氢键在哪里形成生物

⑴ 什么是氢键

氢键是分子间作用力的一种，是一种永久偶极之间的作用力，氢键发生在已经以共价键与其它原子键结合的氢原子与另一个原子之间（X-H…Y），通常发生氢键作用的氢原子两边的原子（X、Y）都是电负性较强的原子。

氢键既可以是分子间氢键，也可以是分子内的。其键能最大约为200kJ/mol，一般为5-30kJ/mol，比一般的共价键、离子键和金属键键能要小，但强于静电引力。氢键对于生物高分子具有尤其重要的意义，它是蛋白质和核酸的二、三和四级结构得以稳定的部分原因。

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氢键的影响

1、氨在水中的非常大的溶解度与它和水分子间的氢键有关。

2、甘油、无水磷酸和硫酸具有较大的黏度。

3、邻硝基苯酚中存在分子内氢键，因此熔点较间硝基苯酚和对硝基苯酚低。

4、冰中水分子在冰晶体结构中空间占有率较低，因而冰密度较小，甚至小于水。

5、冰中每个水分子都按四面体方向参与形成4个O-H…O氢键。冰的熔化热为5.0kJ/mol，而冰中氢键键能为18.8kJ/mol，因此刚熔化的水中仍有大量的氢键。在4℃时，水氢键断裂（密度增大）和受热分子间距增大（密度减小）的趋势相等，因此4℃时水密度最大。这个温度对于水中生物至关重要，它保证了冬季时水中生物不至于因为水结冰而死亡。

6、分子内形成氢键常使酸性增强。如苯甲酸的Ka=96.2×10﹣¹²，而邻羟基苯甲酸的Ka=9.9×10-¹¹，2,6-二羟基苯甲酸可在分子内形成两个氢键，它的Ka=5×10﹣9。其原因是分子内氢键的形成，促进了氢的解离。

7、结晶水合物中存在由氢键构建的类冰骨架，其中可装入小分子或离子，参见甲烷气水包合物。

⑵ 氢键在生物体的作用及意义

氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中。例如在气态、液态和固态的HF中都有氢键存在。能够形成氢键的物质是很多的，如水、水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物。氢键的存在，影响到物质的某些性质。
1、熔点、沸点
分子间有氢键的物质熔化或气化时，除了要克服纯粹的分子间力外，还必须提高温度，额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔点、沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高。分子内生成氢键，熔、沸点常降低。例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低。
氢键与沸点关系图
2、溶解度
在极性溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。HF和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。
3、粘度
分子间有氢键的液体，一般粘度较大。例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为粘稠状液体。
4、密度
液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF，在通常条件下，除了正常简HF分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n。 nHF(HF)n 。其中n可以是2，3，4…。这种由若干个简单分子联成复杂分子而又不会改变原物质化学性质的现象，称为分子缔合。分子缔合的结果会影响液体的密度。
5、氢键形成对物质性质的影响
分子间氢键使物质的熔点(m.p)、沸点(b.p)、溶解度(S)增加，分子内氢键对物质的影响则反之。
以 HF 为例, F 的电负性相当大, 电子对偏向 F, 而 H 几乎成了质子, 这种 H 与其它分子中电负性相当大、r 小的原子相互接近时, 产生一种特殊的分子间力 —— 氢键. 表示为···· : F－H····F－H
两个条件: 1.与电负性大且 r 小的原子(F, O, N)相连的 H ; 2. 在附近有电负性大, r 小的原子(F, O, N).
2. 氢键的特点
1°饱和性和方向性
由于 H 的体积小, 1 个 H 只能形成一个氢键.由于 H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥, 使两个原子在 H 两侧呈直线排列. 除非其它外力有较大影响时, 才可能改变方向.
2°氢键的强度
介于化学键和分子间作用力之间, 和电负性有关.
--- F－H ···· F O — H ···· O N－H····N
E/kJ·mol-1 28.0 18.8 5.4
3. 氢键对于化合物性质的影响
分子间存在氢键时, 大大地影响了分子间的结合力, 故物质的熔点、沸点将升高. CH3CH2-OH 存在分子间氢键，而分子量相同的 H3C-O-CH3 无氢键，故前者的 b.p. 高。
HF、HCl、HBr、HI , 从范德华力考虑, 半径依次增大, 色散力增加, b.p. 高, 故 b. P. 为 HI > HBr > HCl, 但由于 HF 分子间有氢键，故 HF 的b.p. 在这里最高, 破坏了从左到右 b.p. 升高的规律. H2O, NH3 由于氢键的存在, 在同族氢化物中 b.p. 亦是最高.
H2O 和 HF 的分子间氢键很强, 以致于分子发生缔合, 以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在, 而 (H2O)2 排列最紧密, 4℃时, (H2O)2 比例最大, 故 4℃ 时水的密度最大. 可以形成分子内氢键时, 势必削弱分子间氢键的形成. 故有分子内氢键的化合物的沸点、熔点不是很高。

