Δεσμός υδρογόνου

ο Δεσμός υδρογόνου είναι μια αλληλεπίδραση μεταξύ μορίων που μοιάζει με τις αλληλεπιδράσεις Van der Waals και συμβαίνει στο ανθρώπινο σώμα. Ο δεσμός παίζει ρόλο ειδικά σε σχέση με πεπτιδικούς δεσμούς και αλυσίδες αμινοξέων σε πρωτεΐνες. Χωρίς την ικανότητα να συνδέεται με δεσμούς υδρογόνου, ένας οργανισμός δεν είναι βιώσιμος επειδή στερείται ζωτικών αμινοξέων.

Τι είναι ο δεσμός υδρογόνου;

Οι δεσμοί υδρογόνου καλούνται Δεσμοί υδρογόνου ή Γ γέφυρες συντομευμένη Είναι ένα χημικό αποτέλεσμα που σχετίζεται με την ελκυστική αλληλεπίδραση ομοιοπολικώς δεσμευμένων ατόμων υδρογόνου με ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων ενός ατόμου ομαδοποίησης ατόμων. Η αλληλεπίδραση βασίζεται στην πολικότητα και, που περιγράφεται με μεγαλύτερη ακρίβεια, συνίσταται μεταξύ των θετικά πολωμένων ατόμων υδρογόνου σε μια ομάδα αμινο ή υδροξυλίου και ζεύγη ελεύθερων ηλεκτρονίων σε άλλες λειτουργικές ομάδες.

Η αλληλεπίδραση συμβαίνει μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Μία προϋπόθεση είναι η ηλεκτροαρνητική ιδιότητα των ελεύθερων ζευγών ηλεκτρονίων. Αυτή η ιδιότητα πρέπει να είναι ισχυρότερη από την ηλεκτροαρνητική ιδιότητα του υδρογόνου για να δημιουργηθεί ένας ισχυρός δεσμός. Το άτομο υδρογόνου μπορεί έτσι να είναι συνδεδεμένο πολικό. Για παράδειγμα, άτομα που δεν περιέχουν ηλεκτρογνητικά μπορεί να είναι άζωτο, οξυγόνο και φθόριο.

Οι δεσμοί υδρογόνου είναι δευτερεύοντες δεσμοί σθένους, των οποίων η ισχύς είναι συνήθως πολύ χαμηλότερη από εκείνη των ομοιοπολικών δεσμών ή των ιοντικών δεσμών. Τα μόρια σε δεσμούς υδρογόνου έχουν σχετικά υψηλό σημείο τήξεως και παρόμοιο υψηλό σημείο βρασμού σε σχέση με τη μοριακή τους μάζα. Οι δεσμοί έχουν ιατρική σημασία κυρίως σε σχέση με τα πεπτίδια και τα νουκλεϊκά οξέα εντός ενός οργανισμού.

Οι δεσμοί υδρογόνου είναι διαμοριακές δυνάμεις. Χωρίς την ύπαρξή τους, το νερό δεν θα υπήρχε σε διάφορες συγκεντρωτικές καταστάσεις, αλλά θα ήταν αέριο.

Λειτουργία & εργασία

Ο δεσμός υδρογόνου έχει μόνο ασθενή αλληλεπίδραση και εμφανίζεται μεταξύ δύο σωματιδίων ή εντός μορίων. Σε αυτό το πλαίσιο, ο τύπος δεσμού παίζει ρόλο, για παράδειγμα, για το σχηματισμό τριτογενών δομών σε πρωτεΐνες. Στη βιοχημεία, η πρωτεϊνική δομή σημαίνει τα διαφορετικά δομικά επίπεδα μιας πρωτεΐνης ή πεπτιδίου. Οι δομές αυτών των φυσικών ουσιών χωρίζονται ιεραρχικά σε μια πρωτογενή δομή, μια δευτερεύουσα δομή, μια τριτογενή δομή και μια τεταρτοταγή δομή.

Η αλληλουχία αμινοξέων είναι η κύρια δομή. Όποτε αναφέρεται μια πρωτεΐνη σε σχέση με τη χωρική της διάταξη, αναφέρονται συχνά οι διαμορφώσεις πρωτεΐνης και το φαινόμενο της διαμορφωτικής αλλαγής. Σε αυτό το πλαίσιο, η αλλαγή στη διαμόρφωση αντιστοιχεί σε μια αλλαγή στη χωρική δομή. Η διάταξη των πρωτεϊνών βασίζεται στον πεπτιδικό δεσμό. Αυτός ο τύπος δεσμού συνδέει πάντα τα αμινοξέα με τον ίδιο τρόπο.

Στα κύτταρα, οι πεπτιδικοί δεσμοί μεσολαβούνται από ριβοσώματα. Κάθε πεπτιδικός δεσμός αντιστοιχεί σε μια σύνδεση καρβοξυλομάδων ενός αμινοξέος και αμινομάδων ενός δεύτερου αμινοξέος, η οποία σχετίζεται με την απομάκρυνση του νερού. Αυτή η διαδικασία είναι επίσης γνωστή ως υδρόλυση.

