Vodik vezivanje je interakcija između molekule koji sliči Van der Waalsu interakcije a javlja se u ljudskom tijelu. Veza ima ulogu prvenstveno u kontekstu peptidnih veza i lanaca aminokiseline in proteini, Bez vodik vezne sposobnosti, organizam nije održiv jer mu nedostaje vitalnosti aminokiseline.
Što je vodikova veza?
Vodik veze su intermolekularne sile. Bez njihovog postojanja, voda ne bi postojao u različitim agregacijskim stanjima, već bi bio plinovit. Vodikova veza skraćeno je vodikova veza ili H-veza. To je kemijski učinak koji se odnosi na atraktivnu interakciju kovalentno vezanih atoma vodika na slobodnim elektronskim parovima atomskog grupirajućeg atoma. Interakcija se temelji na polarnosti i, točnije opisana, postoji između pozitivno polariziranih atoma vodika u amino ili hidroksilnoj skupini i slobodnih elektronskih parova drugih funkcionalnih skupina. Samo pod određenim uvjetima dolazi do interakcije. Jedan stanje je elektronegativno svojstvo slobodnih elektronskih parova. To svojstvo mora biti jače od elektronegativnog svojstva vodika da stvori jaku vezu. Atom vodika tako može biti polarno vezan. Elektronegativni slobodni atomi mogu biti, na primjer, dušik, kisiki fluor. Vodikove veze su sekundarne valentne veze čiji snaga je obično daleko ispod kovalentnih veza ili ionskih veza. molekule u vodikovim vezama imaju relativno visoku talište u odnosu na njihove kutnjak masa i slično visok vrelište. Veze imaju medicinsko značenje prvenstveno s obzirom na peptide i nukleinske kiseline unutar organizma. Vodikove veze su intermolekularne sile. Bez njihovog postojanja, voda ne bi postojao u različitim agregacijskim stanjima, već bi bio plinovit.
Funkcija i zadatak
Vodikova veza ima samo slabu interakciju i javlja se između dvije čestice ili unutar nje molekule. U tom kontekstu, oblik veze igra ulogu, na primjer, u stvaranju tercijarnih struktura u proteini. U biokemiji se struktura proteina odnosi na različite strukturne razine proteina ili peptida. Strukture ovih prirodnih supstanci dijele se hijerarhijski na primarnu strukturu, sekundarnu strukturu, tercijarnu strukturu i kvaternarnu strukturu. Primarnom strukturom smatra se aminokiselinski slijed. Kad se protein spominje u smislu prostornog rasporeda, to često postoji govoriti proteinskih konformacija i fenomen konformacijske promjene. Konformacijska promjena u ovom kontekstu odgovara promjeni prostorne strukture. Uređenje proteini ima za osnovu peptidnu vezu. Ova vrsta veze uvijek se povezuje aminokiseline na isti način. U stanicama peptidne veze posreduju ribosoma. Svaka peptidna veza odgovara vezi karboksilnih skupina jedne aminokiseline i amino skupina druge aminokiseline, što je popraćeno razdvajanjem voda. Taj je postupak poznat i kao hidroliza. U svakoj peptidnoj vezi pojedinačna veza povezuje C = O skupinu s NH skupinom. The dušik atom ima točno jedan slobodni elektronski par. Zbog velike elektronegativnosti kisik, ovaj slobodni par je pod utjecajem elektrona na povlačenje atoma O2. Na ovaj način, kisik djelomično uvlači slobodni elektronski par u vezu između dušik atom i ugljen atoma, a peptidna veza dobiva proporcionalni karakter dvostruke veze. Znak dvostruke veze uklanja slobodnu rotaciju skupine NH i C = O. Atomi kisika i atomi vodika peptidnih veza relevantni su za stvaranje strukture svih peptida i proteina bez iznimke. Dvije amino kiseline mogu se međusobno pričvrstiti na ovaj način. Nakon takvog vezanja, sve peptidne veze dva lanca amino kiseline su izravno jedna nasuprot drugoj. Atomi vodika u peptidnoj vezi su relativno pozitivno polarizirani u usporedbi s atomima kisika u peptidnim vezama izravno jedan nasuprot drugome. Na taj način vodikove veze stvaraju i povezuju dva lanca aminokiselina. Sve amino kiseline u ljudskom su tijelu organski spojevi koji se sastoje od najmanje jedne karboksi skupine i jedne amino skupine.Aminokiseline su bitni strukturni građevni blok ljudskog života. Pored α-aminokiselina proteina, poznato je više od 400 neproteinogenih aminokiselina s biološkim funkcijama koje se ne bi mogle stvoriti bez vodikove veze. Sile poput vodikove veze tako prvenstveno stabiliziraju tercijarnu strukturu aminokiselina.
Bolesti i poremećaji
Kada postoji poremećaj u stvaranju funkcionalnog proteina gen prostornih struktura, obično se koristi pojam bolesti presavijanja proteina. Jedan od takvih poremećaja je Huntingtonove bolesti. Ova genetska bolest nasljeđuje se na autosomno dominantan način, a posljedica je genetske mutacije u kromosomu 4. Mutacija dovodi do nestabilnosti gen proizvod. Poremećaj je neurološka bolest povezana prvenstveno s nehotičnim hiperkinezama distalnih ekstremiteta i lica. Trajne hiperkineze rezultiraju ukočenošću zahvaćenih mišića. Uz to, pacijenti s bolešću pate od povećane potrošnje energije. Patološki fenomeni povezani s vodikovom vezom ili općenitom strukturom bjelančevina također su prisutni u prionskim bolestima poput bolesti ludih krava. Prema najčešće prihvaćenoj hipotezi, BSE pokreće pogrešno savijanje proteina. Ti se pogrešno sklopljeni proteini ne mogu razgraditi fiziološkim procesima i zato se akumuliraju u tkivima, posebno u središnjem živčani sustav. Rezultat je degeneracija živčanih stanica. O malformacijama proteinske strukture također se govori u uzročnom kontekstu Alzheimerova bolest. Spomenute bolesti ne utječu izravno na vodikovu vezu, već se odnose na prostornu strukturu bjelančevina, čemu vodikova veza značajno doprinosi. Organizam s apsolutnom nesposobnošću za vodikovu vezu nije održiv. Mutacija koja je to uzrokovala rezultirala bi ranim gestacijskim padom.
