DENATURACIJA PROTEINA: FAKTORI I POSLJEDICE - BIOLOGIJA - 2026

Denaturacija proteina sastoji se od gubitka trodimenzionalnoj strukturi zbog različitih čimbenika okoliša, kao što su temperatura, pH i određenim kemijskim agensima. Gubitak strukture rezultira gubitkom biološke funkcije povezane s tim bjelančevinama, bilo da je to enzimski, strukturni, prijenosnik.

Struktura proteina je vrlo osjetljiva na promjene. Destabilizacija jednostruke bitne vodikove veze može denaturirati protein. Slično tome, postoje interakcije koje nisu strogo bitne za ispunjavanje proteinskih funkcija i, ako se destabiliziraju, nemaju utjecaja na funkciju.

Struktura proteina

Da bismo razumjeli procese denaturacije proteina, moramo znati kako su proteini organizirani. Oni predstavljaju primarnu, sekundarnu, tercijarnu i kvaternarnu strukturu.

Primarna struktura

To je niz aminokiselina koji čine navedeni protein. Aminokiseline su građevni blokovi koji čine ove biomolekule i postoji 20 različitih vrsta, od kojih svaka ima posebna fizička i kemijska svojstva. Povezani su zajedno pomoću peptidne veze.

Sekundarna struktura

U ovoj se strukturi taj linearni lanac aminokiselina počinje pregibati vodikovim vezama. Postoje dvije osnovne sekundarne strukture: α spirala, spiralnog oblika; i presavijeni list β, kada su dva linearna lanca paralelno postavljena.

Tercijarna struktura

Uključuje druge vrste sila koje rezultiraju specifičnim naborima trodimenzionalnog oblika.

R lanci aminokiselinskih ostataka koji čine proteinsku strukturu mogu formirati disulfidne mostove, a hidrofobni dijelovi proteina skupljaju se iznutra, dok se hidrofilni suočavaju s vodom. Sile van der Waalsa djeluju kao stabilizatori opisanih interakcija.

Kvartarna struktura

Sastoji se od agregata proteinskih jedinica.

Kad se protein denaturira, on gubi svoju kvaternu, tercijarnu i sekundarnu strukturu, dok primarni ostaje netaknut. Proteini koji su bogati disulfidnim vezama (tercijarna struktura) pružaju veću otpornost na denaturaciju.

Čimbenici koji uzrokuju denaturaciju

Svaki faktor koji destabilizira nekvalentne veze odgovorne za održavanje nativne strukture proteina može uzrokovati njegovu denaturaciju. Među najvažnije možemo spomenuti:

pH

Pri vrlo ekstremnim vrijednostima pH, bilo kiselih ili bazičnih, protein može izgubiti svoju trodimenzionalnu konfiguraciju. Višak H ⁺ i OH ^- iona u mediju destabilizira interakcije proteina.

Ova promjena ionskog uzorka uzrokuje denaturaciju. Denaturacija po pH može biti u nekim slučajevima reverzibilna, a u drugima nepovratna.

Temperatura

Toplinska denaturacija događa se s povećanjem temperature. U organizmima koji žive u prosječnim uvjetima okoliša proteini se počinju destabilizirati na temperaturama iznad 40 ° C. Jasno je da proteini termofilnih organizama mogu izdržati ove temperaturne granice.

Povećanje temperature prevodi se u pojačana molekularna kretanja koja utječu na vodikove veze i ostale nekovalentne veze što rezultira gubitkom tercijarne strukture.

Ovo povećanje temperature dovodi do smanjenja brzine reakcije, ako govorimo o enzimima.

Kemijske tvari

Polarne tvari - poput uree - u visokim koncentracijama utječu na vodikove veze. Također, nepolarne tvari mogu imati slične posljedice.

Deterdženti također mogu destabilizirati strukturu proteina; međutim, nije agresivan proces i oni su uglavnom reverzibilni.

