พันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจน เป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่คล้ายกับปฏิสัมพันธ์ของ Van der Waals และเกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์ พันธะมีบทบาทโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมต่อกับพันธะเปปไทด์และโซ่ของกรดอะมิโนในโปรตีน หากปราศจากความสามารถในการยึดติดกับพันธะไฮโดรเจนสิ่งมีชีวิตก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้เพราะขาดกรดอะมิโนที่สำคัญ

พันธะไฮโดรเจนคืออะไร?

เรียกว่าพันธะไฮโดรเจน พันธะไฮโดรเจน หรือ สะพาน H ย่อ เป็นผลทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ที่น่าดึงดูดของอะตอมไฮโดรเจนที่มีพันธะโควาเลนต์กับคู่อิเล็กตรอนอิสระของอะตอมที่จัดกลุ่ม ปฏิสัมพันธ์จะขึ้นอยู่กับขั้วและอธิบายอย่างละเอียดมากขึ้นประกอบด้วยระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนที่มีขั้วเป็นบวกในกลุ่มอะมิโนหรือไฮดรอกซิลและอิเล็กตรอนคู่เดียวในกลุ่มฟังก์ชันอื่น ๆ

การโต้ตอบเกิดขึ้นภายใต้สถานการณ์บางอย่างเท่านั้น เงื่อนไขหนึ่งคือคุณสมบัติทางอิเล็กโทรเนกาติวิตีของคู่อิเล็กตรอนอิสระ คุณสมบัตินี้จะต้องแข็งแรงกว่าสมบัติเชิงอิเล็กโทรเนกาติวิตีของไฮโดรเจนเพื่อสร้างพันธะที่แข็งแกร่ง อะตอมของไฮโดรเจนจึงสามารถจับขั้วได้ ตัวอย่างเช่นอะตอมที่ปราศจากอิเล็กโทรเนกติคัลอาจเป็นไนโตรเจนออกซิเจนและฟลูออรีน

พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะวาเลนซ์ทุติยภูมิซึ่งโดยปกติแล้วความแข็งแรงจะต่ำกว่าพันธะโควาเลนต์หรือพันธะไอออนิก โมเลกุลในพันธะไฮโดรเจนมีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูงและมีจุดเดือดที่สูงใกล้เคียงกันเมื่อเทียบกับมวลโมลาร์ พันธะมีความเกี่ยวข้องทางการแพทย์โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเปปไทด์และกรดนิวคลีอิกภายในสิ่งมีชีวิต

พันธะไฮโดรเจนเป็นแรงระหว่างโมเลกุล หากไม่มีการดำรงอยู่ของพวกมันน้ำจะไม่มีอยู่ในสถานะมวลรวมต่างๆ แต่จะเป็นก๊าซ

ฟังก์ชันและงาน

พันธะไฮโดรเจนมีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเท่านั้นและเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคสองอนุภาคหรือภายในโมเลกุล ในบริบทนี้ประเภทของพันธะมีบทบาทเช่นสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างตติยภูมิในโปรตีน ในทางชีวเคมีโครงสร้างของโปรตีนหมายถึงระดับโครงสร้างที่แตกต่างกันของโปรตีนหรือเปปไทด์ โครงสร้างของสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้แบ่งตามลำดับชั้นออกเป็นโครงสร้างหลักโครงสร้างทุติยภูมิโครงสร้างตติยภูมิและโครงสร้างควอเทอร์นารี

ลำดับกรดอะมิโนเป็นโครงสร้างหลัก เมื่อใดก็ตามที่มีการกล่าวถึงโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงเชิงพื้นที่มักมีการอ้างถึงความสอดคล้องของโปรตีนและปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ในบริบทนี้การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างเชิงพื้นที่ การจัดเรียงของโปรตีนเป็นไปตามพันธะเปปไทด์ พันธะประเภทนี้เชื่อมต่อกรดอะมิโนในลักษณะเดียวกันเสมอ

ในเซลล์พันธะเปปไทด์เป็นสื่อกลางโดยไรโบโซม พันธะเปปไทด์แต่ละตัวสอดคล้องกับการเชื่อมต่อของหมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนหนึ่งตัวและกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนตัวที่สองซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำจัดน้ำ กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าไฮโดรไลซิส

