水素結合の重要性

水素結合は多くの化学プロセスで重要です。 水素結合は、水の独自の溶媒能力に関与しています。 水素結合はDNAの相補鎖を一緒に保持し、酵素や抗体を含む折りたたまれたタンパク質の3次元構造を決定する役割を果たします。

水素結合を説明する簡単な方法は水を使うことです。 水分子は、酸素に共有結合した2つの水素で構成されています。 酸素は水素よりも電気陰性度が高いため、酸素は共有電子をそれ自体に引き寄せます。 これにより、酸素原子はどちらの水素原子よりもわずかに負の電荷を帯びます。 この不均衡は双極子と呼ばれ、水分子に、ほとんど小さな磁石のように、正と負の側面があります。 水分子は、ある分子の水素が別の分子の酸素に面するように整列します。 これにより、水はより大きな粘度になり、わずかに正または負の電荷を持つ他の分子を水が溶解できるようになります。

タンパク質の構造は、水素結合によって部分的に決定されます。 水素結合は、アミン上の水素と、別の残基上の酸素などの電気陰性元素との間に発生する可能性があります。 タンパク質が所定の位置に折りたたまれると、一連の水素結合が分子を「ジッパー」でつなぎ合わせ、タンパク質に特定の機能を与える特定の3次元形状に保持します。

水素結合は、DNAの相補鎖を一緒に保持します。 ヌクレオチドは、利用可能な水素結合供与体（利用可能な、わずかに正の水素）と水素結合受容体（電気陰性酸素）の位置に正確に基づいてペアになります。 ヌクレオチドチミンには、ヌクレオチドアデニンの相補的アクセプターおよびドナー部位と完全に対になる1つのドナーおよび1つのアクセプター部位があります。 シトシンは、3つの水素結合を介してグアニンと完全にペアになります。

抗体は、特定の抗原を正確に標的にして適合させる折りたたまれたタンパク質構造です。 抗体が生成され、その3次元形状（水素結合によって支援される）に達すると、抗体はその特定の抗原への鍵の鍵のように適合します。 抗体は、水素結合を含む一連の相互作用を通じて抗原に固定されます。 人体には、免疫反応で100億種類以上の抗体を産生する能力があります。

個々の水素結合はそれほど強力ではありませんが、一連の水素結合は非常に安全です。 1つの分子が2つ以上のサイトを介して別の分子と水素結合すると、キレートと呼ばれるリング構造が形成されます。 キレート化合物は、金属などの分子や原子を除去または動員するのに役立ちます。