דנטורציה: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

בדנטורציה, ביומולקולות כמו חלבונים ו חומצות גרעין לאבד את הפעילות הביולוגית שלהם בגלל שינויים מבניים. עם זאת, המבנה העיקרי של ביומולקולות נשאר שלם. בגוף ישנם תהליכי דנטורציה הכרחיים ומזיקים כאחד.

מהי דנטורציה?

ב בטן, דנטורציה של אוכל חלבונים מתרחשת עקב ההשפעה של חומצת קיבה. דנטורציה מתייחסת להרס המבנה המשני, השלישוני והרביעי של חלבונים ו חומצות גרעין על ידי השפעות פיזיקליות וכימיות. השפעות פיזיות מייצגות חום, לחץ או קרינה אנרגטית גבוהה. מבחינה כימית, דנטורציות נגרמות על ידי חומצות, אלקליות, כאוטרופים, חומרי ניקוי, כּוֹהֶל או תרכובות אחרות. למרות השינויים המבניים הללו, עם זאת, המבנה העיקרי נותר שלם. המבנה הראשוני מאופיין ברצף של חומצות אמינו בחלבונים (אלבומים) או חנקן בסיסים in חומצות גרעין. המבנה המשני מתאר את קיפול הביומולקולות באמצעות השפעת הידרוגנציה קשרים, קוטביים יחסי גומלין, קשרים יוניים ואינטראקציות הידרופוביות. למעט היווצרות קשרי דיסולפיד בין שונים גופרית-מֵכִיל חומצות אמינו, הקשרים הקוולנטיים האחרים אינם משתנים. במבנה השלישוני נוצרים מבנים מרחביים בתוך שרשרת ביומולקולה עקב הקיפולים. המבנה הרבעוני מאופיין ביצירת המבנה המרחבי עם מספר שרשראות. בתהליך זה, חלבונים וגרעין חומצות לפתח את פעילותם הביולוגית רק באמצעות היווצרותם של המבנים המשניים, השלישוניים והרביעיים. דנטורציה הורסת מבנים אלה על ידי שבירת הקשרים הפיזיקליים בין קבוצות האטום הבודדות לבין הקשרים הכימיים בתוך קבוצות הדיסולפיד. למרות שהמבנה העיקרי נשמר, הפעילות הביולוגית הולכת לאיבוד. דנטורציה מתרחשת כל הזמן גם מחוץ לגוף. דוגמה אופיינית לדנטורציה היא קשיות הביצה במהלך בישול. ברוב המקרים, דנטורציות אינן הפיכות. עם זאת, הם יכולים גם להיות הפיכים.

פונקציה ומשימה

דנטורציות מתרחשות כל הזמן באורגניזמים מן החי והאדם. לדוגמא, תחילה יש להכין חלבונים תזונתיים להתמוטטות כימית לאדם חומצות אמינו. זה לא אפשרי ללא עיכול של המבנים המשניים, השלישוניים או הרבעוניים. הפפטידזים יכולים להיות פעילים רק כאשר שרשרת החלבון נפרשה. בתוך ה בטן, ההשפעה של חומצת קיבה גורם לדנטורציה של חלבוני המזון. לאחר שעבר דרך פורטל הקיבה, עיסת המזון המעובד מתפרקת כימית על ידי העיכול אנזימים של הלבלב. פחמימות, שומנים וחלבונים מתפרקים למונומרים המקבילים שלהם. בהשפעת פפטידזים, האמינו האישי חומצות נוצרים מחלבוני התזונה המפונים, אשר מומרים לחלבונים אנדוגניים בגוף. הסוכן לדנטורציה ב בטן is חומצת קיבה, שמורכב בעיקר מ חומצה הידרוכלורית. עם זאת, חומצת קיבה לא מפרקת רק חלבוני מזון. זה גם הורס רבים מהמוצרי מזון פתוגנים על ידי דנטורציה שלהם. לדנטורציה של חלבונים וחומצות גרעין תפקיד חשוב גם בהגנה החיסונית. לפיכך, חלקיקי חלבון זרים (מחלה חיידקים) ותאי גוף חולים או מתים נלקחים ונמסים על ידי מה שמכונה מקרופאגים. העיכול שלהם מתרחש בליזוזומים כביכול. ליזוזומים הם אברונים של תאים המפרקים חומרים זרים ואנדוגניים בעזרת אנזימים. מקרופאגים מכילים מספר גדול במיוחד של ליזוזומים. בתוך הליזוזומים יש ערך PH נמוך (סביבה חומצית). שם, מרכיבי החלבון וחומצת הגרעין עוברים דנטורציה ראשונה ואז מתעכלים עיכול אנזימים. בנוסף, לעיתים קרובות טמפרטורות גבוהות מתרחשות במהלך זיהום. במקרה של חום, אפילו מחלה רגישה חיידקים נהרגים על ידי דנטורציה בגלל השפעת החום. ליזוזומים קיימים לא רק במקרופאגים, אלא גם בכל שאר תאי הגוף, מכיוון שחייבים לעכל בכל תא תוצרי פסולת ורכיבי חלבון שאינם שמישים. תהליכי הדנטורציה שתוארו עד כה הם חיוניים לאורגניזם.

