Denaturálás (biokémia)
További ajánlott szakismeretek
A pipetták gyors ellenőrzése?
Ne hagyja, hogy a statikus elektromosság befolyásolja a mérési pontosságot.
Mi a skálám érzékenysége?
Denaturáció a biomolekulák, például fehérjék vagy dezoxiribonukleinsav (DNS) szerkezeti változására utal.
A fehérjeszerkezet külső hatások által okozott változása, különös tekintettel a fehérje szekunder és tercier struktúrájára (és így esetleg kvaterner szerkezetére) anélkül megy végbe, hogy az aminosavak (primer szerkezet) szekvenciája megváltozik. A folyamat visszafordíthatatlan lehet, vagyis az eredeti térszerkezet nem állítható helyre. Vannak reverzibilis változások is, amelyek visszafordíthatók a helyzet semlegesítésével (pl. RNS-sel). A denaturáció általában azt jelenti, hogy a molekula már nem tudja megfelelően ellátni a funkcióját, ami a molekuláris biológiában gyakran szorosan kapcsolódik a szerkezethez.
A fehérje denaturáció okai lehetnek például kémiai anyagok, például savak, sók, bázisok, detergensek vagy extrém hőmérsékletek, valamint UV-sugárzás. A legismertebb példa a tyúktojásban található fehérje: Ez főzéskor szilárdtá válik, mert a fehérjemolekulák térszerkezete megváltozott. Az eredeti, folyékony állapotot már nem lehet visszaállítani.
A denaturáció az orvostudomány nagyfrekvenciás áramával való koaguláció során is előfordul. A szöveti hőmérséklet 50–80 ° C-ra emelése a szövetfehérjék és a kötőszöveti rostok koagulációjához vezet. Ezt az eljárást általában bipoláris vagy monopoláris megfogókkal vagy lemezes, gömbös vagy görgős elektródákkal végzett hemosztázis esetén alkalmazzák.
Egy szervezet fehérjéi denaturálódnak a láz alatt is. Amíg a láz nem tart túl sokáig, ez a folyamat visszafordítható, de körülbelül hat óra elteltével problémák lehetnek a natív szerkezet helyreállításával. Egy szervezet fehérjéi maximális aktivitásukat általában 35-39 ° C hőmérsékleten érik el. A túl magas (40–42 ° C) láz ezért hatással lehet az enzimekre, így a test már nem képes kielégítően ellátni. Bizonyos molekulák, például chaperonok és hősokk-fehérjék segítenek fenntartani és helyreállítani a szerkezetet.
A fehérjeszerkezeteket nehézfémek is tönkretehetik, mivel az ionok összetett struktúrákat alkotnak az aminosavmaradékokkal, és ezáltal megváltoztatják a fehérje jelentős szerkezetét. Éppen ezért a nehézfémek felhalmozódása a testben nagy problémát jelent.
Hő denaturáció
A Hő denaturáció olyan denaturációs típus, amelyben a szerkezetet magas hőmérséklet változtatja meg. A nukleinsavak nagyon szűk hőmérséklet-intervallumon belül denaturálódnak (ezért "Olvadáspont"Hívott"), amely általában 80 ° C felett van. Az a hőmérséklet, amelyen a fehérjék denaturációja megkezdődik, a szerkezettől és az organizmustól függően nagyon eltérő. A hiper-termofil archeák enzimjeinek jóval 80 ° C feletti hőmérsékletet kell kibírniuk.
Valamennyi denaturációs folyamatban közös, hogy az erre a célra alkalmazott körülmények között a kovalens kötések nem oszlanak meg (a diszulfid-hidakon kívül). Az építőelemek láncszerkezete és sorrendje (elsődleges szerkezet) ezért megmarad. Különbséget kell tenni a fehérjék denaturálása és a fehérje hasítása között, amelyben a makromolekulákat építőelemeikre bontják.
Energiaellátással azonban az egyes építőelemeket, azaz a nukleotidokat és aminosavakat, és ezáltal a teljes molekuláris láncot is annyira rezegtetik, hogy a molekulalánc különböző területei közötti kötések és erők (hidrogénkötések, hidrofób hatások, diszulfidhidak) feloldódnak vagy leküzdhetők.
Mivel a láncszakaszok vagy a szomszédos molekulák között ezután kontrollálatlanul új/különböző kötések jönnek létre, a denaturáció a (szekunder és) harmadlagos szerkezet megváltozását eredményezi, az enzimek és más funkcionális fehérjék tehát a biológiai aktivitás elvesztését és a csökkenést is eredményezik. az oldhatóság. Ez utóbbi gyakran „pelyhesítésként” vagy „koagulációként” nyilvánul meg.
A hődenaturáció (más denaturációkhoz hasonlóan) visszafordítható (visszafordítható) lehet, ha a szerkezeti változások még nem túl mélyek, de gyakran visszafordíthatatlan (irreverzibilis).
Sav denaturáció
A Sav denaturáció töltéseltolódásokhoz vezet a molekulák között, és végül ugyanahhoz az eredményhez vezet Hő denaturáció. A sav protonokat (H +) szabadít fel, és ezáltal az aminocsoport (NH2) töltésváltozását okozza, amely aztán pozitív töltésű.