水素結合は、ある分子の正の端が別の分子の負の端に引き付けられるときに形成されます。 概念は、反対の極が引き付ける磁気引力に似ています。 水素には1つの陽子と1つの電子があります。 これにより、水素は電子が不足しているため、電気的に正の原子になります。 それはそれを安定させるためにそのエネルギー殻に別の電子を追加しようとします。
水素結合がどのように形成されるかを理解するには、電気陰性度と双極子という2つの用語が重要です。 電気陰性度は、原子が電子を引き付けて結合を形成する傾向の尺度です。 双極子は、分子内の正電荷と負電荷の分離です。 双極子-双極子相互作用は、ある極性分子の正の端と別の極性分子の負の端の間の引力です。
水素は、フッ素、炭素、窒素、酸素など、それ自体よりも多くの電気陰性元素に最も一般的に引き付けられます。 水素が電荷のより正の端を保持している間、分子内に双極子が形成されます。 電子は、負の電荷がより多くなる電気陰性要素に向かって引き込まれます 濃縮。
水素結合は、生物学的条件下で容易に形成および切断されるため、共有結合またはイオン結合よりも弱いです。 非極性共有結合を持つ分子は水素結合を形成しません。 しかし、極性共有結合を持つ化合物は、水素結合を形成する可能性があります。
水素結合は、核酸やタンパク質などの大きな高分子の構造と形状を安定させて決定するため、生物学的システムでは水素結合の形成が重要です。 このタイプの結合は、DNAやRNAなどの生物学的構造で発生します。 この結合は、水分子の間に存在してそれらを一緒に保持する力であるため、水中では非常に重要です。
液体としても固体の氷としても、水分子間の水素結合の形成は、分子量をまとめる引力を提供します。 分子間水素結合は、沸騰が始まる前に結合を切断するために必要なエネルギー量を増加させるため、水の高沸点の原因となります。 水素結合により、水分子は凍結すると結晶を形成します。 水分子の正と負の端は、正の端が 分子の負の端、氷の結晶の格子またはフレームワークは、液体の形ほどしっかりと噛み合っておらず、氷が浮かんでいることを可能にします 水。
タンパク質の3D構造は、酵素が関与するような生物学的反応において非常に重要です。 1つまたは複数のタンパク質の形状が、鍵と鍵のように酵素の開口部に収まらなければならない場合 機構。 水素結合により、これらのタンパク質は必要に応じて曲がったり、折りたたまれたり、さまざまな形にフィットしたりして、タンパク質の生物学的活性を決定します。 水素結合の形成により分子が二重らせん形成をとることができるため、これはDNAにおいて非常に重要です。