קישור לא קוולנטי

קישור לא קוולנטי הוא מושג בכימיה, המבטא שם כללי לקישור כימי הקושר בין אטומים או מולקולות, שלא דרך קשר קוולנטי. בין היתר, סוג קישור זה הוא מרכיב מפתח בהבנת אינטראקציות ביולוגיות.

קישור לא קוולנטי כולל מספר סוגי קשרים (קשר יוני, אינטראקציות אלקטרוסטטיות, קשרי מימן וקשרי ואן דר ואלס ואינטראקציות הידרופוביות) אשר המכנה המשותף לכולם הוא שהם קשרים חלשים יחסית לקישור קוולנטי. אינטראקציות לא קוולנטיות הן הפיכות, משמע יכולות להיווצר ולהתנתק בקלות יחסית. דבר זה מקנה את יכולת השינוי והקצב המהיר הדרושים בעולם הביולוגי ולמעשה כלל התהליכים הביולוגיים מבוססים על אופי קשרים אלו: מבנה מולקולת ה-DNA, האופן שבו מקופלים חלבונים (מבנה שניוני, מבנה שלישוני ומבנה רביעוני), קישור בין חלבונים וקישור אנזימים לסובסטרטים ועוד.

אינטראקציות אלקטרוסטטיות

אינטראקציות אלו נובעות מהמשיכה או הדחייה החשמלית בין מטענים, הנובעות מחוק קולון. דוגמה מפורסמת לחשיבותם של קשרים אלקטרוסטטיים ניתן למצוא בחלבון המוגלובין אשר יכולת נשיאת החמצן שלו מושפעת מהרכב הקשרים האלקטרוסטטיים המייצבים מבנים שונים של החלבון, הנבדלים בזיקתם לחמצן, בהתאם לתנאי הסביבה. מנגנון זה מאפשר קליטת חמצן בריאות, הובלתו לרקמות ושחרורו ביעד, קליטה של פחמן דו-חמצני ברקמות, הובלתו אל הריאות ושחרורו שם. המנגנון מאפשר גם ויסות התהליך בהתאם לצרכים הפיזיולוגיים.

קשרי מימן

ערך מורחב – קשרי מימן

קשר הנובע ממטען חלקי חיובי על אטום מימן (H) ומטען חלקי שלילי לאחד מהאטומים חנקן (N) חמצן (O) ופלואור (F). אטום המימן חולק את מטענו עם שני אטומים אלקטרושליליים. הקשר מחולק לקבוצה תורמת (donor) אליה קשור המימן בצורה יותר הדוקה (קוולנטית), ולקבוצה מקבלת (acceptor) אשר כוללת את האטום האלקטרושלילי הנוסף. חוזק קשרי המימן המיטבי קיים כאשר 3 האטומים מסודרים בשורה אחת – דוגמה לכך ניתן לראות במבנה חלבון מסוג משטחי בטא בסידור אנטי-מקבילי (anti-parallel) אשר יציב יותר מהסידור המקבילי (parallel) וזאת עקב סידור קשרי המימן. דוגמאות ידועות נוספות הן ה-DNA, ששני גדיליו מחוברים ביניהם בקשרי מימן, והמבנה השניוני סליל אלפא בחלבונים, אשר מיוצב על ידי קשרי מימן.

קשרי ואן דר ואלס

ערך מורחב – כוח ואן דר ואלס

אנרגיית הקשר כפונקציה של מרחק בין אטומים. הנקודה הנמוכה בגרף מייצגת את "מרחק ואן דר ואלס": המרחק בין אטומים בו קשר זה בחוזקו המקסימלי.

הבסיס לאינטראקציות ואן דר ואלס הוא פיזורו הלא אחיד של המטען האלקטרוני מסביב לגרעין האטום. שינוי מטען זה גורם לשינוי תואם בפיזור ענן האלקטרונים באטום סמוך – וכך בעצם יש תנודות מטען המתקדמות וחוזרות על גבי המולקולה או התמיסה. אינטראקציות אלה בין האטומים מוסיפות לאנרגיית הקשר בין מולקולות.

אפקט הידרופובי

ערך מורחב – אפקט הידרופובי

הנטייה של מולקולות הידרופוביות הנמצאות בממס פולרי להתקבץ. אפקט זה נחשב לגורם העיקרי בקיפול חלבונים למבנים שלישוניים. בהרבה מקרים אפקט זה משמש גם כאמצעי לאינטראקציה בין-מולקולרית.

ראו גם

• אפיניות