Viduje Denatūracija Biomolekulės, tokios kaip baltymai ir nukleorūgštys, praranda biologinį aktyvumą dėl struktūrinių pokyčių. Tačiau pirminė biomolekulių struktūra išliko. Organizme yra ir būtinų, ir kenksmingų denatūracijos procesų.
Kas yra denatūracija?
Denatūracija reiškia baltymų ir nukleorūgščių antrinės, tretinės ir ketvirtinės struktūros sunaikinimą fizikiniu ir cheminiu poveikiu. Fizinis poveikis apibūdina šilumos, slėgio arba didelės energijos spinduliuotę. Chemiškai denatūraciją sukelia rūgštys, šarmai, chaotropai, plovikliai, alkoholis ar kiti junginiai.
Nepaisant šių struktūrinių pokyčių, pirminė struktūra išliko. Pirminei struktūrai būdinga aminorūgščių seka baltymuose arba azoto bazių nukleorūgštyse seka. Antrinė struktūra apibūdina biomolekulių sulankstymą per vandenilio jungčių, polinių sąveikų, joninių jungčių ir hidrofobinių sąveikų įtaką. Neskaitant disulfidinių tiltelių tarp įvairių sieros turinčių aminorūgščių, kiti kovalentiniai ryšiai nepakinta.
Tretinėje struktūroje erdvinės struktūros susidaro per biomolekulinę grandinę per raukšles. Kvaternarinei struktūrai būdingas erdvinės struktūros formavimasis su keliomis grandinėmis. Baltymai ir nukleorūgštys plėtoja savo biologinį aktyvumą tik susidarę antrinei, tretinėms ir ketvirtinėms struktūroms.
Denatūracijos atveju šios struktūros sunaikinamos ištirpus fizikiniams ryšiams tarp atskirų atominių grupių ir cheminiams ryšiams disulfidų grupėse. Nors pirminė struktūra išlaikyta, biologinis aktyvumas prarandamas.
Denatūracijos vyksta nuolat tiek kūne, tiek išorėje. Tipiškas denatūracijos pavyzdys yra kiaušinio sukietėjimas virimo metu. Dauguma denatūracijų yra negrįžtami. Bet jie taip pat gali būti grįžtami.
Funkcija ir užduotis
Denatūracija vyksta gyvūnų ir žmonių organizmuose. Maisto baltymai pirmiausia turi būti paruošti cheminiam suskaidymui į atskiras amino rūgštis. Tai neįmanoma be antrinių, tretinių ar ketvirtinių struktūrų. Peptidazės gali suaktyvėti tik išsiskleidus baltymų grandinei.
Skrandyje skrandžio rūgšties įtaka maisto baltymams denatūruojasi. Pravažiavęs pro vartininką, paruoštas chymas toliau chemiškai skaidomas kasos virškinimo fermentų. Angliavandeniai, riebalai ir baltymai yra suskaidomi į atitinkamus monomerus. Veikiant peptidazėms, denatūruoti maisto baltymai gamina atskiras aminorūgštis, kurios paverčiamos paties organizmo baltymais.
Skrandyje denatūravimo agentas yra skrandžio rūgštis, kurią daugiausia sudaro druskos rūgštis. Tačiau skrandžio rūgštis skaido ne tik maisto baltymus. Jis taip pat sunaikina daugelį patogenų, prarytų su maistu, denatūracijos būdu.
Baltymų ir nukleorūgščių denatūracija taip pat vaidina svarbų vaidmenį imuninėje gynyboje. Svetimos baltymų dalelės (mikrobai) ir sergančios ar negyvos kūno ląstelės yra absorbuojamos ir ištirpinamos vadinamųjų makrofagų. Jų virškinimas vyksta vadinamosiose lizosomose.Lizosomos yra ląstelių organelės, kurios fermentų pagalba suskaido svetimas ir paties organizmo medžiagas. Makrofaguose yra ypač daug lizosomų. Lizosomų viduje yra maža pH vertė (rūgštinė aplinka). Ten baltymai ir nukleino rūgštys pirmiausia denatūruojami, o po to skaidomi virškinimo fermentais.
Be to, infekcijos metu dažnai būna padidėjusi temperatūra. Dėl karščiavimo jautrūs mikrobai taip pat žūva denatūruoti dėl šilumos poveikio.
Lizosomos yra ne tik makrofaguose, bet ir visose kitose kūno ląstelėse, nes kiekvienoje ląstelėje turi būti suvirškinamos netinkamos atliekos ir baltymų komponentai. Iki šiol aprašyti denatūracijos procesai yra gyvybiškai svarbūs organizmui.
Savo vaistus galite rasti čia
➔ Vaistai nuo raumenų silpnumoLigos ir negalavimai
Tačiau taip pat yra patologinių procesų, susijusių su denatūracijomis, vykstančiomis kūne. Infekcijos atveju karščiavimas naikina ne tik mikrobus, nes ilgalaikė aukšta temperatūra taip pat gali sunaikinti paties organizmo baltymus. Tai ypač pasakytina apie labai jautrius fermentus. Jei kūno temperatūra ilgą laiką viršija 40 laipsnių, daugelis fermentų tampa neveiksmingi. Todėl labai didelis karščiavimas organizmui gali būti mirtinas. Tačiau jei per šešias valandas aukšta temperatūra vėl nukris, žala vis tiek bus grįžtama.
Baltymų denatūraciją lemia ir sunkiųjų metalų įtaka. Sunkieji metalai gali sudaryti kompleksus su baltymais. Tai keičia jų tretinę ir ketvirtinę struktūras. Čia taip pat ypač kenčia fermentai. Todėl sunkiųjų metalų sankaupos organizme sukelia sunkias lėtines ir kartais mirtinas ligas.
Cheminiai nudegimai su rūgštimis ar bazėmis taip pat yra susiję su paties organizmo baltymų denatūracija odoje. Dėl paveikto audinio mirties prasideda uždegiminiai procesai, dėl kurių atsiranda niežėjimas ir sunkios odos reakcijos. Be to, nudegimai nulemia paties organizmo baltymų, esančių odoje ir jungiamojo audinio, denatūraciją.
Sunkus kraujavimas medicinoje dažnai gydomas aukšto dažnio elektra. Audinių temperatūra trumpam pašildoma iki 80 laipsnių. Dėl to audinių baltymai ir jungiamojo audinio pluoštai krešėja. Taigi žaizdą galima veiksmingai uždaryti.
Daugelis senatvės ligų taip pat yra susijusios su antrinės ir tretinės baltymų struktūros pokyčiais. Nors šiais atvejais nėra visiško denatūravimo, be kita ko, atsiranda raukšlės ir apnašos. Žinomas pavyzdys yra senatvinės plokštelės Alzheimerio liga sergantiems pacientams. Senatvinės plokštelės yra baltymų sankaupos smegenyse, kurias formuoja tretinės struktūros raukšlės. Tačiau šio proceso priežastys dar nežinomos. Taip pat aptariama aliuminio įtaka rasos baltymo struktūriniams pokyčiams.
