Денатури

В Денатури Биомолекулите като протеини и нуклеинови киселини губят биологичната си активност поради структурни промени. Въпреки това, основната структура на биомолекулите се запазва. В организма има както необходими, така и вредни процеси на денатурация.

Какво е денатурация?

Денатурацията се отнася до разрушаването на вторичната, третичната и четвъртичната структура на протеини и нуклеинови киселини чрез физични и химични влияния. Физическите влияния представляват топлина, налягане или високоенергийно излъчване.Химически денатурацията се причинява от киселини, основи, хаотропи, детергенти, алкохол или други съединения.

Въпреки тези структурни промени обаче основната структура се запазва. Първичната структура се характеризира с последователността на аминокиселините в протеините или азотните основи в нуклеиновите киселини. Вторичната структура описва сгъването на биомолекулите чрез влиянието на водородни връзки, полярни взаимодействия, йонни връзки и хидрофобни взаимодействия. Освен образуването на дисулфидни мостове между различни аминокиселини, съдържащи сяра, другите ковалентни връзки не се променят.

В третичната структура пространствените структури се образуват в биомолекулярната верига през гънките. Кватернерната структура се характеризира с образуването на пространствена структура с няколко вериги. Протеините и нуклеиновите киселини развиват своята биологична активност само чрез формирането на вторичната, третичната и четвъртичната структура.

В случай на денатурация, тези структури се разрушават при разтварянето на физическите връзки между отделните атомни групи и химическата връзка в дисулфидните групи. Въпреки че основната структура се запазва, биологичната активност се губи.

Денатурациите постоянно се извършват както отвън, така и вътре в тялото. Типичен пример за денатурация е втвърдяването на яйцето по време на готвене. Повечето денатурации са необратими. Но те също могат да бъдат обратими.

Функция и задача

Денатурацията се провежда постоянно в животински и човешки организми. Първо хранителните протеини трябва да бъдат подготвени за химическо разделяне на отделните аминокиселини. Това не е възможно без излагане на вторичните, третичните или четвъртичните структури. Пептидазите могат да станат активни само когато протеиновата верига е разгъната.

В стомаха влиянието на стомашната киселина води до денатурация на хранителните протеини. След преминаване през вратаря, подготвеният химус се разгражда по химически начин от храносмилателните ензими на панкреаса. Въглехидратите, мазнините и протеините се разграждат на съответните мономери. Под въздействието на пептидазите денатурираните хранителни протеини произвеждат отделните аминокиселини, които се превръщат в собствени протеини на организма.

Агентът за денатурация в стомаха е стомашната киселина, която до голяма степен се състои от солна киселина. Стомашната киселина обаче не разгражда само хранителните протеини. Той също така унищожава много от патогените, погълнати с храната чрез денатурация.

Денатурацията на протеини и нуклеинови киселини също играе важна роля в имунната защита. Чужди протеинови частици (микроби) и болни или мъртви клетки на тялото се абсорбират и разтварят от така наречените макрофаги. Храносмилането им се извършва в така наречените лизозоми.Лизозомите са клетъчни органели, които разграждат чужди вещества и собствени вещества на организма с помощта на ензими. Макрофагите съдържат особено голям брой лизозоми. Вътре в лизозомите има ниска стойност на рН (кисела среда). Там компонентите на протеина и нуклеиновата киселина първо се денатурират и след това се разграждат от храносмилателните ензими.

Освен това по време на инфекция често се появяват повишени температури. В случай на треска чувствителните микроби също се убиват чрез денатурация поради ефекта на топлината.

Лизозомите се съдържат не само в макрофагите, но и във всички останали клетки на тялото, защото във всяка клетка трябва да се усвояват неизползваеми отпадни продукти и протеинови компоненти. Описаните досега процеси на денатурация са жизненоважни за организма.

Можете да намерите лекарствата си тук

Болести и неразположения

Съществуват обаче и патологични процеси във връзка с денатурации, които протичат в тялото. В случай на инфекции треската не убива само микробите, защото дългосрочните високи температури могат да унищожат и собствените протеини на организма. Това се отнася особено за много чувствителните ензими. Ако температурата на тялото надвишава 40 градуса за дълго време, много ензими стават неефективни. Следователно много висока температура е потенциално фатална за организма. Ако обаче високата температура спадне отново в рамките на шест часа, щетите все още са обратими.

Денатурацията на протеините се причинява и от влиянието на тежките метали. Тежките метали могат да образуват комплекси с протеини. Това променя техните третични и кватернерни структури. И тук ензимите са особено засегнати. Следователно, натрупването на тежки метали в организма води до тежки хронични, а понякога и фатални заболявания.

В случай на химически изгаряния с киселини или основи, става въпрос и за денатурацията на собствените протеини на тялото в кожата. Смъртта на засегнатата тъкан инициира възпалителни процеси, които водят до сърбеж и тежки кожни реакции. В допълнение, изгарянията водят до денатурация на собствените протеини на тялото в кожата и съединителната тъкан.

Тежкото кървене често се лекува с високочестотно електричество в медицината. Температурата на тъканите се загрява за кратко до 80 градуса. В резултат на това тъканните протеини и съединителнотъканните влакна се коагулират. Така раната може да бъде затворена ефективно.

Много заболявания в напреднала възраст също са свързани с промени във вторичната и третичната структура на протеините. Въпреки че в тези случаи няма пълна денатурация, наред с други неща се появяват гънки и плаки. Добре известен пример са сенилните плаки при пациенти с Алцхаймер. Сенилните плаки представляват протеинови отлагания в мозъка, които се образуват от гънки в третичната структура. Причините за този процес обаче все още не са известни. Обсъжда се и влиянието на алуминия върху структурните промени на росата протеин.