Denaturation של חלבונים הגורמים כי זה והשלכות

ה denaturation של חלבונים זה מורכב מאובדן המבנה תלת מימדי על ידי גורמים סביבתיים שונים, כגון טמפרטורה, pH או חומרים כימיים מסוימים. אובדן המבנה גורם לאובדן התפקוד הביולוגי הקשור לחלבון זה, בין אם אנזימטית, מבנית, טרנספורטרית ובין היתר..

מבנה החלבון רגיש מאוד לשינויים. היציבות של גשר יחיד של מימן חיוני יכולה להכחיש את החלבון. באותו אופן, יש אינטראקציות שאינן חיוניות לחלוטין כדי למלא את תפקיד החלבון, ובמקרה של היציבות, אין לה השפעה על תפקוד.

אינדקס

• 1 מבנה החלבונים
  • 1.1 מבנה ראשוני
  • 1.2 מבנה משני
  • 1.3 מבנה שלישוני
  • 1.4 מבנה רבעוני
• 2 גורמים הגורמים denaturation
  • 2.1 pH
  • 2.2 טמפרטורה
  • 2.3 חומרים כימיים
  • 2.4 צמצום סוכנים
• 3 השלכות
  • 3.1 רנטה
• 4 חלבונים מלווה
• 5 הפניות

מבנה החלבונים

כדי להבין את התהליכים של denaturation חלבון, עלינו לדעת כיצד חלבונים מאורגנים. אלה מבנים ראשוניים, משניים, שלישוניים ורביעוניים.

מבנה ראשוני

זהו רצף של חומצות אמינו המרכיבות את החלבון אמר. חומצות אמינו הן אבני הבניין הבסיסיות של ביומולקולות אלה וישנם 20 סוגים שונים, כל אחד מהם בעל תכונות פיסיקליות וכימיות מסוימות. הם מחוברים יחד באמצעות קשר פפטיד.

מבנה משני

במבנה זה שרשרת ליניארית של חומצות אמינו מתחיל לקפל על ידי קשרי מימן. ישנם שני מבנים בסיסיים בסיסיים: הסליל α, בצורת ספירלה; ואת הסדין מקופל β, כאשר שתי שרשראות ליניארי מיושרים במקביל.

מבנה שלישוני

כולל סוגים אחרים של כוחות המביאים לקיפול ספציפי של הצורה התלת-ממדית.

שרשראות R של שאריות חומצות אמינו המרכיבות את המבנה של החלבון יכול ליצור גשרים disulfide וחלקים הידרופובי של חלבונים מקובצים בתוך, בעוד חלקים הידרופילית מול המים. כוחות ואן דר ואלס פועלים כמייצבים של האינטראקציות המתוארות.

מבנה רבעוני

זה מורכב אגרגטים של יחידות חלבון.

כאשר חלבון הוא denatured, הוא מאבד את מבנה quaternary, שלישוני משנית, ואילו העיקרי נשאר שלם. חלבונים עשירים באג"ח דיסולפיד (מבנה שלישוני) נותן התנגדות גדולה יותר denaturation.

גורמים הגורמים denaturation

כל גורם המערער את איגרות החוב הלא קוולנטיות האחראיות לשמירה על המבנה הטבעי של החלבון יכול לייצר את דנאטורציה שלו. בין החשובים ביותר אנו יכולים להזכיר:

pH

בערכי ה- pH הקיצוניים ביותר, התקשורת החומצית או הבסיסית, החלבון עלול לאבד את התצורה התלת-ממדית שלו. עודף של יונים H⁺ ו OH^- באמצע זה מערער את האינטראקציות של החלבון.

שינוי זה בדפוס יון מייצר denaturation. Denaturation ידי pH יכול להיות הפיך במקרים מסוימים, ובמקרים אחרים בלתי הפיך.

טמפרטורה

Denaturation תרמי מתרחשת כאשר הטמפרטורה עולה. באורגניזמים החיים בתנאים סביבתיים ממוצעים, החלבונים מתחילים לערער את הטמפרטורות מעל 40 מעלות צלזיוס. ברור, חלבונים של אורגניזמים thermophilic יכול לעמוד טווחי טמפרטורה אלה.

עליית הטמפרטורה גורמת לתנועות מולקולריות מוגברות המשפיעות על קשרי מימן וקשרים לא קוולנטיים אחרים, וכתוצאה מכך אובדן מבנה שלישוני.

עליות אלו בטמפרטורה מובילות לירידה בשיעור התגובה, אם מדובר באנזימים.

