Номер 4, страница 131 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Что такое денатурация белков? Какие факторы её вызывают?

Что такое денатурация белков?

Денатурация — это процесс нарушения нативной (природной) пространственной структуры белковой молекулы под воздействием различных внешних факторов. В ходе этого процесса происходит разрушение высших уровней организации белка: четвертичной (если она есть), третичной и вторичной структур. Эти структуры поддерживаются относительно слабыми связями: водородными, ионными, гидрофобными взаимодействиями. При денатурации эти связи разрываются, и полипептидная цепь разворачивается, принимая форму неупорядоченного клубка.

Важно, что первичная структура белка, то есть последовательность аминокислот, соединенных прочными пептидными связями, при денатурации, как правило, не затрагивается. Поскольку биологическая функция белка (например, ферментативная активность, способность связывать и переносить молекулы) напрямую зависит от его уникальной трехмерной конформации, денатурация приводит к полной или частичной потере белком его биологической активности.

Денатурация может быть обратимой и необратимой. При слабом и кратковременном воздействии после устранения денатурирующего фактора белок может спонтанно восстановить свою исходную структуру и функции (этот процесс называется ренатурацией). При сильном или длительном воздействии происходят необратимые изменения. Классический пример необратимой денатурации — свертывание яичного белка альбумина при нагревании.

Какие факторы её вызывают?

Факторы, способные вызывать денатурацию белков, делятся на физические и химические.

• Физические факторы:
  • Высокая температура: Нагревание выше определенного порога (обычно 40-50 °C для большинства белков) приводит к увеличению кинетической энергии атомов, что разрушает слабые нековалентные связи.
  • Излучение: Ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма- и радиоактивное излучение могут повреждать структуру белка.
  • Механическое воздействие: Интенсивное встряхивание, перемешивание, растирание или воздействие ультразвука и высокого давления могут механически нарушить конформацию белка.
• Химические факторы:
  • Крайние значения pH: Действие сильных кислот (низкий pH) или щелочей (высокий pH) изменяет степень ионизации боковых групп аминокислотных остатков, что нарушает солевые мостики (ионные связи) и водородные связи.
  • Соли тяжелых металлов: Ионы свинца (Pb²⁺), ртути (Hg²⁺), серебра (Ag⁺) и других тяжелых металлов взаимодействуют с сульфгидрильными группами (-SH) цистеина и карбоксильными группами, нарушая третичную структуру.
  • Органические растворители: Полярные (спирт, ацетон) и неполярные растворители нарушают гидрофобные взаимодействия, которые стабилизируют внутреннюю часть белковой глобулы.
  • Детергенты (ПАВ): Эти амфифильные молекулы разрушают гидрофобное ядро белка.
  • Высокие концентрации мочевины и гуанидинхлорида: Эти вещества являются сильными денатурантами, так как они эффективно разрушают водородные связи.

Ответ: Денатурация белков – это процесс нарушения их высших пространственных структур (вторичной, третичной, четвертичной) под влиянием физических или химических факторов, что приводит к потере белком его биологических функций. Основные факторы, вызывающие денатурацию, включают: 1) физические — высокая температура, различные виды излучений, механическое воздействие; 2) химические — крайние значения pH (кислоты, щелочи), соли тяжелых металлов, органические растворители, детергенты.