Денатурация (биохимия)
Допълнителни препоръчителни познания
Как да проверите бързо пипетите?
Не позволявайте статичното електричество да повлияе на точността ви на претегляне.
Каква е чувствителността на моята скала?
Денатурация се отнася до структурна промяна в биомолекулите като протеини или дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК).
Промяната в структурата на протеина, причинена от външни влияния, по-специално вторичната и третичната структура на протеина (и по този начин евентуално и неговата четвъртична структура) се извършва без промяна на последователността на аминокиселините (първична структура). Процесът може да бъде необратим, т.е. първоначалната пространствена структура не може да бъде възстановена. Има и обратими промени, които могат да бъдат обърнати чрез неутрализиране на ситуацията (напр. С РНК). По правило денатурацията означава, че молекулата вече не може да изпълнява функцията си правилно, което в молекулярната биология често е тясно свързано със структурата.
Причини за протеинова денатурация могат напр. химични вещества като киселини, соли, основи, детергенти или екстремни температури, както и UV лъчение. Най-известният пример е протеинът в кокошите яйца: Това става твърдо при готвене, тъй като пространствената структура на протеиновите молекули се е променила. Първоначалното, течно състояние вече не може да бъде възстановено.
Денатурацията се появява и по време на коагулация с високочестотен ток в медицината. Повишаването на тъканната температура до 50 до 80 ° C води до коагулация на тъканните протеини и съединителнотъканните влакна. Тази процедура обикновено се използва за хемостаза с биполярни или монополярни грайфери или с плоча, топка или ролкови електроди.
Протеините на организма също денатурират по време на треска. Докато треската не продължи твърде дълго, този процес е обратим, но след около шест часа може да има проблеми с възстановяването на естествената структура. Протеините на организма обикновено достигат максималната си активност при температура от 35 до 39 ° C. Следователно твърде висока температура (40 до 42 ° C) може да повлияе на ензимите по такъв начин, че тялото вече не може да бъде доставено адекватно. Някои молекули като шаперони и протеини от топлинен шок спомагат за поддържането и възстановяването на структурата.
Протеиновите структури също могат да бъдат разрушени от тежки метали, тъй като йоните образуват сложни структури с аминокиселинните остатъци и по този начин променят значителната структура на протеина. Ето защо натрупването на тежки метали в организма е голям проблем.
Топлинна денатурация
The Топлинна денатурация е вид денатурация, при която промяна в структурата се дължи на висока температура. Денатурирането на нуклеинови киселини в рамките на много тесен температурен интервал (оттук също "Точка на топене"Наречен), който обикновено е над 80 ° C. Температурата, при която започва денатурацията на протеините, е много различна в зависимост от структурата и организма. Ензимите на хипертермофилните археи трябва да издържат на температури много над 80 ° C.
Всички процеси на денатурация имат общо, че при условията, използвани за тази цел, ковалентните връзки не се разделят (освен дисулфидните мостове). Следователно верижната структура и последователността на градивните блокове (първична структура) се запазват. Трябва да се прави разлика между денатурацията на протеини и разцепването на протеини, при което макромолекулите се разбиват на своите градивни елементи.
Въпреки това отделните компоненти, т.е. Нуклеотидите и аминокиселините и по този начин цялата молекулярна верига вибрират толкова много, че връзките и силите (водородни връзки, хидрофобни ефекти, дисулфидни връзки) между различни области на молекулярната верига се разтварят или преодоляват.
Тъй като впоследствие се образуват неконтролируемо нови/различни връзки между верижните участъци или към съседни молекули, денатурацията води до промяна в (вторичната и) третична структура, с ензими и други функционални протеини, следователно също така и в загуба на биологична активност и намаляване разтворимостта. Последното често се проявява като "флокулация" или "коагулация".
Топлинната денатурация (подобно на други денатурации) може да бъде обратима (обратима), ако структурните промени все още не са твърде дълбоки, но често е необратима (необратима).
Киселинна денатурация
The Киселинна денатурация води до изместване на заряда между молекулите и в крайна сметка до същия резултат като този Топлинна денатурация. Киселината освобождава протони (H +) и по този начин причинява промяна в заряда в аминогрупата (NH2), която след това се зарежда положително.