Informatie

Wat is het belang van waterstofbruggen in water? en andere vragen:

Wat is het belang van waterstofbruggen in water? en andere vragen:


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Dit zijn uiterst eenvoudige vragen - basisbiologie - maar ik wil er zeker van zijn dat de manier waarop ik heb beantwoord op zijn minst correct is.

  1. Waterstofbindingen zijn erg zwak, dus hoe is het mogelijk dat ze zo belangrijk zijn in de eigenschappen van water? Waterstofbindingen in water hebben veel kenmerkende voordelen voor water: cohesie (het bij elkaar houden van watermoleculen), hoge soortelijke warmte (warmte absorberen bij breuk, warmte afgeven bij vorming; minimale temperatuurverandering), hoge verdampingswarmte (verschillende waterstofbruggen moeten worden verbroken om water te verdampen), lagere dichtheid van ijs (moleculen in ijs staan ​​verder uit elkaar) en oplosbaarheid (polaire moleculen worden aangetrokken door ionen en polaire verbindingen, waardoor ze oplosbaar zijn in water).
  2. Waarom voelen we ons direct na het zwemmen koeler dan nadat we ons volledig hebben afgedroogd? We voelen ons direct na het zwemmen koeler dan nadat we ons hebben afgedroogd, omdat er veel warmte nodig is om water te verdampen; als we ons echter eenmaal hebben afgedroogd, verwijderen we veel van het water van onze huid en het water verdampt veel sneller.
  3. Als water niet-polair zou zijn, zou onze temperatuur dan minder snel of sneller opwarmen als we op een warme dag naar buiten zouden gaan? Waarom? Sneller. Omdat waterstofbruggen in water de beweging van moleculen vertragen en ervoor zorgen dat water een zeer hoge soortelijke warmte heeft.

  1. Je zegt wat waterstofbruggen doen, niet waarom ze zulke prestaties kunnen leveren, ondanks dat ze zo zwak zijn. Hun kracht ligt in aantallen. Bij kamertemperatuur is een vijfde van de watermoleculen betrokken bij vier bindingen met andere watermoleculen, terwijl de rest twee van dergelijke bindingen vormt. (Meer details op http://www1.lsbu.ac.uk/water/hbond.html). Daarentegen vormt waterstofsulfide in wezen geen waterstofbindingen met andere waterstofsulfidemoleculen, ondanks significante gelijkenis tussen zuurstof en sulfide. Het verschil in grootte tussen zuurstof en zwavel maakt de eerste veel meer elektronegatief. Ik zou door kunnen gaan met andere waterstofverbindingen, maar het feit dat je eerste vraag beantwoordt is: elk watermolecuul is betrokken bij een reeks bindingen met andere watermoleculen, op een ongeëvenaarde schaal.

Ook zijn waterstofbruggen sterker, kieskeuriger wat betreft afstand en hoek dan de alternatieven die beschikbaar zijn voor andere moleculen (dipool-dipool, van der Waals enz.). Dus zelfs als ze zwak lijken, en zelfs als de alternatieven zo talrijk zouden zijn als waterstofbruggen, laatstgenoemde zou nog beter in staat zijn om moleculen vast te binden.

  1. Het effect van waterdrogen (dat komt na het zwemmen, maar ook na zweten, baden of jezelf reinigen met een hete oshibori) wordt veroorzaakt door waterverdamping. Elke toestandsovergang, inclusief die van vloeibaar water naar luchtgedragen dampen, is een warmteverslindend fenomeen. Als de huid droogt, moet de hitte om water in dampen te veranderen ergens vandaan komen. In het geval van transpiratie is het je lichaam.

Merk op dat afkoelen terwijl water verdampt niet alleen iets is dat we voelen, maar een fysieke realiteit is, zelfs in aangeboren systemen. Amazonebossen en Sahara liggen bijvoorbeeld op vergelijkbare wijze dicht bij de evenaar, maar de eerste is koeler dan de laatste, deels omdat de warmte die het ontvangt deels wordt gebruikt om water te verdampen.

Je antwoord was goed.

  1. Nogmaals, je hebt gelijk. Als water niet-polair zou zijn, zou het een lagere latente warmte hebben, of, in termen van leken, zou het verdampen zonder veel warmteverbruik. Als zweet gemaakt is van een niet-polaire vloeistof, zal het bij het verdampen geen warmte verbruiken, waardoor het eerder / sneller opwarmt.

Water- en waterstofbruggen

De meeste studenten scheikunde leren snel de structuur van een molecuul te relateren aan zijn algemene eigenschappen. We verwachten dus over het algemeen dat kleine moleculen gassen of vloeistoffen vormen, en grote dat ze onder normale omstandigheden als vaste stoffen bestaan.

En dan komen we bij H2O, en ik ben geschokt om te ontdekken dat veel van de voorspellingen ver naast zijn, en dat vloeibaar water (en daarmee ook het leven zelf) niet eens op onze planeet zou moeten bestaan!

In deze les zullen we leren waarom deze kleine combinatie van drie kernen en tien elektronen speciale eigenschappen bezit die haar uniek maken onder de meer dan 15 miljoen chemische soorten die we momenteel kennen. [afbeelding]

In water is elke waterstofkern covalent gebonden aan het centrale zuurstofatoom door een paar elektronen die onderling worden gedeeld. in H2O, slechts twee van de zes elektronen van de buitenste schil van zuurstof worden voor dit doel gebruikt, waardoor er vier elektronen overblijven die zijn georganiseerd in twee niet-bindende paren. De vier elektronenparen die de zuurstof omringen, hebben de neiging om zich zo ver mogelijk van elkaar te rangschikken om afstoting tussen deze wolken van negatieve lading tot een minimum te beperken. Dit zou normaal gesproken resulteren in een tetraëdrische geometrie waarin de hoek tussen elektronenparen (en dus de H-O-H bindingshoek:) is 109,5°. Omdat de twee niet-bindende paren echter dichter bij het zuurstofatoom blijven, oefenen deze een sterkere afstoting uit tegen de twee covalente bindende paren, waardoor de twee waterstofatomen effectief dichter bij elkaar worden geduwd. Het resultaat is een vervormde tetraëdrische opstelling waarin de H—O—H hoek 104,5° is.

Het grote dipoolmoment van water leidt tot waterstofbinding

De H2O-molecuul is elektrisch neutraal, maar de positieve en negatieve ladingen zijn niet uniform verdeeld. Dit wordt geïllustreerd door de gradatie in kleur in het schematische diagram hier. De elektronische (negatieve) lading is geconcentreerd aan het zuurstofuiteinde van het molecuul, deels door de niet-bindende elektronen (vaste blauwe cirkels), en door de hoge kernlading van zuurstof die sterkere aantrekkingskracht op de elektronen uitoefent. Deze ladingsverplaatsing vormt een elektrische dipool, weergegeven door de pijl onderaan, kun je deze dipool zien als het elektrische "beeld" van een watermolecuul.

Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan, dus het is niet verwonderlijk dat het negatieve uiteinde van een watermolecuul de neiging heeft om zich zo te oriënteren dat het dicht bij het positieve uiteinde van een ander molecuul komt dat toevallig dichtbij is. De sterkte hiervan (hier in meer detail beschreven) is minder dan die van een normale chemische binding en wordt dus volledig overweldigd door gewone thermische bewegingen in de gasfase.

Waterstofbinding in water

Maar wanneer de H2O-moleculen zitten opeengepakt in de vloeistof, deze aantrekkende krachten oefenen een zeer merkbaar effect uit, dat we (enigszins misleidend) noemen waterstofbinding. En bij temperaturen die laag genoeg zijn om de verstorende effecten van thermische bewegingen uit te schakelen, bevriest water tot ijs waarin de waterstofbruggen een stijf en stabiel netwerk vormen.

Zie deze LSBU-pagina voor zo ongeveer alles wat er te weten valt over waterstofbruggen in water.

Merk op dat de waterstofbinding (weergegeven door de gestippelde groene lijn) iets langer is dan de covalente O—H-binding. Het is ook veel zwakker, ongeveer 23 kJ mol &ndash1 vergeleken met de O&ndashH covalente bindingssterkte van 492 kJ mol &ndash1.

Een factor die water uniek maakt, zelfs tussen andere waterstofgebonden vloeistoffen, is de zeer kleine massa in verhouding tot het grote aantal waterstofbruggen dat het kan vormen. Als gevolg van verstoringen van deze zwakke aantrekkingen door thermische bewegingen, is de levensduur van een enkele waterstofbrug erg kort en in de orde van een picoseconde. Op elk moment is de gemiddelde H2O-molecuul is gebonden aan iets minder dan vier buren & mdash-schattingen variëren van 2,4 tot 3,6.

Het is al lang bekend dat water veel fysieke eigenschappen vertoont die het onderscheiden van andere kleine moleculen met een vergelijkbare massa. Hoewel chemici dit de "anomale" eigenschappen van water noemen, zijn ze geenszins mysterieus. Het zijn allemaal volledig voorspelbare gevolgen van de manier waarop de grootte en de nucleaire lading van het zuurstofatoom samenzweren om de elektronische ladingswolken van de atomen van andere elementen te vervormen wanneer deze zijn chemisch gebonden aan de zuurstof.

Waarom het kookpunt van water zo hoog is

De meest voor de hand liggende eigenaardigheid van water is zijn zeer hoog kookpunt voor zo'n licht molecuul. Vloeibaar methaan CH4 (molecuulgewicht 16) kookt bij &ndash161°C,

Zoals je in dit diagram kunt zien, extrapolatie van de kookpunten van de verschillende Groep 16 waterstofverbindingen naar H2O suggereert dat deze stof onder normale omstandigheden een gas zou moeten zijn.

Waarom de oppervlaktespanning van water zo hoog is

In vergelijking met de meeste andere vloeistoffen heeft water ook een hoge oppervlaktespanning.

Heb je ooit een insect over het oppervlak van een vijver zien lopen? De schaatsenrijder maakt gebruik van het feit dat het wateroppervlak werkt als een elastische film die vervorming weerstaat wanneer er een klein gewicht op wordt geplaatst. (Als je voorzichtig bent, kun je ook een kleine paperclip of een stalen nietje op het wateroppervlak in een kopje 'zweven'.) Dit komt allemaal door de oppervlaktespanning van het water. Een molecuul in het grootste deel van een vloeistof ervaart aantrekkingen tot naburige moleculen in alle richtingen, maar aangezien deze gemiddeld nul zijn, is er geen netto kracht op het molecuul. Voor een molecuul dat zichzelf vindt Bij het oppervlak, de situatie is heel anders, het ervaart alleen zijwaartse en neerwaartse krachten, en dit is wat het effect van het uitgerekte membraan creëert.

Het onderscheid tussen moleculen aan de oppervlakte en die diep binnenin is vooral prominent aanwezig in H2O, vanwege de sterke waterstofbindingskrachten. Het verschil tussen de krachten die een molecuul aan het oppervlak ondervindt en een in de bulkvloeistof geeft aanleiding tot de oppervlaktespanning van de vloeistof.

Deze tekening benadrukt twee H2O-moleculen, de ene aan het oppervlak en de andere in het grootste deel van de vloeistof. Het oppervlaktemolecuul wordt aangetrokken door zijn buren onder en naar beide kanten, maar er zijn geen attracties die wijzen in de 180° ruimtehoek boven het oppervlak. Als gevolg hiervan zal een molecuul aan het oppervlak de neiging hebben om in het grootste deel van de vloeistof te worden getrokken. Maar aangezien er altijd een oppervlak moet zijn, is het algehele effect dat het oppervlak van een vloeistof wordt geminimaliseerd.

De geometrische vorm met de kleinste verhouding tussen oppervlakte en volume is de gebied, dus zeer kleine hoeveelheden vloeistoffen hebben de neiging om bolvormige druppels te vormen. Naarmate de druppels groter worden, vervormt hun gewicht ze tot de typische traanvorm.

Waarom ijs op water drijft

De energetisch meest gunstige configuratie van H2O-moleculen is er een waarin elk molecuul waterstofgebonden is aan vier naburige moleculen. Vanwege de hierboven beschreven thermische bewegingen wordt dit ideaal nooit bereikt in de vloeistof, maar wanneer water bevriest tot ijs, bezinken de moleculen in precies deze soort opstelling in het ijskristal. Deze opstelling vereist dat de moleculen iets verder uit elkaar liggen dan anders het geval zou zijn, waardoor ijs, waarin de waterstofbinding maximaal is, een meer open structuur heeft en dus een lagere dichtheid dan water.

Hier zijn driedimensionale weergaven van een typische lokale structuur van water (links) en ijs (rechts). Let op de grotere openheid van de ijsstructuur die nodig is om de sterkste graad van waterstofbinding in een uniform, uitgebreid kristalrooster te verzekeren. De meer dichtbevolkte en warrige opstelling in vloeibaar water kan alleen worden volgehouden door de grotere hoeveelheid thermische energie die boven het vriespunt beschikbaar is. [afbeeldingsbron]

Wanneer ijs smelt, verstoort de krachtigere thermische beweging een groot deel van de waterstofgebonden structuur, waardoor de moleculen dichter bij elkaar kunnen komen. Water is dus een van de weinige stoffen waarvan de vaste vorm een ​​lagere dichtheid heeft dan de vloeistof op het vriespunt. Er zijn nog steeds gelokaliseerde clusters van waterstofbruggen, maar deze breken en hervormen voortdurend terwijl de thermische bewegingen de individuele moleculen schudden en duwen. Naarmate de temperatuur van het water boven het vriespunt komt, nemen de omvang en levensduur van deze clusters af, waardoor de dichtheid van het water toeneemt.

