Денатурація

В Денатурація Біомолекули, такі як білки та нуклеїнові кислоти, втрачають свою біологічну активність через структурні зміни. Однак первинна структура біомолекул зберігається. В організмі відбуваються як необхідні, так і шкідливі процеси денатурації.

Що таке денатурація?

Денатурація стосується руйнування вторинної, третинної та четвертинної структури білків та нуклеїнових кислот фізичними та хімічними впливами. Фізичні впливи являють собою випромінювання тепла, тиску або високої енергії, хімічно денатурація спричинена кислотами, лугами, хаотропами, миючими засобами, спиртом або іншими сполуками.

Однак, незважаючи на ці структурні зміни, первинна структура зберігається. Первинна структура характеризується послідовністю амінокислот у білках або азотних основ у нуклеїнових кислотах. Вторинна структура описує складання біомолекул через вплив водневих зв’язків, полярні взаємодії, іонні зв’язки та гідрофобні взаємодії. Крім утворення дисульфідних містків між різними амінокислотами, що містять сірку, інші ковалентні зв’язки не змінюються.

У третинній структурі просторові структури утворюються всередині біомолекулярного ланцюга через складки. Четвертна структура характеризується утворенням просторової структури з кількома ланцюгами. Білки та нуклеїнові кислоти розвивають свою біологічну активність лише завдяки формуванню вторинної, третинної та четвертинної структури.

У разі денатурації ці структури руйнуються при розчиненні фізичних зв’язків між окремими атомними групами та хімічним зв’язком у межах дисульфідних груп. Хоча первинна структура зберігається, біологічна активність втрачається.

Денатурації постійно відбуваються як зовні, так і всередині тіла. Типовим прикладом денатурації є затвердіння яйця під час варіння. Більшість денатурацій незворотні. Але вони також можуть бути оборотними.

Функція та завдання

Денатурація постійно відбувається в організмах тварин і людини. Білки їжі спочатку повинні бути підготовлені до хімічного розщеплення на окремі амінокислоти. Це неможливо без опромінення вторинних, третинних чи четвертинних структур. Пептидази можуть бути активними лише тоді, коли розгортається білковий ланцюг.

У шлунку вплив шлункової кислоти призводить до денатурації харчових білків. Пройшовши через воротаря, підготовлений хімус далі хімічно розщеплюється травними ферментами підшлункової залози. Вуглеводи, жири та білки розбиваються на відповідні мономери. Під впливом пептидаз денатуровані харчові білки виробляють окремі амінокислоти, які перетворюються у власні білки організму.

Засіб для денатурації в шлунку - шлункова кислота, яка значною мірою складається з соляної кислоти. Однак шлункова кислота розщеплює не лише харчові білки. Він також знищує багато збудників, що потрапляють разом з їжею через денатурацію.

Денатурація білків та нуклеїнових кислот також відіграє важливу роль в імунній захисті. Іноземні білкові частинки (мікроби) та хворі або мертві клітини тіла поглинаються і розчиняються так званими макрофагами. Їх перетравлення відбувається в так званих лізосомах.Лізосоми - це клітинні органели, які розщеплюють сторонні речовини та власні речовини організму за допомогою ферментів. Макрофаги містять особливо велику кількість лізосом. Усередині лізосом є низьке значення рН (кисле середовище). Там компоненти білка та нуклеїнової кислоти спочатку денатуруються, а потім розкладаються травними ферментами.

Крім того, підвищена температура часто виникає під час зараження. У разі лихоманки чутливі мікроби також вбиваються денатурацією через вплив тепла.

Лізосоми містяться не тільки в макрофагах, а й у всіх інших клітинах організму, оскільки в кожній клітині доводиться перетравлювати непридатні відходи та білкові компоненти. Описані досі процеси денатурації життєво важливі для організму.

Ви можете знайти свої ліки тут

Хвороби та недуги

Однак існують також патологічні процеси у зв’язку з денатураціями, які відбуваються всередині організму. У разі зараження лихоманка не лише вбиває мікробів, тому що тривалі високі температури можуть також знищити власні білки організму. Особливо це стосується дуже чутливих ферментів. Якщо температура тіла протягом тривалого часу перевищує 40 градусів, багато ферментів стають неефективними. Тому дуже висока температура є потенційно смертельною для організму. Однак якщо висока температура знову знизиться протягом шести годин, пошкодження все одно є оборотними.

Денатурація білків також спричинена впливом важких металів. Важкі метали можуть утворювати комплекси з білками. Це змінює їх третинну та четвертинну структури. Тут теж особливо впливають ферменти. Тому скупчення важких металів в організмі призводять до важких хронічних, а іноді і смертельних захворювань.

Що стосується хімічних опіків кислотами або основами, це також питання денатурації власних білків організму в шкірі. Загибель ураженої тканини ініціює запальні процеси, що призводять до свербежу та сильних шкірних реакцій. Крім того, опіки призводять до денатурації власних білків організму в шкірі та сполучній тканині.

Сильна кровотеча часто лікується за допомогою високочастотної електрики в медицині. Температура тканини ненадовго нагрівається до 80 градусів. В результаті тканинний білок і сполучнотканинні волокна згортаються. Так рану можна ефективно закрити.

Багато захворювань старості також пов'язані зі змінами вторинної та третинної структури білків. Хоча в цих випадках не існує повної денатурації, серед іншого трапляються складки та бляшки. Відомий приклад - старечі бляшки у хворих на Альцгеймера. Старечі бляшки - це білкові відкладення в головному мозку, які утворюються складками в третинній структурі. Однак причини цього процесу поки невідомі. Також обговорюється вплив алюмінію на структурні зміни білка роси.