พันธะไฮโดรเจน: หน้าที่งานและโรค

ไฮโดรเจน พันธะคือปฏิสัมพันธ์ระหว่าง โมเลกุล ที่คล้ายกับ Van der Waals ปฏิสัมพันธ์ และเกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์ พันธะมีบทบาทสำคัญในบริบทของพันธะเปปไทด์และโซ่ของ กรดอะมิโน in โปรตีน. ไม่มี ไฮโดรเจน ความสามารถในการผูกมัดสิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้เพราะขาดความสำคัญ กรดอะมิโน.

พันธะไฮโดรเจนคืออะไร?

ไฮโดรเจน พันธะเป็นแรงระหว่างโมเลกุล หากไม่มีการดำรงอยู่ของพวกเขา น้ำ จะไม่มีอยู่ในสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกัน แต่จะเป็นก๊าซ พันธะไฮโดรเจนเรียกโดยย่อว่าพันธะไฮโดรเจนหรือพันธะ H เป็นผลกระทบทางเคมีที่อ้างถึงปฏิสัมพันธ์ที่น่าดึงดูดของอะตอมไฮโดรเจนพันธะโควาเลนต์ที่มีต่อคู่อิเล็กตรอนอิสระของอะตอมที่จัดกลุ่ม ปฏิสัมพันธ์จะขึ้นอยู่กับขั้วและอธิบายได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นมีอยู่ระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนที่มีขั้วเป็นบวกในหมู่อะมิโนหรือไฮดรอกซิลและคู่อิเล็กตรอนอิสระของกลุ่มฟังก์ชันอื่น ๆ การโต้ตอบจะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น หนึ่ง สภาพ คือคุณสมบัติทางอิเล็กโทรเนกาติวิตีของคู่อิเล็กตรอนอิสระ คุณสมบัตินี้จะต้องแข็งแรงกว่าคุณสมบัติอิเล็กโทรเนกาติวิตีของไฮโดรเจนเพื่อสร้างพันธะที่แข็งแกร่ง ดังนั้นอะตอมของไฮโดรเจนจึงสามารถสร้างพันธะที่มีขั้วได้ อะตอมที่ไม่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสามารถเป็นตัวอย่างเช่น ก๊าซไนโตรเจน, ออกซิเจนและฟลูออรีน พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะวาเลนซ์ทุติยภูมิซึ่ง ความแข็งแรง มักจะต่ำกว่าพันธะโควาเลนต์หรือพันธะไอออนิก โมเลกุล ในพันธะไฮโดรเจนมีค่าค่อนข้างสูง จุดหลอมเหลว เทียบกับ ฟันกราม มวล และสูงในระดับเดียวกัน จุดเดือด. พันธบัตรมีความเกี่ยวข้องทางการแพทย์โดยส่วนใหญ่เกี่ยวกับเปปไทด์และ กรดนิวคลีอิก ภายในสิ่งมีชีวิต พันธะไฮโดรเจนเป็นแรงระหว่างโมเลกุล หากไม่มีการดำรงอยู่ของพวกเขา น้ำ จะไม่มีอยู่ในสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกัน แต่จะเป็นก๊าซ

