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La liaison hydrogène est importante dans de nombreux processus chimiques. La liaison hydrogène est responsable des capacités uniques des solvants dans l'eau. Les liaisons hydrogène maintiennent ensemble des brins d'ADN complémentaires, et sont responsables de la détermination de la structure tridimensionnelle des protéines repliées, y compris les enzymes et les anticorps.
Un exemple: l'eau
Un moyen simple d'expliquer les liaisons hydrogène consiste à utiliser de l'eau. La molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène liés de manière covalente à un oxygène. Puisque l'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène, l'oxygène attire les électrons partagés plus près de lui-même. Cela donne à l'atome d'oxygène une charge légèrement plus négative que l'un ou l'autre des atomes d'hydrogène. Ce déséquilibre est appelé dipôle, ce qui donne à la molécule d’eau un côté positif et un côté négatif, presque comme un petit aimant. Les molécules d'eau s'alignent pour que l'hydrogène d'une molécule fasse face à l'oxygène d'une autre molécule. Cela donne à l'eau une plus grande viscosité et permet également à l'eau de dissoudre d'autres molécules ayant une charge légèrement positive ou négative.
Repliement des protéines
La structure des protéines est partiellement déterminée par liaison hydrogène. Des liaisons hydrogène peuvent exister entre un hydrogène sur une amine et un élément électronégatif, tel que l'oxygène sur un autre résidu. Lorsqu'une protéine se replie, une série de liaisons hydrogène "zippent" la molécule ensemble, la maintenant sous une forme tridimensionnelle spécifique qui confère à la protéine sa fonction particulière.
ADN
Les liaisons hydrogène maintiennent des brins complémentaires d'ADN ensemble. Les nucléotides se couplent précisément en fonction de la position des donneurs de liaisons hydrogène disponibles (hydrogènes disponibles légèrement positifs) et d'accepteurs de liaisons hydrogène (oxygènes électronégatifs). La nucléotide thymine a un site donneur et un site accepteur qui se marient parfaitement avec les sites accepteur et donneur complémentaires du nucléotide adénine. La cytosine se combine parfaitement avec la guanine par le biais de trois liaisons hydrogène.
Des anticorps
Les anticorps sont des structures protéiques repliées qui ciblent avec précision et s'adaptent à un antigène spécifique. Une fois que l'anticorps est produit et atteint sa forme tridimensionnelle (aidé par une liaison hydrogène), l'anticorps se conformera comme une clé dans une serrure à son antigène spécifique. L'anticorps se fixera sur l'antigène par le biais d'une série d'interactions comprenant des liaisons hydrogène. Le corps humain a la capacité de produire plus de dix milliards d'anticorps différents lors d'une réaction d'immunité.
Chélation
Alors que les liaisons hydrogène individuelles ne sont pas très fortes, une série de liaisons hydrogène est très sécurisée. Lorsqu'une molécule est liée par deux ou plusieurs sites hydrogène à une autre molécule, une structure cyclique appelée chélate est formée. Les composés chélateurs sont utiles pour éliminer ou mobiliser des molécules et des atomes tels que des métaux.