2.9: Biyomoleküllerdeki Non-Kovalent Çekimler
Kovalent olmayan etkileşimler, komplekslerin şeklini ve yapısal stabilitesini etkileyen moleküller içindeki ve arasındaki ilişkilerdir. Bu etkileşimler, elektron paylaşımını içermediğinden kovalent bağdan farklıdır.
Dört tür kovalent olmayan etkileşim, hidrojen bağları, van der Waals kuvvetleri, iyonik bağlar ve hidrofobik etkileşimlerdir.
Hidrojen bağı, başka bir elektronegatif atom tarafından oksijen, nitrojen veya flor gibi güçlü elektronegatif bir atoma kovalent olarak bağlanmış bir hidrojen atomunun elektrostatik çekiminden kaynaklanır. Hidrojen atomu, bağlı olduğu elektronegatif atom yanına elektron bulutunu çekerken kısmi bir pozitif yük geliştirir. Sonuç olarak, hidrojenin δ+ yükü ile komşu elektronegatif atom üzerindeki δ– yükü arasında zayıf bir etkileşim meydana gelir. Bu tür etkileşim, su molekülleri arasında düzenli olarak oluşur. Bağımsız hidrojen bağları kolayca kırılır; bununla birlikte, su ve organik polimerlerde çok sayıda oluşurlar ve kombinasyon halinde önemli bir kuvvet yaratırlar.
Van der Waals adı verilen ikinci bir etkileşim türü, birbirine yakın olan iki veya daha fazla atomun (veya molekülün) elektron açısından zengin ve elektron açısından fakir bölgeleri arasındaki geçici çekimler tarafından yönlendirilir. Bu etkileşimler, işlevleri için gerekli olan proteinlerin üç boyutlu yapılarına katkıda bulunabilir.
Başka bir etkileşim türü, zıt yüklü iyonlar arasında meydana gelen iyonik bağdır. Biyolojik sistemlerde, zıt yüklü iyonlardan kaynaklanan iyonik etkileşimler de biyomoleküllerin yapısının stabilize edilmesine yardımcı olabilir. Magnezyum gibi metal iyonları, DNA gibi negatif yüklü biyomoleküllerle etkileşime girer. Magnezyum iyonu negatif fosfat gruplarına bağlanır, böylece yükü nötralize eder ve uzun DNA polimerinin solenoid veya toroid yapılara paketlenmesine yardımcı olur.
Son olarak, hidrofobik etki, sulu bir ortamda su ile teması en aza indirmek için hidrofobik moleküllerin toplandığı kovalent olmayan bir etkileşimdir. Sonuç olarak, bir polipeptidin hidrofobik bölgeleri, protein katlanması sırasında yapı içinde gömülü hale gelir.
