konformaatiot

Konformaatiot ovat molekyylin mahdollisia kolmiulotteisia asentoja, joita voidaan muuttaa kiertämällä yksittäisiä siteitä ilman kemiallisten sidosten katkaisua. Näihin tiloihin liittyy eroja sekä avaruudellisessa järjestyksessä että energiarakenteessa, ja molekyyli voi siirtyä konformaatiosta toiseen lämpötilan ja vuorovaikutusten vaikutuksesta. Konformaatiot eroavat konfiguraatioisomerioista, joissa atomien järjestys muuttuu katkaisemalla ja muodostamalla sidoksia.

Energiakäyrä kuvaa konformaation energian riippuvuutta kiertokulmasta. Yleisesti minimaalit ovat staggered-tilat tai anti- ja gauche-konformaatiot, kun taas suurimmat energiat esiintyvät eclipsed-tiloissa. Stereosä vaikutukset sekä elektroniset vuorovaikutukset ja torsionaali strain vaikuttavat näihin energioihin. Ympäristö, lämpötila ja liuotinolosuhteet voivat muuttaa konformaatioprofiilia.

Esimerkkejä konformaatiosta ovat etaani (staggered vs eclipsed), butaani (anti- ja gauche-konformaatiot) sekä sykloheksaani, jolla on chair- ja boat-konformaatiot sekä niiden välinen ring flip.

Biologiassa konformaatiot viittaavat biomolekyylien kolmiulotteisiin rakenteisiin ja joidenkin toimintoihin vaikuttaviin muutoksiin. Proteiinien konformaatiot määrittelevät niiden toiminnan ja stabiliteetin. Konformaatiomuutokset liittyvät foldingiin ja misfoldingiin sekä patologisiin agregaatioihin.

Tutkimuksessa konformaatiot tutkitaan useilla menetelmillä: NMR-spektroskopia havainnoi liikkeellisiä konformaatiotilojen jakaumia, X-ray-kristallografia määrittää vakaita tiloja, cryo-elektronmikroskopia havainnoi suurten biomolekyylien konformaatioita sekä infrapuna- ja Raman-spektroskopia antaa viitteitä sidosten kiertymisestä. Laskennallinen lähestymistapa, kuten molekyylidynamiikka ja kvanttikemialliset laskelmat, ennustavat konformaatiopolkuja ja energia-ansoja.