Hidrojen bağı

Hidrojen bağı Van der Waals etkileşimlerine benzeyen ve insan vücudunda meydana gelen moleküller arasındaki etkileşimdir. Bağ, özellikle proteinlerdeki peptit bağları ve amino asit zincirleriyle bağlantılı olarak rol oynar. Bir organizma, hidrojen bağlama kapasitesi olmadan yaşayamaz çünkü yaşamsal amino asitlerden yoksundur.

Hidrojen bağı nedir?

Hidrojen bağları denir Hidrojen bağları veya H köprüler kısaltılmış. Kovalent bağlı hidrojen atomlarının, bir atom gruplama atomunun serbest elektron çiftleriyle çekici etkileşimi ile ilgili kimyasal bir etkidir. Etkileşim, polariteye dayanır ve daha kesin olarak açıklandığı gibi, bir amino veya hidroksil grubundaki pozitif polarize hidrojen atomları ile diğer fonksiyonel gruplardaki yalnız elektron çiftleri arasında oluşur.

Etkileşim yalnızca belirli koşullar altında gerçekleşir. Bir koşul, serbest elektron çiftlerinin elektronegatif özelliğidir. Bu özellik, güçlü bir bağ oluşturmak için hidrojenin elektronegatif özelliğinden daha güçlü olmalıdır. Hidrojen atomu böylece polar olarak bağlanabilir. Elektronegatif olarak serbest atomlar, örneğin nitrojen, oksijen ve florin olabilir.

Hidrojen bağları, gücü genellikle kovalent bağların veya iyonik bağların çok altında olan ikincil değerlikli bağlardır. Hidrojen bağlarındaki moleküller, molar kütlelerine göre nispeten yüksek bir erime noktasına ve benzer şekilde yüksek bir kaynama noktasına sahiptir. Bağlar, öncelikle bir organizma içindeki peptidler ve nükleik asitlerle ilişkili olarak tıbbi açıdan önemlidir.

Hidrojen bağları moleküller arası kuvvetlerdir. Varlıkları olmasaydı su, çeşitli toplu hallerde var olmayacak, gaz halinde olacaktı.

İşlev ve görev

Hidrojen bağı yalnızca zayıf bir etkileşime sahiptir ve iki parçacık arasında veya moleküller içinde meydana gelir. Bu bağlamda, bağın biçimi, örneğin, proteinlerde üçüncül yapıların oluşmasında rol oynar. Biyokimyada protein yapısı, bir protein veya peptidin farklı yapısal seviyeleri anlamına gelir. Bu doğal olarak oluşan maddelerin yapıları hiyerarşik olarak bir birincil yapıya, ikincil yapıya, üçüncül yapıya ve kuaterner yapıya bölünmüştür.

Amino asit dizisi birincil yapıdır. Bir proteinden uzaysal düzeni açısından bahsedildiğinde, protein biçimleri ve biçimsel değişim olgusuna sıklıkla başvurulur. Bu bağlamda, konformasyondaki değişiklik, mekansal yapıdaki bir değişikliğe karşılık gelir. Proteinlerin düzenlenmesi peptit bağına dayanır. Bu tür bir bağ, amino asitleri her zaman aynı şekilde birbirine bağlar.

Hücrelerde peptit bağlarına ribozomlar aracılık eder. Her bir peptit bağı, bir amino asidin karboksil gruplarının ve ikinci bir amino asidin amino gruplarının, suyun ortadan kaldırılmasıyla ilişkili bir bağlantısına karşılık gelir. Bu süreç aynı zamanda hidroliz olarak da bilinir.

Her peptid bağında tek bir bağ, bir C = O grubunu bir NH grubuna bağlar. Azot atomunun tam olarak bir çift elektron vardır. Oksijenin yüksek elektronegatifliği nedeniyle, bu serbest çift, O2 atomlarının elektron çekme etkisi altındadır. Bu şekilde oksijen, yalnız elektron çiftini nitrojen atomu ile karbon atomu arasındaki bağa kısmen çeker ve peptid bağı kısmi bir çift bağ karakteri kazanır. Çift bağ karakteri NH ve C = O gruplarının serbest dönüşünü ortadan kaldırır.

Peptit bağlarının oksijen atomları ve hidrojen atomları, istisnasız tüm peptitlerin ve proteinlerin yapı oluşumu ile ilgilidir. Bu şekilde iki amino asit birbirine yapışabilir. Böyle bir bağlanmadan sonra, iki amino asit zincirinin tüm peptit bağları birbirinin tam karşısındadır. Peptit bağındaki hidrojen atomları, doğrudan zıt peptit bağlarındaki oksijen atomları ile karşılaştırıldığında nispeten pozitif olarak polarize edilmiştir. Bu şekilde hidrojen bağları, iki amino asit zincirini oluşturur ve birbirine bağlar.

İnsan vücudundaki tüm amino asitler, en az bir karboksi grubu ve bir amino grubundan oluşan organik bileşiklerdir. Amino asitler, insan yaşamının önemli bir yapısal bileşenidir. Proteinlerin α-amino asitlerine ek olarak, hidrojen bağı olmadan ortaya çıkamayacak biyolojik fonksiyonları olan 400'den fazla proteinojenik olmayan amino asit bilinmektedir. Hidrojen bağı gibi kuvvetler, amino asitlerin üçüncül yapısını stabilize eder.

İlaçlarınızı burada bulabilirsiniz

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Fonksiyonel protein enerjili uzaysal yapıların oluşumunda bir bozulma varsa, genellikle protein katlanma bozukluklarından söz edilir. Böyle bir durum Huntington hastalığıdır. Bu genetik hastalık, otozomal dominant bir şekilde kalıtılır ve 4. kromozomdaki bir genetik mutasyona bağlıdır. Mutasyon, gen ürününün kararsızlığına yol açar. Hastalık, esas olarak uzak ekstremitelerin ve yüzün istemsiz hiperkinezi ile ilişkili nörolojik bir hastalıktır. Kalıcı hiperkinez, etkilenen kaslarda sertliğe neden olur. Ek olarak, hastalığı olan hastalar artan enerji tüketiminden muzdariptir.

Deli dana hastalığı gibi prion hastalıklarında hidrojen bağları veya genel protein yapısı ile bağlantılı patolojik semptomlar da mevcuttur. En popüler hipoteze göre BSE, protein yanlış katlanmasını başlatır. Bu yanlış katlanmış proteinler fizyolojik süreçlerle parçalanamaz ve bu nedenle dokuda, özellikle merkezi sinir sisteminde birikir. Sonuç, sinir hücrelerinin dejenerasyonudur.

Protein yapısındaki malformasyonlar, Alzheimer hastalığının nedensel bağlantısında da tartışılmaktadır. Bahsedilen hastalıklar doğrudan hidrojen bağını etkilemez, ancak hidrojen bağının önemli katkı sağladığı proteinlerin uzamsal yapısı ile ilgilidir.

Hidrojen bağı konusunda mutlak yetersizliği olan bir organizma yaşayamaz. Buna neden olan bir mutasyon, hamileliğin erken döneminde kürtajla sonuçlanacaktır.