Bij hogere temperaturen begint een ander effect, dat alle stoffen gemeen hebben, te domineren: naarmate de temperatuur stijgt, neemt ook de amplitude van thermische bewegingen toe. Dit krachtiger gedrang zorgt ervoor dat de gemiddelde afstand tussen de moleculen toeneemt, waardoor de dichtheid van de vloeistof afneemt. Dit is gewone thermische uitzetting.

Omdat de twee concurrerende effecten (waterstofbinding bij lage temperaturen en thermische uitzetting bij hogere temperaturen) beide leiden tot een afname van de dichtheid, volgt dat er een temperatuur moet zijn waarbij de dichtheid van water een maximum passeert. Deze temperatuur is 4°C. Dit is de temperatuur van het water dat je aantreft op de bodem van een met ijs bedekt meer waarin dit meest dichte van alle water het koudere water heeft verdrongen en dichter naar de oppervlakte heeft geduwd.

De aard van vloeibaar water en hoe de H2O moleculen erin zijn georganiseerd en interageren zijn vragen die al vele jaren de interesse van chemici hebben getrokken. Er is waarschijnlijk geen vloeistof die intensiever is bestudeerd en er is nu een enorme literatuur over dit onderwerp.

De volgende feiten staan ​​vast:

  • H2O-moleculen trekken elkaar aan door het speciale type dipool-dipoolinteractie dat bekend staat als waterstofbinding
  • een waterstofgebonden cluster waarin vier H2Os bevinden zich op de hoeken van een denkbeeldige tetraëder is een bijzonder gunstige (lage potentiële energie) configuratie, maar.
  • de moleculen ondergaan snelle thermische bewegingen op een tijdschaal van picoseconden (10 -15012 seconde), dus de levensduur van een specifieke geclusterde configuratie zal vluchtig kort zijn.

Een verscheidenheid aan technieken, waaronder infraroodabsorptie, neutronenverstrooiing en nucleaire magnetische resonantie, zijn gebruikt om de microscopische structuur van water te onderzoeken. De informatie die uit deze experimenten en uit theoretische berekeningen is verkregen, heeft geleid tot de ontwikkeling van een twintigtal 'modellen' die de structuur en het gedrag van water proberen te verklaren. Meer recentelijk zijn verschillende soorten computersimulaties gebruikt om te onderzoeken hoe goed deze modellen in staat zijn om de waargenomen fysische eigenschappen van water te voorspellen.

Dit werk heeft geleid tot een geleidelijke verfijning van onze opvattingen over de structuur van vloeibaar water, maar heeft geen definitief antwoord opgeleverd. Hier zijn verschillende redenen voor, maar de belangrijkste is dat het concept van "structuur" (en van water "clusters") afhangt van zowel het tijdsbestek als het volume dat wordt overwogen. Dus vragen van de volgende soorten zijn nog steeds open:

  • Hoe onderscheid je de leden van een "cluster" van aangrenzende moleculen die zich niet in die cluster bevinden?
  • Hebben waterclusters een zinvol bestaan ​​over langere perioden, aangezien individuele waterstofbruggen voortdurend breken en opnieuw worden gevormd op een tijdschaal van picoseconden? Met andere woorden, clusters zijn van voorbijgaande aard, terwijl "structuur" een moleculaire rangschikking impliceert die duurzamer is. Kunnen we dan terecht de term "clusters" gebruiken bij het beschrijven van de structuur van water?
  • De mogelijke locaties van naburige moleculen rond een gegeven H2O worden beperkt door energetische en geometrische overwegingen, waardoor er een zekere hoeveelheid "structuur" ontstaat binnen elk klein volume-element. Het is echter niet duidelijk in hoeverre deze structuren op elkaar inwerken als het volume-element groter wordt. En zoals hierboven vermeld, in hoeverre worden deze structuren langer dan enkele picoseconden gehandhaafd?

In de jaren vijftig werd aangenomen dat vloeibaar water bestaat uit een mengsel van waterstofgebonden clusters (H2O)N waarin N kan verschillende waarden hebben, maar er is nooit enig bewijs gevonden voor het bestaan ​​van dergelijke aggregaten. De huidige opvatting, ondersteund door computermodellering en spectroscopie, is dat water op een zeer korte tijdschaal meer lijkt op een "gel" bestaande uit een enkele, enorme waterstofgebonden cluster. Op een tijdschaal van 10 & ndash 12 -10 & ndash 9 sec, zorgen rotaties en andere thermische bewegingen ervoor dat individuele waterstofbruggen breken en zich opnieuw vormen in nieuwe configuraties, wat leidt tot steeds veranderende lokale discontinuïteiten waarvan de omvang en invloed afhangt van de temperatuur en druk.

Huidige opvattingen over waterstructuur

Het huidige denken, sterk beïnvloed door moleculaire modelleringssimulaties die in de jaren tachtig begonnen, is dat op een zeer korte tijdschaal (minder dan een picoseconde), water meer lijkt op een "gel" bestaande uit een enkele, enorme waterstofgebonden cluster. Op een tijdschaal van 10 -12 -10 -9 sec zorgen rotaties en andere thermische bewegingen ervoor dat individuele waterstofbruggen breken en zich opnieuw vormen in nieuwe configuraties, wat leidt tot steeds veranderende lokale discontinuïteiten waarvan de omvang en invloed afhangt van de temperatuur en druk.

Recent werk van Richard SayKally's laboratorium laat zien dat de waterstofbruggen in vloeibaar water zo snel breken en opnieuw vormen (vaak in vervormde configuraties) dat de vloeistof kan worden beschouwd als een continu netwerk van waterstofgebonden moleculen.

Deze door de computer gegenereerde weergave van vloeibaar water op nanoschaal is afkomstig uit het laboratorium van Gene Stanley van de Boston University [bron]. De zuurstofatomen zijn rood, de waterstofatomen wit

Ijs, zoals alle vaste stoffen, heeft een goed gedefinieerde structuur elk watermolecuul is omgeven door vier aangrenzende H2Os. twee hiervan zijn waterstofgebonden aan het zuurstofatoom op de centrale H2O-molecuul, en elk van de twee waterstofatomen is op dezelfde manier gebonden aan een ander naburig H2O.

