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水素結合は、ある分子の正の側が別の分子の負の側に引き寄せられるときに形成されます。この概念は、対極が引き合う磁気的引力の概念と似ています。水素はプロトンと電子を持っています。これは、その電子不足のために水素を電気的に正の原子にする。安定化するために、エネルギー層にもう1つ電子を追加しようとします。
水素ブリッジの形成
水素架橋がどのように形成されるかを理解するためには、電気陰性度と双極子という2つの用語が重要です。電気陰性度は、原子がそれ自体に電子を引き寄せて結合を形成する傾向の尺度です。双極子は、正電荷と負電荷の分子への分離です。双極子 - 双極子相互作用は、一方の極性分子の正側と他方の負側との間の引力である。
水素は、最も一般的には、フッ素、炭素、窒素および酸素などのそれより電気陰性の元素に引き付けられる。水素が電荷のより正側を保持している間に分子内に双極子が形成される一方、電子はより負に帯電した要素によって引っ張られ、そこで負電荷がより集中する。
水素結合の性質
水素架橋は、生物学的条件下で容易に形成および切断されるため、共有結合またはイオン結合よりも弱い。無極性共有結合を有する分子は水素結合を形成しない。しかし、極性共有結合を有するいかなる化合物も架橋を形成することができる。
水素結合形成の生物学的重要性
水素結合の形成は、それらが核酸およびタンパク質のような大きな巨大分子の構造および形状を安定化しそして決定するので、生物学的システムにおいて重要である。この種の結合は、ＤＮＡおよびＲＮＡなどの生物学的構造において生じる。この結合は水の中で非常に重要です。なぜならそれはそれらを結び付けるのは水分子間に存在する力だからです。
水中での水素架橋の形成
液体としても固体としても、水分子間の水素結合の形成は分子量を保持するための引力を提供する。分子間架橋は、沸騰が始ま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、水の高融点の原因となります。水素結合は、凍結時に水分子に結晶を形成させる。水分子のプラス面とマイナス面は、プラス面が分子のマイナス面を引き付けることができる配置に配向されなければならないので、氷構造の結晶格子は、氷が浮かぶことを可能にするそのような混合密接形状を持たない。水中で。
タンパク質における水素架橋の形成
タンパク質の三次元構造は、１つ以上のタンパク質の形態が酵素の開口部に適合しなければならない酵素を含むものなど、生物学的反応において非常に重要である（鍵および錠システム）。水素架橋は、タンパク質が屈曲し、回転し、そしてタンパク質の生物学的活性を決定する種々の必要な形状に適合することを可能にする。これはＤＮＡにおいて非常に重要である。なぜなら架橋の形成は分子がその二重らせん形成をとることを可能にするからである。