Chemie na GJN

Vodíkové můstky (nověji se říká vodíkové vazby ) patří mezi základní biologické interakce. Jejich význam je obrovský. Tak předně díky vodíkových můstkům je voda za normálních podmínek kapalná. Jednotlivé molekuly vody jsou pospojovány vodíkovými můstky a drží tak pohromadě. Sirný analog vody – sulfan H₂S je za normálních podmínek plyn, přestože má těžší molekulu než voda. Atom síry není totiž schopen vytvořit tak pevné můstky jako atom kyslíku. Vodíkové můstky také drží u sebe jednotlivá vlákna DNA (deoxyribonukleové kyseliny, molekuly, ve které je zapsán genetický kód každého organismu) a umožňují uchování a kopírování našeho genetického kódu při dělení buněk, dále tvorbu bílkovin a mnoho dalšího.

Schématické znázornění vodíkové vazby.

Podstatu vodíkové vazby si vysvětlíme na dvou molekulách vody. Na základě rozdílu elektronegativit můžeme určit, že vazba mezi kyslíkem a vodíkem je polární a elektrony se tedy budou nacházet blíže atomu kyslíku. Vodíku tak zůstane odhalené kladné jádro. Atom kyslíku druhé molekuly vody nese dva volné elektronové páry, které kladnému jádru vodíku neodolají a budou se k němu přitahovat, což vytváří právě tu slabou přitažlivou interakci známou jako vodíkový můstek.

Význam slabých vazebných interakcí si nejlépe uvědomíme, když se zamyslíme nad reakcemi, které probíhají v našem těle. Každý hormon, nebo jiná biologicky aktivní látka, musí mít svůj receptor (buněčnou součástku, která pozná, že je hormon přítomný, na cílové buňce), kterou ovlivňuje. Vazebné místo musí být velmi „citlivé“ (specifické), aby nereagovalo na jiný hormon nebo jinou látku. A právě tuto „citlivost“ zařizují slabé vazebné interakce. Kombinací různých slabých vazebných interakcí si receptor vybírá svoji cílovou molekulu. Pokud by se hormon navázal na receptor silnou kovalentní vazbou, celá struktura by se dříve či později musela nahradit, což by bylo pro buňku velmi náročné. Hormon navázaný slabými vazebnými interakcemi lze snadno odpojit. Stejně tak každý enzym, bílkovina umožňující chemické reakce v lidském těle, si musí mezi těmi tisíci látkami vybrat tu svoji. Dělá to stejným způsobem, jako když do zámku vkládáte klíč, a jako jednotlivé zoubky na klíči enzym používá právě slabé vazebné interakce.