Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Durch differentielle Hydratisierung induzierter Coil-Sphere-Übergang von Gelatineketten in binären Flüssigkeitslösungen

Shilpa Sanwlani und Bohidar HB

Der durch spezifische Hydratation induzierte Knäuel-Globuli-Übergang in der Gelatine-B(GB)-Kette, einem Polypeptid, in Ethanol-, Ethylenglykol- und Glycerinlösungen (Organolösungen) wurde mittels Raman-Spektroskopie, Viskosität und dynamischer Lichtstreuung untersucht, um das unterschiedliche Hydratationsverhalten in Mono-, Di- und Triollösungen abzubilden (Alkohole sind keine Lösungsmittel für dieses Polypeptid). Die Kettensteifigkeit, die aus dem Verhältnis von hydrodynamischem Radius zu Trägheitsradius Rg/Rh bestimmt wurde, wurde auf etwa 0,67 in Wasser geschätzt, was von der Art des Alkohols und seiner Konzentration abhängig zu sein schien. Dies führte eindeutig darauf zurück, dass GB in allen Lösungen bei geringer Alkoholkonzentration dieselbe zufällige Knäuelkonformation aufwies, jedoch wurde bei erhöhter Alkoholkonzentration ein Kettenkollaps zu einer nahezu kugelförmigen Form (Rg/Rh = 0,77) beobachtet, was bei Glycerin bei ≈ 60 % (v/v), bei Ethylenglykol bei ≈ 35 % und bei Ethanol bei ≈ 40 % (v/v) auftrat, was mit den Daten zur Eigenviskosität übereinstimmt. Der aus dem Konzentrationsabhängigkeitsdiagramm der relativen Viskosität bestimmte Huggins (KH)- und Kraemer (KK)-Wechselwirkungsparameter zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel zeigte eine schlechtere Interaktion zwischen GB und Organolösungsmitteln bei zunehmender Konzentration der organischen Phase. Die unterschiedliche Kettenhydratation wurde anhand der charakteristischen Raman-aktiven Modi von Wassermolekülen bewertet. Drei charakteristische Raman-Peaks wurden bei 3200, 3310 und 3460 cm-1 beobachtet, die spezifisch für strukturiertes, teilweise strukturiertes bzw. amorphes Wasser sind. Es wurde beobachtet, dass der Peak bei 3310 cm-1 mit der Alkoholkonzentration abnahm, während der Peak bei 3200 cm-1 zunahm, was auf eine Zunahme der Wasserstruktur in allen Lösungen und eine Verringerung der Wasserdichte in der Nähe der ersten Hydrathülle des Proteinmoleküls hindeutet, was zum Zusammenbruch der GB-Kette führte.