חומרים כימיים

חומרים קוטביים - כמו אוריאה - בריכוזים גבוהים משפיעים על קשרי מימן. כמו כן, חומרים שאינם קוטביים יכולים להיות תוצאות דומות.

דטרגנטים יכולים גם לערער את מבנה החלבון; עם זאת, זה לא תהליך אגרסיבי והם בעיקר הפיך.

צמצום סוכנים

Β-mercaptoethanol (HOCH2CH2SH) הוא סוכן כימי המשמש לעתים קרובות במעבדה כדי להכחיש חלבונים. הוא אחראי על הפחתת גשרים דיסולפידים בין שאריות חומצות אמינו. זה יכול לערער את מבנה שלישוני או quaternary של החלבון.

עוד סוכן הפחתת עם פונקציות דומות הוא dithiothreitol (DTT). בנוסף, גורמים אחרים אשר תורמים לאובדן של המבנה הילידים חלבונים הם מתכות כבדות בריכוזים גבוהים קרינה אולטרה סגול.

ההשלכות

כאשר denaturation מתרחשת, חלבון מאבד את הפונקציה שלו. חלבונים לעבוד בצורה אופטימלית כאשר הם נמצאים במדינה שלהם.

אובדן התפקוד אינו קשור תמיד לתהליך דנטורינג. שינוי קטן במבנה החלבון עלול להוביל לאובדן תפקוד בלי לערער את המבנה התלת-ממדי כולו.

התהליך עשוי להיות בלתי הפיך או לא. במעבדה, אם התנאים התהפכו, החלבון עשוי לחזור לתצורה הראשונית שלו.

רנטה

אחד הניסויים המפורסמים ביותר על renaturation היה עדות Ribonuclease A.

כאשר החוקרים הוסיף סוכני denaturing כגון אוריאה או β-mercaptoethanol, החלבון היה denatured. אם סוכנים אלה הוסרו, החלבון חזר קונפורמציה הילידים שלו יכול לבצע את תפקידה עם יעילות של 100%.

אחת המסקנות החשובות ביותר של מחקר זה הייתה להוכיח באופן ניסיוני כי הקונפורמציה התלת-ממדית של החלבון ניתנת על ידי המבנה הראשוני שלה.

בחלק מהמקרים תהליך הפינוי הוא בלתי הפיך לחלוטין. לדוגמה, כאשר אנו מבשלים ביצה אנחנו מיישמים את החום על החלבונים (העיקרי הוא אלבומין) שמרכיבים אותו, הלבן לובש מראה מוצק, לבנבן. באופן אינטואיטיבי ניתן להסיק כי גם אם אנחנו מגניב זה, זה לא יחזור הטופס הראשוני שלה.

ברוב המקרים, תהליך denaturation מלווה הפסד של מסיסות. זה גם מפחית צמיגות, מהירות דיפוזיה מתגבש בקלות רבה יותר.

חלבונים מלווים

Chaperone או chaperonin חלבונים אחראים למניעת denaturing של חלבונים אחרים. הם גם לדכא אינטראקציות מסוימות שאינן מספיקות בין החלבונים כדי להבטיח קיפול הנכון של אותו.

כאשר הטמפרטורה של המדיום עולה, חלבונים אלה להגדיל את הריכוז שלהם ולפעול על ידי מניעת denaturation של חלבונים אחרים. זו הסיבה שהם נקראים גם "חלבונים בהלם חום" או HSP עבור ראשי התיבות שלה באנגלית (חלש הלם חלבונים).

Chaperoninas מקבילים לכלוב או חבית המגנה בפנים שלה חלבון של עניין. 

חלבונים אלה המגיבים למצבים של לחץ נייד דווחו בקבוצות שונות של אורגניזמים חיים והם משומרים היטב. ישנם סוגים שונים של chaperonins והם מסווגים לפי משקל מולקולרי שלהם.

הפניות

1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). ביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
2. Devlin, T. M. (2004). ביוכימיה: ספר לימוד עם יישומים קליניים. היפוךתי.
3. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. אד פנמריקנה מדיקל.
4. מלו, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). ביוכימיה של תהליכים מטבוליים. רוברט.
5. Pacheco, D., & Leal, D. P. (2004). ביוכימיה רפואית. עריכה לימוזה.
6. Pena, A., Arroyo, A., Gómez, A., & Tapia, R. (1988). ביוכימיה. עריכה לימוזה.
7. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). החיים: מדע הביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). מבוא למיקרוביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
9. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C.W. (2007). יסודות הביוכימיה. אד פנמריקנה מדיקל.