Номер 118, страница 179 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.118. Что такое денатурация белка? Какие факторы могут приводить к денатурации?

Что такое денатурация белка?

Денатурация белка — это процесс нарушения нативной (природной) пространственной структуры белковой молекулы под воздействием различных внешних факторов. В ходе этого процесса происходит разрыв слабых связей, которые стабилизируют вторичную, третичную и четвертичную структуры белка. К таким связям относятся водородные, ионные, гидрофобные взаимодействия, а в некоторых случаях и дисульфидные мостики. Важно отметить, что первичная структура белка, то есть последовательность аминокислот, соединенных прочными пептидными связями, при денатурации обычно не затрагивается.

В результате утраты своей уникальной трехмерной конформации белок теряет биологическую активность. Например, ферменты перестают катализировать реакции, а транспортные белки — переносить вещества. Денатурация может быть обратимой (если воздействие было слабым и кратковременным, белок может самопроизвольно восстановить свою структуру — этот процесс называется ренатурацией) или необратимой (при сильном или длительном воздействии, приводящем к агрегации белковых молекул).

Ответ: Денатурация белка — это утрата его природной трехмерной структуры (вторичной, третичной и четвертичной) под действием внешних факторов, что приводит к потере биологической активности, при этом первичная структура белка (последовательность аминокислот) сохраняется.

Какие факторы могут приводить к денатурации?

Существует множество факторов физической и химической природы, способных вызывать денатурацию белков. Их действие направлено на разрушение слабых связей, поддерживающих сложную пространственную организацию белковой молекулы.

Основные группы факторов:

• Физические факторы:
  • Высокая температура: При нагревании увеличивается кинетическая энергия молекул, что приводит к разрыву слабых связей. Яркий пример — сворачивание куриного белка при приготовлении яичницы.
  • Ионизирующее излучение: Ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение обладают достаточной энергией для разрыва связей в молекуле белка.
  • Механическое воздействие: Интенсивное встряхивание, растирание или воздействие ультразвуком могут механически разрушить пространственную структуру белка.
  • Высокое давление: Экстремальные значения давления также могут нарушать конформацию белка.
• Химические факторы:
  • Крайние значения pH: Действие сильных кислот и щелочей приводит к изменению степени ионизации аминокислотных остатков, что нарушает ионные и водородные связи.
  • Соли тяжелых металлов: Ионы таких металлов, как свинец (Pb), ртуть (Hg), медь (Cu), образуют прочные связи с сульфгидрильными группами (-SH) аминокислоты цистеина и карбоксильными группами, разрушая структуру белка.
  • Органические растворители: Вещества, такие как этанол, ацетон, разрушают гидрофобные взаимодействия, которые играют ключевую роль в формировании третичной структуры белка в водной среде.
  • Детергенты (ПАВ): Молекулы моющих средств, подобно органическим растворителям, встраиваются в белковую глобулу и нарушают гидрофобные взаимодействия.
  • Концентрированные растворы некоторых реагентов: Например, мочевина или гуанидинхлорид эффективно разрушают водородные связи.

Ответ: Основными факторами, приводящими к денатурации, являются: физические — высокая температура, ионизирующее излучение, механическое воздействие, высокое давление; химические — крайние значения pH (кислоты, щелочи), соли тяжелых металлов, органические растворители и детергенты.