Inhalt
- Bildung der Wasserstoffbrücke
- Eigenschaften von Wasserstoffbrücken
- Biologische Bedeutung der Bildung von Wasserstoffbrücken
- Bildung einer Wasserstoffbrücke im Wasser
- Bildung von Wasserstoffbrücken in Proteinen
Eine Wasserstoffbrücke entsteht, wenn die positive Seite eines Moleküls an das negative Ende eines anderen Moleküls gezogen wird. Das Konzept ähnelt dem der magnetischen Anziehungskraft, bei der sich entgegengesetzte Pole anziehen. Wasserstoff hat ein Proton und ein Elektron. Dies macht Wasserstoff wegen seines Elektronenmangels zu einem elektrisch positiven Atom. Es versucht, seiner Energieschicht ein weiteres Elektron hinzuzufügen, um sich zu stabilisieren.
Bildung der Wasserstoffbrücke
Zwei Begriffe sind wichtig, um zu verstehen, wie die Wasserstoffbrücke gebildet wird: Elektronegativität und Dipol. Elektronegativität ist das Maß für die Tendenz eines Atoms, Elektronen zu sich zu ziehen, um eine Bindung zu bilden. Ein Dipol ist die Trennung der positiven und negativen Ladungen in ein Molekül. Eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist eine Anziehungskraft zwischen der positiven Seite eines polaren Moleküls und der negativen Seite eines anderen Moleküls.
Wasserstoff wird am häufigsten von den elektronegativeren Elementen wie Fluor, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff angezogen. Ein Dipol bildet sich in einem Molekül, wenn Wasserstoff die positivere Seite der Ladung behält, während das Elektron von dem elektronegativeren Element gezogen wird, wo die negative Ladung stärker konzentriert wird.
Eigenschaften von Wasserstoffbrücken
Wasserstoffbrücken sind schwächer als kovalente oder ionische Bindungen, da sie sich unter biologischen Bedingungen leicht bilden und brechen. Moleküle mit apolaren kovalenten Bindungen bilden keine Wasserstoffbrücken. Jede Verbindung mit polaren kovalenten Bindungen kann jedoch die Brücken bilden.
Biologische Bedeutung der Bildung von Wasserstoffbrücken
Die Bildung von Wasserstoffbrücken ist in biologischen Systemen wichtig, da sie die Struktur und Form großer Makromoleküle wie Nukleinsäuren und Proteine stabilisieren und bestimmen. Diese Art der Bindung tritt in biologischen Strukturen wie DNA und RNA auf. Diese Bindung ist in Wasser sehr wichtig, weil es die Kraft ist, die zwischen den Wassermolekülen besteht, die sie zusammenhält.
Bildung einer Wasserstoffbrücke im Wasser
Sowohl als Flüssigkeit als auch als Feststoff stellt die Bildung der Wasserstoffbrücke zwischen Wassermolekülen die Anziehungskraft zum Halten der Molekülmasse bereit. Die intermolekularen Brücken sind für den hohen Schmelzpunkt des Wassers verantwortlich, da sie die zum Brechen der Bindungen benötigte Energiemenge erhöhen, bevor das Kochen beginnt. Die Wasserstoffbrücke zwingt Wassermoleküle, wenn sie gefrieren, Kristalle zu bilden. Da die positiven und negativen Seiten der Wassermoleküle in einer Anordnung orientiert sein müssen, die es den positiven Seiten ermöglicht, die negativen des Moleküls anzuziehen, hat das kristalline Gitter der Eisstruktur keine derart gemischte und feste Form, dass das Eis schweben kann im Wasser
Bildung von Wasserstoffbrücken in Proteinen
Die dreidimensionale Struktur von Proteinen ist bei biologischen Reaktionen sehr wichtig, beispielsweise bei Enzymen, bei denen die Form eines oder mehrerer Proteine in Öffnungen der Enzyme passen muss, beispielsweise ein Schlüssel- und ein Verschlusssystem. Durch Wasserstoffbrücken können Proteine gebogen, gedreht und in eine Vielzahl notwendiger Formen gebracht werden, die die biologische Aktivität des Proteins bestimmen. Dies ist in der DNA sehr wichtig, da durch die Bildung der Brücken das Molekül seine Doppelhelixbildung annehmen kann.