denaturacije

U denaturacije Biomolekule poput proteina i nukleinskih kiselina gube svoju biološku aktivnost uslijed strukturnih promjena. Međutim, zadržava se primarna struktura biomolekula. U tijelu postoje i potrebni i štetni procesi denaturacije.

Što je denaturacija?

Denaturacija se odnosi na uništavanje sekundarne, tercijarne i kvaternarne strukture proteina i nukleinskih kiselina fizičkim i kemijskim utjecajima. Fizički utjecaji predstavljaju toplinsko, tlačno ili visokoenergetsko zračenje, a kemijski denaturaciju uzrokuju kiseline, lužine, kaotropi, deterdženti, alkohol ili drugi spojevi.

Unatoč tim strukturnim promjenama, primarna struktura se zadržava. Primarnu strukturu karakterizira slijed aminokiselina u proteinima ili dušične baze u nukleinskim kiselinama. Sekundarna struktura opisuje savijanje biomolekula utjecajem vodikovih veza, polarnim interakcijama, ionskim vezama i hidrofobnim interakcijama. Osim stvaranja disulfidnih mostova između različitih aminokiselina koje sadrže sumpor, ostale kovalentne veze se ne mijenjaju.

U tercijarnoj strukturi prostorne strukture formiraju se u biomolekularnom lancu kroz nabore. Kvaternarnu strukturu karakterizira formiranje prostorne strukture s nekoliko lanaca. Proteini i nukleinske kiseline razvijaju svoju biološku aktivnost samo formiranjem sekundarne, tercijarne i kvaternarne strukture.

U slučaju denaturacije, ove se strukture uništavaju otapanjem fizičkih veza između pojedinih atomskih skupina i kemijskih veza unutar disulfidnih skupina. Iako se zadržava primarna struktura, biološka aktivnost se gubi.

Denaturacija se neprestano odvija i izvan i unutar tijela. Tipičan primjer denaturacije je stvrdnjavanje jaja tijekom kuhanja. Većina je denaturacija nepovratna. Ali mogu biti i reverzibilni.

Funkcija i zadatak

Denaturacija se neprestano odvija u životinjskim i ljudskim organizmima. Hrana bjelančevina mora biti pripremljena za kemijsko cijepanje na pojedine aminokiseline. To nije moguće bez izlaganja sekundarnih, tercijarnih ili kvarternih struktura. Peptidaze mogu postati aktivne samo ako se proteinski lanac razviju.

U želucu, utjecaj želučane kiseline dovodi do denaturacije proteina hrane. Nakon prolaska kroz vratariju, pripremljeni himan se kemijski razgrađuje probavnim enzimima gušterače. Ugljikohidrati, masti i bjelančevine razgrađuju se na odgovarajuće monomere. Pod utjecajem peptidaza, denaturirani proteini hrane stvaraju pojedine aminokiseline, koje se pretvaraju u vlastite proteine ​​u tijelu.

Sredstvo za denaturaciju u želucu je želučana kiselina koja se velikim dijelom sastoji od klorovodične kiseline. Međutim, želučana kiselina ne razgrađuje samo prehrambene proteine. Također uništava mnoge patogene progutane hranom denaturacijom.

Denaturacija proteina i nukleinskih kiselina također igra važnu ulogu u imunološkoj obrani. Strane čestice proteina (klice) i bolesne ili mrtve stanice tijela apsorbiraju se i otapaju takozvanim makrofazima. Njihova probava odvija se u takozvanim lizosomima.Lizosomi su stanične organele koje uz pomoć enzima razgrađuju strane tvari i tjelesne tvari. Makrofagi sadrže posebno veliki broj lizosoma. Unutar lizosoma postoji niska pH vrijednost (kiselo okruženje). Tamo se komponente proteina i nukleinske kiseline prvo denaturiraju, a zatim razgrađuju probavnim enzimima.

Pored toga, povišene temperature često se javljaju tijekom infekcije. U slučaju groznice, osjetljive klice se ubijaju i denaturacijom zbog djelovanja topline.

Lizosomi se ne nalaze samo u makrofazima, već i u svim ostalim tjelesnim stanicama, jer u svakoj stanici moraju se probaviti neupotrebljivi otpadni proizvodi i proteinske komponente. Do sada opisani postupci denaturacije vitalni su za organizam.

Ovdje možete pronaći svoje lijekove

Bolesti i bolesti

Međutim, postoje i patološki procesi u vezi s denaturacijama koje se odvijaju unutar tijela. U slučaju infekcija, groznica ne ubija samo mikrobe, jer dugotrajno visoke temperature mogu uništiti i vlastite proteine ​​u tijelu. To se posebno odnosi na vrlo osjetljive enzime. Ako tjelesna temperatura dugo prelazi 40 stupnjeva, mnogi enzimi postaju neučinkoviti. Stoga je vrlo visoka groznica potencijalno kobna za organizam. Međutim, ako visoka temperatura ponovno padne u roku od šest sati, šteta je i dalje reverzibilna.

Denaturacija proteina uzrokovana je i utjecajem teških metala. Teški metali mogu tvoriti komplekse s proteinima. To mijenja njihove tercijarne i kvaternarne strukture. I ovdje su posebno pogođeni enzimi. Stoga nakupljanja teških metala u organizmu dovode do teških kroničnih, a ponekad i kobnih bolesti.

U slučaju kemijskih opeklina kiselinama ili bazama, također je pitanje denaturacije vlastitih bjelančevina u koži. Smrt pogođenog tkiva pokreće upalne procese koji dovode do svrbeža i ozbiljnih reakcija na koži. Uz to, opekline dovode do denaturacije vlastitih bjelančevina u koži i vezivnom tkivu.

Teška krvarenja se u medicini često liječe visokofrekventnim elektricitetom. Temperatura tkiva kratko se zagrijava do 80 stupnjeva. Kao rezultat, proteini tkiva i vlakna vezivnog tkiva koaguliraju. Dakle, rana se može učinkovito zatvoriti.

Mnoge bolesti starosti također su povezane s promjenama u sekundarnoj i tercijarnoj strukturi proteina. Iako u tim slučajevima ne postoji potpuna denaturacija, između ostalog javljaju se nabori i plakovi. Dobro poznat primjer su senilni plakovi kod Alzheimerovih pacijenata. Senilni plakovi su proteinske naslage u mozgu koje nastaju naborima u tercijarnoj strukturi. Međutim, uzroci ovog procesa još nisu poznati. Raspravlja se i o utjecaju aluminija na strukturne promjene proteina rose.