Σημασία της σύνδεσης υδρογόνου

Η σύνδεση υδρογόνου είναι σημαντική σε πολλές χημικές διεργασίες. Η συγκόλληση υδρογόνου είναι υπεύθυνη για τις μοναδικές δυνατότητες διαλύτη του νερού. Οι δεσμοί υδρογόνου συγκρατούν συμπληρωματικούς κλώνους DNA και είναι υπεύθυνοι για τον προσδιορισμό της τρισδιάστατης δομής των διπλωμένων πρωτεϊνών συμπεριλαμβανομένων των ενζύμων και των αντισωμάτων.

Ένας απλός τρόπος για να εξηγήσετε τους δεσμούς υδρογόνου είναι με νερό. Το μόριο νερού αποτελείται από δύο υδρογόνα συνδεδεμένα ομοιοπολικά σε οξυγόνο. Δεδομένου ότι το οξυγόνο είναι περισσότερο ηλεκτροαρνητικό από το υδρογόνο, το οξυγόνο τραβά πιο κοντά τα κοινά ηλεκτρόνια. Αυτό δίνει στο άτομο οξυγόνου ένα ελαφρώς πιο αρνητικό φορτίο από οποιοδήποτε από τα άτομα υδρογόνου. Αυτή η ανισορροπία ονομάζεται δίπολο, με αποτέλεσμα το μόριο του νερού να έχει θετική και αρνητική πλευρά, σχεδόν σαν μικροσκοπικός μαγνήτης. Τα μόρια του νερού ευθυγραμμίζονται έτσι ώστε το υδρογόνο σε ένα μόριο να βλέπει το οξυγόνο σε ένα άλλο μόριο. Αυτό δίνει στο νερό μεγαλύτερο ιξώδες και επιτρέπει επίσης στο νερό να διαλύσει άλλα μόρια που έχουν ελαφρώς θετικό ή αρνητικό φορτίο.

Η πρωτεϊνική δομή καθορίζεται εν μέρει με σύνδεση υδρογόνου. Οι δεσμοί υδρογόνου μπορούν να εμφανιστούν μεταξύ ενός υδρογόνου σε μια αμίνη και ενός ηλεκτροαρνητικού στοιχείου, όπως το οξυγόνο σε ένα άλλο υπόλειμμα. Καθώς μια πρωτεΐνη διπλώνεται στη θέση της, μια σειρά δεσμών υδρογόνου "φερμουάρ" το μόριο, κρατώντας το σε μια συγκεκριμένη τρισδιάστατη μορφή που δίνει στην πρωτεΐνη τη συγκεκριμένη λειτουργία της.

Οι δεσμοί υδρογόνου συγκρατούν μαζί συμπληρωματικούς κλώνους DNA. Τα νουκλεοτίδια βασίζονται ακριβώς στη θέση των διαθέσιμων δοτών δεσμού υδρογόνου (διαθέσιμα, ελαφρώς θετικά υδρογόνα) και των δεκτών δεσμού υδρογόνου (ηλεκτροαρνητικά οξυγόνα). Η νουκλεοτιδική θυμίνη έχει έναν δότη και μία θέση αποδέκτη που συνδυάζεται τέλεια με τη συμπληρωματική θέση του νουκλεοτιδίου αδενίνης και του δότη. Η κυτοσίνη συνδυάζεται τέλεια με γουανίνη μέσω τριών δεσμών υδρογόνου.

Τα αντισώματα είναι διπλωμένες πρωτεϊνικές δομές που στοχεύουν ακριβώς και ταιριάζουν σε ένα συγκεκριμένο αντιγόνο. Μόλις το αντίσωμα παράγεται και επιτύχει το τρισδιάστατο σχήμα του (υποβοηθούμενο από δέσμευση υδρογόνου), το αντίσωμα θα προσαρμοστεί σαν ένα κλειδί σε μια κλειδαριά για το συγκεκριμένο αντιγόνο του. Το αντίσωμα θα κλειδώσει πάνω στο αντιγόνο μέσω μιας σειράς αλληλεπιδράσεων συμπεριλαμβανομένων των δεσμών υδρογόνου. Το ανθρώπινο σώμα έχει την ικανότητα να παράγει πάνω από δέκα δισεκατομμύρια διαφορετικούς τύπους αντισωμάτων σε μια αντίδραση ανοσίας.

Ενώ οι μεμονωμένοι δεσμοί υδρογόνου δεν είναι πολύ ισχυροί, μια σειρά δεσμών υδρογόνου είναι πολύ ασφαλής. Όταν ένα μόριο υδρογόνο συνδέεται μέσω δύο ή περισσότερων θέσεων με ένα άλλο μόριο, σχηματίζεται μια δομή δακτυλίου γνωστή ως χηλικό. Οι χηλικές ενώσεις είναι χρήσιμες για την απομάκρυνση ή την κινητοποίηση μορίων και ατόμων όπως τα μέταλλα.