เนื้อหา
- การก่อตัวของสะพานไฮโดรเจน
- สมบัติของพันธะไฮโดรเจน
- ความสำคัญทางชีวภาพของการเกิดพันธะไฮโดรเจน
- การก่อตัวของสะพานไฮโดรเจนในน้ำ
- การก่อตัวของสะพานไฮโดรเจนในโปรตีน
พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นเมื่อด้านบวกของโมเลกุลหนึ่งถูกดึงไปยังด้านลบของอีกด้านหนึ่ง แนวคิดนี้คล้ายคลึงกับที่ดึงดูดแม่เหล็กซึ่งมีขั้วดึงดูดอยู่ตรงข้าม ไฮโดรเจนมีโปรตอนและอิเล็กตรอน สิ่งนี้ทำให้ไฮโดรเจนเป็นอะตอมบวกทางไฟฟ้าเนื่องจากการขาดอิเล็กตรอน มันพยายามที่จะเพิ่มอิเล็กตรอนอีกหนึ่งตัวเข้าไปในชั้นพลังงานเพื่อทำให้เสถียร
การก่อตัวของสะพานไฮโดรเจน
คำสองคำมีความสำคัญที่จะต้องเข้าใจว่าสะพานไฮโดรเจนก่อตัวอย่างไร: อิเลคโตรเนกาติตี้และไดโพล อิเลคโตรเนกาติวีตี้เป็นการวัดแนวโน้มของอะตอมที่จะดึงอิเล็กตรอนเข้าสู่พันธะ ไดโพลเป็นการแยกประจุบวกและลบออกเป็นโมเลกุล ปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลเป็นแรงดึงดูดระหว่างด้านบวกของโมเลกุลขั้วหนึ่งกับด้านลบของอีกขั้วหนึ่ง
ไฮโดรเจนมักถูกดึงดูดให้มีอิเลคโตรเนกาติตีมากขึ้นเช่นฟลูออรีนคาร์บอนไนโตรเจนและออกซิเจน รูปแบบไดโพลในโมเลกุลเมื่อไฮโดรเจนยังคงมีประจุที่เป็นบวกมากขึ้นในขณะที่อิเล็กตรอนถูกดึงโดยองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีที่มากขึ้นซึ่งประจุลบจะเข้มข้นมากขึ้น
สมบัติของพันธะไฮโดรเจน
สะพานไฮโดรเจนนั้นอ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์หรืออิออนิกเนื่องจากรูปแบบและแตกหักได้ง่ายภายใต้สภาวะทางชีวภาพ โมเลกุลที่มีพันธะโควาเลนต์ apolar ไม่ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจน แต่สารประกอบใดก็ตามที่มีพันธะโควาเลนต์แบบโพลาร์สามารถสร้างสะพานได้
ความสำคัญทางชีวภาพของการเกิดพันธะไฮโดรเจน
การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนนั้นมีความสำคัญในระบบชีวภาพเพราะมันจะทำให้เสถียรและกำหนดโครงสร้างและรูปร่างของโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นกรดนิวคลีอิกและโปรตีน การผูกชนิดนี้เกิดขึ้นในโครงสร้างทางชีวภาพเช่น DNA และ RNA การรวมตัวนี้มีความสำคัญมากในน้ำเพราะเป็นแรงที่มีอยู่ระหว่างโมเลกุลของน้ำที่เกาะกัน
การก่อตัวของสะพานไฮโดรเจนในน้ำ
ทั้งในรูปของเหลวและของแข็งการเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำจะทำให้เกิดแรงดึงดูดในการจับมวลโมเลกุล สะพาน intermolecular รับผิดชอบจุดหลอมเหลวสูงของน้ำเพราะจะเพิ่มปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการแตกพันธะก่อนที่จะเริ่มเดือด พันธะไฮโดรเจนบังคับให้โมเลกุลของน้ำก่อตัวเป็นผลึกเมื่อมันแข็งตัว เนื่องจากด้านบวกและด้านลบของโมเลกุลน้ำจะต้องเน้นในการจัดเรียงที่ช่วยให้ด้านบวกเพื่อดึงดูดเชิงลบของโมเลกุล, ตาข่ายผลึกของโครงสร้างน้ำแข็งไม่ได้มีรูปร่างที่คละเคล้าและแน่นซึ่งทำให้น้ำแข็งลอยได้ ในน้ำ
การก่อตัวของสะพานไฮโดรเจนในโปรตีน
โครงสร้างสามมิติของโปรตีนมีความสำคัญมากในปฏิกิริยาทางชีวภาพเช่นที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ซึ่งรูปแบบของโปรตีนหนึ่งหรือมากกว่านั้นจะต้องพอดีกับช่องเปิดในเอนไซม์เช่นระบบกุญแจและล็อค สะพานไฮโดรเจนช่วยให้โปรตีนงอเลี้ยวและเข้ากับรูปร่างที่จำเป็นหลากหลายซึ่งเป็นตัวกำหนดกิจกรรมทางชีวภาพของโปรตีน สิ่งนี้สำคัญมากใน DNA เพราะการก่อตัวของสะพานช่วยให้โมเลกุลถือว่าการก่อตัวของเกลียวคู่