氢键

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目录 1 施主和受主原子 2 距离和能量 三 查找和可视化债券 3.1 软件 3.2 挑战 3.3 在Jmol中第一眼看到的HBonds 4 内容属性 5 工具书类

施主和受主原子

	元素：C类,H（H）,N个,O（运行）. 之间的氢键（白色虚线）氮供体和一个氧受体。以奥数表示的距离是蛋白质中的典型距离。在这个例子中，N-H键是共价键，并且长度固定。点状氢键为非共价键，长度可变，约1.5-2.5º。

氢键（“hbonds”）是非共价键，当捐赠者原子将共价键合的氢原子捐赠给电负性受体原子。典型的供体原子是-OH中的氧（例如Ser、Thr、Tyr的侧链）、HOH和-NH3+中的氮（如Lys、Arg的侧链中的氮）或-NH-（如主链肽键中的氮，以及Trp、His、Arg-和核苷酸碱的侧链上的氮）。这些供体上的孤电子对可以作为hbond受体位点。羰基氧=O（如蛋白质主链）或三个共价键=N-的氮素（如His、Trp或核苷酸碱基的侧链）也可以。由于缺乏氢，后者不能作为供体。

碳原子缺乏足够的电负性，无法作为能量上重要的氢键供体或受体。C-H键电荷分离不足，氨基酸中的C没有单电子对。

距离和能量

蛋白质二级结构元件中的平均供体-受体距离接近3.0º，Watson-Crick配对中碱基之间的距离也一样（Jeffrey^[1]第191、200页）。杰弗里^[1]（第12页）将施主-受体距离为2.2-2.5º的hbonds归类为“强的，主要是共价的”，将2.5-3.2º归类为“中等的，主要为静电的”，并将3.2-4.0º归类于“弱的，静电的”。能量分别为40-14、15-4和<4 kcal/mol。蛋白质中的大多数hbonds属于中度。强hbonds需要蛋白质中罕见的部分或条件。中等hbonds中的氢原子通常不位于连接施主和受主的直线上，因此施主-受主距离略微低估了hbond的长度（杰弗里^[1]，第14页）。

蛋白质中能量显著的氢键的一个常见的受体-受体距离截止值为3.5º（参见Kajander表6的图例等。^[2]).

查找和可视化债券

软件

此部分需要更新。Jmol现在可以显示氢键，其他几个软件包也可以。

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在Jmol ver.12可用之前，自由分子可视化程序显示了潜在的供体-受体对，认为它们是“假定的”hbonded，因为确定hbonds的位置需要专家对供体-接收器的化学和几何进行详细检查。蛋白质探索者和Jmol简介（请参阅下面的小程序）具有联络根据化学元素和原子间距离显示推定hbonded供体和受体的对话框。PyMOL公司同样地，使用相关原子之间的虚线键显示“极性接触”，将氢键的进一步评估留给用户。Jmol 12.0的一个新特性是命令，计算hbonds结构，它确定并以螺旋、片和圈的形式显示hbonds。^[3]单击杰莫尔·弗兰克，在主菜单打开点击慰问，在底部框中输入命令：选择蛋白质；计算hbonds结构；然后单击运行尝试使用上述方法显示右侧所示蛋白质中螺旋、片状和转弯的hbonds。

挑战

自从许多PDB文件缺乏氢原子，当施主原子和受主原子之间的距离在3.5º左右时，存在能量显著的氢键的可能性。然而，在严格得出大分子晶体结构中存在氢键的结论之前，观众应该首先：

• 考虑结构分辨率所隐含的整体坐标误差。
• 调查当地温度系数值，查看相关模型坐标是否已确定。
• 确证证据的因素，如二级结构周围构件的参与。
• 检查电子密度（如果可用），以确认模型坐标实际上是密度。
• 评估附近的侧链构象是否合理（ASN、GLN和HIS必须经常翻转）。
• 评估局部静电势，以确认其与假定的电离状态一致。
• 如果假定氢键涉及小分子配体，请检查配体供体和受体的分配是否正确（羟基与酮、胺与亚胺等）。

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	元素：C类,N个,O（运行）,水-氧气。药物原子更暗。 抗阿尔茨海默病药物类似物与乙酰胆碱酯酶之间的选择性接触1加仑/小时。场景生成量大且非常容易Jmol简介(细节). 显示为球体的原子位于非共价键距离内。单击弹出窗口按上面的按钮查看此场景中的详细信息！

第一眼中的HBonds（Jmol）

有指向的链接Jmol简介在每个Proteopedia页面标题的分子下方（可旋转场景，单位为Jmol），带有PDB识别码.Jmol简介有一个联络对话框中，您可以通过单击选择任何部分。（该部分可以是链、链段、单个残基或配体或单个原子。）然后自动显示指定目标部分的所有可能的非共价键。假定的非共价键合原子可以隐藏或显示在七个子集的任何组合中：不涉及水的氢键、涉及水的氢键、水桥、疏水相互作用、盐桥、阳离子-π轨道相互作用、金属和杂项相互作用。该显示器将“可能的氢键”氧和氮（显示为小球）定义为与其他氧或氮在3.5°范围内的氧和氮。

在中获得的任何分子场景Jmol简介可以移植到Proteopedia绿色链接中。请参阅帮助：将第一眼场景复制到Proteopedia.

内容属性

本页最初提供的文本由改编埃里克·马茨来自氢键他几年前为《词汇表》写的词条蛋白质探索者。组织.

工具书类

1. ↑^{1 1.1 1.2}George A.Jeffrey，《氢键导论》，牛津大学出版社，1997年。
2. ↑Kajander T，Kahn PC，Passila SH，Cohen DC，Lehtio L，Adolfsen W，Warwicker J，Schell U，Goldman A.蛋白质中的埋藏带电表面。结构。2000年11月15日；8(11):1203-14. PMID：11080642
3. ↑此命令显示的hbonds属于已识别的氢键，但未通过使用Jmol的DSSP实现重新计算二级结构来显示。