Водородная связь

Водородная связь представляет собой взаимодействие между молекулами, которое аналогично взаимодействиям Ван-дер-Ваальса и происходит в организме человека. Связь играет важную роль, особенно в связи с пептидными связями и цепочками аминокислот в белках. Организм не жизнеспособен без способности связывать водород, потому что ему не хватает жизненно важных аминокислот.

Что такое водородная связь?

Водородные связи называются Водородные связи или Мосты H в сокращенном виде. Это химический эффект, связанный с притягивающим взаимодействием ковалентно связанных атомов водорода со свободными электронными парами атома, группирующего атомы. Взаимодействие основано на полярности и, более точно, описывается, состоит между положительно поляризованными атомами водорода в амино- или гидроксильной группе и неподеленными парами электронов в других функциональных группах.

Взаимодействие происходит только при определенных обстоятельствах. Одно из условий - это электроотрицательность свободных электронных пар. Это свойство должно быть сильнее, чем электроотрицательное свойство водорода, чтобы создать прочную связь. Таким образом, атом водорода может быть связан полярным. Электроотрицательно свободными атомами могут быть, например, азот, кислород и фтор.

Водородные связи - это вторичные валентные связи, сила которых обычно намного ниже, чем у ковалентных или ионных связей. Молекулы с водородными связями имеют относительно высокую температуру плавления и такую ​​же высокую температуру кипения по отношению к их молярной массе. Связи имеют медицинское значение, прежде всего, по отношению к пептидам и нуклеиновым кислотам в организме.

Водородные связи - это межмолекулярные силы. Без их существования вода не существовала бы в различных агрегатных состояниях, но была бы газообразной.

Функция и задача

Водородная связь имеет только слабое взаимодействие и возникает между двумя частицами или внутри молекул. В этом контексте форма связи играет роль, например, в образовании третичных структур в белках. В биохимии структура белка означает различные структурные уровни белка или пептида. Структуры этих встречающихся в природе веществ иерархически разделены на первичную структуру, вторичную структуру, третичную структуру и четвертичную структуру.

Аминокислотная последовательность является первичной структурой. Всякий раз, когда белок упоминается с точки зрения его пространственного расположения, часто упоминаются конформации белка и явление конформационного изменения. В этом контексте изменение конформации соответствует изменению пространственной структуры. Расположение белков основано на пептидной связи. Этот тип связи всегда соединяет аминокислоты одинаковым образом.

В клетках пептидные связи опосредуются рибосомами. Каждая пептидная связь соответствует соединению карбоксильных групп одной аминокислоты и аминогруппы второй аминокислоты, которое связано с отщеплением воды. Этот процесс также известен как гидролиз.

В каждой пептидной связи одинарная связь соединяет группу C = O с группой NH. У атома азота ровно одна неподеленная пара электронов. Из-за высокой электроотрицательности кислорода эта свободная пара находится под электроноакцепторным влиянием атомов O2. Таким образом, кислород частично втягивает неподеленную пару электронов в связь между атомом азота и атомом углерода, и пептидная связь приобретает характер частичной двойной связи. Характер двойной связи исключает свободное вращение групп NH и C = O.

Атомы кислорода и атомы водорода пептидных связей важны для формирования структуры всех без исключения пептидов и белков. Таким образом, две аминокислоты могут присоединяться друг к другу. После такого присоединения все пептидные связи двух цепочек аминокислот находятся прямо напротив друг друга. Атомы водорода в пептидной связи относительно положительно поляризованы по сравнению с атомами кислорода в прямо противоположных пептидных связях. Таким образом, образуются водородные связи, которые соединяют две аминокислотные цепи друг с другом.

Все аминокислоты в организме человека представляют собой органические соединения, состоящие как минимум из одной карбоксильной группы и одной аминогруппы. Аминокислоты - важный структурный компонент жизни человека. В дополнение к α-аминокислотам белков известно более 400 непротеиногенных аминокислот с биологическими функциями, которые не могут возникнуть без водородных связей. Такие силы, как водородная связь, стабилизируют третичную структуру аминокислот.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Болезни и недуги

Если происходит нарушение формирования функциональных белково-энергетических пространственных структур, обычно говорят о нарушениях сворачивания белков. Одно из таких состояний - болезнь Хантингтона. Это генетическое заболевание наследуется как аутосомно-доминантный признак и возникает из-за генетической мутации в хромосоме 4. Мутация приводит к нестабильности генного продукта. Заболевание - неврологическое заболевание, которое в первую очередь связано с непроизвольным гиперкинезом дистальных отделов конечностей и лица. Стойкий гиперкинез приводит к ригидности пораженных мышц. Кроме того, пациенты с заболеванием страдают повышенным потреблением энергии.

Патологические симптомы, связанные с водородными связями или общей структурой белка, также присутствуют при прионных заболеваниях, таких как коровье бешенство. Согласно наиболее популярной гипотезе, BSE инициирует неправильную укладку белка. Эти неправильно свернутые белки не могут быть расщеплены физиологическими процессами и поэтому накапливаются в тканях, особенно в центральной нервной системе. Результат - дегенерация нервных клеток.

Неправильное развитие белковой структуры также обсуждается в связи с болезнью Альцгеймера. Упомянутые заболевания не влияют напрямую на водородную связь, но относятся к пространственной структуре белков, в которую водородная связь вносит значительный вклад.

Организм с абсолютной неспособностью к водородной связи нежизнеспособен. Мутация, вызывающая это, может привести к аборту на ранних сроках беременности.