Protein-Doppelschicht
Die Doppelschicht um ein Protein herum, auch als elektrische Doppelschicht bezeichnet, ist eine Struktur, die entsteht, wenn ein geladenes Protein in eine wässrige Lösung eingebracht wird.
Diese Schicht besteht aus zwei Teilen:
Diese Schicht besteht aus Ionen, die direkt an die Oberfläche des geladenen Proteins gebunden sind. Sie sind sehr nah am Protein und haften aufgrund elektrostatischer Anziehung an die entgegengesetzt geladenen Bereiche des Proteins.
Obwohl Proteine isoelektrische Punkte zwischen 1 und 12 haben können, liegen die isoelektrischen Punkte1) vieler Proteine zwischen 4 und 6. Wenn sie in einem Elektrolyten bei neutralem oder nahezu neutralem pH-Wert gelöst sind, weisen die Oberflächen dieser Proteine daher eine negative Nettoladung auf. Infolgedessen zieht das Protein positive Ionen aus der Lösung an und bildet eine dichte Schicht von Gegenionen über der Moleküloberfläche. Dies wird als Stern-Schicht bezeichnet.
Weiter aussen bildet sich eine diffusere und mobilere Schicht von Gegenionen, die eine elektrische Doppelschicht um das Protein bildet. Wenn zwei ähnlich geladene Proteinmoleküle zusammengebracht werden, können sie sich zwar durch ionische und hydrophobe Wechselwirkungen mit der Oberfläche des anderen anziehen, werden aber auch durch die Wechselwirkung ihrer elektrischen Doppelschichten abgestossen.
Diese Schicht besteht aus Ionen, die weniger fest gebunden sind und sich in einer diffusen Wolke um das Protein herum befinden. Sie sind ebenfalls durch elektrostatische Kräfte angezogen, aber nicht so stark gebunden wie die Ionen in der inneren Schicht. Diese Ionen sind frei beweglich und beeinflussen die elektrische Umgebung des Proteins.
Diese elektrische Doppelschicht ist verantwortlich für das elektrische Potential, das sich um das Protein herum aufbaut, und beeinflusst die Wechselwirkungen des Proteins mit anderen Molekülen sowie seine physikalischen Eigenschaften, wie den effektiven Radius und das Verhalten in der Lösung.
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Innere Schicht (Stern-Schicht)
Äussere Schicht (Diffuse Schicht)
1) Der isoelektrische Punkt eines Proteins ist der pH-Wert, bei dem das Protein keine Nettoladung trägt. Unter diesen Bedingungen sind die positiven und negativen Ladungen auf der Proteinoberfläche ausgeglichen.