Войти
Селективность связывания определяется в отношении связывания лигандов с субстрат, образующий комплекс. Селективность связывания описывает, как лиганд может более предпочтительно связываться с одним рецептором, чем с другим. Коэффициент селективности - это константа равновесия для реакции замещения одним лигандом другого лиганда в комплексе с субстратом. Селективность связывания имеет большое значение в биохимии и в процессах химического разделения.
Концепция селективности используется для количественной оценки степень, в которой одно химическое вещество, A, связывает каждое из двух других химических веществ, B и C. В простейшем случае образующиеся комплексы имеют стехиометрию 1: 1 . Тогда два взаимодействия могут быть охарактеризованы константами равновесия KABи K AC.
![{\displaystyle {\ce {{A}+B<=>AB; {\ mathit {K}} _ {AB} = {\ frac {[AB]} {[A] [B]}}}} }]( https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/66c8b6d30bca33bf83d8b6d3125e0017b14896df )
![{\displaystyle {\ce {{A}+C<=>AC; {\ mathit {K}} _ {AC} = {\ frac {[AC]} {[A] [C] }}}}}]( https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/90f08f540ba07091047ede3f67d93ae37a54c512 )
[..] представляет собой концентрацию. Коэффициент селективности определяется как отношение двух констант равновесия.
Этот коэффициент селективности фактически является константой равновесия для реакции вытеснения
![{\displaystyle {\ce {{AB}+C<=>{AC} + B; {\ mathit {K} } _ {B, C} = {\ frac {[AC] [B]} {[AB] [C]}} = {\ frac {{\ mathit {K}} _ {AC} [A] [B]]( https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/02cfde6d3068bc904e109ff7d6f181821a4c2b57 )
Легко показать, что то же определение применимо к комплексам другой стехиометрии, A pBqи A pCq. Чем больше коэффициент селективности, тем больше лиганд C будет вытеснять лиганд B из комплекс, образованный с субстратом A. Альтернативная интерпретация состоит в том, что чем больше коэффициент селективности, тем ниже концентрация C, который необходимо сместить B из AB. Коэффициенты селективности определяют экспериментально путем измерения двух констант равновесия, K AB и K AC.
В биохимии субстрат известен как рецептор. Рецептор - это молекула белка, встроенная в плазматическую мембрану или цитоплазму клетки, с которой могут связываться один или несколько конкретных видов сигнальных молекул.. лиганд может быть пептидом или другой небольшой молекулой, такой как нейротрансмиттер, гормон, фармацевтическое лекарственное средство или токсин.. Специфичность рецептора определяется его пространственной геометрией и тем, как он связывается с лигандом посредством нековалентных взаимодействий, таких как водородная связь или Силы Ван-дер-Ваальса.
Если рецептор может быть выделен, можно разработать синтетическое лекарство для стимуляции рецептора, агонист, или для его блокирования, антагонист. язвенная болезнь желудка лекарственное средство циметидин было разработано как H2антагонист путем химической инженерии молекулы с максимальной специфичностью к изолированной ткани, содержащей рецептор. Дальнейшее использование количественных соотношений структура-активность (QSAR) привело к разработке других агентов, таких как ранитидин.
. Важно отметить, что «селективность» в отношении лекарственного средства является относительной. и не абсолютный. Например, в более высокой дозе конкретная молекула лекарства может также связываться с другими рецепторами, чем те, которые считаются «селективными».
Деферипрон 
Пеницилламин Хелатная терапия - это форма медицинского лечения, при которой хелатирующий лиганд используется для избирательного удаления металла из организма. Когда металл существует в виде двухвалентного иона, например, с свинцом, Pb или ртутью, селективность Hg по отношению к кальцию, Ca и магнию, Mg, необходим для того, чтобы обработка не удаляла важные металлы.
Селективность определяется различными факторами. В случае перегрузки железом, которая может возникнуть у людей с β- талессемией, которые получили переливание крови, целевой ион металла находится в +3 степень окисления, поэтому образует более сильные комплексы, чем двухвалентные ионы. Он также образует более прочные комплексы с лигандами-донорами кислорода, чем с лигандами-донорами азота. дефероксамин, встречающийся в природе сидерофор, продуцируемый actinobacter Streptomyces pilosus и первоначально использовавшийся в качестве хелатирующего терапевтического агента. Синтетические сидерофоры, такие как деферипрон и деферазирокс, были разработаны с использованием известной структуры дефероксамина в качестве отправной точки. Хелатирование происходит с двумя атомами кислорода.