IJs vormt kristallen met een hexagonale roosterstructuur, die in hun volledige ontwikkeling de neiging zouden hebben om hexagonale prisma's te vormen die erg lijken op die soms in kwarts worden gezien. Dit gebeurt af en toe, en iedereen die veel winterbergbeklimmen heeft gedaan, heeft waarschijnlijk naaldvormige prisma's van ijskristallen in de lucht zien zweven. Onder de meeste omstandigheden worden de sneeuwvlokkristallen die we zien echter afgeplat tot de prachtige fractaalachtige hexagonale structuren die vaak worden waargenomen.

Sneeuwvlokken

De H2O-moleculen die de boven- en ondervlakken van het prisma vormen, zijn zeer dicht op elkaar gepakt en (door waterstofbinding) verbonden met de moleculen binnenin. In tegenstelling hiermee zijn de moleculen die de zijkanten van het prisma vormen, en vooral die aan de zeshoekige hoeken, veel meer blootgesteld, zodat atmosferische H2O-moleculen die in contact komen met de meeste plaatsen op het kristaloppervlak hechten zich zeer losjes en migreren erlangs totdat ze waterstofgebonden aanhechtingen aan deze hoeken kunnen vormen, waardoor ze deel gaan uitmaken van de vaste stof en de structuur langs deze zes richtingen uitbreiden. Dit proces zet zichzelf voort naarmate de nieuwe uitbreidingen zelf een zeshoekige structuur krijgen.

Waarom is ijs glad?

Bij temperaturen zo laag als 200K is het ijsoppervlak zeer ongeordend en waterachtig. Naarmate de temperatuur het vriespunt nadert, strekt dit gebied van wanorde zich verder van het oppervlak uit en werkt het als een smeermiddel.

De illustratie is ontleend aan een artikel in het nummer van C&EN van 7 april 2008 ter ere van de fysisch chemicus Gabor Somorjai, die pionierde met moderne methoden voor het bestuderen van oppervlakken.

Voor een chemicus heeft de term "puur" alleen betekenis in de context van een bepaalde toepassing of proces. Het gedestilleerde of gedeïoniseerde water dat we in het laboratorium gebruiken, bevat opgeloste atmosferische gassen en af ​​en toe wat silica, maar hun kleine hoeveelheden en relatieve inertie maken deze onzuiverheden voor de meeste doeleinden onbeduidend. Wanneer water van de hoogst haalbare zuiverheid vereist is voor bepaalde soorten veeleisende metingen, wordt het gewoonlijk gefilterd, gedeïoniseerd en drievoudig vacuüm gedestilleerd. Maar zelfs dit "chemisch zuivere" water is een mengsel van isotopensoorten: er zijn twee stabiele isotopen van zowel waterstof (H 1 en H 2 , de laatste vaak aangeduid met D) als zuurstof (O 16 en O 18 ) die aanleiding geven tot combinaties zoals als H2O 18 , HDO 16 , enz., die allemaal gemakkelijk herkenbaar zijn in de infraroodspectra van waterdamp. En als klap op de vuurpijl bevatten de twee waterstofatomen in water protonen waarvan de magnetische momenten parallel of antiparallel kunnen zijn, wat aanleiding geeft tot ortho- en para-respectievelijk water. De twee vormen zijn normaal gesproken aanwezig in a o/p verhouding van 3:1.

Het bedrag van de zeldzame isotopen van zuurstof en waterstof in water varieert genoeg van plaats tot plaats dat het nu mogelijk is om de leeftijd en de bron van een bepaald watermonster met enige precisie te bepalen. Deze verschillen worden weerspiegeld in de H- en O-isotopenprofielen van organismen. Zo kan de isotopenanalyse van mensenhaar een nuttig hulpmiddel zijn voor misdaadonderzoek en antropologisch onderzoek. Zie ook deze Microbe Forensics-pagina en deze algemene bron over waterisotopen.

Waterstofbindingen ontstaan ​​wanneer de elektronenwolk van een waterstofatoom dat aan een van de meer elektronegatieve atomen is bevestigd door dat atoom wordt vervormd, waardoor een gedeeltelijke positieve lading op de waterstof achterblijft. Vanwege de zeer kleine afmeting van het waterstofatoom is de dichtheid van deze gedeeltelijke lading groot genoeg om een ​​interactie aan te gaan met de lone-pair elektronen op een nabijgelegen elektronegatief atoom. Hoewel waterstofbinding gewoonlijk wordt beschreven als een vorm van dipool-dipoolaantrekking, is het nu duidelijk dat het ook een zekere mate van elektronendeling omvat (tussen de externe niet-bindende elektronen en de waterstof), dus deze bindingen bezitten enige covalente karakter.

Waterstofbindingen zijn langer dan gewone covalente bindingen en ze zijn ook zwakker. Het experimentele bewijs voor waterstofbinding komt meestal van röntgendiffractiestudies op vaste stoffen die kortere dan normale afstanden tussen waterstof en andere atomen onthullen.

Waterstofbinding in kleine moleculen

De volgende voorbeelden laten iets zien van de brede reikwijdte van waterstofbinding in moleculen.

Waterstoffluoride (mp &ndash92, bp 33°C) is een andere veel voorkomende stof die sterk waterstofgebonden is in zijn gecondenseerde fasen.

Waterstofbinding in biopolymeren

Waterstofbinding speelt op twee manieren een essentiële rol in natuurlijke polymeren van biologische oorsprong:

  • Waterstofbinding tussen aangrenzende polymeerketens (intermoleculaire binding)
  • Waterstofbinding tussen verschillende delen van dezelfde keten (intramoleculaire binding)
  • Waterstofbinding van watermoleculen aan &ndashOH-groepen op de polymeerketen ("gebonden water") die helpt de vorm van het polymeer te behouden.

De voorbeelden die volgen zijn representatief voor verschillende soorten biopolymeren.

Cellulose

Cellulose is een lineair polymeer van glucose (zie hierboven), dat 300 tot meer dan 10.000 eenheden bevat, afhankelijk van de bron. Als het belangrijkste structurele bestanddeel van planten (samen met lignine in bomen), is cellulose de meest voorkomende organische stof op aarde. De rol van waterstofbinding is om individuele moleculen te verknopen om vellen op te bouwen, zoals hier getoond. Deze vellen stapelen zich dan op in een verspringende reeks die bij elkaar wordt gehouden door van der Waals-troepen. Verdere waterstofbinding van aangrenzende stapels bundelt ze samen tot een sterkere en stijvere structuur.

