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Lexikon der Biologie: schwache Wechselwirkungen

schwache Wechselwirkungen, Bezeichnung für verschiedene Formen der nichtkovalenten chemischen Bindung, die u.a. an der Aufrechterhaltung der Quartärstruktur von Proteinen und Struktur und Funktion der Nucleinsäuren maßgeblich beteiligt sind. Zu den schwachen Wechselwirkungen gehören neben der Wasserstoffbrückenbindung (Wasserstoffbrücke) die heteropolare Bindung oder elektrostatische Anziehung, die sich zwischen Resten entgegengesetzter elektrischer Ladung ausbildet; weiterhin die apolare Bindung oder hydrophobe Wechselwirkung, die sich zwischen eng benachbarten ungeladenen Gruppen (z.B. –CH3 oder –CH2OH) oder zwischen entfernter stehenden hydrophoben Gruppen wie z.B. Phenyl- und Leucylgruppen bilden. Die Stärke dieser hydrophoben Bindungen wird durch den sog. Entropieeffekt (Entropie) der Abstoßung des umgebenden Wassers erhöht. Dadurch tragen diese Bindungen zur Stabilität der Protein-Konformation insbesondere bei erhöhten Temperaturen bei. Nur auf kurze Entfernungen wirken van-der-Waals-Kräfte. Dies sind äußerst schwache elektrostatische Anziehungskräfte zwischen Atomen bzw. Molekülen, die dadurch entstehen, daß bei Atomen kurzzeitig unsymmetrische Ladungsverteilungen auftreten und eine Seite des Atoms eine etwas stärker negative, die andere eine etwas stärker positive Ladung besitzt. Das Atom wird in diesem Zustand als Dipol bezeichnet. Nähern sich nun Atome mit solch unsymmetrischer Ladungsverteilung einander, dann treten elektrostatische Wechselwirkungen zwischen entgegengesetzt polarisierten Teilen der Atome auf. Van-der-Waals-Kräfte spielen eine wichtige Rolle bei der Basenstapelung in der DNA-Doppelhelix (Desoxyribonucleinsäuren, Stapelkräfte).

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