תוֹכֶן
- גיבוש גשר המימן
- מאפיינים של קשרי מימן
- חשיבות ביולוגית של היווצרות מימן
- גיבוש של מימן גשר במים
- גיבוש מימן גשרים בחלבונים
קשר מימן נוצר כאשר הצד החיובי של מולקולה אחת נמשך לקצה השלילי של אחר. המושג דומה לזה של האטרקציה המגנטית שבה מושכים קטבים מנוגדים. מימן יש פרוטון אלקטרון. זה עושה מימן אטום חיובי חשמלית בשל חוסר האלקטרון שלה. הוא מבקש להוסיף עוד אלקטרון אחד לשכבת האנרגיה שלו כדי לייצב.
גיבוש גשר המימן
שני תנאים חשובים כדי להבין כיצד נוצר גשר המימן: electronegativity ו dipole. Electronegativity הוא מדד הנטייה של אטום לצייר אלקטרונים לעצמו ליצור קשר. דיפול הוא הפרדת חיובי חיובי ושלילי לתוך מולקולה. אינטראקציה של דיפול-דיפול היא כוח אטרקטיבי בין הצד החיובי של מולקולת קוטב אחת לבין הצד השלילי של צד אחר.
מימן מושך בדרך כלל את האלמנטים electronegative יותר זה, כגון פלואור, פחמן, חנקן וחמצן. דיפול יוצר במולקולה כאשר המימן שומר על הצד החיובי יותר של המטען, בעוד האלקטרון נגרר על ידי אלמנט electronegative יותר, שבו המטען השלילי הופך להיות מרוכז יותר.
מאפיינים של קשרי מימן
גשרי מימן חלשים יותר מאשר קשרים קוולנטיים או יוניים, משום שהם נוצרים ומתרסקים בקלות בתנאים הביולוגיים. מולקולות שיש קשרים קוולנטיים אפולריים לא יוצרים קשרים מימן. אבל כל מתחם שיש הקשרים קוולנטיים הקוטב יכול ליצור את הגשרים.
חשיבות ביולוגית של היווצרות מימן
היווצרות קשרים מימן חשוב במערכות ביולוגיות משום שהם מייצבים וקובעים את המבנה ואת הצורה של מקרומולקולות גדולות, כגון חומצה גרעין וחלבונים. סוג זה של קשירת מתרחשת מבנים ביולוגיים, כגון DNA ו- RNA. זה מחייב חשוב מאוד במים כי זה הכוח שקיים בין מולקולות המים שמחזיק אותם יחד.
גיבוש של מימן גשר במים
הן כמו נוזל כמו גם מוצק, היווצרות של הקשר מימן בין מולקולות מים מספק כוח אטרקטיבי להחזיק את המסה המולקולרית. הגשרים intermolecular אחראים על נקודת ההיתוך הגבוהה של המים כי הם מגדילים את כמות האנרגיה הדרושה כדי לשבור את האג"ח לפני תחילת הרתיחה. הקשר מימן כוחות מולקולות מים ליצירת גבישים כאשר הם קופאים. מאחר שהצדדים החיוביים והשליליים של מולקולות המים חייבים להיות מכוונים בהסדר המאפשר לצדדים החיוביים למשוך את התשלילים של המולקולה, הסריג הגבישי של מבנה הקרח אינו בעל צורה מעורבת ומתוחכמת זו, המאפשרת לקרח לצוף במים.
גיבוש מימן גשרים בחלבונים
המבנה התלת-מימדי של החלבונים חשוב מאוד בתגובות ביולוגיות, כגון אלו המעורבות באנזימים, שבהם הצורה של חלבונים אחד או יותר חייבת להתאים לפתיחות באנזימים, כגון מערכת נעילה ומפתח. גשרים מימן לאפשר חלבונים להתכופף, להסתגל ולהתאים למגוון של צורות הדרושות, אשר קובעים את הפעילות הביולוגית של החלבון. זה חשוב מאוד ב- DNA כי היווצרות של גשרים מאפשר מולקולה להניח היווצרות הסליל הכפול שלה.