Obsah
- Tvorba vodíkových väzieb
- Vlastnosti vodíkových väzieb
- Biologický význam tvorby vodíkových väzieb
- Tvorba vodíkových väzieb vo vode
- Tvorba vodíkových väzieb v proteínoch
Vodíková väzba sa vytvorí, keď je pozitívny koniec jednej molekuly pritiahnutý na negatívny koniec druhej. Koncept je podobný magnetickej príťažlivosti, kde priťahujú opačné póly. Vodík má jeden protón a jeden elektrón. Vďaka tomu je vodík elektricky pozitívnym atómom, pretože má nedostatok elektrónov. Snaží sa pridať do svojho energetického obalu ďalší elektrón, aby ho stabilizoval.
Tvorba vodíkových väzieb
Na pochopenie toho, ako sa tvorí vodíková väzba, sú dôležité dva pojmy: elektronegativita a dipól. Elektronegativita je miera tendencie atómu priťahovať elektróny k sebe, aby vytvorili väzbu. Dipol je separácia kladných a záporných nábojov v molekule. Interakcia dipól-dipól je atraktívnou silou medzi pozitívnym koncom jednej polárnej molekuly a negatívnym koncom inej polárnej molekuly.
Vodík je najčastejšie priťahovaný k viac elektronegatívnym prvkom ako je fluór, uhlík, dusík alebo kyslík. Dipól sa tvorí v molekule, keď si vodík udrží pozitívnejší koniec náboja, zatiaľ čo jeho elektrón je nasmerovaný smerom k elektronegatívnemu prvku, kde bude záporný náboj koncentrovanejší.
Vlastnosti vodíkových väzieb
Vodíkové väzby sú slabšie ako kovalentné alebo iónové väzby, pretože sa za biologických podmienok ľahko tvoria a rozpadajú. Molekuly, ktoré majú nepolárne kovalentné väzby, nevytvárajú vodíkové väzby. Avšak akákoľvek zlúčenina, ktorá má polárne kovalentné väzby, môže tvoriť vodíkovú väzbu.
Biologický význam tvorby vodíkových väzieb
Tvorba vodíkových väzieb je dôležitá v biologických systémoch, pretože väzby stabilizujú a určujú štruktúru a tvar veľkých makromolekúl, ako sú nukleové kyseliny a proteíny. Tento typ väzby sa vyskytuje v biologických štruktúrach, ako sú DNA a RNA. Táto väzba je veľmi dôležitá vo vode, pretože je to sila, ktorá existuje medzi molekulami vody, ktorá ich drží pohromade.
Tvorba vodíkových väzieb vo vode
Tvorba vodíkových väzieb medzi molekulami vody, ako kvapalina, tak aj ako pevný ľad, vytvára príťažlivú silu na udržanie molekulovej hmotnosti pohromade. Medzimolekulová vodíková väzba je zodpovedná za vysoký bod varu vody, pretože zvyšuje množstvo energie potrebnej na prerušenie väzieb skôr, ako môže začať varenie. Vodíková väzba núti molekuly vody tvoriť kryštály, keď mrzne. Pretože kladné a záporné konce molekúl vody sa musia orientovať v poli, ktoré umožňuje pozitívnym koncom prilákať záporné konce molekúl, mriežka alebo kostra ľadového kryštálu nie sú tak pevne spojené ako tekutá forma a umožňuje ľad plávať vo vode.
Tvorba vodíkových väzieb v proteínoch
3-D štruktúra proteínov je veľmi dôležitá pri biologických reakciách, ako sú reakcie zahŕňajúce enzýmy, pri ktorých sa tvar jedného alebo viacerých proteínov musí zhodovať s otvormi v enzýmoch, podobne ako mechanizmus zámku a kľúča. Vodíková väzba umožňuje týmto proteínom ohýbať sa, skladať sa a podľa potreby sa zmestiť do rôznych tvarov, ktoré určujú biologickú aktivitu proteínu. To je v DNA veľmi dôležité, pretože tvorba vodíkových väzieb umožňuje molekule predpokladať jej tvorbu dvojitej špirály.