מימן מליטה היא אינטראקציה בין מולקולות הדומה לוואן דר וואלס יחסי גומלין ומתרחש בגוף האדם. הקשר משחק תפקיד בעיקר בהקשר של קשרי פפטיד ושרשראות של חומצות אמינו in חלבונים. בלי הידרוגנציה יכולת מליטה, אורגניזם אינו בר קיימא מכיוון שהוא חסר חיוני חומצות אמינו.
מהו קשירת מימן?
מימן קשרים הם כוחות בין-מולקולריים. ללא קיומם, מַיִם לא היה קיים במצבי צבירה שונים, אלא יהיה גזי. קשירת מימן מקוצרת כקשר מימן או קשירת H. זהו אפקט כימי המתייחס לאינטראקציה האטרקטיבית של אטומי מימן קשורים קוולנטית על זוגות אלקטרונים חופשיים של אטום מקבץ אטומי. האינטראקציה מבוססת על קוטביות, וביתר דיוק, קיימת בין אטומי המימן המקוטבים באופן חיובי בקבוצת אמינו או הידרוקסיל לבין זוגות אלקטרונים חופשיים של קבוצות פונקציונליות אחרות. רק בתנאים מסוימים האינטראקציה מתרחשת. אחד מצב הוא המאפיין האלקטרוני שלילי של זוגות האלקטרונים החופשיים. מאפיין זה חייב להיות חזק יותר מהמאפיין האלקטרו-שלילי של המימן כדי ליצור קשר חזק. אטום המימן יכול להיות קשור קוטבי. אטומים חופשיים אלקטרוניים יכולים להיות, למשל, חנקן, חמצןופלואור. קשרי מימן הם קשרים ערכיים משניים אשר כוח בדרך כלל נמוך בהרבה מזה של קשרים קוולנטיים או קשרים יוניים. מולקולות בקשרי מימן יש יחסית גבוה נקודת המסה יחסית שלהם טוֹחֶנֶת מסה וגובה דומה נקודת רתיחה. לקשרים יש רלוונטיות רפואית בעיקר ביחס לפפטידים חומצות גרעין בתוך אורגניזם. קשרי מימן הם כוחות בין-מולקולריים. ללא קיומם, מַיִם לא היה קיים במצבי צבירה שונים, אלא יהיה גזי.
פונקציה ומשימה
לקשר מימן יש אינטראקציה חלשה בלבד ומתרחש בין שני חלקיקים או בתוכם מולקולות. בהקשר זה, צורת הקשר ממלאת תפקיד, למשל, ביצירת מבנים שלישוניים ב חלבונים. בביוכימיה, מבנה חלבון מתייחס לרמות המבניות השונות של חלבון או פפטיד. המבנים של החומרים המופיעים באופן טבעי מחולקים בצורה היררכית למבנה ראשוני, מבנה משני, מבנה שלישוני ומבנה רביעי. המבנה הראשוני נחשב לרצף חומצות האמינו. כאשר מוזכר חלבון במונחים של סידור מרחבי, לעיתים קרובות יש לדבר של קונפורמיות חלבונים ותופעת שינוי קונפורמציה. שינוי קונפורמציה בהקשר זה תואם שינוי במבנה המרחבי. הסידור של חלבונים יש את הקשר לפפטיד כבסיס. סוג זה של קשר תמיד מתחבר חומצות אמינו באותה הדרך. בתאים, קשרי פפטיד מתווכים על ידי ריבוזומים. כל קשר פפטיד תואם חיבור של קבוצות קרבוקסיל של חומצת אמינו אחת וקבוצות אמינו של חומצת אמינו שנייה, המלווה בפיצול של מַיִם. תהליך זה מכונה גם הידרוליזה. בכל קשר פפטיד, קשר יחיד מחבר קבוצה C = O לקבוצת NH. ה חנקן לאטום יש בדיוק זוג אלקטרונים חופשי אחד. בגלל האלקטרואנגטיביות הגבוהה של חמצן, זוג חופשי זה נמצא בהשפעת משיכת אלקטרונים של אטומי O2. באופן זה, ה חמצן מושך חלקית את צמד האלקטרונים החופשיים לקשר שבין חנקן אטום וה פַּחמָן אטום, וקשר הפפטיד מקבל אופי קשר כפול פרופורציונלי. אופי הקשר הכפול מסיר את יכולת הסיבוב החופשית של קבוצת NH ו- C = O. אטומי חמצן ואטומי מימן של קשרי פפטיד רלוונטיים ליצירת המבנה של כל הפפטידים והחלבונים ללא יוצא מן הכלל. שני אמינו חומצות יכולים להיצמד זה לזה בצורה כזו. לאחר התקשרות כזו, כל קשרי הפפטיד של שתי שרשראות אמינו חומצות נמצאים זה מול זה. אטומי המימן בקשר הפפטיד מקוטבים באופן חיובי יחסית בהשוואה לאטומי החמצן של הקשרים הפפטידיים זה מול זה. באופן זה, קשרי מימן נוצרים ומחברים את שתי שרשראות חומצות האמינו יחד. הכל אמינו חומצות בגוף האדם תרכובות אורגניות המורכבות מקבוצת קרבוקסי אחת לפחות וקבוצת אמינו אחת. חומצות אמינו הן אבן בניין חיונית של חיי האדם. בנוסף לחומצות α- אמינו של חלבונים, ידועות יותר מ -400 חומצות אמינו לא-חלבוניות עם פונקציות ביולוגיות שלא היו יכולות להיווצר ללא קשירת מימן. כוחות כמו קשירת מימן ובכך מייצבים בעיקר את המבנה השלישי של חומצות אמינו.
מחלות והפרעות
כאשר יש הפרעה ביצירת חלבון פונקציונלי גֵן מבנים מרחביים, משתמשים בדרך כלל במונח מחלת קיפול חלבונים. הפרעה כזו היא מחלת הנטינגטון. מחלה גנטית זו עוברת בתורשה באופן אוטוזומלי דומיננטי והיא נובעת ממוטציה גנטית בכרומוזום 4. המוטציה מובילה לחוסר יציבות של גֵן מוצר. ההפרעה היא מחלה נוירולוגית הקשורה בעיקר בהיפרקינזיות לא רצוניות של הגפיים והפנים הדיסטליות. היפרקינים מתמשכים גורמים לנוקשות בשרירים הפגועים. בנוסף, חולי המחלה סובלים מהוצאות אנרגיה מוגברות. תופעות פתולוגיות הקשורות לקשירת מימן או מבנה חלבון כללי קיימות גם במחלות פריון כמו מחלת פרה מטורפת. על פי ההשערה המקובלת ביותר, BSE יוזם קיפול שגוי של חלבונים. לא ניתן להשפיל חלבונים מקופלים לא נכונים על ידי תהליכים פיזיולוגיים ולכן הם מצטברים ברקמות, במיוחד במרכז מערכת העצבים. התוצאה היא ניוון של תאי העצב. מומים במבנה החלבון נדונים גם בהקשר הסיבתי של אלצהיימר מַחֲלָה. המחלות שהוזכרו אינן משפיעות ישירות על קשירת מימן, אלא מתייחסות למבנה המרחבי של חלבונים, שקשירת מימן תורמת לו באופן משמעותי. אורגניזם עם חוסר יכולת מוחלט לקשר מימן אינו בר קיימא. מוטציה הגורמת לכך תביא לירידה מוקדמת בהריון.
