החשיבות של קשירת מימן

קשירת מימן חשובה בתהליכים כימיים רבים. קשירת מימן אחראית ליכולות הממס הייחודיות של מים. קשרי מימן מחזיקים יחד קווצות משלימות של DNA, והם אחראים לקביעת המבנה התלת מימדי של חלבונים מקופלים כולל אנזימים ונוגדנים.

דרך פשוטה להסביר קשרי מימן היא עם מים. מולקולת המים מורכבת משני מימנים הקשורים קוולנטית לחמצן. מכיוון שחמצן הוא יותר אלקטרוני שלילי ממימן, החמצן מושך את האלקטרונים המשותפים קרוב יותר לעצמו. זה נותן לאטום החמצן מטען שלילי מעט יותר מאחד מאטומי המימן. חוסר איזון זה נקרא דיפול, מה שגורם למולקולת המים להיות צד חיובי ושלילי, כמעט כמו מגנט זעיר. מולקולות מים מתיישרות כך שהמימן על מולקולה אחת יפנה לחמצן על מולקולה אחרת. זה נותן למים צמיגות גדולה יותר ומאפשר גם למים להמיס מולקולות אחרות שיש להן מטען מעט חיובי או שלילי.

מבנה החלבון נקבע בחלקו על ידי קשירת מימן. קשרי מימן יכולים להתרחש בין מימן על אמין ואלמנט אלקטרוני שלילי, כמו חמצן על שאריות אחרות. כאשר חלבון מתקפל למקומו, סדרת קשר מימן "רוכסת" את המולקולה, ומחזיקה אותה בצורה תלת מימדית ספציפית המעניקה לחלבון את תפקידו המסוים.

קשרי מימן מחזיקים יחד קווצות משלימות של DNA. נוקליאוטידים מתאימים באופן מדויק על פי המיקום של תורמי קשרי מימן זמינים (מימנים זמינים, מעט חיוביים) ומקבלים קשרי מימן (אוקסיגנטים אלקטרוניים). לתימין הנוקליאוטידים יש תורם אחד ואתר מקבלים אחד המתאמה באופן מושלם לאתר המקבל ואת התורמים המשלימים של הנודיאוטידין אדנין. ציטוזין מתמזג באופן מושלם עם גואנין דרך שלושה קשרי מימן.

נוגדנים הם מבני חלבון מקופלים המכוונים במדויק ומתאימים לאנטיגן ספציפי. ברגע שנוצר הנוגדן וישיג את צורתו התלת מימדית (בעזרת קישור מימן), הנוגדן יתאים כמו מפתח בנעילה לאנטיגן הספציפי שלו. הנוגדן יינעל על האנטיגן באמצעות סדרת אינטראקציות כולל קשרי מימן. לגוף האדם יכולת לייצר למעלה מעשרה מיליארד סוגים שונים של נוגדנים בתגובת חסינות.

בעוד שקשרי מימן בודדים אינם חזקים במיוחד, סדרה של קשרי מימן בטוחה מאוד. כאשר מולקולה מימן אחת נקשרת דרך שני אתרים או יותר עם מולקולה אחרת, נוצר מבנה טבעתי המכונה צ'לט. תרכובות צ'לציה שימושיות להסרת או ניוד מולקולות ואטומים כגון מתכות.