Denaturace je proces odchylky molekulární struktury od jejího původního stavu při vystavení denaturačnímu činidlu. Některé příklady biomolekul, které podléhají denaturaci, jsou proteiny a nukleové kyseliny Denaturace proteinů je změna tvaru proteinu prostřednictvím nějaké formy vnějšího tlaku, takže již nemůže plnit svou buněčnou funkci. Příčinou denaturace bílkovin může být proces zahřívání, přidání kyseliny nebo zásady. Typy denaturace lze rozdělit podle příčiny, a to na biologicky indukovanou nebo nebiologicky indukovanou denaturaci.
Proces denaturace bílkovin
Proteiny, které procházejí procesem denaturace, mohou vykazovat různé vlastnosti, z nichž jedna má deformovaný tvar, protože jsou v ní přerušeny vodíkové vazby. Když je protein vystaven vnějšímu stresu, jako je zahřívání nebo vystavení kyselině (jako je kyselina citrónová), slabé vodíkové vazby se přeruší. Tento stav způsobí, že protein podstoupí změny. Proteiny, které jsou deformovány denaturací, mají volnější strukturu, jsou více náhodné a jsou z velké části nerozpustné. Denaturace bílkovin může také změnit tvar nebo rozložit části struktury bílkovin, které byly dříve skryté, otevřít se a vytvořit vazby s jinými molekulami bílkovin. Tento stav způsobí, že protein koaguluje nebo se shlukuje a stává se nerozpustným ve vodě. Změny ve struktuře proteinu v důsledku procesu denaturace také způsobují ztrátu přirozené biologické aktivity a funkce proteinu.Buněčná smrt a riziko mutací v procesu denaturace
Denaturace bílkovin může vyvolat poruchy buněčné aktivity. Pokud se buňce nepodaří poruchu opravit, může v buňce nastat předčasná smrt. Avšak protein, který byl poškozen, může znovu získat svůj přirozený aktivní stav, pokud je denaturační činidlo odstraněno (renaturováno). Některé proteiny, které mohou podstoupit tento proces po denaturaci proteinů, jsou sérový albumin z krve, hemoglobin a enzymy ribonukleázy. Existují však podmínky, kdy nelze proces denaturace vrátit do původního stavu. Denaturace bílkovin má také potenciál zvýšit riziko řady onemocnění, včetně Alzheimerovy choroby, slepoty a mnoha dalších neurodegenerativních onemocnění.Funkce denaturace bílkovin
Zde jsou některé funkce denaturace bílkovin, které jsou užitečné pro lidské tělo.- Denaturaci tělo používá k zabíjení patogenů. To se děje prostřednictvím regulace pH a biochemické sekrece.
- Denaturace bílkovin je také důležitým procesem při trávení potravy. Proteiny v potravě jsou denaturovány působením uvolněných trávicích enzymů.
- Na buněčné úrovni je denaturace důležitou součástí procesu DNA. Denaturace může otevřít DNA a umožnit replikaci nebo transkripci. Bez denaturace nelze vlákna DNA kopírovat při vytváření transkriptů mRNA pro translaci proteinů.
- V oblasti výzkumu je denaturace proces používaný v polymerázových řetězových reakcích k výrobě více kopií DNA současně in vitro rychle.
- V lékařské oblasti se denaturační mechanismy uplatňují při zabíjení různých patogenů.