24/09/2013

1

Interaksi lemah dalamlingkungan berpelarut air

Elektrostatik

Van der Waals

Ikatan hidrogen

Air

TIPE INTERAKSI NON-KOVALEN

24/09/2013

2

Sifat interaksi nonkovalen

Interaksi nonkovalenmemerlukan energi lebihkecil untuk diputuskandibanding ikatan kovalen.

Interaksi nonkovalendiperlukan untuk menjagastruktur tiga dimensimakromolekul dan untukmenstabilkan asosiasispesifik antar makromolekul.

MULTIPLE WEAK BONDS STABILIZE LARGEMOLECULE INTERACTIONS

24/09/2013

3

CHARGE-CHARGE INTERACTIONS

Vakum:

Dalam Medium:

Energi Interaksi:

(air) = 80 (senyawa organik) = 1 10

ION-DIPOL INTERACTIONS

r

q+ q- Z+

24/09/2013

4

DIPOLE-DIPOLE INTERACTIONS

Side by side: Aligned:

24/09/2013

5

INTERAKSI VAN DER WAALS

Molekul/atom nonpolar apabila berdekatan denganion, atau dipol permanen dapat mengalami induksimenjadi dipol.

Tanpa ada induksipun distribusi elektron terkadangtidak merata sehingga terbentuk dipol sesaat.

Gaya tarik menarik antar dipol sesaat ini disebut gayadispersi London.

KEKUATAN GAYA INTERAKSI LONDON

Besarnya energi potensial tarik-menarik dari dispersiLondon bergantung pada elektron yang dapat dipolarisasi dari atom-atom yang berinteraksi.

Dimana I adalah energi ionisasi, a1, a2 adalah polarisabilitas dari tiap atom yang berinteraksi.

Menurut pers. di atas semakin dekat jarak antar atom semakin besar energi potensial tarik-menariknya. Tetapi apabila terlalu dekat, akan terjadi tolak-menolak antar awan elektron dari dua atom yang berinteraksi. Besarnya energi tolak-menolak inidiberikan oleh

24/09/2013

6

ENERGI VAN DER WAALS

Energi van der Waalsadalah penjumlahan darigaya tarik-menarik antaratom (gaya dispersiLondon) dengan gayatolak menolak antar atom.

A dan B adalah tetapanyang menyatakan besarnyagaya tolak dan gaya tarik,dimana nilainya khas untuksetiap pasangan interaksi.

Untuk potensial Lenard-Jones nilai m = 12.

Jari-jari van der Waals(rvdw) adalah jari-jaridimana total gaya padadua atom sama dengannol.

JARI-JARI VAN DER WAALSTipe Atom Rvdw (nm)

H (aromatik) 0,10

H (alifatik) 0,12

O 0,15

N 0,16

C 0,17

S 0,18

24/09/2013

7

KOEFISIEN TOLAK MENOLAK (A) DAN TARIK MENARIK(B) PADA PERSAMAAN POTENSIAL LENNARD-JONES

JARI-JARI VAN DER WAALS DAN KOVALEN

24/09/2013

8

IKATAN HIDROGEN

DONOR DAN ASEPTOR IKATAN HIDROGEN

24/09/2013

9

ENERGI POTENSIAL IKATAN HIDROGEN

Energi potensial ikatanhidrogen (UHB) dinyatakan dengan

Dimana tetapan C dan Dspesifik untuk pasangandonor dan aseptor

ORIENTASI MENENTUKAN KEKUATAN IKATANHIDROGEN

24/09/2013

10

MULTIPLE NONCOVALENT BONDS CAN CONFERBINDING SPECIFICITY

PERANAN MOLEKUL AIR DALAMPROSES-PROSES BIOLOGI

24/09/2013

11

STRUKTUR AIR

Hydrogen bond network of waters

SIFAT FISIKA AIR

24/09/2013

12

STRUKTUR ES

Dalam keadaanmembeku, molekul air membentuk maksimum4 ikatan hidrogen, sehingga tercipta kisikristal yang teratur.

Dalam keadaan cair, jumlah ikatan hidrogenrata-rata adalah 3,4.