Болезнь Вильсона вызывается дефектом обмена меди, который приводит к накоплению металлической меди в различных органах тела. Целевой ион в этом случае является двухвалентным Cu. Этот ион классифицируется как пограничный в схеме Арланда, Чатта и Дэвиса. Это означает, что он образует примерно такие же прочные комплексы с лигандами, донорными атомами которых являются N, O или F, и с лигандами, донорными атомами которых являются P, S или Cl. Пеницилламин, который содержит донорные атомы азота и серы, используется, поскольку этот тип лиганда сильнее связывается с ионами меди, чем с ионами кальция и магния.
Лечение отравлений тяжелыми металлами, такими как свинец и ртуть, более проблематично, поскольку используемые лиганды не обладают высокой специфичностью по отношению к кальцию. Например, EDTA можно вводить в виде соли кальция для уменьшения удаления кальция из кости вместе с тяжелым металлом. Были рассмотрены факторы, определяющие селективность свинца в отношении цинка, кадмия и кальция.
В колоночной хроматографии смесь веществ растворяется в подвижной фазе и пропускается через неподвижную фазу в колонке.. Коэффициент селективности определяется как отношение коэффициентов распределения, которые описывают равновесное распределение аналита между стационарной фазой и подвижной фазой. Фактор селективности равен коэффициенту селективности с добавленным предположением, что активность неподвижной фазы, в данном случае субстрата, равна 1, стандартное допущение для чистой фазы. Разрешение хроматографической колонки R S связано с коэффициентом селективности следующим образом:
где α - коэффициент селективности, N - количество теоретических тарелок kAи k B - коэффициенты удерживания из двух аналитов. Коэффициенты удержания пропорциональны коэффициентам распределения. На практике можно разделить вещества с коэффициентом селективности, очень близким к 1. Это особенно верно в газожидкостной хроматографии, где возможна длина колонок до 60 м, что обеспечивает очень большое количество теоретических тарелок.
В ионообменной хроматографии коэффициент селективности определяется несколько иначе.
Экстракция растворителем используется для извлечения отдельных лантаноидных элементов из смесей, встречающихся в природе в рудах, таких как монацит. В одном процессе ионы металлов в водном растворе заставляют образовывать комплексы с трибутилфосфатом (ТБФ), которые экстрагируют органическим растворителем, таким как керосин. Полное разделение осуществляется с помощью метода противоточного обмена. Ряд ячеек организован в виде каскада . После уравновешивания водный компонент каждой ячейки переносится в предыдущую ячейку, а органический компонент переносится в следующую ячейку, которая изначально содержит только воду. Таким образом, ион металла с наиболее стабильным комплексом проходит вниз по каскаду в органической фазе, а металл с наименее стабильным комплексом проходит вверх по каскаду в водной фазе.
Если растворимость в органической фазе не равна Проблема в том, что коэффициент селективности равен отношению констант устойчивости комплексов ТВФ двух ионов металлов. Для лантаноидных элементов, которые являются смежными в периодической таблице, это соотношение не намного больше 1, поэтому в каскаде требуется много ячеек.
Типы хемосенсоров. (1.) Индикатор-спейсер-рецептор (ISR) (2.) Анализ смещения индикатора (IDA) Потенциометрический коэффициент селективности определяет способность ионоселективного электрода различать один конкретный ион. от других. Коэффициент селективности, K B, C оценивается посредством отклика ЭДС ионоселективного электрода в смешанных растворах первичного иона B и мешающего иона C (метод фиксированной интерференции) или менее. желательно в отдельных растворах B и C (метод раздельного раствора). Например, калиевый ионоселективный мембранный электрод использует природный макроциклический антибиотик валиномицин. В этом случае полость в макроциклическом кольце имеет как раз подходящий размер для инкапсуляции иона калия, но слишком велика, чтобы сильно связывать ион натрия, что, скорее всего, является помехой.
Химические сенсоры разрабатываются для конкретных целевых молекул и ионов, в которых мишень (гость) образует комплекс с сенсором (хозяином). Датчик разработан таким образом, чтобы идеально подходить по размеру и форме мишени, чтобы обеспечить максимальную избирательность связывания. Индикатор связан с датчиком, который претерпевает изменение, когда цель образует комплекс с датчиком. Изменение индикатора обычно представляет собой изменение цвета (с серого на желтый на иллюстрации), наблюдаемое в оптической плотности или, при большей чувствительности, в люминесценции. Индикатор может быть прикреплен к датчику через прокладку в устройстве ISR или может быть смещен с датчика в устройстве IDA.
