קונפורמציה היא הסידור המרחבי הרגעי של מולקולה. בדרך כלל שינוי קונפורמציה אינו שובר קשרים קוולנטיים (קשרים חזקים בין אטומים), אלא נגרם מסיבוב סביב קשרים בודדים ותנועות פנימיות נוספות כמו כיווץ טבעות והיפוכים. שתי צורות של אותה מולקולה שהן שונות רק בסיבוב סביב קשרים בודדים נקראות קונפורמציות שונות.
קונפורמציה חשובה מאוד בביולוגיה. למשל בקיפול חלבונים יש המון קונפורמציות אפשריות, ורק חלק קטן מהן מאפשר לחלבון לפעול בתא.
מרחב הקונפורמציה כולל את כל הסידורים האפשריים של האטומים במולקולה. אפשר לתאר אותו בעזרת דרגות חופש פנימיות (הפרמטרים הגאומטריים). מפת פוטנציאל היא כלי שמקשרת לכל קונפורמציה את האנרגיה הפנימית שלה. במפה זו מזהים "בארות" של אנרגיה, שהם מינימונים אנרגטיים מקומיים, הקונפורמרים היציבים יחסית. חישוב האנרגיה נעשה בעזרת משוואת שרדינגר או בגישות מקורבות, כמו תורת פונקציול הצפיפות (שיטה חישובית מקורבת).
קונפורמציות שהאנרגיה החופשית שלהן נמוכה ביחס לסביבתן נקראות קונפורמרים או איזומרים קונפורמטיביים. מעבר בין קונפורמרים דורש סיבוב דרך מחסום אנרגטי: אם המחסום נמוך יש סיבוב חופשי, ואם המחסום גבוה הסיבוב מוגבל.
ניתוח קונפורמטיבי בוחן את השינויים באנרגיה בין קונפורמציות. זה עוזר להבין איזו צורה יציבה יותר, אילו אינטראקציות מרחביות משפיעות על היציבות, ולנבא סלקטיביות בתגובות כימיות. ניתוח כזה משמש גם בתכנון תרופות מבוסס מבנה.
הפרמטרים המרכזיים הם:
- אורך קשר, המרחק בין שני אטומים שמחוברים בקשר קוולנטי. הקשרים רוטטים ומשתנים מעט.
- זוויות, כל שלושה אטומים מחוברים יוצרים זווית.
- זווית דו-מישור (זווית דיהידרלית), אם יש ארבעה אטומים רצופים A, B, C, D, המישורים A, B, C ו-B, C, D יוצרים זווית ביניהם; זו הזווית הדהידרלית.
באמצעות הפרמטרים האלה אפשר לתאר הבדלים מבניים שיוצרים הבדלים אנרגטיים.
גורמים נוספים שמשפיעים על האנרגיה הם אינטראקציות בין קבוצות אטומים הקרובות זו לזו. אפקטים סטריים (הצרות מרחב) יכולים להעלות אנרגיה, ואינטראקציות אלקטרוסטטיות יכולות להקטין או להגדיל מחסומים אנרגטיים. מחקרים חישוביים על מולקולות קטנות כמו אתאן מראים שאפקטים אלקטרוסטטיים תורמים משמעותית למחסום האנרגיה.
בציקלוהקסאן קיימות קונפורמציות שונות, כמו צורת הכיסא וצורת הסירה. האנרגיה בקונפורמציית הכיסא נמוכה יותר, ולכן היא יציבה ונפוצה יותר.
קונפורמציה היא איך האטומים במולקולה מסודרים כרגע. רוב ההחלפות בקונפורמציה קורות בלי לשבור חיבורים בין אטומים. השינויים קורים כשהקשרים מסתובבים.
קונפורמציה חשובה בחלבונים. חלבונים מתקפלים לצורות שונות. רק חלק מהצורות מאפשר לחלבון לעבוד טוב בתא.
מרחב הקונפורמציה הוא כל הצורות האפשריות של מולקולה. אפשר למדוד לכל צורה כמה אנרגיה יש לה. צורות עם אנרגיה נמוכה יותר יציבות יותר.
- אורך קשר, המרחק בין שני אטומים שמחוברים.
- זווית, מה הזווית בין שלושה אטומים.
- זווית דיהידרלית, זו זווית בין שני מישורים שנוצרים מארבעה אטומים.
בציקלוהקסאן יש שתי צורות מוכרות: כיסא וסירה. הכיסא יציב יותר כי יש לו פחות אנרגיה, לכן רואים אותו יותר.
תגובות גולשים