Liên kết hydro

Các Liên kết hydro là sự tương tác giữa các phân tử tương tự như tương tác Van der Waals và xảy ra trong cơ thể con người. Liên kết có vai trò đặc biệt liên quan đến liên kết peptit và chuỗi axit amin trong protein. Nếu không có khả năng liên kết với các liên kết hydro, một sinh vật không thể sống được vì nó thiếu các axit amin quan trọng.

Liên kết hydro là gì?

Liên kết hydro được gọi là Liên kết hydro hoặc là Cầu H viết tắt. Đó là một hiệu ứng hóa học liên quan đến tương tác hấp dẫn của các nguyên tử hydro liên kết cộng hóa trị với các cặp electron tự do của nguyên tử phân nhóm nguyên tử. Tương tác dựa trên sự phân cực và, được mô tả chính xác hơn, bao gồm giữa các nguyên tử hydro phân cực dương trong một nhóm amino hoặc hydroxyl và các cặp electron đơn lẻ trong các nhóm chức năng khác.

Sự tương tác chỉ xảy ra trong những trường hợp nhất định. Một điều kiện là tính chất âm điện của các cặp electron tự do. Tính chất này phải mạnh hơn tính chất âm điện của hiđro để tạo ra liên kết bền. Do đó, nguyên tử hydro có thể được liên kết phân cực. Ví dụ, các nguyên tử tự do mang điện có thể là nitơ, oxy và flo.

Liên kết hydro là liên kết hóa trị thứ cấp, độ bền của nó thường kém xa liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion. Các phân tử trong liên kết hiđro có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao và nhiệt độ sôi cao tương ứng với khối lượng mol phân tử của chúng. Các liên kết có liên quan đến y tế chủ yếu liên quan đến các peptit và axit nucleic trong một sinh vật.

Liên kết hiđro là lực liên phân tử. Nếu không có sự tồn tại của chúng, nước sẽ không tồn tại ở các trạng thái tổng hợp khác nhau, mà sẽ ở thể khí.

Chức năng & nhiệm vụ

Liên kết hydro chỉ có tương tác yếu và xảy ra giữa hai hạt hoặc trong phân tử. Trong bối cảnh này, loại liên kết đóng một vai trò, ví dụ, đối với sự hình thành cấu trúc bậc ba trong protein. Trong hóa sinh, cấu trúc protein có nghĩa là các cấp độ cấu trúc khác nhau của protein hoặc peptit. Cấu trúc của các chất có trong tự nhiên này được chia theo thứ bậc thành cấu trúc sơ cấp, cấu trúc thứ cấp, cấu trúc bậc ba và cấu trúc bậc bốn.

Trình tự axit amin là cấu trúc chính. Bất cứ khi nào một protein được đề cập liên quan đến sự sắp xếp không gian của nó, các cấu trúc của protein và hiện tượng thay đổi cấu trúc thường được đề cập đến. Trong bối cảnh này, sự thay đổi về cấu trúc tương ứng với sự thay đổi của cấu trúc không gian. Sự sắp xếp của các protein dựa trên liên kết peptit. Loại liên kết này luôn kết nối các axit amin theo cùng một cách.

Trong tế bào, các liên kết peptit được trung gian bởi các ribôxôm. Mỗi liên kết peptit tương ứng với một liên kết của các nhóm cacboxyl của một axit amin và các nhóm amin của axit amin thứ hai, liên kết này liên quan đến việc loại bỏ nước. Quá trình này còn được gọi là quá trình thủy phân.

Trong mọi liên kết peptit, một liên kết đơn nối một nhóm C = O với một nhóm NH. Nguyên tử nitơ có đúng một cặp electron duy nhất. Do oxi có độ âm điện lớn nên cặp tự do này chịu ảnh hưởng rút electron của nguyên tử O2. Bằng cách này, oxy kéo một phần cặp electron đơn lẻ vào liên kết giữa nguyên tử nitơ và nguyên tử cacbon, và liên kết peptit có được đặc tính liên kết đôi một phần. Đặc tính liên kết đôi loại bỏ sự quay tự do của nhóm NH và C = O.

Nguyên tử oxy và nguyên tử hydro của liên kết peptit có liên quan đến sự hình thành cấu trúc của tất cả các peptit và protein không có ngoại lệ. Bằng cách này, hai axit amin có thể gắn vào nhau. Sau khi gắn như vậy, tất cả các liên kết peptit của hai chuỗi axit amin là đối diện trực tiếp với nhau. Nguyên tử hydro trong liên kết peptit phân cực tương đối dương khi so sánh với nguyên tử oxy trong liên kết peptit đối diện trực tiếp. Bằng cách này, các liên kết hydro hình thành và kết nối hai chuỗi axit amin với nhau.

Tất cả các axit amin trong cơ thể con người là hợp chất hữu cơ được tạo thành từ ít nhất một nhóm cacboxy và một nhóm amin. Axit amin là một thành phần cấu trúc thiết yếu của cuộc sống con người. Ngoài các α-amino axit của protein, hơn 400 axit amin không tạo protein có chức năng sinh học được biết là không thể hình thành nếu không có liên kết hydro. Các lực như liên kết hydro làm ổn định cấu trúc bậc ba của các axit amin.

Bạn có thể tìm thấy thuốc của mình tại đây

Bệnh tật & ốm đau

Nếu có sự rối loạn trong việc hình thành các cấu trúc không gian protein chức năng, người ta thường nói đến rối loạn gấp protein. Một trong những tình trạng như vậy là bệnh Huntington. Bệnh di truyền này được di truyền là một tính trạng trội trên NST thường và do đột biến gen ở nhiễm sắc thể số 4. Đột biến dẫn đến sản phẩm gen không ổn định. Căn bệnh này là một bệnh thần kinh chủ yếu liên quan đến tăng vận động không tự chủ của các chi xa và mặt. Tăng vận động liên tục dẫn đến cứng các cơ bị ảnh hưởng. Ngoài ra, bệnh nhân mắc bệnh còn bị tăng tiêu hao năng lượng.

Các triệu chứng bệnh lý liên quan đến liên kết hydro hoặc cấu trúc protein chung cũng có trong các bệnh prion như bệnh bò điên. Giả thuyết phổ biến nhất là BSE gây ra sự phân bố sai protein. Các protein bị gấp khúc này không thể bị phá vỡ bởi các quá trình sinh lý và do đó tích tụ trong mô, đặc biệt là trong hệ thần kinh trung ương. Kết quả là làm thoái hóa các tế bào thần kinh.

Các dị dạng của cấu trúc protein cũng đang được thảo luận về mối liên hệ nhân quả của bệnh Alzheimer. Các bệnh được đề cập không ảnh hưởng trực tiếp đến liên kết hydro, nhưng liên quan đến cấu trúc không gian của protein, trong đó liên kết hydro đóng góp đáng kể.

Một sinh vật không có khả năng tuyệt đối với liên kết hydro sẽ không thể tồn tại. Một đột biến gây ra điều này sẽ dẫn đến phá thai trong thời kỳ đầu mang thai.