מדד הידרופתיות
מדד הידרופתיות (באנגלית: Hydropathy Index), הוא השינוי באנרגיה החופשית המתרחש במולקולה כאשר היא עוברת מסביבה הידרופובית לסביבה הידרופילית, ומהווה הלכה למעשה מדד למידת ההידרופיליות או ההידרופוביות שלה. כאשר המדד שלילי, משמעות הדבר היא שהמעבר הביא לשחרור אנרגיה חופשית, או במילים אחרות, שהמולקולה מתמוססת בקלות רבה יותר בסביבה החדשה בהשוואה לסביבה הקודמת. מדד חיובי, לעומת זאת, משמעותו שבכדי להעביר את המולקולה לסביבה החדשה יש להשקיע אנרגיה. המדד מיוצג ביחידות של יחידת אנרגיה ליחידה מולרית, בדרך-כלל kcal/mol.
הסבר כימי-פיזיקלי
כל מולקולה מאופיינת במדד הידרופתיות הייחודי לה, בתנאים של סביבת מוצא, סביבת יעד ותנאים פיזיקליים מוגדרים (טמפרטורה ולחץ). ככלל, ככל שיש במולקולה קבוצות קוטביות רבות יותר, היא תאופיין במדד הידרופתיות שלילי יותר, שכן הן יוצרות קשרי מימן רבים עם מולקולות המים של הסביבה, ואילו ככל שיש למולקולה יותר קבוצות ארומטיות, מדד ההידרופתיות שלה יהיה חיובי יותר.
שימושים במחקר
למדד ההידרופתיות חשיבות רבה במחקר ביוכימיה של חלבונים ובהנדסה גנטית, לבחינת מידת ההידרופיות או ההידרופיליות של חומצות האמינו השונות, ושל רצפים שלהן. לדוגמה, מציאת מדד הידרופתיות חיובי ברצף של כעשרים חומצות אמיניות המצוי בחלבון טראנסממברנלי, רומז לכך שהוא חוצה את קרום התא ההידרופובי מקצה לקצה במבנה של סליל אלפא, שכן זהו עוביה של הממברנה הכפולה בעולם החי, ואילו מציאת רצפים בעלי מדד שלילי, מהווה רמז להיותם ממוקמים בחלבון באזור הבא במגע עם סביבה מימית, כמו הציטופלזמה או הסביבה החוץ-תאית. הערכת ההידרופתיות של רצף חומצות האמינו של חלבון קרומי יכולה לסייע לחוקר להעריך את המבנה המרחבי שלו, ולקבל מושג על המכוונות בה הוא ממוקם בקרום. מידע זה הוא רב ערך בחקר החלבונים, ולו תועלת יישומית רבה במחקר הביורפואי בפרט והביוטכנולוגי בכלל.
18103361מדד הידרופתיות