话说氢键在高中生物中的必备知识

教材研究：高中生物教材中常见的键有 4

种，即肽键、氢键、磷酸二酯键、高能磷酸键，需要学生对这四种键有所了解，而氢键相对偏向化学知识，对现在化学只是学考的学生来说，相对难理解，需要适当介绍补充相关知识。例如，在期末考试中，水温的降低伴随氢键的破坏，会释放热量，这是错误的选项，有些学生不知道氢键形成的原理，很难理解，不知道水温的降低伴随氢键的形成，会释放热量。

一、氢键在生物体中的体现

氢键在生命物质中起至关重要的作用。

DNA中相邻的两条链中互补的两个碱基之间有氢键如 A和T，C和G，其中A和T中有两个氢键 C和G中有三个氢键， 所以C－G碱基对比A－T碱基对稳定。tRNA中也有氢键

，因为它是局部环状要靠氢键来维持它的环状，某些逆转录病毒在逆转录过程中也会形成RNA和DNA之间的氢键。

生物体系中最普遍最基础的物质－蛋白质的结构和功能都与氢键密切相关，在结构上，研究蛋白质的最重要的二级结构是有氢键决定的，如α螺旋、β折叠等，另外蛋白质的三级及四级结构也与氢键有关，所以说没有氢键，蛋白质就不能形成正确的空间结构，生命活动就无从进行；此外蛋白质就算形成了正确的空间结构，要形式其生理功能，也离不开氢键。 所以说，没有氢键，作为生命最重要表征的蛋白质就无法行使功能，也就不存在多姿多彩的生物了。

正是由于氢键对生命的重要作用，所以可以说“没有氢键生命几乎就不存在”。

二、水分子之间存在氢键的作用

大家都知道“没有水，生命就不能存在”。正是由于地球表70%被水覆盖，大量的海水在白天把太阳能贮藏在体内，夜晚再慢慢地把热量释放出来，调节了地球的气温。在这当中，水的比热扮演了重要角色。这是因为水分子之间存在氢键，要使水分子的热运动加剧，就必须克服它们分子之间较强的氢键作用，使水温每升高一度，就需要吸收更多的热量。氢键的存在导致了水有较大的比热，才能保护地球不会被悬殊的昼夜温差变成一个死寂的世界。

三、氢键的定义

氢键可以在分子间形成，也可以在分子内形成。

半径小、吸引电子能力强的原子与H核之间的很强的作用叫氢键。通常我们可以把氢键看做一种比较强的分子间作用力。

四、氢键的形成

当氢原子与电负性大的原子X以共价键相结合时，由于H－X键具有强极性，这时H相对带上较强的正电荷，而X相对带上较强的负电荷。当氢原子以其唯一的一个电子与X成键后，就变成无内层电子、半径极小的核，

其正电场强度很大，以至当另一HX分子的X原子以其孤对电子向H靠近时，非但很少受到电子之间的排斥，反而互相吸引，抵达一定平衡距离即形成氢键。

五、氢键的存在对物质的性质的影响

氢键的存在可以使物质的熔沸点升高，对物质的溶解度也有一定的影响，比如水和乙醇能以任意比例互溶。

在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，就会促进分子间的结合，导致溶解度增大。例如：由于乙醇分子与水分子间能形成不同分子间的氢键，故乙醇与水能以任意比互溶。而乙醇的同分异构体二甲醚分子中不存在羟基，因而在二甲醚分子与水分子间不能形成氢键，二甲醚很难熔解于水。