Denaturácia je proces odchýlky molekulárnej štruktúry od jej pôvodného stavu, keď je vystavená denaturačnému činidlu. Niektoré príklady biomolekúl, ktoré podliehajú denaturácii, sú proteíny a nukleové kyseliny. Denaturácia proteínu je zmena tvaru proteínu prostredníctvom nejakej formy vonkajšieho tlaku tak, že už nemôže vykonávať svoju bunkovú funkciu. Príčinou denaturácie bielkovín môže byť proces zahrievania, pridanie kyseliny alebo zásady. Typy denaturácie možno rozdeliť podľa príčiny, a to na biologicky indukovanú alebo nebiologicky indukovanú denaturáciu.
Proces denaturácie bielkovín
Proteíny, ktoré prechádzajú procesom denaturácie, môžu vykazovať rôzne charakteristiky, z ktorých jedna má deformovaný tvar, pretože vodíkové väzby v nej sú prerušené. Keď je proteín vystavený vonkajšiemu stresu, ako je napríklad zahrievanie alebo vystavenie kyseline (ako je kyselina citrónová), slabé vodíkové väzby sa prerušia. Tento stav spôsobuje, že proteín podlieha zmenám. Proteíny, ktoré sú deformované denaturáciou, majú voľnejšiu štruktúru, sú náhodnejšie a sú z veľkej časti nerozpustné. Denaturácia proteínov môže tiež zmeniť tvar alebo rozložiť časti proteínovej štruktúry, ktoré boli predtým skryté, otvoriť sa a vytvoriť väzby s inými molekulami proteínov. Tento stav spôsobuje, že proteín koaguluje alebo zhlukuje a stáva sa nerozpustným vo vode. Zmeny v štruktúre proteínu v dôsledku procesu denaturácie tiež spôsobujú stratu vrodenej biologickej aktivity a funkcie proteínu.Bunková smrť a riziko mutácií v procese denaturácie
Denaturácia bielkovín môže vyvolať poruchy bunkovej aktivity. Ak bunka nedokáže opraviť poruchu, môže v bunke nastať predčasná smrť. Avšak bielkovina, ktorá bola poškodená, môže znovu získať svoj prirodzený aktívny stav, ak je denaturačné činidlo odstránené (renaturované). Niektoré proteíny, ktoré môžu podstúpiť tento proces po denaturácii proteínov, sú sérový albumín z krvi, hemoglobín a enzýmy ribonukleázy. Sú však podmienky, kedy sa proces denaturácie nedá vrátiť do pôvodného stavu. Denaturácia bielkovín má tiež potenciál zvýšiť riziko mnohých chorôb, vrátane Alzheimerovej choroby, slepoty a mnohých ďalších neurodegeneratívnych chorôb.Funkcia denaturácie bielkovín
Tu sú niektoré funkcie denaturácie bielkovín, ktoré sú užitočné pre ľudské telo.- Denaturáciu telo používa na ničenie patogénov. To sa deje prostredníctvom regulácie pH a biochemickej sekrécie.
- Denaturácia bielkovín je tiež dôležitým procesom pri trávení potravy. Proteíny v potrave sú denaturované pôsobením uvoľnených tráviacich enzýmov.
- Na bunkovej úrovni je denaturácia dôležitou súčasťou procesu DNA. Denaturácia môže otvoriť DNA a umožniť replikáciu alebo transkripciu. Bez denaturácie nemožno skopírovať vlákna DNA pri vytváraní transkriptov mRNA na transláciu proteínov.
- V oblasti výskumu je denaturácia proces používaný v polymerázových reťazových reakciách, na výrobu viacerých kópií DNA súčasne in vitro rýchlo.
- V oblasti medicíny sa denaturačné mechanizmy uplatňujú pri ničení rôznych patogénov.