Vetysidos

Vetysidos on molekyylien välinen vuorovaikutus, joka muistuttaa Van der Waals -vuorovaikutuksia ja tapahtuu ihmiskehossa. Sidoksella on merkitys etenkin proteiineissa olevien peptidisidosten ja aminohappoketjujen yhteydessä. Ilman kykyä sitoutua vety sidoksisiin, organismi ei ole elinkelpoinen, koska siitä puuttuu elintärkeitä aminohappoja.

Mikä on vety sidos?

Vety sidoksia kutsutaan Vety sidokset tai H sillat lyhennetty. Se on kemiallinen vaikutus, joka liittyy kovalenttisesti sitoutuneiden vetyatomien houkuttelevaan vuorovaikutukseen atomiryhmittymän atomin vapaiden elektroniparien kanssa. Vuorovaikutus perustuu polaarisuuteen ja, tarkemmin kuvattu, koostuu positiivisesti polarisoituneista vetyatomeista amino- tai hydroksyyliryhmässä ja yksinäisistä elektroneista pareihin muissa funktionaalisissa ryhmissä.

Vuorovaikutus tapahtuu vain tietyissä olosuhteissa. Yksi ehto on vapaiden elektroniparien elektronegatiivinen ominaisuus. Tämän ominaisuuden on oltava vahvempi kuin vedyn elektronegatiivinen ominaisuus vahvan sidoksen luomiseksi. Vetyatomi voi siten olla sitoutunut polaariseksi. Elektronegatiivisesti vapaat atomit voivat olla esimerkiksi typpeä, happea ja fluoria.

Vety- sidokset ovat sekundaarisia valenssisidoksia, joiden lujuus on yleensä kaukana kovalenttisten sidosten tai ionisten sidosten lujuudesta. Vety sidoksissa olevilla molekyyleillä on suhteellisen korkea sulamispiste ja vastaavasti korkea kiehumispiste suhteessa niiden moolimassaan. Sidoksilla on lääketieteellistä merkitystä pääasiassa organismin peptidien ja nukleiinihappojen suhteen.

Vety sidokset ovat molekyylien välisiä voimia. Ilman niiden olemassaoloa vettä ei olisi erilaisissa kokonaisvaltioissa, mutta se olisi kaasumaista.

Toiminto ja tehtävä

Vedosidoksella on vain heikko vuorovaikutus ja sitä esiintyy kahden hiukkasen välillä tai molekyylien sisällä. Tässä yhteydessä sidostyypillä on merkitystä esimerkiksi tertiääristen rakenteiden muodostumisessa proteiineissa. Biokemiassa proteiinirakenne tarkoittaa proteiinin tai peptidin erilaisia ​​rakenteellisia tasoja. Näiden luonnossa esiintyvien aineiden rakenteet jaetaan hierarkkisesti primaarirakenteeseen, sekundaariseen rakenteeseen, tertiääriseen rakenteeseen ja kvaternääriseen rakenteeseen.

Aminohapposekvenssi on primaarirakenne. Aina kun proteiini mainitaan suhteessa sen alueelliseen järjestelyyn, viitataan usein proteiinimuodostuksiin ja konformaatiomuutoksen ilmiöön. Tässä yhteydessä muutos rakenteessa vastaa muutosta spatiaalisessa rakenteessa. Proteiinien järjestely perustuu peptidisidoksen kanssa. Tämäntyyppinen sidos yhdistää aminohapot aina samalla tavalla.

Soluissa peptidisidoksia välittävät ribosomit. Jokainen peptidisidos vastaa yhden aminohapon karboksyyliryhmien ja toisen aminohapon aminoryhmien yhteyttä, joka liittyy veden eliminointiin. Tätä prosessia kutsutaan myös hydrolyysiksi.

Jokaisessa peptidisidoksessa yksi sidos yhdistää C = O-ryhmän NH-ryhmään. Typpiatomissa on täsmälleen yksi yksinäinen pari elektroneja. Hapen korkean elektronegatiivisuuden vuoksi tämä vapaa pari on O2-atomien elektroneja vetävän vaikutuksen alaisena. Tällä tavalla happi vetää osittain yksinäisen elektroniparin typpiatomin ja hiiliatomin väliseen sidokseen, ja peptidisidos saa osittaisen kaksoissidoksen luonteen. Kaksoissidoksen merkki eliminoi NH- ja C = O-ryhmien vapaan pyörimisen.

Peptidisidosten happea- ja vetyatomeilla on merkitystä kaikkien peptidien ja proteiinien rakenteen muodostumiselle poikkeuksetta. Tällä tavalla kaksi aminohappoa voi kiinnittyä toisiinsa. Tällaisen kiinnittymisen jälkeen aminohappojen kahden ketjun kaikki peptidisidokset ovat suoraan vastakkaisia. Vetyatomit peptidisidoksessa ovat suhteellisen positiivisesti polarisoituneita verrattuna happiatomiin suoraan vastakkaisissa peptidisidoksissa. Tällä tavalla vety sidokset muodostavat ja yhdistävät kaksi aminohappoketjua toisiinsa.

Kaikki ihmisen kehon aminohapot ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat ainakin yhdestä karboksiryhmästä ja yhdestä aminoryhmästä. Aminohapot ovat ihmisten elämän välttämätön rakenneosa. Proteiinien a-aminohappojen lisäksi tunnetaan yli 400 ei-proteinogeenistä aminohappoa, joilla on biologiset toiminnot ja joita ei voisi syntyä ilman vedyn sitoutumista. Voimat, kuten vety sidos, stabiloivat aminohappojen tertiääristä rakennetta.

Löydät lääkkeesi täältä

Sairaudet ja vaivat

Jos toiminnallisten proteiinipitoisten tilarakenteiden muodostumisessa on häiriö, puhutaan yleensä proteiinien laskostumishäiriöistä. Yksi tällainen sairaus on Huntingtonin tauti. Tämä geneettinen sairaus periytyy autosomaalisena hallitsevana piirteenä ja johtuu kromosomin 4 geneettisestä mutaatiosta. Mutaatio johtaa geenituotteen epävakauteen. Tauti on neurologinen sairaus, joka liittyy ensisijaisesti distaalisten raajojen ja kasvojen tahattomaan hyperkineesiin. Pysyvä hyperkinesis johtaa jäykkyyteen kärsivissä lihaksissa. Lisäksi potilaat, joilla on tauti, kärsivät lisääntyneestä energiankulutuksesta.

Vety sidosten tai yleisen proteiinirakenteen yhteydessä esiintyviä patologisia oireita esiintyy myös prionisairauksissa, kuten hullulehmätauti. Suosituin hypoteesi on, että BSE aiheuttaa vääristyneitä proteiineihin. Näitä väärin sekoitettuja proteiineja ei voida hajottaa fysiologisilla prosesseilla, joten ne kertyvät kudokseen, etenkin keskushermostoon. Tuloksena on hermosolujen rappeutuminen.

Proteiinirakenteen epämuodostumista keskustellaan myös Alzheimerin taudin syy-yhteydessä. Mainitut sairaudet eivät vaikuta suoraan vetysiirtoon, vaan liittyvät proteiinien spatiaaliseen rakenteeseen, johon vety sidoksella on merkittävä vaikutus.

Organismi, jolla ei ole absoluuttista kykyä vedyssidosta, ei ole elinkykyinen. Tätä aiheuttava mutaatio johtaisi aborttiin varhaisessa raskaudessa.