[ afbeelding van Wikimedia Commons ]

Eiwitten

Deze polymeren gemaakt van aminozuren R&mdashCH(NH2)COOH is afhankelijk van intramoleculaire waterstofbinding om hun vorm (secundaire en tertiaire structuur) te behouden, wat essentieel is voor hun belangrijke functie als biologische katalysatoren (enzymen). Waterstofgebonden watermoleculen ingebed in het eiwit zijn ook belangrijk voor hun structurele integriteit.

De belangrijkste waterstofbinding in eiwitten is tussen de -N&mdashH-groepen van de "amino"-delen met de -C=O-groepen van de "zuur"-delen. Deze interacties geven aanleiding tot de twee hoofdtypen van de secundaire structuur die verwijst naar de rangschikking van de aminozuurpolymeerketen:

Alfa-helix

Beta-sheet

Hoewel koolstof gewoonlijk niet als bijzonder elektronegatief wordt beschouwd, is het nu ook bekend dat C&mdashH----X-waterstofbindingen significant zijn in eiwitten.

DNA (Deoxyribonucleïnezuur)

Wie je bent, is volledig afhankelijk van waterstofbruggen! Zoals u waarschijnlijk weet, is DNA de meest bekende van de biopolymeren vanwege zijn centrale rol bij het bepalen van de structuur en functie van alle levende organismen.

Elke streng DNA is opgebouwd uit een reeks van vier verschillende nucleotide monomeren bestaande uit a deoxyribose suiker, fosfaatgroepen, en een Stikstofbasis conventioneel geïdentificeerd door de letters A, T, C en G. DNA zelf bestaat uit twee van deze polynucleotideketens die rond een gemeenschappelijke as zijn gewikkeld in een configuratie die lijkt op de hierboven afgebeelde eiwit-alfa-helix. De suiker-en-fosfaatruggengraat bevindt zich aan de buitenkant, zodat de nucleotidebasen aan de binnenkant en tegenover elkaar liggen. De twee strengen worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen die een stikstofatoom van een nucleotide in de ene keten verbinden met een stikstof of zuurstof op het nucleotide dat er tegenover staat in de andere keten.

Efficiënte waterstofbinding binnen deze configuratie kan alleen plaatsvinden tussen de paren A-T en C-G, dus deze twee complementaire paren vormen het "alfabet" dat codeert voor de genetische informatie die wordt getranscribeerd wanneer nieuwe eiwitmoleculen worden gebouwd.

Watermoleculen, waterstofgebonden aan de buitenste delen van de DNA-helix, helpen de structuur ervan te stabiliseren:

Zie deze uitstekende Wikipedia-pagina voor meer informatie over DNA en de replicatie ervan.

[afbeeldingen van Radboud U, Nederland]

Zorg ervoor dat u de volgende essentiële ideeën die hierboven zijn gepresenteerd grondig begrijpt.

  • Identificeren drie bijzondere eigenschappen van water die het ongebruikelijk maken voor een molecuul van zijn grootte, en leg uit hoe deze het gevolg zijn van waterstofbinding.
  • Leg uit wat wordt bedoeld met waterstofbinding en de moleculaire structurele kenmerken die dit veroorzaken.
  • Beschrijf de "structuur", zoals die is, van vloeibaar water.
  • Schetsen structurele voorbeelden van waterstofbinding in drie andere kleine moleculen dan H2O.
  • Beschrijf de rollen van waterstofbinding in eiwitten en in DNA.

© 2004-2017 door Stephen Lower - laatst gewijzigd 2017-10-23

Voor informatie over deze website of om contact op te nemen met de auteur,
zie alsjeblieft de Chem1 virtueel leerboek Startpagina.

De homepage van Chem1 Virtual Textbook is te vinden op http://www.chem1.com/acad/virtualtextbook.html

Chem1 Materietoestanden: Water covers water- en waterstofbinding voor een cursus algemene scheikunde. Het maakt deel uit van de Virtueel leerboek algemene scheikunde , een gratis, online naslagwerk voor algemene scheikunde door Stephen Lower of

In dit hoofdstuk komen de volgende onderwerpen aan bod: Aard van de H2O-molecuul, "anomale" eigenschappen van water, structuur van vloeibaar water, ijs, "puur" water en drinkwater, waterstofbinding in kleine moleculen en in biopolymeren. Het is direct toegankelijk via http://www.chem1.com/acad/webtext/states/water.html .

Deze stof is vooral gericht op het eerstejaars hbo-niveau, maar veel ervan is ook geschikt voor middelbare scholieren. Het is gelicentieerd onder een Creative Commons Attribution 3.0 Unported-licentie.


Waarom is waterstofbinding belangrijk?

Waterstofbinding is belangrijk omdat het: cruciaal voor al het leven op aarde.

Hier zijn drie redenen waarom waterstofbinding belangrijk is.

1. De structuur van DNA

DNA heeft een dubbele helixstructuur omdat waterstofbruggen de basenparen in het midden bij elkaar houden. Zonder waterstofbruggen zou DNA als een andere structuur moeten bestaan.

2. De soortelijke warmtecapaciteit/kookpunt van water

Water heeft een relatief hoog kookpunt door waterstofbruggen. Zonder waterstofbruggen zou water koken bij ongeveer -80 °C. Water in oceanen en meren zou snel wegkoken. Dit zou enorme problemen veroorzaken voor het leven op aarde.

3. De structuur van eiwitten

Waterstofbindingen zijn belangrijk bij het vormen van de secundaire structuren van eiwitten — de helix en het geplooide vel.

Het hemoglobinemolecuul bestaat uit vier subeenheden. De eiwitten in de subeenheden zijn opgerold in helices die bij elkaar worden gehouden door waterstofbruggen. Zonder de waterstofbruggen om zijn vorm te behouden, zou hemoglobine niet kunnen functioneren.


Waterstofbinding PPT (Waterstofbinding in water en ijs)

Waterstofbindingen, waterstofbindingdefinitie, waterstofbinding, waterstofbinding in water en ijs, sterkste waterstofbindingen, voorbeelden van waterstofbindingen, interamoleculaire waterstofbinding, intermoleculaire waterstofbinding, soorten waterstofbindingen, eigenschappen van waterstofbruggen, belangrijke bio- moleculen die waterstofbindingen kunnen vormen, sterkte van waterstofbinding, hoe polaire moleculen oplossen in water, thermodynamica van smelten en verdampen van water en het belang van waterstofbinding, hoe waterstofbinding de fysieke, chemische en ongebruikelijke eigenschappen van water beïnvloedt, aantal waterstof Bindingen per watermolecuul.

