denaturering

I denaturering Biomolekyler som proteiner og nukleinsyrer mister sin biologiske aktivitet på grunn av strukturelle forandringer. Imidlertid beholdes den primære strukturen til biomolekylene. Det er både nødvendige og skadelige prosesser med denaturering i kroppen.

Hva er denaturering?

Denaturering refererer til ødeleggelse av den sekundære, tertiære og kvartære strukturen til proteiner og nukleinsyrer ved fysisk og kjemisk påvirkning. Fysiske påvirkninger representerer varme, trykk eller høyenergi-stråling.Kjemisk er denaturering forårsaket av syrer, alkalier, kaotroper, vaskemidler, alkohol eller andre forbindelser.

Til tross for disse strukturelle endringene, beholdes imidlertid den primære strukturen. Den primære strukturen er preget av sekvensen av aminosyrene i proteiner eller nitrogenbaser i nukleinsyrene. Den sekundære strukturen beskriver folding av biomolekyler gjennom påvirkning av hydrogenbindinger, polare interaksjoner, ioniske bindinger og hydrofobe interaksjoner. Bortsett fra dannelsen av disulfidbroer mellom forskjellige svovelholdige aminosyrer, endres ikke de andre kovalente bindingene.

I den tertiære strukturen dannes romlige strukturer i en biomolekylær kjede gjennom foldene. Den kvartære strukturen er preget av den romlige strukturdannelsen med flere kjeder. Proteinene og nukleinsyrene utvikler sin biologiske aktivitet bare gjennom dannelse av den sekundære, tertiære og kvartære strukturen.

I tilfelle av denaturering, blir disse strukturene ødelagt av oppløsningen av de fysiske bindingene mellom de individuelle atomgruppene og den kjemiske bindingen i disulfidgruppene. Selv om den primære strukturen beholdes, går den biologiske aktiviteten tapt.

Denaturasjoner foregår stadig både ute og inne i kroppen. Et typisk eksempel på denaturering er herding av egget under matlaging. De fleste denatureringer er irreversible. Men de kan også være reversible.

Funksjon & oppgave

Denaturering skjer kontinuerlig i dyre- og menneskeorganismer. Matproteinene må først tilberedes for kjemisk splitting i de individuelle aminosyrene. Dette er ikke mulig uten eksponering av sekundære, tertiære eller kvartære strukturer. Peptidaseene kan bare bli aktive når proteinkjeden er brettet ut.

I magen fører påvirkningen av magesyre til denaturering av matproteiner. Etter å ha gått gjennom portvokteren, blir det tilberedte kymmet videre kjemisk nedbrutt av fordøyelsesenzymer i bukspyttkjertelen. Karbohydrater, fett og proteiner brytes ned i de tilsvarende monomerer. Under påvirkning av peptidaser produserer de denaturerte matproteiner de individuelle aminosyrene, som omdannes til kroppens egne proteiner.

Midlet for denaturering i magen er magesyre, som i stor grad består av saltsyre. Magesyren bryter imidlertid ikke bare ned matproteiner. Det ødelegger også mange av patogenene som er inntatt med mat gjennom denaturering.

Denatureringen av proteiner og nukleinsyrer spiller også en viktig rolle i immunforsvaret. Fremmede proteinpartikler (bakterier) og syke eller døde kroppsceller blir absorbert og oppløst av såkalte makrofager. Fordøyelsen deres foregår i de såkalte lysosomene.Lysosomer er celleorganeller som bryter ned fremmede stoffer og kroppens egne stoffer ved hjelp av enzymer. Makrofager inneholder et spesielt stort antall lysosomer. Inne i lysosomene er det en lav pH-verdi (surt miljø). Der denatureres først protein- og nukleinsyrekomponentene og deretter brytes ned av fordøyelsesenzymer.

I tillegg forekommer høye temperaturer ofte under en infeksjon. Ved feber drepes også følsomme bakterier ved denaturering på grunn av effekten av varme.

Lysosomer finnes ikke bare i makrofager, men også i alle andre kroppsceller, fordi i hver celle må ubrukbare avfall og proteinkomponenter fordøyes. Denatureringsprosessene som er beskrevet så langt er viktige for organismen.

Du finner medisinene dine her

Sykdommer og plager

Imidlertid er det også patologiske prosesser i forbindelse med denaturasjoner som foregår i kroppen. Ved infeksjoner dreper feber ikke bare bakterier, fordi høye temperaturer på lang sikt også kan ødelegge kroppens egne proteiner. Dette gjelder spesielt de veldig sensitive enzymene. Hvis kroppstemperaturen overstiger 40 grader i lang tid, blir mange enzymer ineffektive. Derfor er en veldig høy feber potensielt dødelig for organismen. Imidlertid, hvis den høye temperaturen synker igjen innen seks timer, er skaden fortsatt reversibel.

Denaturering av proteiner er også forårsaket av påvirkning fra tungmetaller. Tungmetaller kan danne komplekser med proteiner. Dette endrer deres tertiære og kvartære strukturer. Også her påvirkes enzymene spesielt. Derfor fører tungmetallansamlinger i organismen til alvorlige kroniske og noen ganger dødelige sykdommer.

Ved kjemiske forbrenninger med syrer eller baser er det også et spørsmål om denaturering av kroppens egne proteiner i huden. Dødsfallet av det berørte vevet initierer inflammatoriske prosesser som fører til kløe og alvorlige hudreaksjoner. I tillegg fører forbrenninger til denaturering av kroppens egne proteiner i huden og bindevevet.

Kraftig blødning behandles ofte med høyfrekvent elektrisitet i medisin. Vevstemperaturen varmes kort opp til 80 grader. Som et resultat koagulerer vevsproteiner og bindevevsfibre. Så såret kan lukkes effektivt.

Mange sykdommer i alderdommen er også assosiert med endringer i proteiners sekundære og tertiære struktur. Selv om det i disse tilfellene ikke er fullstendig denaturering, forekommer folder og plaketter, blant annet. Et kjent eksempel er senile plakk hos Alzheimers pasienter. De senile plakkene er proteinavsetninger i hjernen som dannes av bretter i den tertiære strukturen. Årsakene til denne prosessen er imidlertid ikke kjent ennå. Påvirkningen av aluminium på de strukturelle endringene av duggproteinet blir også diskutert.