Денатурација

У Денатурација Биомолекуле попут протеина и нуклеинских киселина губе своју биолошку активност услед структурних промена. Међутим, задржава се примарна структура биомолекула. Постоје и потребни и штетни процеси денатурације у телу.

Шта је денатурација?

Денатурација се односи на уништавање секундарне, терцијарне и кватернарне структуре протеина и нуклеинских киселина физичким и хемијским утицајима. Физички утицаји представљају топлота, притисак или високоенергетско зрачење, а хемијски денатурацију узрокују киселине, лужине, шотропи, детерџенти, алкохол или друга једињења.

Упркос овим структурним променама, примарна структура се задржава. Примарну структуру карактерише секвенца аминокиселина у протеинима или азотне базе у нуклеинским киселинама. Секундарна структура описује савијање биомолекула утицајем водоничних веза, поларних интеракција, јонских веза и хидрофобних интеракција. Осим стварања дисулфидних мостова између различитих аминокиселина које садрже сумпор, остале ковалентне везе се не мењају.

У терцијарној структури просторне структуре формирају се у биомолекуларном ланцу кроз наборе. Кватернарну структуру карактерише формирање просторне структуре с неколико ланаца. Протеини и нуклеинске киселине развијају своју биолошку активност само формирањем секундарне, терцијарне и кватернарне структуре.

У случају денатурације, ове се структуре уништавају растварањем физичких веза између појединих атомских група и хемијских веза унутар дисулфидних група. Иако се задржава примарна структура, биолошка активност се губи.

Денатурација се непрестано одвија и изван и унутар тела. Типичан пример денатурације је очвршћавање јаја током кувања. Већина денатурација је неповратна. Али могу бити и реверзибилни.

Функција и задатак

Денатурација се непрестано одвија у животињским и људским организмима. Прехрамбени протеини прво морају бити припремљени за хемијско цепање у поједине аминокиселине. Ово није могуће без излагања секундарних, терцијарних или квартерних структура. Пептидазе могу постати активне само када се протеински ланац развије.

У стомаку, утицај желудачне киселине доводи до денатурације протеина из хране. Након проласка кроз вратаре, припремљени химом хемијски се разграђује пробавним ензимима панкреаса. Угљикохидрати, масти и протеини се разграђују на одговарајуће мономере. Под утицајем пептидаза, денатурирани протеини из хране стварају појединачне аминокиселине, које се претварају у сопствене протеине у телу.

Средство за денатурацију у стомаку је желудачна киселина која се највећим делом састоји од хлороводоничне киселине. Међутим, стомачна киселина не разлаже само прехрамбене протеине. Такође уништава многе патогене гутане храном денатурацијом.

Денатурација протеина и нуклеинских киселина такође игра важну улогу у имунолошкој одбрани. Стране честице протеина (клице) и болесне или мртве ћелије тела апсорбују се и растварају такозваним макрофазима. Њихова пробава се одвија у такозваним лизосомима.Лизосоми су ћелијске органеле које уз помоћ ензима разграђују стране и сопствене супстанце тела. Макрофаги садрже посебно велики број лизосома. Унутар лизосома постоји ниска вредност пХ (кисела средина). Тамо се компоненте протеина и нуклеинске киселине прво денатуришу, а затим разграђују пробавним ензимима.

Поред тога, повишене температуре се често јављају током инфекције. У случају грознице, осетљиве клице се такође убијају денатурацијом због утицаја топлоте.

Лизосоми се не налазе само у макрофазима, већ и у свим осталим ћелијама организма, јер у свакој ћелији морају се пробавити неупотребљиви отпадни производи и протеинске компоненте. До сада описани процеси денатурације од виталног су значаја за организам.

Овде можете пронаћи лекове

Болести и тегобе

Међутим, постоје и патолошки процеси у вези с денатурацијама које се одвијају у тијелу. У случају инфекција, грозница не убија само микробе, јер дуготрајно високе температуре такође могу уништити телесне сопствене протеине. То се посебно односи на веома осетљиве ензиме. Ако телесна температура дуже време прелази 40 степени, многи ензими постају неефикасни. Стога је веома висока грозница потенцијално погубна за организам. Међутим, ако висока температура поново падне у року од шест сати, штета је и даље реверзибилна.

Денатурација протеина такође је изазвана утицајем тешких метала. Тешки метали могу да формирају комплексе са протеинима. Ово мења њихове терцијарне и кватернарне структуре. И овде су посебно погођени ензими. Због тога, нагомилавање тешких метала у организму доводи до тешких хроничних, а понекад и смртних болести.

У случају хемијских опекотина киселинама или базама, такође је питање денатурације телесних властитих протеина у кожи. Смрт захваћеног ткива покреће упалне процесе који доводе до свраба и озбиљних реакција на кожи. Уз то, опекотине доводе до денатурације властитих протеина у кожи и везивном ткиву.

Јака крварења се у медицини често лече високофреквентним електрицитетом. Температура ткива се кратко загрева до 80 степени. Као резултат, протеини ткива и влакна везивног ткива коагулирају. Дакле, рана се може ефикасно затворити.

Многе болести старости такође су повезане са променама у секундарној и терцијарној структури протеина. Иако у тим случајевима не постоји потпуна денатурација, између осталог се јављају набори и плакови. Добро познат пример су сенилни плакови код Алзхеимерових пацијената. Сенилни плакови су протеинске наслаге у мозгу које настају наборима у терцијарној структури. Међутим, узроци овог процеса још увек нису познати. Такође се говори о утицају алуминијума на структурне промене протеина росне.