⑶ 化学生物中的氢键

F元素有很强的吸引电子的能力，HF虽然是共价化合物，但是共用电子对明显偏向F，F元素显出电负性，H显正性，在HF分子间除了分子间作用力以外，还有F和H的吸引力，从而形成氢键，但是氢键并不是化学键，是一种特殊的分子间作用力

⑷ 碱基互补配对的氢键是怎么形成的

在dna分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和dna两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是a（腺嘌呤）一定与t（胸腺嘧啶）配对，g（鸟嘌呤）一定与c（胞嘧啶）配对，反之亦然。碱基间的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则。这一原则在解题中如何应用呢？本人在教学中做了如下的尝试，收到良好的教学效果。
⒈明确原则的含义及拓展规律：
dna分子是由两条脱氧核苷酸链构成的。根据碱基互补配对的原则，一条链上的a一定等于互补链上的t；一条链上的g一定等于互补链上的c；反之如此。因此，可推知多条用于碱基计算的规律。
规律一：在一个双链dna分子中，a=t、g=c。即：a+g=t+c或a+c=t+g，变形为
或
。也就是说，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律二：在双链dna分子中，两个互补配对的碱基之和的比值与该dna分子中每一单链中这一比值相等，即dna分子中
与该dna分子每一单链中的这一比值相等。
规律三：dna分子一条链中，两个不互补配对的碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数，即dna分子一条链中
的比值等于其互补链中这一比值的倒数。
规律四：在双链dna分子中，互补的两个碱基和占全部碱基的比值等于其中任何一条单链占该碱基比例的比值，且等于其转录形成的mrna中该种比例的比值。即
双链(a+t)%或(g+c)%=任意单链
(a+t)%或(g+c)%=mrna中
(a+u)%或(g+c)%。
dna
a
t
g
c
t
a
c
g
⒉应用规律解题：
⒉1解题的思路：
⒉⒈1列出dna分子碱基间的关系，如图：
⒉⒈2根据题意找出相应的关系，计算要求的值。
⒉2例题：
例⒈测定一个dna分子中的碱基组成，知道它所含碱基t的含量为10％，则它含的碱基c的量应是（
）
a.10%
b.20%
c.30%
d.40%
解析：按上述解题思路列出dna分子碱基间的关系，如上图。根据规律一有a=t=10％，则有g=c=
。即c的量为40％，选择d。
例⒉⑴若dna分子的一条单链中
，则上述比例在其互补链和整个dna分子中分别是（
）
a.0.4,1
b.2.5,1
c.0.4,0.4
d.0.6,1
⑵若dna分子的一条单链中
,则上述比例在其互补链和整个dna分子中分别是（
）
a.0.4,1
b.2.5,1
c.0.4,0.4
d.0.6,1
解析：根据规律三，互补链中
即
；又根据规律一，整个dna分子中
。因此，⑴小题选择b。当dna分子的一条单链中
时，根据规律二，上述比例在其互补链和整个dna分子中都是0.4，⑵小题应选择c。
dna
a
t
g
c
――――――a
t
a
c
g
――――――b
例：⒊双链分子中g占38％，其中一条链中t占15％，那么另一条链的t占该链的多少（
）？
解析：
设a链的t=5%。根据已知条件有如下的碱基关系，即：在整个dna分子中有g=c=38%,则有：g+c=76%，a+t=24%。又根据规律四，双链(a+t)%
=任意单链
(a+t)%。故b链中有a+t=24%。而根据已知条件有ta=ab=5%，因此，tb=24%-5%=19%。
例：⒋某mrna分子中的碱基中u占20％，a占10％，则转录该mrna的dna分子片断中c占（
）
a.35%
b.30%
c.70%
d.无法确定
解析：mrna是以dna的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的。由于mrna没有t,只有碱基u（尿嘧啶）。因此，在以dna为模板合成mrna时，需以u替代t与a配对。如图所示：
dna
a
t
g
c
――――――a
t
a
c
g
――――――b
rna
a
u
g
c
设b链为模板链，已知有如图的关系，则mrna中的a+u=30%。根据规律四，在dna分子中有(t+a)b=(t+a)(a+b)=30%，所以在整个dna分子中有g+c=70%。又根据规律一，g=c=
=35%。因此，转录该mrna的dna分子片断中c占35％，即选择a。
值的注意的是，在解题中一定要找对dna分子中碱基间的对应关系或dna与rna分子中碱基的相应关系，再灵活应用碱基互补配对的原则及相关规律，那么一切有关这一方面的问题就迎刃而解了。
\
dna双链之间以氢键连接，氢键是一种次级键，能量较低，易受破坏，在某些理化因素作用下，dna分子互补碱基对之间的氢键断裂，使dna双螺旋结构松散，变成单链，即为dna变性。dna变性只涉及二级结构改变，不伴随一级共价键的断裂。（http://www.ahdszx.com/article/gr/200610/296.html）
生物体内的蛋白质和dna分子内或分子间存在大量的氢键，它们是由羰基上的氧和氨基上的氢形成的，这极大地增强了螺旋结构的稳定性。（http://wz.huaxue.com.cn/senior/skill/2006-11-19/20061119003957.html）

