2.4 : Noncovalent Attractions in Biomolecules

Ковалентные связи образуются, когда пары электронов принадлежат всем взаимодействующим атомам. Эти сильные связи требуют большого количества энергии для разрыва. Хотя ковалентные связи это силы межмолекулярного взаимодействия, соединяющие атомы в молекулы, межмолекулярные и нековалентные притяжения стабилизируют группы атомов между молекулами или внутри различных частей более крупной молекулы.

Несмотря на то, что каждая такая связь слабая, много нековалентных взаимодействий вместе могут сохранять молекулы в связанном состоянии в течение длительного времени. Четыре основных типа нековалентных притяжений встречаются в биологических системах-ионные взаимодействия, водородные связи, силы Ван дер Ваальса, и гидрофобные взаимодействия. 00:00:47.100 00:00 Ионные взаимодействия существуют между противоположно заряженными ионами.

У спирали ДНК есть есть много отрицательно заряженных фосфатных групп, расположенных близко друг к другу. Для стабилизации молекулы катионы, такие, как магний, взаимодействуют с фосфатными группами, нейтрализуя суммарный заряд на ДНК. Водородная связь образуется, когда атом водорода, который ковалентно связан с резко электроотрицательным атомом, таким, как кислород или азот, взаимодействует с одинокой парой электронов на другом электроотрицательном атоме.

В ДНК, две цепочки связаны друг с другом водородными связями. Основание на одной цепочке делит свои ковалентно связанные водороды с азотными или кислородными атомами другого основания на противоположной цепочке. Ван дер Ваальсовы взаимодействия возникают, когда две молекулы достаточно приблизятся друг к другу.

Эти неспецифические силы притяжения возникают из-за временных диполей, образовавшихся в результате быстрого движения электронов в молекуле. Однако, когда молекулы сближаются слишком сильно, электростатическое отталкивание пересиливает Ван дер Ваальсовы взаимодействия. Наконец, гидрофобные взаимодействия являются принудительным объединением гидрофобных групп из-за отталкивание от молекул воды.

В водной среде гидрофобные части липидных молекул не могут легко назрушить водородные связи между молекулами воды. Взаимодействия между молекулами воды сильнее, чем взаимодействие между водными и липидными молекулами. Так что гидрофобные части липидов связываются, в результате чего липиды оказываются агрегированы.