Σε κάθε πεπτιδικό δεσμό, ένας απλός δεσμός συνδέει μια ομάδα C = O με μια ομάδα ΝΗ. Το άτομο αζώτου έχει ακριβώς ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων. Λόγω της υψηλής ηλεκτροαναγονικότητας του οξυγόνου, αυτό το ελεύθερο ζεύγος βρίσκεται υπό την επίδραση απόσυρσης ηλεκτρονίων των ατόμων O2. Με αυτόν τον τρόπο, το οξυγόνο τραβά μερικώς το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων στο δεσμό μεταξύ του ατόμου αζώτου και του ατόμου άνθρακα και ο πεπτιδικός δεσμός αποκτά χαρακτήρα μερικού διπλού δεσμού. Ο χαρακτήρας διπλού δεσμού εξαλείφει την ελεύθερη περιστροφή των ομάδων NH και C = O.

Τα άτομα οξυγόνου και τα άτομα υδρογόνου των πεπτιδικών δεσμών είναι σημαντικά για τον σχηματισμό δομής όλων των πεπτιδίων και πρωτεϊνών χωρίς εξαίρεση. Με αυτόν τον τρόπο, δύο αμινοξέα μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους. Μετά από μια τέτοια προσκόλληση, όλοι οι πεπτιδικοί δεσμοί δύο αλυσίδων αμινοξέων είναι ακριβώς απέναντι ο ένας από τον άλλο. Τα άτομα υδρογόνου στον πεπτιδικό δεσμό είναι σχετικά θετικά πολωμένα σε σύγκριση με τα άτομα οξυγόνου στους άμεσα αντίθετους πεπτιδικούς δεσμούς. Με αυτόν τον τρόπο, οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζουν και συνδέουν τις δύο αλυσίδες αμινοξέων μεταξύ τους.

Όλα τα αμινοξέα στο ανθρώπινο σώμα είναι οργανικές ενώσεις αποτελούμενες από τουλάχιστον μία καρβοξυ ομάδα και μία αμινομάδα. Τα αμινοξέα αποτελούν βασικό δομικό συστατικό της ανθρώπινης ζωής. Εκτός από τα α-αμινοξέα των πρωτεϊνών, είναι γνωστά περισσότερα από 400 μη πρωτεϊνογόνα αμινοξέα με βιολογικές λειτουργίες που δεν θα μπορούσαν να προκύψουν χωρίς σύνδεση υδρογόνου. Δυνάμεις όπως ο δεσμός υδρογόνου σταθεροποιούν την τριτοταγή δομή των αμινοξέων.

Μπορείτε να βρείτε το φάρμακό σας εδώ

Ασθένειες και παθήσεις

Εάν υπάρχει μια διαταραχή στο σχηματισμό λειτουργικών πρωτεϊνούχων χωρικών δομών, κάποιος συνήθως μιλά για διαταραχές αναδίπλωσης πρωτεϊνών. Μια τέτοια κατάσταση είναι η νόσος του Χάντινγκτον. Αυτή η γενετική ασθένεια κληρονομείται ως αυτοσωματικό κυρίαρχο χαρακτηριστικό και οφείλεται σε γενετική μετάλλαξη στο χρωμόσωμα 4. Η μετάλλαξη οδηγεί σε αστάθεια του γονιδιακού προϊόντος. Η ασθένεια είναι μια νευρολογική ασθένεια που σχετίζεται κυρίως με ακούσια υπερκινησία των άπω άκρων και του προσώπου. Η επίμονη υπερκινησία οδηγεί σε ακαμψία στους προσβεβλημένους μυς. Επιπλέον, οι ασθενείς με την ασθένεια υποφέρουν από αυξημένη κατανάλωση ενέργειας.

Παθολογικά συμπτώματα σε σχέση με δεσμούς υδρογόνου ή τη γενική πρωτεϊνική δομή είναι επίσης παρόντα σε ασθένειες πριόν όπως η ασθένεια τρελών αγελάδων. Η πιο δημοφιλής υπόθεση είναι ότι η ΣΕΒ προκαλεί αναντιστοιχία πρωτεϊνών. Αυτές οι αναδιπλωμένες πρωτεΐνες δεν μπορούν να διαχωριστούν με φυσιολογικές διεργασίες και συνεπώς συσσωρεύονται στον ιστό, ειδικά στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Το αποτέλεσμα είναι ο εκφυλισμός των νευρικών κυττάρων.

Οι δυσπλασίες της πρωτεϊνικής δομής συζητούνται επίσης στην αιτιώδη συνάφεια της νόσου του Alzheimer. Οι ασθένειες που αναφέρονται δεν επηρεάζουν άμεσα τον δεσμό υδρογόνου, αλλά σχετίζονται με τη χωρική δομή των πρωτεϊνών, στην οποία ο δεσμός υδρογόνου συμβάλλει σημαντικά.

Ένας οργανισμός με απόλυτη ανικανότητα στον δεσμό υδρογόνου δεν είναι βιώσιμος. Μια μετάλλαξη που προκαλεί αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα την άμβλωση στις αρχές της εγκυμοσύνης.