Descripción general: ¿Qué es un enlace de hidrógeno?
Un enlace de hidrógeno es un caso único de interacción de fuerza dipolar, donde un átomo de hidrógeno de una molécula es atraído a un átomo electronegativo de otra. Dichos enlaces pueden ser intermoleculares (ocurren entre moléculas) o intramoleculares (ocurren dentro de diferentes partes de una sola molécula).
Los enlaces de hidrógeno son cruciales para toda la vida en la Tierra por múltiples razones diferentes. La desaparición de estos vínculos conllevaría una serie de consecuencias desastrosas.
1. Mutaciones en la codificación genética (ADN)
El ADN está estructurado en una formación de doble hélice, con los pares de bases en el medio rodeados por un esqueleto de fosfato de azúcar. Los enlaces de hidrógeno son críticos para el mantenimiento de esta estructura: se forman entre bases opuestas y aportan estabilidad a la estructura.
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Sin dichos enlaces, el ADN tendría que existir en un plásmido o en una estructura desnuda, lo que permitiría una multitud de posibles variaciones e interrupciones genéticas y posiblemente resultaría en un aumento de las células cancerosas y bajas tasas de esperanza de vida.
2. La capacidad calorífica específica / ebullición del agua
El agua tiene un punto de ebullición relativamente bajo debido a los enlaces de hidrógeno. Como se requiere una gran cantidad de energía térmica para romper los enlaces entre las moléculas de agua, el calor promedio emitido por el sol no es suficiente para provocar la ebullición. Los enlaces de hidrógeno aseguran la reducción de temperaturas extremas en grandes cuerpos de agua.
Sin embargo, sin enlaces de hidrógeno, el agua en los océanos y lagos comenzaría a hervir rápidamente debido a la gran disminución en el punto de ebullición, lo que resultaría en problemas masivos para la vida en la Tierra.
3. La estructura secundaria de las proteínas.
Los enlaces de hidrógeno son extremadamente importantes en la formación de la estructura secundaria de una proteína. Hay dos estructuras secundarias clave en las proteínas regulares (la hélice y la lámina enchapada), y se requieren enlaces de hidrógeno para retorcer la proteína en una formación de hélice para crear la estructura secundaria. La estructura secundaria es a su vez crítica para la formación de las estructuras terciarias y cuaternarias que también se requieren para la función adecuada de las proteínas; en resumen, si los enlaces de hidrógeno no existieran, tampoco lo harían las proteínas.
4. Una pérdida de fricción
Los enlaces de hidrógeno son necesarios para la fricción estática y cinética. Cuando un objeto descansa, comienza a formar enlaces de hidrógeno con el material circundante (por ejemplo, la madera en una mesa), y la fuerza de estos enlaces se conoce como fricción. Es necesario romper los enlaces de hidrógeno de un objeto con el material cercano antes de moverlo, lo que permite la fuerza de fricción.
Sin enlaces de hidrógeno, la fricción estática y cinemática se inhibiría en gran medida, causando una variedad de problemas (cosas simples como caminar serían muy difíciles, si no imposibles).
5. Interacción anticuerpo-antígeno
Los enlaces de hidrógeno son importantes para estabilizar la interacción anticuerpo-antígeno fuera de las células. Las moléculas de agua llenan los espacios entre el antígeno y el anticuerpo, y contribuyen significativamente a la energía de unión de los dos al crear enlaces de hidrógeno adicionales.
Sin embargo, sin enlaces de hidrógeno, dicha interacción sería extremadamente difícil, si es posible, y una multitud de características celulares se dañarían o inhibirían. La interacción anticuerpo-antígeno estaría severamente limitada y la cantidad de energía dispensada sería muy baja.
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