مراقبة الروابط الهيدروجينية مباشرة

تمكن الكيميائيون من ملاحظة الاهتزازات المنسقة بشكل مباشر بين الجزيئات المرتبطة ببعضها بواسطة روابط هيدروجينية - وهذه هي المرة الأولى على الإطلاق التي يتم فيها ملاحظة هذا النوع من الروابط الكيميائية، الموجود في الطبيعة في كل نظام بيولوجي تقريبًا على المستوى الجزيئي، بشكل مباشر.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
باستخدام مصدر الأشعة تحت الحمراء المطور حديثًا والذي يعمل بمعدل سريع للغاية، تمكن الكيميائيون من مراقبة الاهتزازات المنسقة بشكل مباشر بين الجزيئات المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية - وهذه هي المرة الأولى على الإطلاق التي يتم فيها العثور على هذا النوع من الروابط الكيميائية، الموجود في الطبيعة في ما يقرب من كل نظام بيولوجي على المستوى الجزيئي تتم ملاحظته مباشرة.

باستخدام مصدر تم تطويره حديثًا للأشعة تحت الحمراء والذي يعمل بمعدل سريع للغاية، تمكن الكيميائيون في جامعة شيكاغو من مراقبة الروابط الهيدروجينية بشكل مباشر. نُشرت نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية The Journal of Chemical Physics.

وقال الباحث الرئيسي أندريه توكماكوف: "استخدم الباحثون أساليب مطيافية الأشعة تحت الحمراء ثنائية الأبعاد كأداة جديدة لمراقبة كلا الشريكين في الرابطة اليمنى بشكل مباشر". "مع هذه الأساليب، هناك إمكانيات للمحتوى الطيفي وعرض النطاق الترددي الذي يوفر مراقبة حقيقية لجزء واسع من الطيف الاهتزازي للجزيئات. تمهد هذه الطريقة الطريق لدراسة كيفية تفاعل أنواع مختلفة جدًا من الاهتزازات في الجزيئات المختلفة مع بعضها البعض.

قرر الباحثون استخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء ثنائي الأبعاد من أجل تحديد الخصائص الهيكلية بشكل مباشر مثل المسافات بين الجزيئات وطبيعة تكوينات رابطة الهيدروجين، نظرًا لحقيقة أنه يمكن تشفير هذه المعلومات في الإشارات التي تم الحصول عليها نتيجة التفاعلات بين الجزيئات. بين المذيب ليذوب وقال الباحث: "ما فعلناه هو اهتزاز الروابط في جزيء واحد مع ملاحظة تأثيراتها على الجزيء الآخر". "في تجربتنا، ما يحدث بالفعل هو أنك تهتز كلا الجزيئين في نفس الوقت لأنهما مرتبطان بإحكام."

روابط هيدروجينية (ويكيبيديا) تشكل قوة الجذب بين الطرف السالب قليلاً والطرف المشحون قليلاً الموجب للجزيئات المحايدة، مثل الماء. على الرغم من أن الماء حالة خاصة بسبب خصائص الاستقطاب الفريدة، إلا أن الروابط الهيدروجينية يمكن أن تتشكل بين مجموعة واسعة من الجزيئات التي تتضمن ذرات مستقطبة كهربائيًا في بنيتها، عندما تتراوح قوة هذه الروابط من رابطة ضعيفة الاستقطاب إلى رابطة قريبة في القوة إلى رابطة ضعيفة الاستقطاب. الرابطة التساهمية. تلعب الروابط الهيدروجينية دورًا مهمًا في نشاط الجزيئات البيولوجية الكبيرة (مثل DNA وRNA والبروتينات وما إلى ذلك) وهي عامل مهم في اكتشاف أدوية جديدة.

للملاحظة الأولى للروابط الهيدروجينية، استخدم الباحثون مادة N- ميثيل أسيتاميد (ويكيبيديا) ، جزيء الببتيد الذي يشكل ثنائيات متصلة ببعضها البعض من خلال روابط هيدروجينية متوسطة القوة عندما تكون في مذيب عضوي، ويرجع ذلك إلى الاستقطاب الكهربائي الموجود في روابط النيتروجين والهيدروجين والكربون والأكسجين الموجودة في الجزيء. وباستخدام أدوات ملائمة، تمكن الباحثون من تسجيل أنماط الاهتزازات لوحدتي الببتيد.

"جميع الاهتزازات الداخلية للجزيئات المرتبطة بالروابط الهيدروجينية التي نظرنا إليها أصبحت متشابكة ومعقدة؛ لا يمكن اعتبارها مجرد مجموع بسيط من الجزأين المنفصلين"، يلاحظ الباحث الرئيسي. تشمل الأعمال البحثية الإضافية التي يتم إجراؤها في مختبر العالم مراقبة ديناميكيات وبنية جزيئات الماء المحيطة بالجزيئات البيولوجية مثل البروتينات والحمض النووي. "بما أننا نعلم أن للمياه عواقب في كل مكان، وخاصة في النظم البيولوجية، يجب أن نلاحظ أن العديد من الدراسات في علم الأحياء الحسابي تتجاهل حقيقة أن الماء له بنية حقيقية وخصائص كمية حقيقية خاصة به."

المقال الأصلي

أخبار الدراسة

تتسبب تفاعلات الروابط الهيدروجينية في اهتزاز الذرات الموجودة في كل جزيئات الديمر بمعدل مشترك. [بإذن من إل. دي ماركو/جامعة شيكاغو]