Importanța legăturii cu hidrogen

Legarea hidrogenului este importantă în multe procese chimice. Legarea hidrogenului este responsabilă pentru capacitățile unice de solvent ale apei. Legăturile de hidrogen țin împreună catenele complementare de ADN și sunt responsabile pentru determinarea structurii tridimensionale a proteinelor pliate, inclusiv enzime și anticorpi.

O modalitate simplă de a explica legăturile de hidrogen este cu apa. Molecula de apă este formată din doi hidrogeni legați covalent de un oxigen. Deoarece oxigenul este mai electronegativ decât hidrogenul, oxigenul atrage electronii împărțiți mai aproape de el însuși. Acest lucru conferă atomului de oxigen o sarcină puțin mai negativă decât oricare dintre atomii de hidrogen. Acest dezechilibru se numește dipol, determinând molecula de apă să aibă o latură pozitivă și negativă, aproape ca un magnet mic. Moleculele de apă se aliniază astfel încât hidrogenul unei molecule să se confrunte cu oxigenul unei alte molecule. Acest lucru conferă apei o vâscozitate mai mare și, de asemenea, permite apei să dizolve alte molecule care au o sarcină ușor pozitivă sau negativă.

Structura proteinelor este parțial determinată de legarea hidrogenului. Legăturile de hidrogen pot apărea între un hidrogen pe o amină și un element electronegativ, cum ar fi oxigenul pe un alt reziduu. Pe măsură ce o proteină se pliază în loc, o serie de legături de hidrogen „închide” molecula împreună, ținând-o într-o formă tridimensională specifică, care conferă proteinei funcția sa specială.

Legăturile de hidrogen țin împreună fire de ADN complementare. Nucleotidele se împerechează exact pe baza poziției donatorilor de legături de hidrogen disponibile (hidrogeni disponibili, ușor pozitivi) și a acceptorilor de legături de hidrogen (oxigenii electronegativi). Nucleotidul timină are un situs donator și un acceptor care se împerechează perfect cu acceptorul complementar și situsul donator al adeninei nucleotidice. Citozina se împerechează perfect cu guanina prin trei legături de hidrogen.

Anticorpii sunt structuri proteice pliate care vizează cu precizie și se potrivesc cu un antigen specific. Odată ce anticorpul este produs și își atinge forma tridimensională (ajutat de legarea hidrogenului), anticorpul se va conforma ca o cheie într-o încuietoare cu antigenul său specific. Anticorpul se va bloca pe antigen printr-o serie de interacțiuni, inclusiv legături de hidrogen. Corpul uman are capacitatea de a produce peste zece miliarde de tipuri diferite de anticorpi într-o reacție de imunitate.

În timp ce legăturile individuale de hidrogen nu sunt foarte puternice, o serie de legături de hidrogen este foarte sigură. Când o moleculă se leagă de hidrogen prin două sau mai multe situri cu o altă moleculă, se formează o structură inelară cunoscută sub numele de chelat. Compușii chelatori sunt utili pentru îndepărtarea sau mobilizarea moleculelor și atomilor, cum ar fi metalele.