Денатурація (біохімія)
Надалі рекомендовані знання спеціалістів
Як швидко перевірити піпетки?
Не дозволяйте статичній електриці впливати на вашу точність зважування.
Яка чутливість моєї шкали?
Денатурація відноситься до структурних змін у біомолекулах, таких як білки або дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК).
Зміна структури білка, спричинене зовнішніми впливами, зокрема вторинною та третинною структурою білка (і, отже, можливо, також його четвертинною структурою), відбувається без зміни послідовності амінокислот (первинна структура). Процес може бути незворотним, тобто вихідна просторова структура не може бути відновлена. Існують також оборотні зміни, які можна змінити шляхом нейтралізації ситуації (наприклад, з РНК). Як правило, денатурація означає, що молекула більше не може виконувати свою функцію належним чином, що в молекулярній біології часто тісно пов'язане зі структурою.
Причинами денатурації білка можуть бути, наприклад, хімічні речовини, такі як кислоти, солі, основи, миючі засоби або екстремальні температури, а також УФ-випромінювання. Найвідоміший приклад - білок у курячому яйці: він стає твердим при варінні, оскільки просторова структура молекул білка змінилася. Початковий, рідкий стан вже не можна відновити.
Денатурація також виникає під час коагуляції струмом високої частоти в медицині. Підвищення температури тканини до 50-80 ° C призводить до згортання білків тканини та волокон сполучної тканини. Цю процедуру зазвичай використовують для гемостазу за допомогою біполярних або монополярних захоплень або пластинчастих, кульових або роликових електродів.
Білки організму також денатурують під час лихоманки. Поки лихоманка не триває занадто довго, цей процес є оборотним, але приблизно через шість годин можуть виникнути проблеми з відновленням самородної структури. Білки організму зазвичай досягають своєї максимальної активності при температурі від 35 до 39 ° С. Тому занадто висока температура (від 40 до 42 ° C) може впливати на ферменти таким чином, що організм більше не може забезпечувати організм у належній мірі. Деякі молекули, такі як шаперони та білки теплового шоку, допомагають підтримувати та відновлювати структуру.
Білкові структури також можуть руйнуватися важкими металами, оскільки іони утворюють складні структури із залишками амінокислот і, таким чином, змінюють значну структуру білка. Ось чому накопичення важких металів в організмі є великою проблемою.
Теплова денатурація
Теплова денатурація - це тип денатурації, при якому зміна структури викликається високою температурою. Денатурація нуклеїнових кислот у дуже вузькому температурному інтервалі (отже, також "Точка плавлення"Виклик), який зазвичай перевищує 80 ° C. Температура, при якій починається денатурація білків, сильно відрізняється залежно від структури та організму. Ферменти гіпертермофільних архей повинні витримувати температури значно вище 80 ° C.
Всі процеси денатурації мають спільне, що в умовах, що використовуються для цієї мети, ковалентні зв’язки не розщеплюються (крім дисульфідних містків). Таким чином, ланцюгова структура та послідовність будівельних блоків (первинна структура) зберігаються. Слід розрізняти денатурацію білка та розщеплення білка, при якому макромолекули розбиваються на їх компоненти.
Однак, постачаючи енергію, окремі будівельні блоки, тобто нуклеотиди та амінокислоти, а отже, і весь молекулярний ланцюг, змушені вібрувати настільки, що зв’язки та сили (водневі зв’язки, гідрофобні ефекти, дисульфідні містки) розчиняються або долаються.
Оскільки згодом нові/різні зв’язки неконтрольовано утворюються між ділянками ланцюга або з сусідніми молекулами, денатурація призводить до зміни (вторинної та) третинної структури з ферментами та іншими функціональними білками, отже, також втрата біологічної активності та зменшення розчинність. Останнє часто проявляється як «флокуляція» або «коагуляція».
Теплова денатурація (як і інші денатурації) може бути оборотною (оборотною), якщо структурні зміни ще не надто глибокі, але вона часто є незворотною (незворотною).
Кислотна денатурація
Кислотна денатурація призводить до зсуву заряду між молекулами і, зрештою, до того ж результату, що і цей Теплова денатурація. Кислота вивільняє протони (H +) і, таким чином, викликає зміну заряду в аміногрупі (NH2), яка потім заряджається позитивно.