11、生命：水的工程奇迹探索

生命：水的工程奇迹探索

1. 水 - 蛋白质相互作用

水对于蛋白质的活性至关重要。蛋白质需要其表面覆盖一层水单分子层才能具有生物活性。水可以填充蛋白质表面的间隙和空洞，并调整未满足的氢键。以下是相关要点：
- 水的性质受蛋白质影响 ：虽然目前对于蛋白质行为如何影响水的性质尚未完全理解，但已有许多实验和理论揭示了蛋白质与水动力学之间的关系。
- 研究方法 ：
- 核磁共振光谱（NMR） ：可用于确定蛋白质水化层中水分子的动态性质，研究水分子的流动性和有序性。
- 中子散射 ：用于测量人类红细胞内的水动力学。
- 三种水环境 ：球状蛋白质中存在三种水环境，分别是埋藏的水分子、水化层水和本体水。通过考虑水分子产生的所有可能偶极贡献来源，可以观察到水质子的自旋 - 晶格弛豫率，这有助于为实验结果提供理论解释。
- 界面水的作用 ：水被认为是生物分子的组成部分，其性质会因与生物分子的相互作用而改变。因此，界面水在理解蛋白质 - 蛋白质相互作用中起着关键作用。可以使用统计热力学分析和分子动力学模拟工具来观察界面水的动态。氢键重排对于蛋白质 - 水相互作用也很重要。在分子动力学（MD）中，需要维持温度和压力梯度来研究非平衡分子动力学中分子的输运性质。此外，水 - 蛋白质相互作用在确定食品中蛋白质的结构和功能特性方面也很重要。

下面是水 - 蛋白质相互作用的流程图：