水素結合

の 水素結合 ファンデルワールス相互作用に似ており、人体で発生する分子間の相互作用です。結合は、特にペプチド結合とタンパク質のアミノ酸鎖に関連して役割を果たします。水素結合と結合する能力がなければ、生命体は重要なアミノ酸を欠いているので生存できません。

水素結合とは何ですか？

水素結合は 水素結合 または Hブリッジ 省略。原子団原子の自由電子対と共有結合した水素原子の魅力的な相互作用に関連するのは、化学効果です。相互作用は極性に基づいており、より正確に説明すると、アミノ基またはヒドロキシル基の正に分極した水素原子と他の官能基の孤立電子対の間で構成されます。

相互作用は特定の状況でのみ発生します。 1つの条件は、自由電子対の電気陰性特性です。この特性は、強い結合を作成するために、水素の電気陰性特性よりも強くなければなりません。したがって、水素原子は極性に結合することができます。電気的に陰性の原子は、例えば、窒素、酸素およびフッ素であり得る。

水素結合は二次原子価結合であり、その強度は通常、共有結合またはイオン結合よりもはるかに低いです。水素結合中の分子は、それらの分子量に比べて比較的高い融点と同様に高い沸点を持っています。結合は、主に生物内のペプチドと核酸に関連して医学的に関連しています。

水素結合は分子間力です。それらが存在しない場合、水はさまざまな集合状態では存在しませんが、気体になります。

機能とタスク

水素結合は相互作用が弱く、2つの粒子間または分子内で発生します。これに関連して、結合のタイプは、たとえばタンパク質の三次構造の形成に役割を果たします。生化学では、タンパク質構造は、タンパク質またはペプチドの異なる構造レベルを意味します。これらの天然物質の構造は、一次構造、二次構造、三次構造、四次構造に階層的に分かれています。

アミノ酸配列は一次構造です。タンパク質がその空間配置に関連して言及される場合は常に、タンパク質の立体構造および立体構造変化の現象がしばしば参照されます。この文脈では、コンフォメーションの変化は空間構造の変化に対応します。タンパク質の配置はペプチド結合に基づいています。このタイプの結合は、常に同じ方法でアミノ酸を接続します。

細胞では、ペプチド結合はリボソームによって媒介されます。各ペプチド結合は、1つのアミノ酸のカルボキシル基と2番目のアミノ酸のアミノ基の結合に対応します。これは水の除去に関連しています。このプロセスは、加水分解とも呼ばれます。

すべてのペプチド結合では、単結合がC = OグループとNHグループを接続します。窒素原子には、1つの孤立電子対があります。酸素の電気陰性度が高いため、この自由ペアはO2原子の電子求引の影響を受けます。このようにして、酸素は孤立した電子対を窒素原子と炭素原子の間の結合に部分的に引き込み、ペプチド結合は部分的な二重結合特性を獲得します。二重結合特性により、NHおよびC = Oグループの自由回転が排除されます。

ペプチド結合の酸素原子と水素原子は、すべてのペプチドとタンパク質の構造形成に例外なく関連しています。このようにして、2つのアミノ酸が互いに結合することができます。そのような付着の後、アミノ酸の2本の鎖のすべてのペプチド結合は互いに直接向かい合っています。ペプチド結合の水素原子は、正反対のペプチド結合の酸素原子と比較すると、比較的正に分極しています。このようにして、水素結合が形成され、2つのアミノ酸鎖が相互に接続されます。

人体のすべてのアミノ酸は、少なくとも1つのカルボキシ基と1つのアミノ基で構成される有機化合物です。アミノ酸は人間の生活に欠かせない構造要素です。タンパク質のα-アミノ酸に加えて、生物学的機能を備えた400以上の非タンパク質構成アミノ酸は、水素結合なしでは発生し得ないことが知られています。水素結合のような力はアミノ酸の三次構造を安定させます。

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病気と病気

機能的なタンパク性空間構造の形成に障害がある場合、通常はタンパク質の折りたたみ障害と呼ばれます。そのような状態の1つがハンチントン病です。この遺伝病は常染色体優性形質として受け継がれ、第4染色体の遺伝子変異が原因です。この変異により、遺伝子産物が不安定になります。この疾患は、主に遠位四肢と顔面の不随意運動亢進に関連する神経疾患です。持続的な多動は、冒された筋肉の硬直につながります。さらに、病気の患者はエネルギー消費の増加に苦しんでいます。

水素結合または一般的なタンパク質構造に関連する病理学的症状は、狂牛病などのプリオン病にも見られます。最も一般的な仮説は、BSEがタンパク質の誤った折りたたみを引き起こすというものです。 これらの誤って折りたたまれたタンパク質は、生理学的プロセスによって分解されないため、組織、特に中枢神経系に蓄積されます。結果は神経細胞の変性です。

タンパク質構造の奇形もアルツハイマー病の因果関係で議論されています。言及されている病気は水素結合に直接影響を与えませんが、水素結合が重要な貢献をするタンパク質の空間構造に関連しています。

水素結合が絶対にできない生物は生存できません。これを引き起こす突然変異は妊娠初期に流産を引き起こすでしょう。