Biến tính

bên trong Biến tính Các phân tử sinh học như protein và axit nucleic mất hoạt tính sinh học do thay đổi cấu trúc. Tuy nhiên, cấu trúc cơ bản của các phân tử sinh học vẫn được giữ lại. Có cả quá trình biến tính cần thiết và có hại trong cơ thể.

Biến tính là gì?

Biến tính là sự phá hủy cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn của protein và axit nucleic do ảnh hưởng vật lý và hóa học. Ảnh hưởng vật lý thể hiện nhiệt, áp suất hoặc bức xạ năng lượng cao. Về mặt hóa học, sự biến tính là do axit, kiềm, chaotropes, chất tẩy rửa, rượu hoặc các hợp chất khác.

Tuy nhiên, bất chấp những thay đổi cấu trúc này, cấu trúc chính vẫn được giữ lại. Cấu trúc chính được đặc trưng bởi trình tự của các axit amin trong protein hoặc các gốc nitơ trong axit nucleic. Cấu trúc thứ cấp mô tả sự gấp khúc của các phân tử sinh học thông qua ảnh hưởng của liên kết hydro, tương tác phân cực, liên kết ion và tương tác kỵ nước. Ngoài sự hình thành các cầu nối disulfua giữa các axit amin chứa lưu huỳnh khác nhau, các liên kết cộng hóa trị khác không bị thay đổi.

Trong cấu trúc bậc ba, cấu trúc không gian hình thành trong một chuỗi phân tử sinh học thông qua các nếp gấp. Cấu trúc bậc bốn được đặc trưng bởi sự hình thành cấu trúc không gian với một số chuỗi. Các protein và axit nucleic chỉ phát triển hoạt tính sinh học của chúng thông qua việc hình thành cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn.

Trong trường hợp biến tính, các cấu trúc này bị phá hủy do sự hòa tan các liên kết vật lý giữa các nhóm nguyên tử riêng lẻ và liên kết hóa học trong các nhóm disulfua. Mặc dù cấu trúc nguyên sinh được giữ lại nhưng hoạt tính sinh học bị mất đi.

Sự biến tính liên tục diễn ra cả bên ngoài và bên trong cơ thể. Một ví dụ điển hình của sự biến tính là trứng cứng lại trong quá trình nấu. Hầu hết các biến tính là không thể đảo ngược. Nhưng chúng cũng có thể đảo ngược.

Chức năng & nhiệm vụ

Sự biến tính diễn ra liên tục trong cơ thể động vật và con người. Các protein thực phẩm trước tiên phải được chuẩn bị để phân tách hóa học thành các axit amin riêng lẻ. Điều này không thể thực hiện được nếu không có sự tiếp xúc của các cấu trúc bậc hai, bậc ba hoặc bậc bốn. Các peptidase chỉ có thể hoạt động khi chuỗi protein được mở ra.

Trong dạ dày, sự ảnh hưởng của axit dịch vị dẫn đến sự biến tính của protein thức ăn. Sau khi đi qua người gác cổng, chyme đã chuẩn bị được tiếp tục phân hủy hóa học bởi các enzym tiêu hóa của tuyến tụy. Carbohydrate, chất béo và protein được chia thành các monome tương ứng. Dưới ảnh hưởng của peptidase, protein thực phẩm bị biến tính tạo ra các axit amin riêng lẻ, được chuyển thành protein của chính cơ thể.

Tác nhân gây biến tính trong dạ dày là axit dịch vị, phần lớn bao gồm axit clohydric. Tuy nhiên, axit trong dạ dày không chỉ phân hủy protein thực phẩm. Nó cũng tiêu diệt nhiều mầm bệnh ăn vào thực phẩm thông qua quá trình biến tính.

