Importância da ligação de hidrogênio

A ligação de hidrogênio é importante em muitos processos químicos. A ligação de hidrogênio é responsável pelas capacidades únicas de solvente da água. As ligações de hidrogênio mantêm fitas complementares de DNA juntas e são responsáveis ​​por determinar a estrutura tridimensional das proteínas dobradas, incluindo enzimas e anticorpos.

Uma maneira simples de explicar as ligações de hidrogênio é com água. A molécula de água consiste em dois hidrogênios covalentemente ligados a um oxigênio. Como o oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio, o oxigênio atrai os elétrons compartilhados para mais perto de si mesmo. Isso dá ao átomo de oxigênio uma carga ligeiramente mais negativa do que qualquer um dos átomos de hidrogênio. Esse desequilíbrio é chamado de dipolo, fazendo com que a molécula de água tenha um lado positivo e outro negativo, quase como um pequeno ímã. As moléculas de água se alinham de forma que o hidrogênio de uma molécula enfrente o oxigênio de outra. Isso dá à água uma viscosidade maior e também permite que ela dissolva outras moléculas com carga ligeiramente positiva ou negativa.

A estrutura da proteína é parcialmente determinada por ligações de hidrogênio. As ligações de hidrogênio podem ocorrer entre um hidrogênio em uma amina e um elemento eletronegativo, como o oxigênio em outro resíduo. À medida que uma proteína se dobra no lugar, uma série de ligações de hidrogênio "fecha" a molécula, mantendo-a em uma forma tridimensional específica que dá à proteína sua função particular.

As ligações de hidrogênio mantêm fitas complementares de DNA juntas. O par de nucleotídeos é precisamente baseado na posição dos doadores de ligação de hidrogênio disponíveis (hidrogênios ligeiramente positivos disponíveis) e aceitadores de ligação de hidrogênio (oxigênios eletronegativos). A timina do nucleotídeo tem um sítio doador e um sítio aceptor que emparelha perfeitamente com o sítio doador e aceptor complementar da adenina do nucleotídeo. A citosina combina perfeitamente com a guanina por meio de três ligações de hidrogênio.

Os anticorpos são estruturas de proteínas dobradas que têm como alvo e se adaptam com precisão a um antígeno específico. Uma vez que o anticorpo é produzido e atinge sua forma tridimensional (auxiliado por ligações de hidrogênio), o anticorpo se conformará como uma chave em uma fechadura ao seu antígeno específico. O anticorpo se fixará no antígeno por meio de uma série de interações, incluindo ligações de hidrogênio. O corpo humano tem a capacidade de produzir mais de dez bilhões de tipos diferentes de anticorpos em uma reação de imunidade.

Embora as ligações de hidrogênio individuais não sejam muito fortes, uma série de ligações de hidrogênio é muito segura. Quando uma molécula de hidrogênio se liga por meio de dois ou mais locais a outra molécula, uma estrutura em anel conhecida como quelato é formada. Os compostos quelantes são úteis para remover ou mobilizar moléculas e átomos como metais.