Liaison hydrogène

le Liaison hydrogène est une interaction entre des molécules qui ressemble aux interactions de Van der Waals et qui se produit dans le corps humain. La liaison joue un rôle notamment en relation avec les liaisons peptidiques et les chaînes d'acides aminés dans les protéines. Sans la capacité de se lier avec des liaisons hydrogène, un organisme n'est pas viable car il manque d'acides aminés vitaux.

Quelle est la liaison hydrogène?

Les liaisons hydrogène sont appelées Liaisons hydrogène ou Ponts en H abrégé. Il s'agit d'un effet chimique lié à l'interaction attractive d'atomes d'hydrogène liés de manière covalente avec des paires d'électrons libres d'un atome de groupement d'atomes. L'interaction est basée sur la polarité et, décrite plus précisément, consiste entre les atomes d'hydrogène polarisés positivement dans un groupe amino ou hydroxyle et des paires d'électrons isolés dans d'autres groupes fonctionnels.

L'interaction ne se produit que dans certaines circonstances. Une condition est la propriété électronégative des paires d'électrons libres. Cette propriété doit être plus forte que la propriété électronégative de l'hydrogène afin de créer une liaison forte. L'atome d'hydrogène peut ainsi être lié polaire. Les atomes électronégativement libres peuvent être l'azote, l'oxygène et le fluor, par exemple.

Les liaisons hydrogène sont des liaisons de valence secondaires, dont la force est généralement bien inférieure à celle des liaisons covalentes ou des liaisons ioniques. Les molécules dans les liaisons hydrogène ont un point de fusion relativement élevé et un point d'ébullition également élevé par rapport à leur masse molaire. Les liaisons ont une importance médicale principalement en ce qui concerne les peptides et les acides nucléiques dans un organisme.

Les liaisons hydrogène sont des forces intermoléculaires. Sans leur existence, l'eau n'existerait pas dans divers états agrégés, mais serait gazeuse.

Fonction et tâche

La liaison hydrogène n'a qu'une faible interaction et se produit entre deux particules ou au sein de molécules. Dans ce contexte, le type de liaison joue un rôle, par exemple, pour la formation de structures tertiaires dans les protéines. En biochimie, la structure protéique désigne les différents niveaux structurels d'une protéine ou d'un peptide. Les structures de ces substances naturelles sont divisées hiérarchiquement en une structure primaire, une structure secondaire, une structure tertiaire et une structure quaternaire.

La séquence d'acides aminés est la structure principale. Chaque fois qu'une protéine est mentionnée en relation avec sa disposition spatiale, les conformations protéiques et le phénomène de changement conformationnel sont souvent mentionnés. Dans ce contexte, le changement de conformation correspond à un changement de structure spatiale. La disposition des protéines est basée sur la liaison peptidique. Ce type de liaison relie toujours les acides aminés de la même manière.

Dans les cellules, les liaisons peptidiques sont médiées par les ribosomes. Chaque liaison peptidique correspond à une connexion de groupes carboxyle d'un acide aminé et de groupes amino d'un deuxième acide aminé, qui est associée à l'élimination de l'eau. Ce processus est également connu sous le nom d'hydrolyse.

Dans chaque liaison peptidique, une liaison simple relie un groupe C = O à un groupe NH. L'atome d'azote a exactement une seule paire d'électrons. En raison de la forte électronégativité de l'oxygène, cette paire libre est sous l'influence attracteur d'électrons des atomes d'O2. De cette manière, l'oxygène attire partiellement la seule paire d'électrons dans la liaison entre l'atome d'azote et l'atome de carbone, et la liaison peptidique acquiert un caractère de double liaison partielle. Le caractère de double liaison élimine la rotation libre des groupes NH et C = O.

Les atomes d'oxygène et les atomes d'hydrogène des liaisons peptidiques sont pertinents pour la formation de la structure de tous les peptides et protéines sans exception. De cette façon, deux acides aminés peuvent se lier l'un à l'autre. Après une telle fixation, toutes les liaisons peptidiques de deux chaînes d'acides aminés sont directement opposées l'une à l'autre. Les atomes d'hydrogène dans la liaison peptidique sont polarisés relativement positivement par rapport aux atomes d'oxygène dans les liaisons peptidiques directement opposées. De cette manière, des liaisons hydrogène se forment et relient les deux chaînes d'acides aminés l'une à l'autre.

Tous les acides aminés dans le corps humain sont des composés organiques composés d'au moins un groupe carboxy et un groupe amino. Les acides aminés sont une composante structurelle essentielle de la vie humaine. En plus des acides α-aminés des protéines, on connaît plus de 400 acides aminés non protéinogènes avec des fonctions biologiques qui ne pourraient pas apparaître sans liaison hydrogène. Des forces telles que la liaison hydrogène stabilisent la structure tertiaire des acides aminés.

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Maladies et affections

S'il y a un trouble dans la formation des structures spatiales protéiniques fonctionnelles, on parle généralement de troubles du repliement des protéines. Une de ces conditions est la maladie de Huntington. Cette maladie génétique est héritée comme un trait autosomique dominant et est due à une mutation génétique dans le chromosome 4. La mutation conduit à l'instabilité du produit génique. La maladie est une maladie neurologique qui est principalement associée à une hyperkinésie involontaire des extrémités distales et du visage. Une hyperkinésie persistante entraîne une rigidité des muscles affectés. De plus, les patients atteints de la maladie souffrent d'une consommation d'énergie accrue.

Des symptômes pathologiques liés aux liaisons hydrogène ou à la structure générale des protéines sont également présents dans les maladies à prions telles que la maladie de la vache folle. L'hypothèse la plus répandue est que l'ESB induit un mauvais repliement des protéines. Ces protéines mal repliées ne peuvent pas être décomposées par des processus physiologiques et s'accumulent donc dans les tissus, en particulier dans le système nerveux central. Le résultat est une dégénérescence des cellules nerveuses.

Des malformations de la structure protéique sont également discutées dans le lien causal de la maladie d'Alzheimer. Les maladies évoquées n'affectent pas directement la liaison hydrogène, mais concernent la structure spatiale des protéines, à laquelle la liaison hydrogène apporte une contribution significative.

Un organisme avec une incapacité absolue à la liaison hydrogène n'est pas viable. Une mutation causant cela entraînerait un avortement en début de grossesse.