大,表明離子鍵越強,晶體越穩定,熔點越高,硬度越大。點陣能可以根據波恩-哈勃循環設計循環來求解,也可以根據公式:
鹽鍵
離子相互作用(Ionic Interactions)
然而這些中學的知識似乎對我們學習生物分子的離子相互作用沒有多大幫助,上面的公式顯然不能說明生物分子間離子相互作用。因為在生物分子中不是2 個電負性很大的元素來形成離子鍵(隨距離1/r 而減小),而是離子—偶極子,離子—誘導偶極子的相互作用;比如Mg2+和ATP 的相互作用,氨基酸兩性離子間的相互作用。離子—偶極子是隨1/r2 而減小,離子—誘導偶極子是隨1/r4 而減小。所以生物分子中的離子相互作用(也稱鹽鍵)是弱相互作用,是隨1/r2—1/r4 而減小。包括離子鍵、范德華力、氫鍵、疏水作用力統稱為次級鍵;另外生物分子的識別也是依賴這些次級鍵完成的。
鹽鍵
ATP 和鎂離子相互作用
離子相互作用與氫鍵和共價鍵相比它沒有方向性和飽和性,因而它在生物大分子中分子中具有維持結構特異性的作用。從離子鍵的公式可以看得出離子作用和介電常數有關,所以加入非極性溶劑可以增強鹽鍵。
都是靜電引力為什麼差距這麼大?所以真正關鍵詞是「距離」,我們可以把分子作用力、離子鍵放在一起考慮。
作用類型與距離次方的關係
作用類型
能量和距離關係
荷電基團靜電作用
1/r
離子—偶極子
1/r2
離子—誘導偶極
1/r4
偶極子—偶極子
1/r6取向力化學
偶極子—誘導偶極子
1/r6誘導力
誘導偶極子-誘導偶極子
1/r6色散力
非鍵排斥
1/r12—1/r6
NaCl、CsCl、CaF2、立方ZnS、六方ZnS、金紅石TiO2 這六種典型化合物的晶體構型其離子鍵能量是和距離一次方成反比,Mg2+和ATP 的相互作用,氨基酸兩性離子間的相互作用。離子—偶極子是隨距離二次方 而減小,離子—誘導偶極子是隨距離4次方而減小。所以生物分子中的離子相互作用(也稱鹽鍵)是弱相互作用,是隨1/r2—1/r4 而減小。
而范德華力包括引力和斥力,引力和6次方成反比,排斥力與距離12 次方成反比。

3距離哲學

范德華力很好理解,這和夸克的「漸進自由」不同。用孔子的話來說就是「近則不遜,遠則怨。」人與人之間需要有一定心靈的距離,遠了會孤獨,需要彼此拉近;近了,矛盾又會激化。對原子來說這個「矛盾」可是和距離12 次方成反比,而吸引力是和6 次方程反比。原子間的距離可以近似度量,但是人與人心靈距離,卻無法度量……
人與人之間也會有一個安全距離。美國心裡學碩士鄧肯說過:1.2 米是人與人之間的安全距離。除非是你特別信任、熟悉或者親近的人,否則無論是說話還是其他的交往,逾越了這個距離,都會讓你產生不安全的感覺。大街上的來來往往的人流,兩人一組、三人一群的,前後彼此的距離也大都保持在一定的距離內,這也是人們下意識的安全防範吧;還有自動提款機前的一米安全線。留心一些,會發現安全距離在我們身邊處處可見。有的人說婚姻是一座圍城,沒有進去的人想進去;進去的人又想出來。人與人之間的距離往往大於生命的「范德華半徑」彼此信任較少。
進入婚姻圍城后都渴望彼此心得距離更近些變得不再孤獨,也正是因為越過了人自我界限,便會有猜疑,不信任,誤會,患得患失,渴望對方付出更多,向對方索取更多,最終像夸克、費米子一樣走向了「漸進自由」才構成了現在社會的離婚。如果人與人距離過遠,人就會孤獨,得不到依靠,會變得不再信任他人,然後被社會所排斥。每個人要找到內心的完整,和不同的人保持合適的距離,內心才能平衡。這就是生命的「范德華半徑」,這是分子的哲學也是人的哲學。
最遠的距離泰戈爾
界上最遠的距離,不是樹與樹的距離,而是同根生長的樹枝,卻無法在風中相依;
世界上最遠的距離,不是樹枝無法相依,而是相互瞭望的星星,卻沒有交匯的軌跡;
世界上最遠的距離,不是星星之間的軌跡,而是縱然軌跡交匯,卻在轉瞬間無處尋覓;
世界上最遠的距離,不是瞬間便無處尋覓,而是尚未相遇,便註定無法相聚;
世界上最遠的距離,是魚與飛鳥的距離,一個在天,一個卻深潛海底;
世界上最遙遠的距離,不是生與死,而是我就站在你的面前,你卻不知道我愛你;
世界上最遙遠的距離,不是我就站在你的面前,你卻不知道我愛你,而是明明知道彼此相愛,卻不能在一起;
世界上最遙遠的距離,不是明明知道彼此相愛,卻不能在一起,而是明明無法抵擋這股想念,卻故意裝作毫不在意;
世界上最遙遠的距離,是用自己冷漠的心,對愛你的人,掘了一道無法跨越的溝渠;
鹽鍵
鹽鍵
兩個人的愛被茫茫的宇宙隔開,女孩深入不知名的星系,
與地球上的男孩唯一可以聯繫的手段是手機簡訊。
隨著女孩與地球的距離日漸遙遠,簡訊到達地球所需的時間也越來越長……
知道對方的存在與思念本身便已是最大的安慰……
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