Důležitost vazby vodíku

Vodíková vazba je důležitá v mnoha chemických procesech. Vodíková vazba je zodpovědná za jedinečné schopnosti rozpouštědla vody. Vodíkové vazby drží komplementární řetězce DNA pohromadě a jsou odpovědné za stanovení trojrozměrné struktury skládaných proteinů včetně enzymů a protilátek.

Jednoduchý způsob, jak vysvětlit vodíkové vazby, je voda. Molekula vody se skládá ze dvou vodíků kovalentně vázaných na kyslík. Protože kyslík je více elektronegativní než vodík, přitahuje kyslík sdílené elektrony blíže k sobě. To dává atomu kyslíku o něco zápornější náboj než kterýkoli z atomů vodíku. Tato nerovnováha se nazývá dipól, což způsobuje, že molekula vody má pozitivní a negativní stránku, téměř jako malý magnet. Molekuly vody se vyrovnají, takže vodík na jedné molekule bude čelit kyslíku na jiné molekule. To dává vodě vyšší viskozitu a také umožňuje vodě rozpustit další molekuly, které mají buď mírně pozitivní nebo negativní náboj.

Struktura bílkovin je částečně určena vodíkovou vazbou. Vodíkové vazby mohou nastat mezi vodíkem na aminu a elektronegativním prvkem, jako je kyslík na jiném zbytku. Jak se protein váže na své místo, řada vodíkové vazby „zipuje“ molekulu dohromady a drží ji ve specifické trojrozměrné formě, která dává proteinu jeho konkrétní funkci.

Vodíkové vazby drží komplementární řetězce DNA pohromadě. Nukleotidy se přesně párují na základě polohy dostupných donorů vodíkových vazeb (dostupné, mírně pozitivní vodíky) a akceptorů vodíkových vazeb (elektronegativní kyslíky). Nukleotidový thymin má jedno donorové a jedno akceptorové místo, které se dokonale páruje s komplementárním akceptorovým a donorovým místem nukleotidového adeninu. Cytosin se dokonale spáruje s guaninem prostřednictvím tří vodíkových vazeb.

Protilátky jsou složené proteinové struktury, které přesně cílí a zapadají do konkrétního antigenu. Jakmile je protilátka vyrobena a dosáhne svého trojrozměrného tvaru (podporovaného vodíkovou vazbou), protilátka se přizpůsobí jako klíč zámku svého specifického antigenu. Protilátka se zachytí na antigenu řadou interakcí včetně vodíkových vazeb. Lidské tělo má schopnost produkovat více než deset miliard různých typů protilátek v imunitní reakci.

I když jednotlivé vodíkové vazby nejsou příliš silné, řada vodíkových vazeb je velmi bezpečná. Když se jedna molekula vodíku váže přes dvě nebo více míst s jinou molekulou, vytvoří se kruhová struktura známá jako chelát. Chelatační sloučeniny jsou užitečné pro odstraňování nebo mobilizaci molekul a atomů, jako jsou kovy.