INTERAKSI MOLEKUL AIR DENGAN ZAT TERLARUTPembentukan ikatan hidrogen Interaksi elektrostatik

Interaksi molekul air dengan zat terlarut mengganggu jaringanikatan hidrogen antar molekul air, tetapi gangguan inidikompensasi oleh pembentukan ikatan hidrogen baru denganzat terlarut atau oleh pembentukan interaksi eletrostatikantara ion dan molekul air.

24/09/2013

13

INTERAKSI AIR DENGAN MOLEKUL NON-POLAR

Gangguan molekul non-polar terhadap putusnya jaringanikatan hidrogen tidakterkompensasi denganpembentukan ikatan baru.

Oleh karena itu entalpipelarutan (Hsol > 0). Pelarutan molekul non-polar juga akan menurunkan entropi(S < 0).

Molekul air disekita molekulnonpolar akan memaksimalkanikatan hidrogennya miripdengan struktur air. Struktur air ini disebut clathrate.

INTERAKSI MOLEKUL AIR DENGAN MOLEKULAMPHIPATIK

Amphipatik adalah suatu senyawa yang mengandung gugus hidrofil dan hidrofob

24/09/2013

14

PEMBENTUKAN MISEL

Motivasi pembentukanmisel adalah untukmenaikan kembali entropiair yang terkekang disekitarbagian lipid yang nonpolar.

Alasan ini pula yang mendasari terbentuknyainteraksi hidrofobik.

KENAIKAN ENTROPI AIR

JUGA MENJADI

PENDORONG

INTERAKSI ENZIM DAN

SUBSTRAT.

24/09/2013

15

ISOTONIK, HIPERTONIK, DAN HIPOTONIK

24/09/2013

16

24/09/2013

17

AMPHOLIT DAN POLIAMPHOLIT Banyak senyawa

biomolekul mengandunggugus asam/basa lemah.

Ampholit: suatu molekulyang memiliki keduagugus asam dan basa. Contoh asam amino.

Protein adalahpoliampholit.

Muatan ampholitbergantung pada pH. pH rendah ampholit

bermuatan positif pH tinggi ampholit

bermuatan negatif pH pada keadaan ampholit

isoelektrik diberi simbol pI

PENGARUH PH PADA KONSENTRASISPESI AMPHOLIT

24/09/2013

18

PENGARUH PH TERHADAP AKTIVITAS

Respons gugus asam/basa dalam biomolekulterhadap perubahan pH dalam daerahfisiologisnya sangat penting terhadap fungsinya.

PERUBAHAN PH FISIOLOGIS BANYAK YANGBERHUBUNGAN DG PROSES DI DALAM SEL

24/09/2013

19

SEL MEMILIKI SISTEM BUFFER UNTUKMENJAGA PH FISIOLOGIS

INTERAKSI ANTAR MAKROION DALAM LARUTAN

Polielektrolit seperti DNA ataupoliampolit seperti protein dapatdigolongkan ke dalam makroion.

Jarak dimana dua makroion dapat salingberinteraksi diberikan oleh persamaanDebye Huckel

K = tetapan yang bergantung padatetapan dielektrik medium dan I =kekuatan ion.

I = MiZi2

Dimana Mi = konsentrasi ion dan Zi =muatan ion

24/09/2013

20

KEBERGANTUNGAN MUATAN MAKROION TERHADAP PH

MAKROION DALAM LARUTAN GARAM

24/09/2013

21

EFEK KEKUATAN ION PADA KELARUTAN MAKROION

Pada kekuatan ion rendah,sehingga interaksielektrostatik antar makroionmasih kuat asosiasi makroion(agregasi) kelarutan rendah.

Semakin tinggi kekuatan ion kerapatan atmosfer counter ion bertambah interaksielektrostatik antar makroionteredam oleh atmosfercounterion agregasi dapatdicegah kelarutanmeningkat.

(Salting in)

SALTING OUT

Pada konsentrasi garam yang sangat tinggi, air yang digunakan untuk mensolvasi protein diambil untukmenghidrasi counterion. Hal ini menyebabkanpengendapan protein. Kondisi ini disebut salting out.

Salting in dan salting out banyak dimanfaatkandalam pemurnian protein. Contoh: pemisahanprotein dengan fraksinasi amonium sulfat.

24/09/2013

22

AIR SEBAGAI REAKTAN