Redukciona sredstva

Β-Merkaptoetanol (HOCH2CH2SH) kemijsko je sredstvo koje se često koristi u laboratoriju za denaturaciju proteina. Odgovorna je za smanjenje mostova disulfida između aminokiselinskih ostataka. Može destabilizirati tercijarnu ili četvrtinsku strukturu proteina.

Drugo redukcijsko sredstvo sa sličnim funkcijama je ditiotreitol (DTT). Nadalje, drugi čimbenici koji pridonose gubitku nativne strukture proteina su teški metali u visokim koncentracijama i ultraljubičasto zračenje.

posljedice

Kada dođe do denaturacije, protein gubi svoju funkciju. Proteini optimalno funkcioniraju kada su u rodnom stanju.

Gubitak funkcije nije uvijek povezan s postupkom denaturacije. Može biti da mala promjena strukture proteina dovodi do gubitka funkcije bez destabilizacije čitave trodimenzionalne strukture.

Proces može ili ne mora biti nepovratan. Ako se uvjeti preokrenu u laboratoriju, protein se može vratiti u početnu konfiguraciju.

Renaturacija

Jedan od najpoznatijih i uvjerljivijih pokusa na renaturaciji zabilježen je u ribonukleazi A.

Kada su istraživači dodali sredstva za denaturaciju poput ureje ili β-merkaptoetanola, protein je denaturiran. Ako se ta sredstva uklone, protein se vrati u matičnu konformaciju i može obavljati svoju funkciju sa 100% -tnom učinkovitošću.

Jedan od najvažnijih zaključaka ovog istraživanja bio je eksperimentalno pokazati da trodimenzionalna konformacija proteina daje njegovu primarnu strukturu.

U nekim je slučajevima postupak denaturacije potpuno nepovratan. Na primjer, kada kuhamo jaje, toplinu podvrgamo proteinima (glavni je albumin) koji ga čine, bijela dobiva čvrst i bjelkasti izgled. Intuitivno možemo zaključiti da se, čak i ako ga ohladimo, neće vratiti u svoj početni oblik.

U većini slučajeva postupak denaturacije prati gubitak topljivosti. Također smanjuje viskoznost, brzinu difuzije i lakše kristalizira.

Chaperone proteini

Proteini kapelene ili kapelene su odgovorni za sprečavanje denaturacije drugih proteina. Također potiskuju određene interakcije koje nisu prikladne između proteina kako bi se osiguralo pravilno savijanje istih.

Kad se temperatura medija poveća, ti proteini povećavaju svoju koncentraciju i djeluju tako da spriječe denaturaciju drugih proteina. Zbog toga ih nazivaju i proteini toplinskog udara ili HSP-ovi (Toplinski udarni proteini).

Chaperonini su analogni kavezu ili bačvi koji štite bjelančevine od interesa.

Ovi bjelančevine koje reagiraju na stanični stres prijavljene su u različitim skupinama živih organizama i vrlo su dobro očuvane. Postoje različite klase kaperonina i oni su razvrstani prema njihovoj molekularnoj težini.

Reference

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
2. Devlin, TM (2004). Biokemija: udžbenik s kliničkom primjenom. Preokrenuo sam se.
3. Koolman, J., i Röhm, KH (2005). Biokemija: tekst i atlas. Panamerican Medical Ed.
4. Melo, V., Ruiz, VM i Cuamatzi, O. (2007). Biokemija metaboličkih procesa. Reverte.
5. Pacheco, D., i Leal, DP (2004). Medicinska biokemija. Uredništvo Limusa.
6. Pena, A., Arroyo, A., Gómez, A., i Tapia, R. (1988). Biokemija. Uredništvo Limusa.
7. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Život: Znanost o biologiji. Panamerican Medical Ed.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Uvod u mikrobiologiju. Panamerican Medical Ed.
9. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2007). Osnove biokemije. Panamerican Medical Ed.