Sự biến tính của protein và axit nucleic cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ miễn dịch. Các hạt protein lạ (vi trùng) và các tế bào cơ thể bị bệnh hoặc chết được hấp thụ và hòa tan bởi cái gọi là đại thực bào. Quá trình tiêu hóa của chúng diễn ra trong cái gọi là lysosome.Lysosome là bào quan của tế bào có chức năng phân hủy các chất lạ và các chất riêng của cơ thể với sự trợ giúp của các enzym. Các đại thực bào chứa một số lượng đặc biệt lớn các lysosome. Bên trong các lysosome có giá trị pH thấp (môi trường axit). Ở đó, các thành phần protein và axit nucleic đầu tiên bị biến tính và sau đó bị phân hủy bởi các enzym tiêu hóa.

Ngoài ra, nhiệt độ tăng cao thường xảy ra trong quá trình nhiễm trùng. Trong trường hợp sốt, các vi trùng nhạy cảm cũng bị tiêu diệt do biến tính do tác dụng của nhiệt.

Lysosome không chỉ chứa trong đại thực bào mà còn ở tất cả các tế bào khác của cơ thể, bởi vì trong mỗi tế bào, các chất thải không sử dụng được và các thành phần protein phải được tiêu hóa. Các quá trình biến tính được mô tả cho đến nay là rất quan trọng đối với sinh vật.

Bạn có thể tìm thấy thuốc của mình tại đây

Bệnh tật & ốm đau

Tuy nhiên, cũng có những quá trình bệnh lý liên quan đến sự biến tính diễn ra trong cơ thể. Trong trường hợp nhiễm trùng, sốt không chỉ giết chết vi trùng, vì nhiệt độ cao trong thời gian dài còn có thể phá hủy protein của chính cơ thể. Điều này đặc biệt áp dụng cho các enzym rất nhạy cảm. Nếu nhiệt độ cơ thể vượt quá 40 độ trong thời gian dài, nhiều enzym mất tác dụng. Do đó, một cơn sốt rất cao có khả năng gây tử vong cho sinh vật. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ cao lại giảm xuống trong vòng sáu giờ, thiệt hại vẫn có thể khắc phục được.

Sự biến tính của protein cũng do ảnh hưởng của kim loại nặng. Kim loại nặng có thể tạo phức với protein. Điều này làm thay đổi cấu trúc bậc ba và bậc bốn của chúng. Ở đây, các enzym cũng bị ảnh hưởng đặc biệt. Do đó, kim loại nặng tích tụ trong cơ thể dẫn đến các bệnh mãn tính nghiêm trọng và đôi khi gây tử vong.

Trong trường hợp bỏng hóa chất với axit hoặc bazơ, nó cũng là một câu hỏi về sự biến tính của chính các protein của cơ thể trong da. Sự chết của các mô bị ảnh hưởng bắt đầu quá trình viêm dẫn đến ngứa và các phản ứng nghiêm trọng trên da. Ngoài ra, bỏng dẫn đến biến tính các protein của chính cơ thể trong da và mô liên kết.

Chảy máu nhiều thường được điều trị bằng điện cao tần trong y học. Nhiệt độ mô được làm nóng trong thời gian ngắn lên đến 80 độ. Kết quả là, protein mô và các sợi mô liên kết đông lại. Vì vậy có thể đóng vết thương một cách hiệu quả.

Nhiều bệnh của tuổi già cũng liên quan đến những thay đổi trong cấu trúc bậc hai và bậc ba của protein. Mặc dù không có sự biến tính hoàn toàn trong những trường hợp này, các nếp gấp và mảng bám vẫn xảy ra, trong số những thứ khác. Một ví dụ nổi tiếng là các mảng lão hóa ở bệnh nhân Alzheimer. Các mảng lão hóa là chất lắng đọng protein trong não được hình thành bởi các nếp gấp trong cấu trúc bậc ba. Tuy nhiên, nguyên nhân của quá trình này vẫn chưa được biết đến. Ảnh hưởng của nhôm đến sự thay đổi cấu trúc của protein sương cũng được thảo luận.