直線上に配置

電荷を帯びた高分子 (Polyampholytes)

  炭素の鎖を骨格とする高分子は、大きな分子量をもつ分子であり、工業製品
中核であるばかりか、DNAやたんぱく質など
生命を構成する素材、構造材です。

  ここでは、電気を帯びた原子を含む荷電高分子の、
クーロン(静電気)力に
よる相変化、構造化
について紹介します。これは、たんぱく質やDNAに起きる
折り畳み現象のモデルともいえます。
クーロン結晶(体心立方晶系)
   電気を帯びた高分子は「電解質高分子」
または「荷電高分子」と呼ばれ、大別して同じ
符号の電荷だけをもつ
単極性高分子(Poly-
electrolyte)
と正負両方の電荷をもつ原子団
を含む
両極性高分子(Polyampholyte)に分け低温で得られるアモルファス(非晶質)
られます。これは単純な分類ですが、性質の
違いをよく表しており、また実際に出会う帯電
した高分子の多くはこのどちらかです。例え
ば、遺伝情報を伝えるDNAは(-e)を核_の
ユニット(AGCT)ごとにもつ単極性電解質
高分子です。

   ここでは、
クーロン(静電気)力が熱運動より卓越した、クーロン強結合状態
を扱いますが、この状態は
室温の水の中で実現されています。単極性高分子は
同じ符号の電荷どうしが反発しあうので、鎖を折りたたもうとするボンドの力に
抗して、長く伸びた状態が自然状態です。他方、両極性高分子は自身のなかに
正負の電荷を含むので、クーロン引力により構造化する傾向をもちますが、これを
上手に利用するため、
温度、塩濃度やpHなどの環境をかえて、熱運動に対する
クーロン力の大きさを変化させることで、両極性高分子の
硬さ(やわらかさ)を
制御
することができます。単極性高分子でも同様な制御ができます。生物はこの
ような硬軟の性質を最大限利用して、室温で効率よく形態の制御をしていると
考えられます。
(右上図: 上下段はそれぞれ、クーロン結晶とアモルファス状態を表している)


 
前のページへ   次のページへ   ホームにもどる