ฟังก์ชั่นและงาน

พันธะไฮโดรเจนมีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเท่านั้นและเกิดขึ้นระหว่างสองอนุภาคหรือภายใน โมเลกุล. ในบริบทนี้รูปแบบพันธะมีบทบาทตัวอย่างเช่นในการก่อตัวของโครงสร้างตติยภูมิใน โปรตีน. ในทางชีวเคมีโครงสร้างของโปรตีนหมายถึงระดับโครงสร้างที่แตกต่างกันของโปรตีนหรือเปปไทด์ โครงสร้างของสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้แบ่งตามลำดับชั้นออกเป็นโครงสร้างหลักโครงสร้างทุติยภูมิโครงสร้างตติยภูมิและโครงสร้างควอเทอร์นารี โครงสร้างหลักถือเป็นลำดับกรดอะมิโน เมื่อกล่าวถึงโปรตีนในแง่ของการจัดเรียงเชิงพื้นที่มักจะมี คุย ความสอดคล้องของโปรตีนและปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง การเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างในบริบทนี้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเชิงพื้นที่ การจัดเรียงของ โปรตีน มีพันธะเปปไทด์เป็นพื้นฐาน พันธบัตรประเภทนี้เชื่อมต่อกันเสมอ กรดอะมิโน ในทำนองเดียวกัน. ในเซลล์พันธะเปปไทด์เป็นสื่อกลาง ไรโบโซม. พันธะเปปไทด์แต่ละตัวสอดคล้องกับการเชื่อมต่อของหมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนหนึ่งตัวและกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนตัวที่สองซึ่งมาพร้อมกับการแยกออกจาก น้ำ. กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าไฮโดรไลซิส ในพันธะเปปไทด์แต่ละพันธะเดี่ยวจะเชื่อมต่อกลุ่ม C = O กับกลุ่ม NH ก๊าซไนโตรเจน อะตอมมีอิเล็กตรอนอิสระหนึ่งคู่ เนื่องจากค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงของ ออกซิเจนคู่อิสระนี้อยู่ภายใต้อิทธิพลการถอนอิเล็กตรอนของอะตอม O2 ด้วยวิธีนี้ไฟล์ ออกซิเจน บางส่วนดึงคู่อิเล็กตรอนอิสระเข้าสู่พันธะระหว่าง ก๊าซไนโตรเจน อะตอมและ คาร์บอน อะตอมและพันธะเปปไทด์ได้มาซึ่งอักขระพันธะคู่ตามสัดส่วน อักขระพันธะคู่จะลบความสามารถในการหมุนอิสระของกลุ่ม NH และ C = O อะตอมของออกซิเจนและอะตอมของไฮโดรเจนของพันธะเปปไทด์มีความเกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างของเปปไทด์และโปรตีนทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น อะมิโนสองตัว กรด สามารถแนบกันได้ด้วยวิธีนี้ หลังจากสิ่งที่แนบมาพันธะเปปไทด์ทั้งหมดของอะมิโนสองเครือ กรด อยู่ตรงข้ามกัน อะตอมของไฮโดรเจนในพันธะเปปไทด์ค่อนข้างมีขั้วเป็นบวกเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมของออกซิเจนของพันธะเปปไทด์ที่อยู่ตรงข้ามกันโดยตรง ด้วยวิธีนี้พันธะไฮโดรเจนจะก่อตัวและเชื่อมต่อโซ่กรดอะมิโนทั้งสองเข้าด้วยกัน อะมิโนทั้งหมด กรด ในร่างกายมนุษย์มีสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซีอย่างน้อยหนึ่งกลุ่มและกลุ่มอะมิโนหนึ่งกลุ่มกรดอะมิโนเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญของชีวิตมนุษย์ นอกจากกรดอะมิโนα-amino ของโปรตีนแล้วยังมีกรดอะมิโนที่ไม่ใช่โปรตีนเจนิกมากกว่า 400 ชนิดที่มีหน้าที่ทางชีววิทยาซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีพันธะไฮโดรเจน แรงเช่นพันธะไฮโดรเจนจึงทำให้โครงสร้างตติยภูมิของกรดอะมิโนมีเสถียรภาพเป็นหลัก

โรคและความผิดปกติ

เมื่อมีการรบกวนในการสร้างโปรตีนที่ใช้งานได้ ยีน โครงสร้างเชิงพื้นที่มักใช้คำว่าโรคพับโปรตีน ความผิดปกติอย่างหนึ่งคือ โรคฮันติงตัน. โรคทางพันธุกรรมนี้ถ่ายทอดทางพันธุกรรมในลักษณะที่โดดเด่นของ autosomal และเกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในโครโมโซม 4 การกลายพันธุ์นำไปสู่ความไม่แน่นอนของ ยีน ผลิตภัณฑ์. ความผิดปกตินี้เป็นโรคทางระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับ hyperkineses โดยไม่สมัครใจของแขนและใบหน้าส่วนปลายโดยไม่สมัครใจ hyperkineses อย่างต่อเนื่องส่งผลให้กล้ามเนื้อที่ได้รับผลกระทบมีความแข็งแกร่ง นอกจากนี้ผู้ป่วยของโรคต้องทนทุกข์ทรมานจากค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่เพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์ทางพยาธิวิทยาที่เกี่ยวข้องกับพันธะไฮโดรเจนหรือโครงสร้างโปรตีนทั่วไปยังมีอยู่ในโรคพรีออนเช่นโรควัวบ้า ตามสมมติฐานที่ยอมรับกันมากที่สุด BSE เริ่มการรีดโปรตีนผิดพลาด โปรตีนเหล่านี้ไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการทางสรีรวิทยาดังนั้นจึงสะสมในเนื้อเยื่อโดยเฉพาะในส่วนกลาง ระบบประสาท. ผลที่ตามมาคือการเสื่อมของเซลล์ประสาท นอกจากนี้ยังมีการกล่าวถึงความผิดปกติของโครงสร้างโปรตีนในบริบทเชิงสาเหตุของ อัลไซเม โรค. โรคที่กล่าวถึงไม่มีผลโดยตรงต่อพันธะไฮโดรเจน แต่หมายถึงโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนซึ่งพันธะไฮโดรเจนมีส่วนช่วยอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถยึดติดกับไฮโดรเจนได้อย่างสมบูรณ์จะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ การกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดสิ่งนี้จะส่งผลให้อายุครรภ์ลดลง