Ūdeņraža saite

Ūdeņraža saite ir molekulu mijiedarbība, kas atgādina Van der Waals mijiedarbību un notiek cilvēka ķermenī. Saitei ir nozīme, jo īpaši saistībā ar peptīdu saitēm un aminoskābju ķēdēm olbaltumvielās. Bez iespējas saistīties ar ūdeņraža saitēm organisms nav dzīvotspējīgs, jo tam trūkst vitāli svarīgu aminoskābju.

Kas ir ūdeņraža saite?

Tiek sauktas ūdeņraža saites Ūdeņraža saites vai H tilti saīsināti. Tas ir ķīmisks efekts, kas attiecas uz kovalenti saistītu ūdeņraža atomu pievilcīgu mijiedarbību ar atomu grupēšanas atoma brīvajiem elektronu pāriem. Mijiedarbība ir balstīta uz polaritāti un, precīzāk aprakstīts, sastāv no pozitīvi polarizētiem ūdeņraža atomiem amino vai hidroksilgrupā un vientuļiem elektronu pāriem citās funkcionālās grupās.

Mijiedarbība notiek tikai noteiktos apstākļos. Viens nosacījums ir brīvo elektronu pāru elektronegatīvās īpašības. Šim īpašumam jābūt stiprākam par ūdeņraža elektronegatīvo īpašību, lai izveidotu spēcīgu saiti. Tādējādi ūdeņraža atoms var būt saistīts ar polu. Elektronegatīvi brīvi atomi var būt, piemēram, slāpeklis, skābeklis un fluors.

Ūdeņraža saites ir sekundāras valences saites, kuru stiprums parasti ir daudz mazāks par kovalento vai jonu saišu stiprību. Molekulām ūdeņraža saitēs ir relatīvi augsta kušanas temperatūra un līdzīgi augsta viršanas temperatūra attiecībā pret to molāro masu. Saitēm ir medicīniska nozīme galvenokārt attiecībā uz peptīdiem un nukleīnskābēm organismā.

Ūdeņraža saites ir starpmolekulāri spēki. Bez to eksistences ūdens neeksistētu dažādos agregātos, bet būtu gāzveida.

Funkcija un uzdevums

Ūdeņraža saitei ir tikai vāja mijiedarbība, un tā notiek starp divām daļiņām vai molekulās. Šajā kontekstā saites veidam ir nozīme, piemēram, terciāro struktūru veidošanā olbaltumvielās. Bioķīmijā olbaltumvielu struktūra nozīmē dažādus olbaltumvielu vai peptīdu strukturālos līmeņus. Šo dabiski sastopamo vielu struktūras ir hierarhiski sadalītas primārajā struktūrā, sekundārajā struktūrā, terciārajā struktūrā un kvartāra struktūrā.

Aminoskābju secība ir galvenā struktūra. Ikreiz, kad proteīns tiek minēts saistībā ar tā telpisko izvietojumu, bieži tiek minēti olbaltumvielu pārveidojumi un konformācijas izmaiņu parādība. Šajā kontekstā konformācijas izmaiņas atbilst telpiskās struktūras izmaiņām. Olbaltumvielu izvietojums ir balstīts uz peptīdu saiti. Šāda veida saites vienmēr vienādi savieno aminoskābes.

Šūnās peptīdu saites ir saistītas ar ribosomām. Katra peptīda saite atbilst vienas aminoskābes karboksilgrupu un otrās aminoskābes aminogrupu savienojumam, kas ir saistīts ar ūdens izvadīšanu. Šis process ir pazīstams arī kā hidrolīze.

Katrā peptīdu saitē vienotā saite savieno C = O grupu ar NH grupu. Slāpekļa atomā ir tieši viens vientuļš elektronu pāris. Sakarā ar augsto skābekļa elektronegativitāti šis brīvais pāris atrodas O2 atomu elektronu noņemšanas ietekmē. Tādā veidā skābeklis daļēji ievelk vientuļo elektronu pāri saitē starp slāpekļa atomu un oglekļa atomu, un peptīda saite iegūst daļēju divkāršās saites raksturu. Divkāršās saites raksturs novērš NH un C = O grupu brīvo rotāciju.

Skābekļa atomi un peptīdu saišu ūdeņraža atomi ir svarīgi visu peptīdu un olbaltumvielu struktūras veidošanā bez izņēmuma. Tādā veidā divas aminoskābes var piesaistīties viena otrai. Pēc šādas piestiprināšanas visas aminoskābju divu ķēžu peptīdu saites ir tieši viena pret otru. Ūdeņraža atomi peptīdu saitē ir salīdzinoši pozitīvi polarizēti, salīdzinot ar skābekļa atomiem tieši pretējās peptīdu saitēs. Tādā veidā ūdeņraža saites veido un savieno abas aminoskābju ķēdes viena ar otru.

Visas aminoskābes cilvēka ķermenī ir organiski savienojumi, kas sastāv no vismaz vienas karboksigrupas un vienas aminogrupas. Aminoskābes ir būtiska cilvēka dzīves strukturālā sastāvdaļa. Papildus olbaltumvielu α-aminoskābēm ir zināmas arī vairāk nekā 400 bez olbaltumvielu saturošas aminoskābes ar bioloģiskām funkcijām, kuras nevarētu izveidot bez ūdeņraža saites. Spēki, piemēram, ūdeņraža saite, stabilizē aminoskābju terciāro struktūru.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības un kaites

Ja rodas traucējumi olbaltumvielu-erģisko telpisko struktūru veidošanā, parasti runā par olbaltumvielu locīšanas slimībām. Viens no šādiem stāvokļiem ir Hantingtona slimība. Šie ģenētiskie traucējumi tiek mantoti kā autosomāli dominējoša īpašība, un to izraisa ģenētiska mutācija 4. hromosomā. Mutācija izraisa gēna produkta nestabilitāti. Slimība ir neiroloģiska slimība, kas galvenokārt saistīta ar ekstremitāšu un sejas patoloģisku hiperkinēzi. Pastāvīga hiperkinēze noved pie skarto muskuļu stingrības. Turklāt pacienti ar šo slimību cieš no palielināta enerģijas patēriņa.

Patoloģiski simptomi saistībā ar ūdeņraža saitēm vai vispārējo olbaltumvielu struktūru ir arī prionu slimībās, piemēram, prāta govju slimībā. Saskaņā ar vispopulārāko hipotēzi, GSE izraisa nepareizu olbaltumvielu izplatīšanos. Šīs nepareizi saliktās olbaltumvielas nevar sadalīt fizioloģiskie procesi, tāpēc tās uzkrājas audos, īpaši centrālajā nervu sistēmā. Rezultāts ir nervu šūnu deģenerācija.

Alcheimera slimības cēloņsakarībā tiek apspriestas arī olbaltumvielu struktūras kroplības. Minētās slimības tieši neietekmē ūdeņraža saiti, bet attiecas uz olbaltumvielu telpisko struktūru, kurai ūdeņraža saite dod nozīmīgu ieguldījumu.

Organisms ar absolūtu nespēju ūdeņraža saiti nav dzīvotspējīgs. Mutācija, kas to izraisa, grūtniecības sākumā izraisīs abortu.