2.4 : Noncovalent Attractions in Biomolecules

I legami covalenti si formano quando coppie di elettroni sono condivise tra atomi interagenti. Questi legami forti richiedono una grande quantità di energia per rompersi. Mentre i legami covalenti sono forze intramolecolari che collegano atomi all'interno di molecole, le attrazioni intermolecolari e non covalenti, stabilizzano gruppi di atomi tra molecole o all'interno di diverse parti di una 24.120:00-00.00 25.320 molecola più grande.

Nonostante siano individualmente deboli, molte interazioni non covalenti messe insieme, possono mantenere le molecole associate per un periodo di tempo prolungato. Quattro tipi principali di attrazioni non covalenti si verificano nei sistemi biologici-interazioni ioniche, legami idrogeno, forze Van der Waals, e interazioni idrofobiche. Le interazioni ioniche si verificano tra ioni caricati in modo opposto.

La spirale del DNA ha molti gruppi fosfato caricati negativamente l'uno vicino all'altro. Per stabilizzare la molecola, i cationi, come il magnesio, interagiscono con i gruppi fosfato, neutralizzando la carica negativa sul DNA. Un legame idrogeno si forma quando un atomo di idrogeno che che è legato covalentemente ad un atomo altamente electronegativo, come l'ossigeno o l'azoto, interagisce con la coppia di elettroni di un altro atomo elettronegativo.

Nel DNA, i filamenti complementari sono tenuti insieme da legami idrogeno. Una base di un filamento condivide i suoi idrogeni legati covalentemente con gli atomi di azoto o ossigeno su un'altra base del filamento opposto. Le interazioni di Van der Waals avvengono quando due molecole si avvicinano reciprocamente:queste forze attraenti non specifiche, risultano da dipoli temporanei generati dal movimento rapido di elettroni all'interno della molecola.

Tuttavia, quando le molecole si avvicinano troppo, la repulsione elettrostatica capovolge le interazioni di Van der Waals. Infine, le interazioni idrofobiche sono un'associazione forzata di gruppi idrofobici a causa della repulsione delle molecole d'acqua. In ambiente acquoso, le parti idrofobe della molecola lipidica non possono facilmente interrompere il legame idrogeno tra le molecole d'acqua.

L'interazione tra le molecole d'acqua è più forte dell'interazione tra l'acqua e le molecole lipidiche. Allo stesso modo, le parti idrofobe dei lipidi si associano, portando i lipidi ad aggregarsi.