Denaturering

I biokemi er denaturering den proces, hvorved et biologisk makromolekyle , nukleinsyre eller protein mister sin normale tredimensionelle konformation : proteiner mister deres foldning og udfolder sig, de to parrede tråde af nukleinsyreduplekser adskilles. Denne tredimensionelle konformation er oftest nødvendig for at de biologiske makromolekyler skal være i stand til at udføre deres funktion, og derfor inaktiverer denatureringen generelt disse biologiske makromolekyler.

Denaturering af nukleinsyrer

DNA siges at være denatureret, når de to komplementære tråde, som det normalt er fremstillet af, er adskilt. Dette opnås for eksempel ved at forøge temperaturen, eller ved at tilsætte chaotrope midler, såsom såsom urinstof . Når denaturering udføres ved opvarmning, kaldes den temperatur, ved hvilken halvdelen af DNA-molekylerne denatureres, den molekylære smeltetemperatur . Denaturering finder sted, når stødene på grund af temperaturen formår at bryde hydrogenbindingerne mellem de to tråde. Når temperaturen falder, genforenes de komplementære kæder to og to med genoptræden af H-bindingerne. Kædens nukleotidsammensætning har en effekt på smeltetemperaturen: kæder indeholdende en masse C- og G-baser (involverende 3 H- bindinger mellem nukleotiderne mod hinanden på de to tråde) er mere stabile og derfor vanskelige at denaturere end kæder, der indeholder flere A- og T-baser ( 2 bindinger ).

Renaturering er den omvendte operation af re-association af to DNA-tråde, som rekombineres til et enkelt dobbeltstrenget molekyle. DNA-denaturering kan udføres med en termisk cykler .

Den RNA kan også vedtage en kompleks struktur , der omfatter basen parringer fyldestgørende måde at udføre forskellige funktioner ( katalyse , molekylær genkendelse ...). Denne struktur kan brydes med de samme fysisk-kemiske processer som for DNA (temperatur, kaotrope midler )

Protein denaturering

Den denaturering af et protein svarer til desorganisering af den rumlige struktur uden at bryde de kovalente bindinger , særlig de peptidbindinger , fordi kun de sekundære bindinger er berørt. Polypeptidkæden foldes derefter delvist eller fuldstændigt ud.

Konsekvenser af denaturering

Denaturering af et protein har normalt flere vigtige konsekvenser:

Tab af biologisk aktivitet . Proteiners biologiske aktivitet, især enzymer , afhænger stærkt af den rumlige organisering af aminosyrerne, som komponerer det, for eksempel på niveauet af et aktivt sted . Tab af foldning fører derefter til tab af aktivitet.

Ændring i optiske egenskaber . Flere karakteristika kan påvirkes, absorption i UV , fluorescens og cirkulær dikroisme . De to første effekter skyldes en ændring i polariteten af miljøet for kromoforer som tryptophan , der skifter fra et hydrofobt miljø (proteinets kerne) til et polært miljø (det vandige opløsningsmiddel). Den sidste effekt er relateret til tabet af sekundære strukturer , α helices og β ark

Ændring i opløselighed . Opløselighed afhænger af interaktionens overfladeareal mellem proteinet og det vandige miljø. Ændringen af den rumlige struktur påvirker dybt denne interaktionsoverflade dybt og ændrer derfor opløseligheden. Især kan kontakter mellem hydrofobe områder af det udfoldede protein føre til aggregering og udfældning af proteinet.

Denaturerende agenter

De er mange og kan enten være fysiske eller være kemiske stoffer.

Fysiske stoffer

Den temperatur : Temperaturstigningen forårsager en termisk bevægelse af atomerne i molekylet. Dette medfører en opdeling af intermolekylære interaktioner, såsom hydrogenbindinger, som stabiliserer den rumlige struktur. Dette skyldes, at hydrogenbindinger tjener til at stabilisere proteiner i en tredimensionel form, hvor den kan udføre sine funktioner. Ved høj temperatur brydes hydrogenbindingerne og kan ikke længere opretholde proteinets form, som derefter ikke længere er funktionel. De fleste proteiner denatureres således fra 41 grader Celsius, hvilket forklarer farlighed hos mennesker med høje feber. Denne proces får ovalbumin, proteinet i æggehvide, til at koagulere, når æg koges.
Ændring af pH : det forårsager en modifikation af ladningerne, der bæres af de ioniserbare grupper, og ændrer derfor de ioniske og hydrogenbindinger , der stabiliserer den rumlige struktur.
den stråling

Kemiske stoffer

De kaotropiske midler, såsom urinstof eller guanidinchlorid . Ved høje koncentrationer svækker disse forbindelser kraftigt hydrogenbindingerne (de vigtigste lavenergibindinger, der er ansvarlige for at opretholde de sekundære, tertiære og kvaternære strukturer af proteiner).

Reduktionsmidlerne af thioler, såsom 2-mercaptoethanol eller DTT (dithiothreitol). De tillader reduktion (brud) af disulfidbroer og kan således bidrage til at svække proteinernes tertiære eller kvaternære struktur.

De baser og syrer , ved at ændre pH (se ovenfor, Physical Agents).

Det detergent , ved at ændre interaktionen med det vandige opløsningsmiddel.

De ioner af tungmetaller .

Noter og referencer