A hidrogénkötés fontossága

A hidrogénkötés számos kémiai folyamatban fontos. A hidrogénkötés felelős a víz egyedülálló oldószer-képességéért. A hidrogénkötések összetartják a DNS komplementer szálait, és ezek felelősek a hajtogatott fehérjék, köztük az enzimek és az antitestek háromdimenziós szerkezetének meghatározásáért.

A hidrogénkötések magyarázatának egyszerű módja a víz. A vízmolekula két hidrogénből áll, amelyek kovalensen kötődnek egy oxigénhez. Mivel az oxigén elektronegatívabb, mint a hidrogén, az oxigén szorosabban magához húzza a megosztott elektronokat. Ez az oxigénatomnak valamivel negatívabb töltést ad, mint bármelyik hidrogénatom. Ezt az egyensúlyhiányt dipólusnak nevezik, aminek következtében a vízmolekulának pozitív és negatív oldala van, szinte mint egy apró mágnes. A vízmolekulák egymáshoz igazodnak, így az egyik molekula hidrogénje szembe kerül egy másik molekula oxigénjével. Ez a víznek nagyobb viszkozitást ad, és lehetővé teszi a víz számára, hogy más molekulákat is feloldjon, amelyek kissé pozitív vagy negatív töltéssel rendelkeznek.

A fehérje szerkezetét részben hidrogénkötés határozza meg. Hidrogénkötések fordulhatnak elő egy aminon lévő hidrogén és egy elektronegatív elem, például egy másik maradék oxigénje között. Amint egy fehérje a helyére hajlik, egy hidrogénkötés-sorozat "cipzárja" össze a molekulát, egy meghatározott háromdimenziós formában tartva, amely a fehérjének különleges funkcióját adja.

A hidrogénkötések összetartják a DNS komplementer szálait. A nukleotidok pontosan párosulnak a rendelkezésre álló hidrogénkötés-donorok (elérhető, kissé pozitív hidrogének) és a hidrogénkötés-akceptorok (elektronegatív oxigének) helyzete alapján. A timin nukleotidnak egy donor és egy akceptora van, amely tökéletesen párosul az adenin nukleotid komplementer akceptor és donor helyével. A citozin tökéletesen párosul a guaninnal három hidrogénkötésen keresztül.

Az antitestek hajtogatott fehérjeszerkezetek, amelyek pontosan megcélozzák és illeszkednek egy adott antigénhez. Amint az ellenanyag termelődik és eléri háromdimenziós alakját (hidrogénkötés segíti), az antitest kulcsként zárul a specifikus antigénjéhez. Az antitest egy sor interakció révén rögzül az antigénen, beleértve a hidrogénkötéseket. Az emberi test több mint tízmilliárd különféle antitest termelésére képes egy immunitás reakció során.

Míg az egyes hidrogénkötések nem túl erősek, a hidrogénkötések sorozata nagyon biztonságos. Amikor az egyik molekula hidrogén két vagy több helyen kapcsolódik egy másik molekulához, kelátként ismert gyűrűs szerkezet alakul ki. A kelátképző vegyületek hasznosak molekulák és atomok, például fémek eltávolítására vagy mobilizálására.