Even geduld a.u.b. enkele seconden om het PPT-voorbeeld te laden.

Jij kan DOWNLOAD de PPT door te klikken op de ‘ Download een kopie ‘ link in de menupictogram van het bovenstaande PPT-voorbeeld (rechter onder hoek)


Adhesie

De eerste twee eigenschappen die we zullen bespreken in onze AP® Biology Crash Course Review hebben met elkaar te maken: hechting en cohesie. Adhesie is de eigenschap van water die verwijst naar watermoleculen die aan een ander oppervlak kleven. Samenhang is de eigenschap van water die verwijst naar watermoleculen die aan elkaar kleven. Beide eigenschappen zijn te wijten aan waterstofbinding en hoe waterstofbinding de watermoleculen oriënteert.

Hechting is een belangrijke eigenschap. Vul een reageerbuis met water om de hechting aan te tonen. Je zult zien dat het water een U vormt. Deze U heet de meniscus. De meniscus ontstaat doordat het water aan het glas van de reageerbuis blijft plakken. Als je een nog dunnere reageerbuis hebt, zul je zien dat de meniscus dieper wordt (het water kruipt hoger). Als u geen reageerbuis heeft, let dan op de afbeelding.

Hechting komt ook van nature voor en is de reden dat bomen hoog kunnen zijn. Bomen halen hun water uit hun wortels. Wortels staan ​​ver weg van de bladeren die water nodig hebben. Het xyleem is het deel van de boom dat water tegen de zwaartekracht in omhoog beweegt om bij de bladeren te komen. Het xyleem bestaat uit kleine haarvaten. Wanneer water in het xyleem komt, zal het water zich aan de zijkanten van het capillair hechten en het naar de bladeren laten stromen. Dit proces wordt capillaire werking genoemd en is van vitaal belang voor het voortbestaan ​​van planten.


Overzicht structuur van water- en waterstofbinding

Het grote idee in deze eerste AP Biologie-les is dat het leven bestaat als een hiërarchie van atomen tot de hele planeet, met verschillende niveaus die met elkaar in wisselwerking staan ​​om de complexe biologiewereld te creëren die we overal om ons heen zien.

Vanaf het kleinste niveau – atomen 'We kunnen de regels en interacties beginnen te zien die de basis vormen voor het leven. In feite is het grootste deel van de waarneembare biologie die we kunnen zien - van het gedrag van dieren tot de manier waarop planten zich naar de zon wenden - een product van moleculaire interacties binnen individuele cellen. Over het algemeen bevat elk atoom inherent een aantal eigenschappen die voortkomen uit het aantal protonen, elektronen en neutronen in een atoom. Wanneer gecombineerd in moleculen, kunnen deze eigenschappen interageren om de eigenschappen van het totale molecuul te creëren.

Hoewel we nog steeds de complexe interacties tussen biologische moleculen onderzoeken die helpen bij het creëren van hele organismen, is er één molecuul dat van het grootste belang is voor het leven. Deze stof noemen we water.

Water maakt ongeveer 60-90% uit van het totale gewicht van bijna elk organisme. Niet alleen vormt water een enorm percentage van de meeste cellen, maar water is ook het perfecte oplosmiddel om een ​​aantal moleculen in de cel op te lossen en te verdelen.

Water has this ability because it is a polair molecuul. Polar molecules do not share their electrons equally. Water is made of three atoms – one oxygen and two hydrogens – represented by the chemical formula H2O. The oxygen atom is far more electronegative than the hydrogen atoms. The electrons within a water atom spend much more time circling the oxygen atom than the hydrogen atoms.

This hydrogen bonding can be clearly seen in the structure of pure ice. The water molecules within pure ice form hydrogen bonds with each other, creating a perfect lattice structure, as seen in the image below. In fact, the hydrogen bonds between molecules hold each molecule further apart than would normally happen. This makes ice less dense than liquid water, which is why your ice cubes float in a glass of water.

This results in a molecule that has a more negative side and a more positive side. The more negatively charged oxygen molecule tends to attract positive charges, while the hydrogen atoms tend to attract negative charges. This is what makes water such a great polar solvent.

When other polar substances are dissolved in water, the water molecules actively pull them apart – evenly distributing the introduced molecules throughout the solution. Dit heet diffusie, and it gives cells and organisms the ability to easily distribute certain polar substances throughout their cells and body.

On the other hand, because water is a polar solvent, it does not mix well with non-polar stoffen. Cells use this fact to their advantage. The lipid bilayer that surrounds all cells is composed of molecules with a polar head and a non-polar tail. The polar heads are attracted to the water, while the non-polar tails group together to exclude as much water as possible. The polar regions are “hydrophilic” because they are attracted to water, while the non-polar regions are “hydrophobic” because they tend to repel water.

Furthermore, water molecules interact through hydrogen bonding to create 3 very unique properties: cohesion, adhesion, en oppervlaktespanning.

Cohesion is the ability of water to “stick” to itself. The hydrogen bonding between water molecules means they are more likely to stick together than break apart. You can see this property in action in a droplet of water. Instead of breaking apart and spreading across a surface, water droplets tend to stay intact.

Adhesion, on the other hand, is water’s ability to stick to various hydrophilic surfaces. This gives water the ability to move through certain porous materials by adhering to their surface. For example, if you place a droplet of water on a paper towel it will quickly spread out and move through the towel by adhering to individual fibers and “pulling” itself through the material.

Surface tension is not unique to water, but water does have a high surface tension compared to other liquids. Surface tension is a measure of how easily an object can penetrate a liquid. In water, this tension is increased by all the hydrogen bonding between water molecules. In effect, this makes water less volatile (less likely to evaporate), which allows large bodies of water to collect and remain a viable environment for life.

These three properties are important for many biological processes. For example, massive trees use the properties of adhesion, cohesion, and surface tension to help move water molecules from the roots to the leaves by creating a series of passageways that allow water to travel upward. Adhesion ensures that water keeps moving upward, while cohesion and surface tension help pull even more water to the leaves.

In all, this makes water one of the most important molecules for life as we know if. If water did not have these polar properties, cells would not be able to distribute nutrients or other substances, cell membranes would not function, and the entire biosphere and water cycle would not exist to support all kinds of life on Earth.


