変性

の中に 変性 タンパク質や核酸などの生体分子は、構造変化により生物活性を失います。ただし、生体分子の一次構造は保持されます。体には変性の必要なプロセスと有害なプロセスの両方があります。

変性とは？

変性は、物理的および化学的影響によるタンパク質および核酸の二次、三次、および四次構造の破壊を指します。物理的な影響は、熱、圧力、または高エネルギー放射を表します。化学的には、変性は、酸、アルカリ、カオトロープ、洗剤、アルコール、またはその他の化合物によって引き起こされます。

ただし、これらの構造変更にもかかわらず、主要な構造は保持されます。一次構造は、タンパク質のアミノ酸配列または核酸の窒素塩基によって特徴付けられます。二次構造は、水素結合、極性相互作用、イオン結合および疎水性相互作用の影響による生体分子の折りたたみを表します。さまざまな硫黄含有アミノ酸間のジスルフィド架橋の形成を除いて、他の共有結合は変化しません。

三次構造では、空間構造が折り目を介して生体分子鎖内に形成されます。四次構造は、いくつかの鎖を持つ空間構造形成によって特徴付けられます。タンパク質と核酸は、二次、三次、および四次構造の形成を通じてのみ、その生物学的活性を発達させます。

変性の場合、これらの構造は、個々の原子グループ間の物理結合とジスルフィド基内の化学結合の溶解によって破壊されます。一次構造は保持されますが、生物活性は失われます。

変性は常に体の外側と内側の両方で起こっています。変性の典型的な例は、調理中の卵の硬化です。ほとんどの変性は不可逆的です。しかし、それらはまた可逆的であり得る。

機能とタスク

変性は動物と人間の生物で常に起こります。食品タンパク質は、最初に個々のアミノ酸に化学的に分解する準備をする必要があります。これは、二次、三次、または四次構造の露出なしでは不可能です。ペプチダーゼは、タンパク質鎖が展開されたときにのみアクティブになります。

胃では、胃酸の影響により食品タンパク質が変性します。ゲートキーパーを通過した後、準備されたキームは膵臓の消化酵素によってさらに化学的に分解されます。炭水化物、脂肪、タンパク質は、対応するモノマーに分解されます。ペプチダーゼの影響下で、変性食品タンパク質は個々のアミノ酸を生成し、それは身体自身のタンパク質に変換されます。

胃の変性剤は、主に塩酸からなる胃酸です。しかし、胃酸は食品タンパク質を分解するだけではありません。また、変性によって食物と一緒に摂取された多くの病原体を破壊します。

タンパク質や核酸の変性も免疫防御に重要な役割を果たします。外来タンパク質粒子（細菌）および罹患または死んだ体細胞は、いわゆるマクロファージによって吸収および溶解されます。彼らの消化はいわゆるリソソームで起こります。リソソームは、酵素の助けを借りて異物や体内の物質を分解する細胞小器官です。マクロファージは、特に多数のリソソームを含んでいます。リソソームの内部には低いpH値があります（酸性環境）。そこではタンパク質と核酸の成分が最初に変性され、次に消化酵素によって分解されます。

さらに、感染中に温度が上昇することがよくあります。熱の場合、敏感な細菌も熱の影響による変性によって殺されます。

リソソームはマクロファージだけでなく、身体の他のすべての細胞にも含まれています。これは、すべての細胞で使用できない老廃物やタンパク質成分を消化する必要があるためです。これまでに説明した変性プロセスは、生物にとって不可欠です。

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病気と病気

ただし、体内で発生する変性に関連する病理学的プロセスもあります。感染症の場合、長期間の高温は体自身のタンパク質も破壊する可能性があるため、発熱は細菌を殺すだけではありません。これは特に非常に敏感な酵素に当てはまります。体温が長時間40度を超えると、多くの酵素が効かなくなります。したがって、非常に高熱はその生物にとって潜在的に致命的です。ただし、高温が6時間以内に再び低下した場合でも、損傷は元に戻ります。

タンパク質の変性は重金属の影響によっても引き起こされます。重金属はタンパク質と複合体を形成します。これはそれらの三次および四次構造を変更します。ここでも、酵素が特に影響を受けます。したがって、有機体への重金属の蓄積は、深刻な慢性の、時には致命的な病気につながります。

酸または塩基による化学熱傷の場合、それはまた、皮膚における身体自身のタンパク質の変性の問題でもあります。冒された組織の死は、かゆみと重度の皮膚反応を引き起こす炎症過程を開始します。さらに、火傷は、皮膚や結合組織における身体自身のタンパク質の変性につながります。

激しい出血は、しばしば医学において高周波電気で治療されます。組織の温度は一時的に80度まで加熱されます。その結果、組織タンパク質と結合組織繊維が凝固します。したがって、傷口を効果的に閉じることができます。

老年期の多くの疾患は、タンパク質の二次および三次構造の変化にも関連しています。これらの場合には完全な変性はありませんが、とりわけ、ひだやプラークが発生します。よく知られている例は、アルツハイマー病患者の老人斑です。老人斑は、三次構造のひだによって形成される脳内のタンパク質沈着物です。ただし、このプロセスの原因はまだ不明です。露タンパク質の構造変化に対するアルミニウムの影響についても説明します。