Importanza del legame idrogeno

Il legame idrogeno è importante in molti processi chimici. Il legame a idrogeno è responsabile delle capacità solventi uniche dell'acqua. I legami idrogeno tengono insieme filamenti complementari di DNA e sono responsabili della determinazione della struttura tridimensionale delle proteine ​​ripiegate, inclusi enzimi e anticorpi.

Un modo semplice per spiegare i legami idrogeno è con l'acqua. La molecola dell'acqua è costituita da due idrogeni legati covalentemente a un ossigeno. Poiché l'ossigeno è più elettronegativo dell'idrogeno, l'ossigeno attira più vicino a sé gli elettroni condivisi. Ciò conferisce all'atomo di ossigeno una carica leggermente più negativa rispetto a uno degli atomi di idrogeno. Questo squilibrio è chiamato dipolo, e fa sì che la molecola d'acqua abbia un lato positivo e uno negativo, quasi come un minuscolo magnete. Le molecole d'acqua si allineano in modo che l'idrogeno su una molecola affronti l'ossigeno su un'altra molecola. Ciò conferisce all'acqua una maggiore viscosità e consente anche all'acqua di dissolvere altre molecole che hanno una carica leggermente positiva o negativa.

La struttura delle proteine ​​è parzialmente determinata dal legame idrogeno. I legami idrogeno possono verificarsi tra un idrogeno su un'ammina e un elemento elettronegativo, come l'ossigeno su un altro residuo. Quando una proteina si ripiega in posizione, una serie di legami idrogeno "comprime" la molecola, tenendola in una specifica forma tridimensionale che conferisce alla proteina la sua particolare funzione.

I legami idrogeno tengono insieme filamenti complementari di DNA. I nucleotidi si accoppiano precisamente in base alla posizione dei donatori di legami idrogeno disponibili (idrogeni disponibili, leggermente positivi) e accettori di legami idrogeno (ossigeni elettronegativi). Il nucleotide timina ha un sito donatore e uno accettore che si accoppia perfettamente con il sito donatore e accettore complementare del nucleotide adenina. La citosina si accoppia perfettamente con la guanina attraverso tre legami idrogeno.

Gli anticorpi sono strutture proteiche ripiegate che mirano e si adattano con precisione a un antigene specifico. Una volta che l'anticorpo è prodotto e raggiunge la sua forma tridimensionale (aiutato dal legame idrogeno), l'anticorpo si conformerà come una chiave in una serratura al suo antigene specifico. L'anticorpo si legherà all'antigene attraverso una serie di interazioni, inclusi i legami idrogeno. Il corpo umano ha la capacità di produrre oltre dieci miliardi di diversi tipi di anticorpi in una reazione immunitaria.

Mentre i singoli legami idrogeno non sono molto forti, una serie di legami idrogeno è molto sicura. Quando una molecola di idrogeno si lega attraverso due o più siti con un'altra molecola, si forma una struttura ad anello nota come chelato. I composti chelanti sono utili per rimuovere o mobilizzare molecole e atomi come i metalli.