MCQ on Waterm pH and Buffers – Part 1 Biochemistry MCQ – 11

(1). Water is liquid at room temperature, the most important reason for this is the:
A. High boiling point of water
B. High melting point of water
C. High heat of vaporization of water
NS. Cohesive forces due to hydrogen bonds in water

(2). Water is a ___
A. Polar solvent
B. Non polar solvent
C. An amphipathic solvent
NS. Non polar uncharged solvent

(3). Polar molecules can readily dissolve in water. This is because:
A. Polar molecules can form hydrogen bonds with water
B. Polar molecules can replace water-water interaction with more energetically favourable water-solute interactions
C. Polar charged water can interact with the charge of polar molecules
NS. All polar molecules are amphipathic in nature

(4). Most important reason for the unusual properties of water is:
A. The covalent bonding pattern in water molecule
B. The bond angle between the two hydrogen atoms in water
C. Hydrogen bonding between water molecules
NS. Water can be immediately ionized at room temperature

(5). The H – O – H bond angle in water molecule is:
A. 104.0 o
B. 104.5 o
C. 105.0 o
NS. 105.5 o

(6). Which of the following statement is true regarding the electronegativity of atoms in water molecule?
A. Hydrogen is more electronegative than oxygen
B. Hydrogen is less electronegative than oxygen
C. Electronegativity of hydrogen and oxygen is same
NS. Oxygen and hydrogen do not have significant electronegativity in water

(7). Which of the following represent the current melting point, boiling point and heat of vaporization of water?
A. 0 o C 100 o C 2260 J/g
B. 100 o C 0 o C 2260 J/g
C. 0 o C 100 o C 1260 J/g
NS. 100 o C 0 o C 1260 J/g

(8). The oxygen atom in the water molecule due to its high electronegativity bears _______
A. 1 δ + charge
B. 2 δ + charges
C. 1 δ – charge
NS. 2 δ – charges

(9). Hydrogen bond is best represented as the electrostatic attraction between:
A. A hydrogen covalently bounded to an electronegative atom and another hydrogen atom
B. A hydrogen covalently bounded to an electronegative atom and another electronegative atom
C. Two electronegative atoms and a hydrogen atom
NS. Two hydrogen atoms

(10). The bond dissociation energy of hydrogen bonds in water molecule is
A. 10 kJ / mol
B. 23 kJ/mol
C. 470 kJ/mol
NS. 348 kJ/mol

11. Which of the following statement is correct regarding the hydrogen bonds in water?
A. Hydrogen bond is 10 % covalent and 90 % electrostatic
B. Hydrogen bond is 25% covalent and 75 % electrostatic
C. Hydrogen bond is 50% covalent and 50% electrostatic
NS. Hydrogen bond is 100 % electrostatic

12. A single water molecule can form how many hydrogen bonds at a time? (theoretically possible value)

13. The life span of a hydrogen bond between two water molecule in liquid water is:

A. 1 – 20 seconds
B. 1 – 20 microseconds
C. 1 – 20 nano-seconds
NS. 1 – 20 pico-seconds

14. The bond dissociation energy of O – H bond in water is:

A. 470 kJ/mol
B. 348 kJ/mol
C. 23 kJ/mol
NS. 10 kJ/mol

15. What is the bond length of hydrogen bond between two water molecules in liquid water?

A. 0.0177 nm
B. 0.177 nm
C. 1.177 nm
NS. 17.70 nm

Biology / Life Sciences MCQ: Biochemistry MCQ-11: (Multiple Choice Questions / Model Questions / Sample Questions in Biochemistry: Water and pH Part 1 with detailed answer key, explanations and references for preparing CSIR JRF NET Life Science Examination and also for other competitive examinations in Life Science / Biological Science such as ICMR JRF Entrance Exam, DBT BET JRF Exam, GATE (XL) Life Science Exam, GATE (BT) Biotechnology Exam, ICAR JRF Exam, University PG Entrance Exam, JAM Exam, GS Biology Exam, GRE, Medical Entrance Examination etc. This set of practice questions will help to build your confidence in Biochemistry to face the real examination. A large quantum of questions in our practice MCQ is taken from previous year question papers of various national and international Biology / Life Sciences competitive examinations. Please take advantage of our Lecture Notes, PPTs, Previous Year Questions, Mock Tests, and Video Tutorials for your preparation. You can download all these questions papers and study materials as PDF from our Slideshare account absolutely free

Detailed Answer Key, Explanations and References

1. Ans. (NS). Cohesive forces due to hydrogen bonds in water

The physical state of water is determined by the compactness of packing of molecules. The stability of molecular packing depends up on the stability of interactions involved in molecular packing. These interactions will be maximum in solid state (ice in the case of water) and it will be decreased in liquid state (liquid water) and it will be further less in gaseous phase (water vapour). Cohesion is a type of interaction in which the molecules of same types are involved. (Opposite term adhesion: interaction of different types of molecules). The liquid nature of water at room temperature is due to the cohesive forces in the water which is provided by the large number of inter molecular hydrogen bonds between water molecules.

2. Ans. (een). Polar solvent

Water is a polar solvent. Water molecule consists of two hydrogen atoms bonded to an oxygen atom. The two hydrogen atoms in water are not arranged linearly, because the oxygen atom’s four sp3 hybrid orbitals extend roughly toward the corners of a tetrahedron. Hydrogen atoms occupy two corners of the tetrahedron, and the nonbonding electron pairs of the oxygen atom occupy the other two corners. Thus water molecules have an angular geometry. Due to the high difference in the electronegativity difference between oxygen and hydrogen, the oxygen atom with its unshared electrons carries a partial negative charge and the hydrogen atom each carry a partial positive charge. These electrostatic attraction create a diploes and thus the water molecule become polar in nature

3. Ans. (B). Polar molecules can replace water-water interaction with more energetically favourable water-solute interactions

4. Ans. (C). Hydrogen bonding between water molecules

5. Ans. (B). 104.5 o

6. Ans. (B). Hydrogen is less electronegative than oxygen

Electronegativity is the affinity of atomic nuclei towards electrons. Each atom has specific electronegativity values, which means that they have different degree of affinity towards electrons. Oxygen, nitrogen etc. are highly electronegative atoms. The electronegativity of hydrogen is very less. When covalent bond is formed between two atoms, one with high electro-negativity and the other with lesser electronegativity, the paired electron cloud in the covalent bond will shift more towards the highly electro-negative atom and this will create a dipole in the molecule.

7. Ans. (een). 0 o C 100 o C 2260 J/g

Water is an unusual solvent. Water has got high boiling point (100 o C), high melting point (0 o C) and high heat of vaporization (2260 J/g) when compared to other solvents.

Heat of vaporization: The heat energy required to convert 1.0 g of a liquid at its boiling point and at atmospheric pressure into its gaseous state at the same temperature. It is a direct measure of the energy required to overcome attractive forces between molecules in the liquid phase.

