Физико-химические и химические связи комплекса «молекула ЛС — биомолекула мембраны»

Для того, чтобы вступить во взаимодействие с цитоплазматической мембраной, ЛС должно каким-либо образом «закрепиться» на наружной поверхности мембраны клетки-мишени, т.е. молекула препарата должна вступить в химическое взаимодействие с биомолекулами, расположенными на наружной поверхности мембраны клетки-мишени.

Физико-химические и химические связи, принимающие участие в образовании комплекса «молекула ЛС — биомолекула мембраны», образуют силовое поле, обеспечивающее фиксацию молекулы ЛС на месте ее взаимодействия с биомолекулой.

Самое слабое силовое поле образуется при так называемом ван-дер-ваальсовом взаимодействии. Ван-дер-ваальсовы связи могут возникать между двумя любыми атомами, входящими в состав молекулы лекарственного средства и биомолекулы мембраны, в том случае, если расстояние между ними не превышает 0,2 нм. При увеличении расстояния между молекулами эта связь резко ослабевает и не может фиксировать молекулу ЛС на клеточной мембране. Энергия этой связи крайне мала и колеблется в пределах 0,2 — 1,0 ккал/моль.

Водородная связь по сравнению с ван-дер-ваальсовой является более прочной. Эта связь возникает между атомами водорода и атомами кислорода, азота, серы и галогенов. Для возникновения этого взаимодействия молекула ЛС должна находиться на расстоянии не менее 0,3 нм от биомолекулы мембраны.

Энергия водородной связи колеблется в пределах 1 — 7 ккал/моль.

Ионная связь возникает между разнозаряженными ионами, входящими в состав молекулы ЛС и биомолекулы мембраны. Энергия этой связи составляет 5 ккал/моль.

Ион-диполъные связи, или ион-дипольное взаимодействие, возникают в электрически нейтральных молекулах в тех случаях, когда пара электронов, расположенных несимметрично, сдвигается в сторону какого-либо иона, что создает вокруг него электрически отрицательный заряд, при этом другой атом приобретает противоположный, т.е. положительный заряд и молекула препарата становится полярной. В тех случаях, когда молекулы такого препарата

попадают в электрическое поле мембраны, происходит образование индуцированного диполя и эти молекулы «закрепляются» на поверхности мембраны. Энергия ион-дипольной связи колеблется в пределах 2 — 5 ккал/моль.

Все перечисленные выше химические связи достаточно непрочны, что и объясняет обратимость действия лекарственных средств.

В тех случаях, когда между молекулами лекарства и биомолекулами мембраны образуется ковалентная связь, т.е. связь между двумя атомами за счет общей пары электронов, ЛС прочно фиксируется на биомембране. В этом случае говорят о его необратимом действии. Таким образом, действует и ряд токсических веществ. Например, соли ртути, взаимодействуя с SH-группами белков мембраны, необратимо на ней фиксируются. Вследствие этого нарушается физиологическая функция мембранных белков и клетка погибает.

Помимо солей ртути ковалентную связь с биомолекулами мембраны образуют соединения сулемы и других тяжелых металлов. Энергия ковалентной связи составляет 10—150 ккал/моль.

После того как ЛС каким-либо образом «закрепится» на наружной поверхности цитоплазматической мембраны, для того чтобы реализовать свое фармакологическое действие, оно должно вступить во взаимодействие с биологическим субстратом-мишенью.