Denaturazione

Nel Denaturazione Le biomolecole come le proteine ​​e gli acidi nucleici perdono la loro attività biologica a causa di cambiamenti strutturali. Tuttavia, la struttura primaria delle biomolecole viene mantenuta. Ci sono processi di denaturazione sia necessari che dannosi nel corpo.

Cos'è la denaturazione?

La denaturazione si riferisce alla distruzione della struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine ​​e degli acidi nucleici da parte di influenze fisiche e chimiche. Le influenze fisiche rappresentano calore, pressione o radiazione ad alta energia Chimicamente, la denaturazione è causata da acidi, basi, caotropi, detergenti, alcol o altri composti.

Nonostante questi cambiamenti strutturali, tuttavia, la struttura primaria viene mantenuta. La struttura primaria è caratterizzata dalla sequenza degli amminoacidi nelle proteine ​​o delle basi azotate negli acidi nucleici. La struttura secondaria descrive il ripiegamento delle biomolecole attraverso l'influenza di legami idrogeno, interazioni polari, legami ionici e interazioni idrofobiche. A parte la formazione di ponti disolfuro tra vari amminoacidi contenenti zolfo, gli altri legami covalenti non vengono modificati.

Nella struttura terziaria, le strutture spaziali si formano all'interno di una catena biomolecolare attraverso le pieghe. La struttura quaternaria è caratterizzata dalla formazione della struttura spaziale con diverse catene. Le proteine ​​e gli acidi nucleici sviluppano la loro attività biologica solo attraverso la formazione della struttura secondaria, terziaria e quaternaria.

Nel caso della denaturazione, queste strutture vengono distrutte dalla dissoluzione dei legami fisici tra i singoli gruppi atomici e dal legame chimico all'interno dei gruppi disolfuro. Sebbene la struttura primaria venga mantenuta, l'attività biologica viene persa.

Le denaturazioni avvengono costantemente sia all'esterno che all'interno del corpo. Un tipico esempio di denaturazione è l'indurimento dell'uovo durante la cottura. La maggior parte delle denaturazioni sono irreversibili. Ma possono anche essere reversibili.

Funzione e compito

La denaturazione avviene costantemente negli organismi animali e umani. Le proteine ​​alimentari devono essere prima preparate per la scissione chimica nei singoli amminoacidi. Ciò non è possibile senza l'esposizione delle strutture secondarie, terziarie o quaternarie. Le peptidasi possono diventare attive solo quando la catena proteica è dispiegata.

Nello stomaco, l'influenza dell'acido gastrico porta alla denaturazione delle proteine ​​alimentari. Dopo aver attraversato il gatekeeper, il chimo preparato viene ulteriormente scomposto chimicamente dagli enzimi digestivi del pancreas. I carboidrati, i grassi e le proteine ​​vengono scomposti nei corrispondenti monomeri. Sotto l'influenza delle peptidasi, le proteine ​​alimentari denaturate producono i singoli amminoacidi, che vengono convertiti nelle proteine ​​del corpo.

L'agente per la denaturazione nello stomaco è l'acido gastrico, che in gran parte è costituito da acido cloridrico. Tuttavia, l'acido dello stomaco non solo scompone le proteine ​​alimentari. Inoltre distrugge molti degli agenti patogeni ingeriti con il cibo attraverso la denaturazione.

Anche la denaturazione delle proteine ​​e degli acidi nucleici gioca un ruolo importante nella difesa immunitaria. Le particelle proteiche estranee (germi) e le cellule del corpo malato o morto vengono assorbite e disciolte dai cosiddetti macrofagi. La loro digestione avviene nei cosiddetti lisosomi.I lisosomi sono organelli cellulari che abbattono le sostanze estranee e le sostanze proprie del corpo con l'aiuto di enzimi. I macrofagi contengono un numero particolarmente elevato di lisosomi. All'interno dei lisosomi c'è un basso valore di pH (ambiente acido). Lì i componenti delle proteine ​​e degli acidi nucleici vengono prima denaturati e poi scomposti dagli enzimi digestivi.

Inoltre, durante un'infezione si verificano spesso temperature elevate. In caso di febbre, anche i germi sensibili vengono uccisi dalla denaturazione per effetto del calore.

I lisosomi non sono contenuti solo nei macrofagi, ma anche in tutte le altre cellule del corpo, perché in ogni cellula devono essere digeriti prodotti di scarto inutilizzabili e componenti proteiche. I processi di denaturazione fin qui descritti sono vitali per l'organismo.

Puoi trovare i tuoi farmaci qui

Malattie e disturbi

Tuttavia, ci sono anche processi patologici in connessione con denaturazioni che avvengono all'interno del corpo. In caso di infezioni, la febbre non uccide solo i germi, perché le alte temperature a lungo termine possono anche distruggere le proteine ​​del corpo. Ciò vale in particolare per gli enzimi molto sensibili. Se la temperatura corporea supera i 40 gradi per molto tempo, molti enzimi diventano inefficaci. Pertanto, una febbre molto alta è potenzialmente fatale per l'organismo. Tuttavia, se la temperatura elevata scende di nuovo entro sei ore, il danno è ancora reversibile.

La denaturazione delle proteine ​​è anche causata dall'influenza dei metalli pesanti. I metalli pesanti possono formare complessi con le proteine. Questo cambia le loro strutture terziarie e quaternarie. Anche qui gli enzimi sono particolarmente colpiti. Pertanto, gli accumuli di metalli pesanti nell'organismo portano a gravi malattie croniche e talvolta fatali.

In caso di ustioni chimiche con acidi o basi, si tratta anche della denaturazione delle proteine ​​dell'organismo nella pelle. La morte del tessuto colpito avvia processi infiammatori che portano a prurito e gravi reazioni cutanee. Inoltre, le ustioni portano alla denaturazione delle proteine ​​del corpo nella pelle e nel tessuto connettivo.

Le forti emorragie vengono spesso trattate con l'elettricità ad alta frequenza in medicina. La temperatura del tessuto viene riscaldata brevemente fino a 80 gradi. Di conseguenza, le proteine ​​del tessuto e le fibre del tessuto connettivo si coagulano. Quindi la ferita può essere chiusa efficacemente.

Molte malattie della vecchiaia sono anche associate a cambiamenti nella struttura secondaria e terziaria delle proteine. Sebbene in questi casi non vi sia una denaturazione completa, tra le altre cose si verificano pieghe e placche. Un esempio ben noto sono le placche senili nei malati di Alzheimer. Le placche senili sono depositi di proteine ​​nel cervello che sono formati da pieghe nella struttura terziaria. Tuttavia, le cause di questo processo non sono ancora note. Viene anche discussa l'influenza dell'alluminio sui cambiamenti strutturali della proteina di rugiada.