denaturering

I denaturering Biomolekyler såsom proteiner og nukleinsyrer mister deres biologiske aktivitet på grund af strukturelle ændringer. Imidlertid bevares biomolekylernes primære struktur. Der er både nødvendige og skadelige processer med denaturering i kroppen.

Hvad er denaturering?

Denaturering henviser til ødelæggelse af den sekundære, tertiære og kvartære struktur af proteiner og nukleinsyrer ved fysisk og kemisk påvirkning. Fysisk påvirkning repræsenterer varme, tryk eller højenergi-stråling.Kemisk forårsages denaturering af syrer, baser, chaotropes, detergenter, alkohol eller andre forbindelser.

På trods af disse strukturelle ændringer bevares den primære struktur imidlertid. Den primære struktur er kendetegnet ved sekvensen af ​​aminosyrerne i proteinerne eller nitrogenbasen i nukleinsyrerne. Den sekundære struktur beskriver foldning af biomolekyler gennem indflydelse af brintbindinger, polære interaktioner, ioniske bindinger og hydrofobe interaktioner. Bortset fra dannelsen af ​​disulfidbroer mellem forskellige svovlholdige aminosyrer ændres de andre kovalente bindinger ikke.

I den tertiære struktur dannes rumlige strukturer i en biomolekylær kæde gennem foldene. Den kvartære struktur er kendetegnet ved dannelse af den rumlige struktur med flere kæder. Proteinerne og nukleinsyrerne udvikler kun deres biologiske aktivitet gennem dannelsen af ​​den sekundære, tertiære og kvartære struktur.

I tilfælde af denaturering ødelægges disse strukturer ved opløsning af de fysiske bindinger mellem de individuelle atomgrupper og den kemiske binding inden for disulfidgrupperne. Selvom den primære struktur bevares, går den biologiske aktivitet tabt.

Denaturationer finder konstant sted både uden for og inde i kroppen. Et typisk eksempel på denaturering er hærdningen af ​​ægget under madlavning. De fleste denatureringer er irreversible. Men de kan også være reversible.

Funktion & opgave

Denaturering foregår konstant i dyre- og humane organismer. Fødevareproteinerne skal først forberedes til kemisk opdeling i de individuelle aminosyrer. Dette er ikke muligt uden eksponering af de sekundære, tertiære eller kvartære strukturer. Peptidaserne kan kun blive aktive, når proteinkæden foldes ud.

I maven fører påvirkningen af ​​mavesyre til denaturering af madproteiner. Efter at have passeret gennem portvagteren nedbrydes det forberedte chym yderligere kemisk ned af fordøjelsesenzymerne i bugspytkirtlen. Kolhydrater, fedt og proteiner opdeles i de tilsvarende monomerer. Under påvirkning af peptidaser producerer de denaturerede madproteiner de individuelle aminosyrer, der omdannes til kroppens egne proteiner.

Midlet til denaturering i maven er mavesyre, der stort set består af saltsyre. Mavesyren nedbryder dog ikke kun madproteiner. Det ødelægger også mange af patogenerne indtaget med mad gennem denaturering.

Denaturering af proteiner og nukleinsyrer spiller også en vigtig rolle i immunforsvaret. Fremmede proteinpartikler (bakterier) og syge eller døde kropsceller absorberes og opløses af såkaldte makrofager. Deres fordøjelse finder sted i de såkaldte lysosomer.Lysosomer er celleorganeller, der nedbryder fremmede stoffer og kroppens egne stoffer ved hjælp af enzymer. Makrofager indeholder et særligt stort antal lysosomer. Indersiden af ​​lysosomerne har en lav pH (surt miljø). Der denatureres protein- og nukleinsyrekomponenterne og nedbrydes derefter af fordøjelsesenzymer.

Derudover forekommer forhøjede temperaturer ofte under en infektion. I tilfælde af feber dræbes følsomme bakterier også af denaturering på grund af varmeeffekten.

Lysosomer findes ikke kun i makrofager, men også i alle andre celler i kroppen, fordi i hver celle skal ubrugelige affaldsprodukter og proteinkomponenter fordøjes. Den hidatureringsprocesser, der er beskrevet hidtil, er vigtige for organismen.

Du kan finde din medicin her

Sygdomme og lidelser

Der er dog også patologiske processer i forbindelse med denaturering, der finder sted i kroppen. I tilfælde af infektioner dræber feber ikke kun bakterier, fordi høje temperaturer på lang sigt også kan ødelægge kroppens egne proteiner. Dette gælder især for de meget følsomme enzymer. Hvis kropstemperaturen overstiger 40 grader i lang tid, bliver mange enzymer ineffektive. Derfor er en meget høj feber potentielt dødelig for organismen. Hvis den høje temperatur imidlertid falder igen inden for seks timer, er skaden stadig reversibel.

Denaturering af proteiner er også forårsaget af påvirkning af tungmetaller. Tungmetaller kan danne komplekser med proteiner. Dette ændrer deres tertiære og kvartære strukturer. Også her påvirkes enzymerne især. Derfor fører tungakkumuleringer i organismen til svære kroniske og til tider dødelige sygdomme.

I tilfælde af kemiske forbrændinger med syrer eller baser er det også et spørgsmål om denaturering af kroppens egne proteiner i huden. Dødsfaldet på det berørte væv initierer inflammatoriske processer, der fører til kløe og alvorlige hudreaktioner. Derudover fører forbrændinger til denaturering af kroppens egne proteiner i huden og bindevævet.

Hård blødning behandles ofte med højfrekvent elektricitet i medicinen. Vævstemperaturen opvarmes kortvarigt til 80 grader. Som et resultat koagulerer vævsprotein og bindevævsfibre. Så såret kan lukkes effektivt.

Mange sygdomme i alderdom er også forbundet med ændringer i den sekundære og tertiære struktur af proteiner. Selv om der i disse tilfælde ikke er nogen fuldstændig denaturering, forekommer folder og plaques blandt andet. Et velkendt eksempel er de senile plaques hos Alzheimers patienter. De senile plaques er proteinaflejringer i hjernen, der dannes af folder i den tertiære struktur. Årsagerne til denne proces er imidlertid endnu ikke kendt. Blandt andet diskuteres påvirkningen af ​​aluminium på de strukturelle ændringer af dugproteinet.