⑸ DNA分子氢键如何形成

DNA分子氢键形成发生在已经以共价键与其它原子键结合的氢原子与另一个原子之间（X-H…Y），通常发生氢键作用的氢原子两边的原子（X、Y）都是电负性较强的原子。

氢键既可以是分子间氢键，也可以是分子内的。其键能最大约为200kJ/mol，一般为5-30kJ/mol，比一般的共价键、离子键和金属键键能要小，但强于静电引力。

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DNA分子氢键形成原理

1、氢键通常可用X-H…Y来表示。其中X以共价键与氢相连，具有较高的电负性，可以稳定负电荷，因此氢易解离，具有酸性（质子给予体）。而Y则具有较高的电子密度，一般是含有孤对电子的原子，容易吸引氢原子，从而与X和H原子形成三中心四电子键。

2、氢键键能大多在25-40kJ/mol之间。一般认为键能小于25kJ/mol的氢键属于较弱氢键，键能在25-40kJ/mol的属于中等强度氢键，而键能大于40kJ/mol的氢键则是较强氢键。

⑹ 生物中，相邻碱基之间的氢键是怎么形成的 是自动形成的还是什么！！

这是两个核苷酸中的含氮碱基相互作用形成的，这种氢键很弱，所以很容易形成，同时也很容易断裂，是自动形成的(所以DNA聚合酶没有催化氢键形成的作用，只是催化合成了磷酸二酯键)

⑺ 生物:碱基间如何形成氢键

这是两个核苷酸中的含氮碱基相互作用形成的，这种氢键很弱，所以很容易形成，同时也很容易断裂，是自动形成的(所以dna聚合酶没有催化氢键形成的作用，只是催化合成了磷酸二酯键)