การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน

เนื้อหา

• การก่อตัวของไฮโดรเจน
• คุณสมบัติของพันธะไฮโดรเจน
• ความสำคัญทางชีวภาพของการเกิดพันธะไฮโดรเจน
• การก่อตัวของไฮโดรเจนในน้ำ
• การก่อตัวของไฮโดรเจนในโปรตีน

พันธะไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นเมื่อปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลหนึ่งถูกดึงดูดไปยังด้านลบของอีกด้านหนึ่ง แนวคิดนี้คล้ายกับแรงดึงดูดแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามดึงดูด ไฮโดรเจนมีโปรตอนหนึ่งตัวและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว สิ่งนี้ทำให้ไฮโดรเจนเป็นอะตอมบวกทางไฟฟ้าเนื่องจากมีอิเล็กตรอนไม่เพียงพอ มันพยายามที่จะเพิ่มอิเล็กตรอนอีกตัวลงในเปลือกพลังงานเพื่อทำให้เสถียร

การก่อตัวของไฮโดรเจน

คำสองคำมีความสำคัญในการทำความเข้าใจว่าพันธะไฮโดรเจนก่อตัวอย่างไร: อิเล็กโตรเนกาติวีตี้และไดโพล อิเลคโตรเนกาติวีตี้เป็นการวัดแนวโน้มของอะตอมที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าสู่พันธะ ไดโพลเป็นการแยกประจุบวกและประจุลบในโมเลกุล ปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลเป็นแรงดึงดูดระหว่างปลายขั้วบวกของโมเลกุลขั้วหนึ่งกับขั้วบวกของโมเลกุลขั้วอีกขั้วหนึ่ง

ไฮโดรเจนมักถูกดึงดูดให้มีองค์ประกอบทางไฟฟ้ามากกว่าตัวมันเองเช่นฟลูออรีนคาร์บอนไนโตรเจนหรือออกซิเจน รูปแบบไดโพลในโมเลกุลเมื่อไฮโดรเจนยังคงรักษาประจุที่เป็นบวกในขณะที่อิเล็กตรอนถูกดึงเข้าหาองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีซึ่งประจุลบจะเข้มข้นมากขึ้น

คุณสมบัติของพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนนั้นอ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์หรืออิออนิกเนื่องจากมันจะก่อตัวและแตกหักได้ง่ายภายใต้สภาวะทางชีวภาพ โมเลกุลที่มีพันธะโควาเลนต์ที่ไม่ใช่ขั้วไม่ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจน แต่สารประกอบใด ๆ ที่มีพันธะโควาเลนต์แบบโพลาร์สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้

ความสำคัญทางชีวภาพของการเกิดพันธะไฮโดรเจน

การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนมีความสำคัญในระบบชีวภาพเนื่องจากพันธะเสถียรและกำหนดโครงสร้างและรูปร่างของ macromolecules ขนาดใหญ่เช่นกรดนิวคลีอิกและโปรตีน พันธะชนิดนี้เกิดขึ้นในโครงสร้างทางชีวภาพเช่น DNA และ RNA พันธะนี้มีความสำคัญมากในน้ำเพราะนี่คือแรงที่มีอยู่ระหว่างโมเลกุลของน้ำเพื่อจับพวกมันไว้ด้วยกัน

การก่อตัวของไฮโดรเจนในน้ำ

ทั้งในรูปของเหลวและน้ำแข็งแข็งการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำให้แรงดึงดูดที่จะจับมวลโมเลกุลเข้าด้วยกัน พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลมีหน้าที่ในการจุดเดือดสูงของน้ำเพราะจะเพิ่มปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการแตกพันธะก่อนที่จะเริ่มเดือด พันธะไฮโดรเจนจะบังคับโมเลกุลของน้ำให้กลายเป็นผลึกเมื่อมันค้าง เนื่องจากปลายด้านบวกและด้านลบของโมเลกุลน้ำต้องวางแนวตัวเองในอาเรย์ที่ช่วยให้ปลายด้านบวกเพื่อดึงดูดปลายด้านลบของโมเลกุลดังนั้นโครงตาข่ายหรือกรอบของผลึกน้ำแข็งจึงไม่เป็นตาข่ายที่แน่นเหมือนรูปของเหลวและช่วยให้ น้ำแข็งลอยในน้ำ

การก่อตัวของไฮโดรเจนในโปรตีน

โครงสร้าง 3-D ของโปรตีนมีความสำคัญมากในปฏิกิริยาทางชีววิทยาเช่นที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ที่รูปร่างของโปรตีนหนึ่งหรือมากกว่านั้นจะต้องพอดีกับการเปิดในเอนไซม์เช่นเดียวกับกลไกการล็อคและกุญแจ พันธะไฮโดรเจนช่วยให้โปรตีนเหล่านี้โค้งงอพับและพอดีในรูปทรงต่าง ๆ ตามความจำเป็นซึ่งกำหนดกิจกรรมทางชีวภาพของโปรตีน สิ่งนี้สำคัญมากใน DNA เพราะการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนช่วยให้โมเลกุลสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นเกลียวคู่