Denatürasyon

İçinde Denatürasyon Proteinler ve nükleik asitler gibi biyomoleküller, yapısal değişiklikler nedeniyle biyolojik aktivitelerini kaybeder. Bununla birlikte, biyomoleküllerin birincil yapısı korunur. Vücutta hem gerekli hem de zararlı denatürasyon süreçleri vardır.

Denatürasyon nedir?

Denatürasyon, proteinlerin ve nükleik asitlerin ikincil, üçüncül ve dördüncül yapısının fiziksel ve kimyasal etkilerle yok edilmesini ifade eder. Fiziksel etkiler ısı, basınç veya yüksek enerjili radyasyonu temsil eder Kimyasal olarak denatürasyona asitler, alkaliler, kaotroplar, deterjanlar, alkol veya diğer bileşikler neden olur.

Bu yapısal değişikliklere rağmen, birincil yapı korunmuştur. Birincil yapı, proteinlerdeki amino asitlerin dizisi veya nükleik asitlerdeki nitrojen bazları ile karakterize edilir. İkincil yapı, biyomoleküllerin hidrojen bağları, polar etkileşimler, iyonik bağlar ve hidrofobik etkileşimlerin etkisiyle katlanmasını tanımlar. Çeşitli kükürt içeren amino asitler arasında disülfür köprülerinin oluşumunun yanı sıra, diğer kovalent bağlar değişmez.

Üçüncül yapıda, uzamsal yapılar kıvrımlar boyunca bir biyomoleküler zincir içinde oluşur. Kuaterner yapı, birkaç zincire sahip mekansal yapı oluşumu ile karakterize edilir. Proteinler ve nükleik asitler biyolojik aktivitelerini yalnızca ikincil, üçüncül ve dördüncül yapının oluşumu yoluyla geliştirirler.

Denatürasyon durumunda, bu yapılar, tek tek atomik gruplar arasındaki fiziksel bağların ve disülfid grupları içindeki kimyasal bağın çözülmesiyle yok edilir. Birincil yapı korunsa da biyolojik aktivite kaybolur.

Denatürasyonlar sürekli olarak vücudun hem içinde hem de dışında gerçekleşir. Tipik bir denatürasyon örneği, pişirme sırasında yumurtanın sertleşmesidir. Çoğu denatürasyon geri döndürülemez. Ancak geri dönüşümlü de olabilirler.

İşlev ve görev

Denatürasyon, hayvan ve insan organizmalarında sürekli olarak gerçekleşir. Gıda proteinleri, öncelikle tek tek amino asitlere kimyasal bölünme için hazırlanmalıdır. İkincil, üçüncül veya dörtlü yapıların açığa çıkması olmadan bu mümkün değildir. Peptidazlar, yalnızca protein zinciri açıldığında aktif hale gelebilir.

Midede mide asidinin etkisi, besin proteinlerinin denatürasyonuna yol açar. Bekçiden geçtikten sonra hazırlanan kekik, pankreasın sindirim enzimleri tarafından kimyasal olarak daha da parçalanır. Karbonhidratlar, yağlar ve proteinler karşılık gelen monomerlere ayrılır. Peptidazların etkisi altında, denatüre gıda proteinleri, vücudun kendi proteinlerine dönüştürülen bireysel amino asitleri üretir.

Midede denatürasyon ajanı, büyük ölçüde hidroklorik asitten oluşan mide asididir. Ancak mide asidi sadece besin proteinlerini parçalamakla kalmaz. Aynı zamanda, denatürasyon yoluyla gıda ile alınan birçok patojeni yok eder.

Proteinlerin ve nükleik asitlerin denatürasyonu, bağışıklık savunmasında da önemli bir rol oynar. Yabancı protein parçacıkları (mikroplar) ve hastalıklı veya ölü vücut hücreleri, sözde makrofajlar tarafından emilir ve çözülür. Sindirimleri sözde lizozomlarda gerçekleşir.Lizozomlar, enzimler yardımıyla yabancı maddeleri ve vücudun kendi maddelerini parçalayan hücre organelleridir. Makrofajlar, özellikle çok sayıda lizozom içerir. Lizozomların içinde düşük bir pH değeri (asidik ortam) vardır. Orada protein ve nükleik asit bileşenleri önce denatüre edilir ve ardından sindirim enzimleri tarafından parçalanır.

Ek olarak, bir enfeksiyon sırasında sıklıkla yüksek sıcaklıklar meydana gelir. Ateş durumunda hassas mikroplar da ısının etkisiyle denatürasyonla öldürülür.

Lizozomlar sadece makrofajlarda değil, diğer tüm vücut hücrelerinde de bulunur, çünkü her hücrede kullanılamayan atık ürünler ve protein bileşenleri sindirilmelidir. Şimdiye kadar anlatılan denatürasyon süreçleri organizma için hayati önem taşımaktadır.

İlaçlarınızı burada bulabilirsiniz

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Bununla birlikte, vücutta meydana gelen denatürasyonlarla bağlantılı patolojik süreçler de vardır. Enfeksiyon durumunda ateş sadece mikropları öldürmez, çünkü uzun süreli yüksek sıcaklıklar vücudun kendi proteinlerini de yok edebilir. Bu özellikle çok hassas enzimler için geçerlidir. Vücut ısısı uzun süre 40 dereceyi aşarsa birçok enzim etkisiz hale gelir. Bu nedenle, çok yüksek ateş organizma için potansiyel olarak ölümcüldür. Bununla birlikte, yüksek sıcaklık altı saat içinde tekrar düşerse, hasar yine de geri döndürülebilir.

Proteinlerin denatürasyonu ayrıca ağır metallerin etkisinden kaynaklanır. Ağır metaller, proteinlerle kompleksler oluşturabilir. Bu, üçüncül ve dörtlü yapılarını değiştirir. Burada da enzimler özellikle etkilenir. Bu nedenle organizmadaki ağır metal birikimleri ciddi kronik ve bazen ölümcül hastalıklara yol açar.

Asit veya bazlarla kimyasal yanıklarda, bu aynı zamanda vücudun kendi proteinlerinin ciltteki denatürasyon sorunudur. Etkilenen dokunun ölümü, kaşıntıya ve şiddetli cilt reaksiyonlarına yol açan enflamatuar süreçleri başlatır. Ayrıca yanıklar, ciltte ve bağ dokusunda vücudun kendi proteinlerinin denatürasyonuna yol açar.

Tıpta ağır kanamalar genellikle yüksek frekanslı elektrikle tedavi edilir. Doku ısısı kısa süreli olarak 80 dereceye kadar ısıtılır. Sonuç olarak, doku proteini ve bağ dokusu lifleri pıhtılaşır. Böylece yara etkin bir şekilde kapatılabilir.

Birçok yaşlılık hastalığı, proteinlerin ikincil ve üçüncül yapısındaki değişikliklerle de ilişkilidir. Bu durumlarda tam bir denatürasyon olmamasına rağmen, diğer şeylerin yanı sıra kıvrımlar ve plaklar meydana gelir. İyi bilinen bir örnek, Alzheimer hastalarında yaşlılık plaklarıdır. Senil plaklar, beyindeki üçüncül yapıdaki kıvrımlardan oluşan protein birikintileridir. Ancak bu sürecin nedenleri henüz bilinmemektedir. Alüminyumun çiğ proteininin yapısal değişiklikleri üzerindeki etkisi de tartışılmaktadır.