8. Ans. (NS). 2 δ – charges

Oxygen is highly electronegative than hydrogen, hence oxygen will pull the shared electron pairs in the covalent bond between O and H more towards it an with this oxygen will get a partial negative charge called δ – . Since there are two hydrogen atoms in water molecule, there will be a total of 2δ – charges in a single water molecule. Similarly, each hydrogen in the water molecule will bear one partial positive charge called δ + .

9. Ans. (B). A hydrogen covalently bounded to an electronegative atom and another electronegative atom

10. Ans. (B). 23 kJ/mol

Hydrogen bond is very weak when compared to covalent bonds. Only 23 kJ/mole of energy is required to break the hydrogen bonds in water. This energy input is very less when compared to the requirement of energy to break the O – H covalent bond in water (470 kJ/mol)

11. Ans. (een). Hydrogen bond is 10 % covalent and 90 % electrostatic

Hydrogen bond in water is 10 percent covalent due to the overlaps in the bonding orbitals and 90 percent electrostatic

A single water molecule can form four hydrogen bonds with four different water molecules in liquid water as shown in the figure below

13. Ans. (d) 1 – 20 pico-seconds

Hydrogen bonds in water are highly dynamic. They life span of each hydrogen bond in water is very short. The lifetime of each hydrogen bond is just 1 to 20 picoseconds ( 1 ps = 10-12S)

14. Ans. (een). 470 kJ/mol

15. Ans. (B). 0.177 nm

Verwijzing: (1). Lehningers Principles of Biochemistry: Chapter: Water
(2). Fundamentals of Biochemistry by Voet and Voet: Chapter: Water

The answer key is prepared with best of our knowledge.
Please feel free to inform the Admin if you find any mistakes in the answer key..

MCQ on Water, pH and Buffer | Part – 2 | Part – 3 |


Why is hydrogen important to life?

Hydrogen is a part of the water molecular structure.
Water is made of 2 Hydrogen (H) atoms, and 1 Oxygen (O) atom.
Together, they form H2O (water).
Water is essential for all life.

In what other ways Hydrogen is important, I do not know.

It makes up many molecules essential to life.

Uitleg:

A prime example of why hydrogen is so important to life is water. Everybody is familiar with this compound, and it is essential to life, as it helps regulate body processes and also keeps us hydrated. Water has a chemical formula of #H_2O# , and therefore hydrogen is needed to synthesise the compound.

On the other hand, all organic compound that life needs has hydrogen in it. Some examples include #ATP# , #NADPH# , and the #"DNA"# bases just to name a few. Without hydrogen, these compounds wouldn't exist, and we would therefore not live without it.

I don't think pure hydrogen #(H_2)# is essential to life, but if we combine other elements with hydrogen, we get compounds that are required for us to be able to stay alive.


Toegangsopties

Krijg volledige toegang tot tijdschriften voor 1 jaar

Alle prijzen zijn NET prijzen.
De btw wordt later bij het afrekenen toegevoegd.
De belastingberekening wordt definitief tijdens het afrekenen.

Krijg beperkte of volledige toegang tot artikelen op ReadCube.

Alle prijzen zijn NET prijzen.


Importance Of Hydrogen Bonding In Maintaining Protein Structure

When building large structures, one should ponder of how to make sure the structure is long lasting, neat and ready deliver its purpose. In very large structures, creating use of the example of buildings, builders build multiple columns within the ground floor and triangle-like logs on the roof which do not interfere with the buildings’ functionality as well as preventing the building from collapsing. Possessing a column right within the middle of a meeting space would not be appropriate so where these assisting blocks are place should also be wanted to be considered. The similar to patterns are seen in proteins too where bonds shape at specific locations in specific amounts to make the protein tough enough to cope with the jobs they can be doing. These bonds are called the Hydrogen bonds.

Hydrogen bonds are non-covalent meaning they can be created by the electrostatic attractions between positive and negative charged atoms and shape spontaneously without the need for enzyme catalysis 1. Subsequently they can be barely weak so very little no. of life is compulsory to break these bonds. This should be an advantage as well as being a disadvantage, even though structures bonded by hydrogen bonds are not very strong, they can be barely flexible which should be useful when the structure wants to change shape according to its function. This is where proteins return in to play.

Proteins are located everywhere in and between cells, doing so many jobs. They hold an exact 3D shape which directly relates to its function, so there is very many of diversity in proteins but every lone one does an alternate job and do not interfere with each others’. Hydrogen Bonds in Protein Structure. Proteins are synthesized within the cytoplasm of a cell when the codon of mRNA from the nucleus binds with the anti-codon of tRNA which conclusions within the synthesis of amino acids, which are the base units of proteins. Proteins have 4 grades of organisation called the primary, secondary, tertiary and quaternary structure 2.

The primary structure relates to sequence regarding the amino acids, the secondary structure is formed by the alpha helix and the beta sheet, the tertiary structure is the folding regarding the polypeptide chains and quaternary structure is the association of sub units of protein into larger ones. Hydrogen bonds are involved within the secondary, tertiary and the quaternary structure of proteins. How do the amino acids grow to proteins?. Subsequent to the sequence regarding the amino acids are determined, the Alpha helix is formed that is the formation of hydrogen bonds between the C=O and NH groups of amino acids. Then the Beta sheet returns into existence with the formation of hydrogen bonds between different polypeptide chains.

The protein is already becoming a stable structure, with the hydrogen bonds forming at the right spots. Then the polypeptide chains beginning to fold according to where the hydrogen bonds were formed within the secondary structure the hydrogen bonds also play a role in helping the protein hold the shape of its tertiary structure. As the polypeptide chains fold, they need help sequential to be kept at the shape it has taken and repeatedly hydrogen bonds give it, working with other bonds this time, within covalent bonds like disulphide bridges 3. Finally the quaternary structure exists only in proteins that contain higher than one polypeptide. Hydrogen bonds are also located within the quaternary structure.

As we can look hydrogen bonds play a very important role in keeping the shape of proteins. Depending on the primary structure, they shape at specific locations and determine all the other grades of organization of proteins. Without them the tertiary structure should be different meaning the protein cannot bind and interact with the molecules it wants to which should result in a malfunctioning protein. Hydrogen bonds should be likened to match sticks, you can break one with no problems but whether you bring ten of them together they grow to tough and more, even stronger and without functioning proteins we would not be alive!. Biochemistry and Molecular Biology 3rd Ed.


Bekijk de video: Water and Hydrogen Bonds The Importance for Living Organisms (September 2022).


Opmerkingen:

  1. Filippo

    Wees natuurlijk nooit zeker.

  2. Wielladun

    Je schrijft interessant - een blog toegevoegd aan de lezer

  3. Rosario

    Zeker. Ik ben het eens met alles hierboven verteld. Laten we deze vraag bespreken.



Schrijf een bericht