מחלות ומחלות

עם זאת, בקשר לדנטורציות המתרחשות בגוף, ישנם גם תהליכים פתולוגיים. במקרה של זיהומים, למשל, חום לא הורג חיידקים לבד, מכיוון שטמפרטורות גבוהות ממושכות יכולות גם להרוס את חלבוני הגוף עצמו. זה משפיע במיוחד על האנזימים הרגישים מאוד. אם טמפרטורת הגוף עולה על 40 מעלות לאורך זמן, אנזימים רבים הופכים ללא יעילים. לכן, גבוה מאוד חום יש לו השפעה קטלנית על האורגניזם. עם זאת, אם הטמפרטורה הגבוהה תרד שוב בתוך שש שעות, הנזק עדיין הפיך. דנטורציות של חלבונים נגרמות גם על ידי השפעות מתכות כבדות. מתכות כבדות יכול ליצור קומפלקסים עם חלבונים. זה משנה את המבנים השלישוניים והרביעיים שלהם. שוב, אנזימים מושפעים במיוחד. זו הסיבה שמצטברות מתכות כבדות באורגניזם עוֹפֶרֶת למחלות כרוניות קשות ולעיתים קטלניות. חומצה או אלקלי כוויות כרוך גם בדנטורציה של חלבונים אנדוגניים ב עור. מוות הרקמה הפגועה יוצר תהליכים דלקתיים ש עוֹפֶרֶת עד גירוד וחמור עור תגובות. יתר על כן, כוויות עוֹפֶרֶת לדנטורציה של חלבונים אנדוגניים של עור ו רקמת חיבור. ברפואה מטפלים לעתים קרובות בדימום חמור בזרם בתדירות גבוהה. בתהליך זה מחממים את טמפרטורת הרקמה לזמן קצר עד 80 מעלות. כתוצאה מכך, חלבוני רקמות ו רקמת חיבור סיבים נקרשים. זה מאפשר לסגור את הפצע בצורה יעילה. מחלות רבות הקשורות לגיל קשורות גם לשינויים במבנה המשני והשלישוני של חלבונים. אף על פי שדנטורציה מוחלטת לא מתרחשת במקרים אלה, היא גורמת בין היתר לקיפול מחדש ולהיווצרות פלאקים. דוגמה ידועה היא הלוחות הסניליים ב אלצהיימר חולים. לוחות הסניל הם מרבצי חלבון ב מוֹחַ שנוצרים כתוצאה מקיפול במבנה השלישוני. עם זאת, הסיבות לתהליך זה עדיין אינן ידועות. בין היתר השפעה של אלומיניום על השינויים המבניים של חלבון הטאו נידון.