денатурация

У которой денатурация Биомолекулы, такие как белки и нуклеиновые кислоты, теряют свою биологическую активность из-за структурных изменений. Однако первичная структура биомолекул сохраняется. В организме происходят как необходимые, так и вредные процессы денатурации.

Что такое денатурация?

Денатурация относится к разрушению вторичной, третичной и четвертичной структуры белков и нуклеиновых кислот физическими и химическими воздействиями. Физические воздействия представляют собой тепло, давление или высокоэнергетическое излучение. Химически денатурация вызывается кислотами, щелочами, хаотропами, детергентами, спиртом или другими соединениями.

Однако, несмотря на эти структурные изменения, первичная структура сохраняется. Первичная структура характеризуется последовательностью аминокислот в белках или азотистых оснований в нуклеиновых кислотах. Вторичная структура описывает сворачивание биомолекул под действием водородных связей, полярных взаимодействий, ионных связей и гидрофобных взаимодействий. Помимо образования дисульфидных мостиков между различными серосодержащими аминокислотами, другие ковалентные связи не изменяются.

В третичной структуре пространственные структуры образуются внутри цепочки биомолекул через складки. Четвертичная структура характеризуется образованием пространственной структуры из нескольких цепочек. Белки и нуклеиновые кислоты развивают свою биологическую активность только за счет образования вторичной, третичной и четвертичной структуры.

В случае денатурации эти структуры разрушаются за счет растворения физических связей между отдельными атомными группами и химической связи внутри дисульфидных групп. Хотя первичная структура сохраняется, биологическая активность теряется.

Денатурация происходит постоянно как снаружи, так и внутри организма. Типичный пример денатурации - затвердевание яйца во время варки. Большинство денатураций необратимы. Но они также могут быть обратимыми.

Функция и задача

Денатурация - это постоянное явление в организме животных и человека. Пищевые белки сначала должны быть подготовлены к химическому расщеплению на отдельные аминокислоты. Это невозможно без воздействия на вторичные, третичные или четвертичные структуры. Пептидазы могут стать активными только тогда, когда белковая цепь развернута.

В желудке пищевые белки денатурируются из-за воздействия желудочной кислоты. После прохождения через желудочный портер приготовленный химус далее химически расщепляется пищеварительными ферментами поджелудочной железы. Углеводы, жиры и белки расщепляются на соответствующие мономеры. Под действием пептидаз денатурированные пищевые белки превращаются в отдельные аминокислоты, которые превращаются в собственные белки организма.

Агент денатурации в желудке - желудочная кислота, которая в основном состоит из соляной кислоты. Однако желудочная кислота не только расщепляет пищевые белки. Он также уничтожает многие патогенные микроорганизмы, попавшие в организм с пищей, путем денатурации.

Денатурация белков и нуклеиновых кислот также играет важную роль в иммунной системе. Частицы чужеродного белка (микробы) и больные или мертвые клетки тела поглощаются и растворяются так называемыми макрофагами. Они перевариваются в так называемых лизосомах.Лизосомы - это клеточные органеллы, которые с помощью ферментов расщепляют чужеродные и собственные вещества. Макрофаги содержат особенно большое количество лизосом. Внутри лизосом низкий pH (кислая среда). Там компоненты белка и нуклеиновой кислоты сначала денатурируются, а затем расщепляются пищеварительными ферментами.

Кроме того, при инфекции часто возникает повышенная температура. В случае лихорадки чувствительные микробы также погибают в результате денатурации из-за теплового воздействия.

Лизосомы содержатся не только в макрофагах, но и во всех других клетках организма, потому что в каждой клетке необходимо переваривать непригодные для использования продукты жизнедеятельности и белковые компоненты. Описанные до сих пор процессы денатурации жизненно важны для организма.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Болезни и недуги

Однако существуют и патологические процессы, связанные с денатурацией, происходящей внутри организма. В случае инфекций лихорадка не только убивает микробы, потому что длительные высокие температуры также могут разрушить собственные белки организма. В особенности это относится к очень чувствительным ферментам. Если температура тела длительное время превышает 40 градусов, многие ферменты становятся неэффективными. Следовательно, очень высокая температура потенциально опасна для организма. Однако, если высокая температура снова упадет в течение шести часов, повреждение все еще будет обратимым.

Денатурация белков также вызвана влиянием тяжелых металлов. Тяжелые металлы могут образовывать комплексы с белками. Это меняет их третичную и четвертичную структуры. Здесь также особенно страдают ферменты. Таким образом, накопление тяжелых металлов в организме приводит к тяжелым хроническим и иногда смертельным заболеваниям.

В случае химических ожогов кислотами или щелочами речь также идет о денатурации собственных белков организма в коже. Гибель пораженной ткани запускает воспалительные процессы, которые приводят к зуду и тяжелым кожным реакциям. Кроме того, ожоги приводят к денатурации собственных белков организма в коже и соединительной ткани.

Сильное кровотечение в медицине часто лечится током высокой частоты. Температура ткани ненадолго нагревается до 80 градусов. В результате коагулируются тканевый белок и волокна соединительной ткани. Таким образом, рана может быть эффективно закрыта.

Многие болезни пожилого возраста также связаны с изменениями вторичной и третичной структуры белков. Хотя в этих случаях полной денатурации не происходит, среди прочего возникают складки и бляшки. Хорошо известный пример - старческие бляшки у пациентов с болезнью Альцгеймера. Сенильные бляшки - это отложения белка в головном мозге, которые образованы складками третичной структуры. Однако причины этого процесса пока не известны. Среди прочего обсуждается влияние алюминия на структурные изменения белка росы.