Denaturation

בתוך ה Denaturation מולקולות ביולוגיות כמו חלבונים וחומצות גרעין מאבדות את פעילותן הביולוגית כתוצאה משינויים מבניים. עם זאת, המבנה העיקרי של הבי מולקולות נשמר. ישנם תהליכים נחוצים ומזיקים של denaturation בגוף.

מהי denaturation?

Denaturation מתייחס להרס המבנה המשני, השלילי והרבעוני של חלבונים וחומצות גרעין על ידי השפעות פיזיות וכימיות. השפעות גופניות מייצגות חום, לחץ או קרינה בעלת אנרגיה גבוהה.כימית, denaturation נגרמת על ידי חומצות, אלקליות, chaotropes, דטרגנטים, אלכוהול או תרכובות אחרות.

למרות השינויים המבניים הללו, עם זאת, המבנה העיקרי נשמר. המבנה הראשוני מאופיין ברצף חומצות האמינו בחלבונים או בסיסי החנקן בחומצות הגרעין. המבנה המשני מתאר את קיפול ביומולקולות באמצעות השפעה של קשרי מימן, אינטראקציות קוטביות, קשרים יוניים ואינטראקציות הידרופוביות. מלבד היווצרות גשרי דיסולפיד בין חומצות אמינו המכילות גופרית שונות, הקשרים הקוואלנטיים האחרים אינם משתנים.

במבנה השלישוני נוצרים מבנים מרחביים בתוך שרשרת ביומולקולרית דרך הקפלים. המבנה הרבעוני מאופיין על ידי היווצרות המבנה המרחבי עם מספר שרשראות. החלבונים וחומצות הגרעין מפתחים את פעילותם הביולוגית רק באמצעות היווצרות המבנה המשני, השלילי והרבעוני.

במקרה של denaturation, מבנים אלה נהרסים על ידי פירוק הקשרים הפיזיים בין קבוצות האטום הבודדות והקשר הכימי בתוך קבוצות הדיסולפיד. למרות שהמבנה הראשוני נשמר, הפעילות הביולוגית הולכת לאיבוד.

Denaturations מתרחשת כל הזמן הן מחוץ לגוף והן בתוך הגוף. דוגמא אופיינית לדנאטורה היא התקשות הביצה במהלך הבישול. מרבית denaturations הם בלתי הפיכים. אבל הם יכולים גם להיות הפיכים.

פונקציה ומשימה

Denaturation מתרחש ללא הרף באורגניזמים של בעלי חיים ובני אדם. ראשית יש להכין את חלבוני המזון לפיצול כימי לחומצות האמינו הבודדות. זה לא אפשרי ללא חשיפה של המבנים המשניים, השלושיים או הרבעוניים. הפפטידים יכולים להיות פעילים רק כאשר שרשרת החלבון נפרשת.

בקיבה, השפעת חומצת הקיבה מובילה לדאטורציה של חלבוני מזון. לאחר שעבר דרך שומר הסף, הכוסה המוכנה נשברת עוד יותר כימית על ידי אנזימי העיכול של הלבלב. פחמימות, שומנים וחלבונים מתפרקות למונומרים המתאימים. בהשפעת פפטידים, חלבוני המזון המופרכים מייצרים את חומצות האמינו הבודדות, שהופכות לחלבונים של הגוף עצמו.

הסוכן לטיהור בקיבה הוא חומצת קיבה, המורכבת ברובה מחומצה הידרוכלורית. עם זאת, חומצת הקיבה לא רק מפרקת חלבוני מזון. זה גם הורס רבים מהפתוגנים שנבלעים במזון דרך denaturation.

לדנאטורציה של חלבונים וחומצות גרעין יש גם תפקיד חשוב בהגנה החיסונית. חלקיקי חלבון זרים (חיידקים) ותאי גוף חולים או מתים נספגים ומומסים על ידי מה שמכונה מקרופאגים. העיכול שלהם מתרחש במה שמכונה הליזוזומים.ליזוזומים הם אברוני תאים המפרקים חומרים זרים ואת החומרים של הגוף עצמו בעזרת אנזימים. מקרופאגים מכילים מספר גדול במיוחד של ליזוזומים. בתוך הליזוזומים יש ערך pH נמוך (סביבה חומצית). שם מנותקים תחילה מרכיבי החלבון והחומצה הגרעינית ואז מתפרקים על ידי אנזימי עיכול.

בנוסף, טמפרטורות גבוהות מתרחשות לעיתים קרובות במהלך זיהום. במקרה של חום, חיידקים רגישים נהרגים גם כתוצאה מדאטורה בגלל השפעת החום.

הליזוזומים אינם כלולים רק במקרופאגים, אלא גם בכל תאי הגוף האחרים, מכיוון שבכל תא צריך לעכל מוצרים פסולת ומרכיבי חלבון. תהליכי denaturation שתוארו עד כה חיוניים לאורגניזם.

אתה יכול למצוא את התרופות שלך כאן

מחלות ומחלות

עם זאת, ישנם גם תהליכים פתולוגיים בקשר לדנאטורות המתרחשים בגוף. במקרה של זיהומים, חום לא הורג רק חיידקים, מכיוון שטמפרטורות גבוהות לטווח הארוך יכולות גם להרוס את חלבוני הגוף עצמו. זה תקף במיוחד לאנזימים הרגישים מאוד. אם טמפרטורת הגוף עולה על 40 מעלות למשך זמן רב, אנזימים רבים הופכים ללא יעילים. לכן חום גבוה מאוד הוא קטלני לאורגניזם. עם זאת, אם הטמפרטורה הגבוהה יורדת שוב תוך שש שעות, הנזק עדיין הפיך.

Denaturation של חלבונים נגרמת גם על ידי השפעת מתכות כבדות. מתכות כבדות יכולות ליצור קומפלקסים עם חלבונים. זה משנה את המבנים השלישיים והרבעוניים שלהם. גם כאן האנזימים מושפעים במיוחד. לכן הצטברות מתכת כבדה באורגניזם מביאה למחלות כרוניות קשות ולעתים קטלניות.

במקרה של כוויות כימיות עם חומצות או בסיסים, זה גם שאלה של denaturation של חלבונים של הגוף עצמו בעור. מות הרקמה הפגועה יוזם תהליכים דלקתיים המובילים לגרד ותגובות עור קשות. בנוסף, כוויות מובילות לדאטורציה של חלבוני הגוף עצמו בעור וברקמות החיבור.

לעתים קרובות מטפלים בדימום כבד באמצעות חשמל בתדר גבוה ברפואה. טמפרטורת הרקמה מחוממת לזמן קצר עד 80 מעלות. כתוצאה מכך חלבון רקמות וסיבי רקמות חיבור מתקרשים. כך שניתן לסגור את הפצע ביעילות.

מחלות רבות של זקנה קשורות גם לשינויים במבנה המשני והשלושתי של חלבונים. למרות שבמקרים אלה אין דניטורה מוחלטת, בין היתר מתקיימים קפלים ולוחיות. דוגמה ידועה לכך היא הלוח הסנילי בחולי אלצהיימר. הפלאק הסנילי הוא משקעי חלבון במוח הנוצרים על ידי קפלים במבנה השלשוני. עם זאת, הסיבות לתהליך זה עדיין לא ידועות. נדונה גם השפעת האלומיניום על השינויים המבניים של חלבון הטל.