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Microhydration of Biomolecules: Revealing the Native Structures by Cold Ion IR Spectroscopy

Résumé

The native-like structures of protonated glycine and peptide Gly3H+ were elucidated using cold ion IR spectroscopy of these biomolecules hydrated by a controlled number of water molecules. The complexes were generated directly from an aqueous solution using gentle electrospray ionization. Already with a single retained water molecule, GlyH+ exhibits the native-like structure characterized by a lack of intramolecular hydrogen bonds. We use our spectra to calibrate the available data for the same complexes, which are produced by cryogenic condensation of water onto the gas-phase glycine. In some conformers of these complexes, GlyH+ adopts the native-like structure, while in the others, it remains “kinetically” trapped in the intrinsic state. Upon condensation of 4–5 water molecules, the embedded amino acid fully adopts its native-like structure. Similarly, condensation of one water molecule onto the tripeptide is insufficient to fully eliminate its kinetically trapped intrinsic states.

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Molécule
thumb|Modèle en 3 dimensions d'une molécule de saccharose.|alt= thumb|Schéma de la liaison covalente de deux atomes d'oxygène. Une molécule est une structure de base de la matière appartenant à la famille des composés covalents. L'Union internationale de chimie pure et appliquée définit la molécule comme . C'est l'assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, différents ou non, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés caractéristiques de la substance considérée.
Molécule d'eau
La molécule d’eau, de formule , est le constituant essentiel de l’eau pure. Celle-ci contient également des ions résultant de l’autoprotolyse de l’eau selon l’équation d'équilibre : H + OH (ou 2 HO + OH). L’eau pure n’est pas présente dans la nature et doit être obtenue par des processus physiques. Cette molécule a des propriétés complexes à cause de sa polarisation (voir la section Nature dipolaire). L’eau à pression ambiante (environ un bar) est gazeuse au-dessus de , solide en dessous de et liquide entre les deux.
Molécule diatomique
Les molécules diatomiques sont des molécules constituées uniquement de deux atomes, de même ou de différents éléments chimiques. Le préfixe di- signifie deux en grec. et sont deux exemples de molécules diatomiques homonucléaires. Le lien dans de telles molécules est non polaire et pleinement covalent. Plusieurs composés chimiques sont constitués de molécules diatomiques hétéronucléaires, par exemple NaCl, CO, HBr et NO.
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