Dalam denaturasi, biomolekul seperti protein and asid nukleik kehilangan aktiviti biologi mereka kerana perubahan struktur. Walau bagaimanapun, struktur utama biomolekul tetap utuh. Di dalam badan, terdapat proses denaturasi yang diperlukan dan berbahaya.
Apakah denaturasi?
Dalam perut, denaturasi makanan protein berlaku kerana pengaruh asid gastrik. Denaturasi merujuk kepada pemusnahan struktur sekunder, tersier, dan kuarter protein and asid nukleik oleh pengaruh fizikal dan kimia. Pengaruh fizikal mewakili haba, tekanan atau sinaran tenaga tinggi. Secara kimia, denaturasi disebabkan oleh asid, alkali, chaotrop, detergen, alkohol atau sebatian lain. Walaupun terdapat perubahan struktur, struktur primer tetap utuh. Struktur utama dicirikan oleh urutan asid amino dalam protein (albumen) atau nitrogen asas in asid nukleik. Struktur sekunder menerangkan lipatan biomolekul melalui pengaruh hidrogen ikatan, kutub interaksi, ikatan ion dan interaksi hidrofobik. Kecuali untuk pembentukan ikatan disulfida antara yang berbeza sulfur-mengandungi asid amino, ikatan kovalen yang lain tidak berubah. Dalam struktur tersier, struktur spasial terbentuk dalam rantai biomolekul kerana lipatan. Struktur quaternary dicirikan oleh pembentukan struktur spatial dengan pelbagai rantai. Dalam proses ini, protein dan nukleik asid mengembangkan aktiviti biologi mereka hanya melalui pembentukan struktur sekunder, tersier dan kuarter. Denaturasi merosakkan struktur ini dengan memutuskan ikatan fizikal antara kumpulan atom individu dan ikatan kimia dalam kumpulan disulfida. Walaupun struktur utama dikekalkan, aktiviti biologi hilang. Denaturasi berlaku secara berterusan di luar dan di dalam badan. Contoh tipikal denaturasi adalah kekerasan telur semasa Memasak. Dalam kebanyakan kes, denaturasi tidak dapat dipulihkan. Walau bagaimanapun, mereka juga boleh dibalikkan.
Fungsi dan tugas
Denaturasi berlaku secara berterusan pada organisma haiwan dan manusia. Sebagai contoh, protein makanan mesti disediakan terlebih dahulu untuk pemecahan bahan kimia ke dalam individu asid amino. Ini tidak mungkin dilakukan tanpa pencernaan struktur sekunder, tersier, atau kuarter. Peptidase hanya dapat aktif apabila rantai protein telah dibuka. Di dalam perut, pengaruh asid gastrik menyebabkan pemecahan protein makanan. Setelah melalui portal gastrik, pulpa makanan yang diproses dipecah secara kimia oleh pencernaan enzim pankreas. Karbohidrat, lemak dan protein dipecah menjadi monomer yang sesuai. Di bawah pengaruh peptidase, individu amino asid terbentuk dari protein diet yang didenaturasi, yang diubah menjadi protein endogen dalam badan. Ejen denaturasi di perut is asid gastrik, yang terdiri terutamanya dari asid hidroklorik. Walau bagaimanapun, asid gastrik tidak hanya memecah protein makanan. Ia juga merosakkan banyak makanan yang ditanggung patogen dengan menafikan mereka. Denaturasi protein dan asid nukleik juga memainkan peranan penting dalam pertahanan imun. Oleh itu, zarah protein asing (penyakit kumandan sel-sel badan yang mati atau mati diambil dan dilarutkan oleh makrofag yang disebut. Pencernaan mereka berlaku di apa yang disebut lisosom. Lisosom adalah organel sel yang memecah bahan asing dan endogen dengan bantuan enzim. Makrofag mengandungi sejumlah besar lisosom. Di dalam lisosom, terdapat nilai PH yang rendah (persekitaran berasid). Di sana, komponen protein dan asid nukleik pertama kali didenaturasi dan kemudian dicerna oleh pencernaan enzim. Di samping itu, suhu tinggi sering berlaku semasa jangkitan. Dalam kes demam, malah penyakit sensitif kuman terbunuh akibat denaturasi kerana kesan panas. Lisosom tidak hanya terdapat di makrofag, tetapi juga di semua sel tubuh yang lain, kerana produk sisa dan komponen protein yang tidak dapat digunakan mesti dicerna di setiap sel. Proses denaturasi yang dijelaskan setakat ini sangat penting bagi organisma.
Penyakit dan penyakit
Walau bagaimanapun, berkaitan dengan denaturasi yang berlaku di dalam badan, terdapat juga proses patologi. Dalam kes jangkitan, misalnya, demam tidak membunuh kuman bersendirian, kerana suhu tinggi yang berpanjangan juga dapat memusnahkan protein tubuh sendiri. Ini sangat mempengaruhi enzim yang sangat sensitif. Sekiranya suhu badan melebihi 40 darjah untuk masa yang lama, banyak enzim menjadi tidak berkesan. Oleh itu, sangat tinggi demam berpotensi membawa maut pada organisma. Namun, jika suhu tinggi turun lagi dalam masa enam jam, kerosakannya masih boleh dibalikkan. Denaturasi protein juga disebabkan oleh kesan logam berat. Logam berat dapat membentuk kompleks dengan protein. Ini mengubah struktur tersier dan kuarter mereka. Sekali lagi, enzim terjejas. Inilah sebabnya mengapa pengumpulan logam berat dalam organisma membawa kepada penyakit kronik dan kadang-kadang membawa maut. Asid atau alkali terbakar juga melibatkan denaturasi protein endogen dalam kulit. Kematian tisu yang terjejas memulakan proses keradangan yang membawa hingga gatal dan teruk kulit reaksi. Selanjutnya, terbakar membawa kepada denaturasi protein endogen kulit and tisu penghubung. Dalam perubatan, pendarahan teruk sering dirawat dengan arus frekuensi tinggi. Dalam proses ini, suhu tisu dipanaskan sebentar hingga 80 darjah. Akibatnya, protein tisu dan tisu penghubung gentian membeku. Ini membolehkan luka ditutup dengan berkesan. Banyak penyakit yang berkaitan dengan usia juga dikaitkan dengan perubahan struktur protein sekunder dan tersier. Walaupun denaturasi lengkap tidak berlaku dalam kes-kes ini, ia mengakibatkan, antara lain, melipat dan pembentukan plak. Contoh yang terkenal ialah plak pikun di Alzheimer pesakit. Plak Senile adalah simpanan protein di otak yang terbentuk sebagai hasil lipatan struktur tersier. Walau bagaimanapun, sebab-sebab proses ini belum diketahui. Antara lain, pengaruh aluminium mengenai perubahan struktur protein tau dibincangkan.
