Denatürasyon

Olarak biyokimya , denatürasyon bir işlemdir biyolojik makromolekül , nükleik asit ya da protein , onun kaybeder , normal üç boyutlu konformasyon : proteinlerin kaybeder katlanmasını ve katlanmış iki ikili şeritler nükleik asit çiftlerinin ayrılması. Bu üç boyutlu konformasyon, biyolojik makromoleküllerin işlevlerini yerine getirebilmeleri için çoğunlukla gereklidir ve bu nedenle denatürasyon, genel olarak bu biyolojik makromolekülleri etkisiz hale getirir .

Nükleik asitlerin denatürasyonu

Normalde yapıldığı iki tamamlayıcı iplik ayrıldığında DNA'nın denatüre olduğu söylenir. Bu, örneğin, sıcaklığın artırılmasıyla veya üre gibi kaotropik maddeler eklenerek elde edilir . Denatürasyon ısıtılarak yapıldığında, DNA moleküllerinin yarısının denatüre olduğu sıcaklığa moleküler erime sıcaklığı denir . Denatürasyon, sıcaklıktan kaynaklanan şoklar iki iplik arasındaki hidrojen bağlarını kırmayı başardığında gerçekleşir. Sıcaklık tekrar düştüğünde, tamamlayıcı zincirler, H bağlarının yeniden ortaya çıkmasıyla ikişer ikişer yeniden birleşir. Zincirin nükleotid bileşimi, erime sıcaklığı üzerinde bir etkiye sahiptir: çok sayıda C ve G bazı içeren zincirler ( aralarında 3 H bağı içerir) (iki şerit üzerinde birbirine bakan nükleotidler) daha kararlıdır ve bu nedenle denatüre edilmesi, daha fazla A ve T bazı ( 2 bağ ) içeren zincirlere göre daha zordur .

Renatürasyon, tek bir çift sarmallı molekülde yeniden birleşen iki DNA sarmalının yeniden birleşmesinin ters işlemidir. DNA denatürasyonu bir termal döngüleyici ile yapılabilir .

RNA, aynı zamanda, bir kabul edilebilir karmaşık bir yapı eşleşmeleri (çeşitli işlevleri yerine getirmesini sağlayan içeren baz katalizi ..., molekül tanıma). Bu yapı, DNA için olduğu gibi aynı fizikokimyasal süreçlerle (sıcaklık, kaotropik ajanlar ) bozulabilir.

Protein denatürasyonu

Bir protein denatürasyon olmadan uzaysal yapısı çözülmeye, tekabül kırılma kovalent bağ ve özellikle peptit bağları , çünkü ikincil bağlar ilgilidir. Polipeptit zinciri daha sonra kısmen veya tamamen açılır.

Denatüre etmenin sonuçları

Bir proteinin denatürasyonunun genellikle birkaç önemli sonucu vardır:

Biyolojik aktivite kaybı . Proteinlerin, özellikle enzimlerin biyolojik aktivitesi, kendisini oluşturan amino asitlerin , örneğin bir aktif bölge seviyesinde , uzamsal organizasyonuna büyük ölçüde bağlıdır . Katlanma kaybı daha sonra aktivite kaybına neden olur.

Optik özelliklerde değişiklik . Çeşitli özellikler, etkilenebilir absorpsiyon olarak UV , floresans ve dairesel dikroizm . İlk iki etki , hidrofobik bir ortamdan (proteinin çekirdeği) polar bir ortama (sulu çözücü) değişen, triptofan gibi kromoforların ortamının polaritesindeki bir değişiklikten kaynaklanır . Son etki, ikincil yapıların , α sarmallarının ve β yapraklarının kaybı ile ilgilidir.

Çözünürlükte değişim . Çözünürlük, protein ve sulu ortam arasındaki etkileşimin yüzey alanına bağlıdır. Uzaysal yapının modifikasyonu, bu etkileşim yüzeyini derinden etkiler ve bu nedenle çözünürlüğü değiştirir. Özellikle, katlanmamış proteinin hidrofobik alanları arasındaki temas, proteinin toplanmasına ve çökelmesine yol açabilir .

Denatüre edici ajanlar

Çok sayıdadırlar ve doğaları gereği fiziksel olabilirler veya kimyasal maddeler olabilirler.

Fiziksel ajanlar

Sıcaklık : sıcaklık artışı, molekülün atomlu bir termal hareketine neden olur. Bu, uzaysal yapıyı stabilize eden hidrojen bağları gibi moleküller arası etkileşimlerin bozulmasına neden olur. Bunun nedeni, hidrojen bağlarının proteinleri, işlevlerini yerine getirebilecekleri üç boyutlu bir biçimde stabilize etmeye hizmet etmeleridir. Yüksek sıcaklıkta, hidrojen bağları kırılır ve artık proteinin şeklini koruyamaz, bu durumda artık işlevsel değildir. Çoğu protein bu nedenle 41 santigrat dereceden denatüre olur , bu da insanlarda yüksek ateşin tehlikesini açıklar. Bu işlem yumurta beyazındaki protein olan ovalbüminin yumurta pişirildiğinde pıhtılaşmasına neden olur.
PH modifikasyonu : iyonlaşabilir gruplar tarafından taşınan yüklerin modifikasyonuna neden olur ve bu nedenle uzamsal yapıyı stabilize eden iyonik ve hidrojen bağlarını değiştirir .
radyasyon

Kimyasal ajanlar

Kaotropik maddeler gibi üre veya guanidin klorür . Yüksek konsantrasyonlarda, bu bileşikler hidrojen bağlarını (proteinlerin ikincil, üçüncül ve dördüncül yapılarının korunmasından sorumlu olan ana düşük enerjili bağlar) güçlü bir şekilde zayıflatır.

2-merkaptoetanol veya DTT (ditiyotreitol) gibi tiyollerin indirgeme maddeleri . Disülfür köprülerinin indirgenmesine (kırılmasına) izin verirler ve böylece proteinlerin üçüncül veya dördüncül yapısının zayıflamasına katkıda bulunabilir.

Bazlar ve asitler , pH değiştirilerek (yukarıda Fiziksel Ajanlar bakınız).

Deterjan , sulu çözücü ile etkileşimini değiştirerek.

İyonlar arasında ağır metaller .

Notlar ve referanslar