ในพันธะเปปไทด์ทุกพันธะเดี่ยวจะเชื่อมต่อกลุ่ม C = O กับกลุ่ม NH อะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนคู่เดียว เนื่องจากมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของออกซิเจนสูงคู่อิสระนี้จึงอยู่ภายใต้อิทธิพลการถอนอิเล็กตรอนของอะตอม O2 ด้วยวิธีนี้ออกซิเจนบางส่วนดึงอิเล็กตรอนคู่เดียวเข้าสู่พันธะระหว่างอะตอมไนโตรเจนกับอะตอมของคาร์บอนและพันธะเปปไทด์ได้รับลักษณะพันธะคู่บางส่วน อักขระพันธะคู่กำจัดการหมุนอิสระของกลุ่ม NH และ C = O

อะตอมของออกซิเจนและอะตอมของไฮโดรเจนของพันธะเปปไทด์มีความเกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างของเปปไทด์และโปรตีนทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น ด้วยวิธีนี้กรดอะมิโนสองตัวสามารถยึดติดกันได้ หลังจากการเชื่อมต่อดังกล่าวพันธะเปปไทด์ทั้งหมดของกรดอะมิโนสองเครือจะอยู่ตรงข้ามกันโดยตรง อะตอมของไฮโดรเจนในพันธะเปปไทด์ค่อนข้างมีขั้วเป็นบวกเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมของออกซิเจนในพันธะเปปไทด์ที่อยู่ตรงข้ามกันโดยตรง ด้วยวิธีนี้พันธะไฮโดรเจนจะก่อตัวและเชื่อมต่อโซ่กรดอะมิโนทั้งสองเข้าด้วยกัน

กรดอะมิโนทั้งหมดในร่างกายมนุษย์เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซีอย่างน้อยหนึ่งหมู่และหมู่อะมิโนหนึ่งกลุ่ม กรดอะมิโนเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่จำเป็นของชีวิตมนุษย์ นอกจากกรดอะมิโนα-amino ของโปรตีนแล้วยังมีกรดอะมิโนที่ไม่ใช่โปรตีนเจนิกมากกว่า 400 ชนิดที่มีหน้าที่ทางชีววิทยาซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีพันธะไฮโดรเจน แรงเช่นพันธะไฮโดรเจนทำให้โครงสร้างตติยภูมิของกรดอะมิโนเสถียร

คุณสามารถหายาของคุณได้ที่นี่

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

หากมีความผิดปกติในการก่อตัวของโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนที่ทำงานได้มักจะพูดถึงความผิดปกติของการพับโปรตีน หนึ่งในภาวะดังกล่าวคือโรคฮันติงตัน โรคทางพันธุกรรมนี้ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นลักษณะเด่นของ autosomal และเกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในโครโมโซม 4 การกลายพันธุ์ทำให้เกิดความไม่แน่นอนของผลิตภัณฑ์ยีน โรคนี้เป็นโรคทางระบบประสาทที่ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับภาวะ hyperkinesis โดยไม่สมัครใจของแขนขาส่วนปลายและใบหน้า hyperkinesis อย่างต่อเนื่องนำไปสู่ความแข็งแกร่งในกล้ามเนื้อที่ได้รับผลกระทบ นอกจากนี้ผู้ป่วยที่เป็นโรคต้องทนทุกข์ทรมานจากการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น

อาการทางพยาธิวิทยาที่เกี่ยวข้องกับพันธะไฮโดรเจนหรือโครงสร้างโปรตีนทั่วไปยังมีอยู่ในโรคพรีออนเช่นโรควัวบ้า สมมติฐานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ BSE ทำให้เกิดการหลุดลอกของโปรตีน โปรตีนที่ถูกแยกออกเหล่านี้ไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการทางสรีรวิทยาดังนั้นจึงสะสมในเนื้อเยื่อโดยเฉพาะในระบบประสาทส่วนกลาง ผลที่ตามมาคือการเสื่อมของเซลล์ประสาท

นอกจากนี้ยังมีการกล่าวถึงความผิดปกติของโครงสร้างโปรตีนในความสัมพันธ์เชิงสาเหตุของโรคอัลไซเมอร์ โรคที่กล่าวถึงไม่ส่งผลโดยตรงต่อพันธะไฮโดรเจน แต่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนซึ่งพันธะไฮโดรเจนมีส่วนสำคัญ

สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถยึดติดกับไฮโดรเจนได้อย่างสมบูรณ์จะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ การกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดสิ่งนี้จะส่งผลให้เกิดการแท้งในช่วงตั้งครรภ์