zum Directory-modus

Schwache Wechselwirkungen in biologischen Systemen

Lennard-Jones-Potential

Die Wechselwirkungen zwischen Ligand und Rezeptor oder zwischen Substrat und Enzym sind in der Hauptsache elektrostatischer Natur. Dadurch werden Annäherung und Orientierung eines Liganden an das Protein gesteuert. Befinden sich zwei Moleküle in unmittelbarer Nähe, so wirken Dispersionskräfte, d.h. eine wechselseitige Induktion und Anziehung fluktuierender Dipole, die ihrerseits durch die Verschiebung der Ladungsverteilung der Elektronenhüllen entsteht.

Diese Kraft lässt sich durch das Lennard-Jones-Potential ausdrücken. Es beschreibt die Änderung der potentiellen Energie von Atomen oder Molekülen in Abhängigkeit von ihrem Abstand voneinander.

U = A r 6 + B r 12 A , B = Konstanten r  = Abstand A r 6 = anziehende Wechselwirkung bei größerem Abstand B r 12 = abstoßende Wechselwirkung bei kleinem Abstand
Abb.1

Aus der grafischen Darstellung des Lennard-Jones-Potentials erkennt man, dass beim geringen Atom-Atom Abstand [r] große positive Energien [U] auftreten. Diese kommen dadurch zustande, dass bei kleinen zwischenatomaren Abständen die abstoßenden Wechselwirkungen zwischen den Elektronenhüllen stark überwiegen.

Bei mittlerem Abstand dominieren die Anziehungskräfte und die potentielle Energie ist deutlich negativ.

Wenn die Entfernung zwischen den Atomen hinreichend groß wird, treten beide nicht mehr miteinander in Wechselwirkung, die potentielle Energie [U] wird null.

Seite 8 von 11