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1つの分子の正の端が別の分子の負の端に引き付けられると、水素結合が形成されます。この概念は、反対の極が引き付ける磁気引力に似ています。水素には、1つのプロトンと1つの電子があります。これにより、水素は電子が不足しているため、電気的に正の原子になります。エネルギーシェルに別の電子を追加して、それを安定化しようとします。
水素結合形成
電気陰性度と双極子という2つの用語が、水素結合の形成方法を理解する上で重要です。電気陰性度は、原子が電子を引き付けて結合を形成する傾向の尺度です。双極子は、分子内の正電荷と負電荷の分離です。双極子間相互作用は、ある極性分子の正の端と別の極性分子の負の端との間の引力です。
水素は、フッ素、炭素、窒素、酸素など、それ自体よりも多くの電気陰性元素に最もよく引き付けられます。水素が電荷のより正の端を保持し、その電子が負の電荷がより集中する電気陰性要素に引き寄せられると、分子内に双極子が形成されます。
水素結合の性質
水素結合は、生物学的条件下で容易に形成および破壊されるため、共有結合またはイオン結合よりも弱いです。非極性共有結合を持つ分子は水素結合を形成しません。しかし、極性共有結合を持つ化合物はすべて水素結合を形成できます。
水素結合形成の生物学的重要性
水素結合の形成は、結合が核酸やタンパク質などの大きな高分子の構造と形状を安定化および決定するため、生物学的システムでは重要です。このタイプの結合は、DNAやRNAなどの生物学的構造で発生します。この結合は、水分子間で存在する力であるため、水では非常に重要です。
水中での水素結合形成
液体としても固体氷としても、水分子間の水素結合の形成は、分子質量を一緒に保持するための引力を提供します。分子間水素結合は、沸騰を開始する前に結合を切断するのに必要なエネルギー量を増加させるため、水の高沸点の原因となります。水素結合は、凍結すると水分子に結晶を形成させます。水分子の正と負の端は、正の端が分子の負の端を引き付けることを可能にする配列でそれ自身を方向づける必要があるため、氷結晶の格子またはフレームワークは、液体の形態ほど密にかみ合わず、水に浮かぶ氷。
タンパク質の水素結合形成
タンパク質の3次元構造は、1つまたは複数のタンパク質の形状がロックおよびキーメカニズムと同様に酵素の開口部に収まらなければならない酵素を含む生物学的反応において非常に重要です。水素結合により、これらのタンパク質は、タンパク質の生物活性を決定する必要に応じて、さまざまな形状に曲がり、折り畳まれ、適合することができます。これはDNAで非常に重要です。なぜなら、水素結合の形成により、分子が二重らせんを形成できるようになるからです。