Значение на водородното свързване

Водородното свързване е важно в много химически процеси. Водородното свързване е отговорно за уникалните разтворителни способности на водата. Водородните връзки държат взаимно допълващи се нишки на ДНК и те са отговорни за определянето на триизмерната структура на сгънатите протеини, включително ензими и антитела.

Един прост начин за обяснение на водородните връзки е с вода. Водната молекула се състои от два водорода, ковалентно свързани към кислород. Тъй като кислородът е по-електроотрицателен от водорода, кислородът привлича споделените електрони по-близо до себе си. Това дава на кислородния атом малко по-отрицателен заряд от който и да е от водородните атоми. Този дисбаланс се нарича дипол, което кара молекулата на водата да има положителна и отрицателна страна, почти като малък магнит. Водните молекули се подравняват, така че водородът на една молекула ще се изправи срещу кислорода на друга молекула. Това дава на водата по-голям вискозитет и също така позволява на водата да разтваря други молекули, които имат или леко положителен, или отрицателен заряд.

Структурата на протеина се определя частично чрез водородна връзка. Водородните връзки могат да възникнат между водород върху амин и електроотрицателен елемент, като кислород върху друг остатък. Тъй като протеинът се сгъва на място, поредица от водородна връзка „закопчава“ молекулата заедно, задържайки я в специфична триизмерна форма, която придава на белтъка особената му функция.

Водородните връзки държат взаимно допълващи се нишки на ДНК. Нуклеотидите се сдвояват прецизно въз основа на позицията на наличните донори на водородни връзки (налични, леко положителни водороди) и акцептори на водородни връзки (електроотрицателни кислороди). Нуклеотидният тимин има един донорен и един акцепторен сайт, който се сдвоява перфектно с комплементарния акцептор и донорен нуклеотиден аденин. Цитозинът се сдвоява перфектно с гуанин чрез три водородни връзки.

Антителата са сгънати протеинови структури, които точно са насочени и отговарят на специфичен антиген. След като антитялото се произведе и постигне своята триизмерна форма (подпомогната от водородна връзка), антитялото ще се съобрази като ключ в ключалка със своя специфичен антиген. Антитялото ще се заключи върху антигена чрез поредица от взаимодействия, включително водородни връзки. Човешкото тяло има способността да произвежда над десет милиарда различни видове антитела в реакция на имунитет.

Докато отделните водородни връзки не са много силни, серия от водородни връзки е много сигурна. Когато една молекула водород се свързва през две или повече места с друга молекула, се образува пръстенна структура, известна като хелат. Хелатиращите съединения са полезни за отстраняване или мобилизиране на молекули и атоми като метали.