דנטורציה
דנטורציה
-
1
קליטה מבינים את החומר
הסבר אחד ברור של המנגנון, בלי מלל מיותר.
הווידאו יתווסף כאןהמילה "דנטורציה" נשמעת כאילו החלבון התפרק. בפועל שרשרת החלבון נשארת שלמה לחלוטין, אף קשר פפטידי אחד לא נשבר, ומה שקרס הוא רק הצורה שבה השרשרת הייתה מקופלת.
דֶּנָטוּרַצְיָה (denaturation) היא איבוד המבנה המרחבי של החלבון — המבנה השניוני, השלישוני והרבעוני — כתוצאה מניתוק הקשרים החלשים המייצבים אותו. הקֶשֶׁר הַפֶּפְּטִידִי (peptide bond), שהוא קשר קוולנטי חזק, אינו נפגע בדרך כלל. המשמעות מדויקת וחשובה: המבנה הראשוני נשמר. רצף חומצות האמינו אחרי הדנטורציה זהה לרצף שלפניה, ואורך השרשרת לא השתנה.
כך זה עובד כשהגורם הוא חום: אנרגיה תרמית ← תנודות חזקות יותר של אטומי השרשרת ← ניתוק קשרי מימן, קשרים יוניים ואינטראקציות הידרופוביות ← פרימת הקיפול ← עיוות האתר הפעיל ← הסובסטרט אינו נקשר עוד ← אובדן הפעילות האנזימטית. שימו לב שהפגיעה בתפקוד היא תוצאה עקיפה: לא נפגע "מנגנון הזירוז" באופן ישיר, אלא הגיאומטריה שהחזיקה את חומצות האמינו הפעילות במקומן.
גורמי דנטורציה נוספים פועלים באותו היגיון של פירוק ייצוב. ערכי pH קיצוניים משנים את המטען של קבוצות צד ומנטרלים בכך קשרים יוניים (סעיף 1.4.10). ריכוזי מלח גבוהים מחליפים את האינטראקציות בין קבוצות הצד באינטראקציות עם היונים שבתמיסה. ממסים אורגניים כמו אתנול חודרים אל פנים המולקולה ומפרקים את הליבה ההידרופובית. מתכות כבדות כמו כספית ועופרת נקשרות לאטומי גופרית ופורצות גשרים דיסולפידיים. גם ערבול מכני חזק מספיק לפרום חלבונים, וזו הסיבה שקצף חלבון ביצה מתייצב בלי חימום כלל.
הביצה היא הדוגמה הנוחה ביותר. חלבוני חלבון הביצה נפרמים בטווח שבין כ-61°C לכ-84°C: אובוטרנספרין מתחיל להתקשות סביב 61°C, ואילו אובאלבומין, החלבון השכיח ביותר בחלבון הביצה, רק סביב 80°C. הנוזל השקוף הופך למוצק לבן משום שהאזורים ההידרופוביים שהיו קבורים בפנים נחשפים החוצה, והשרשרות הפרומות נצמדות זו לזו ליצירת רשת — תהליך של אַגְרֵגַצְיָה (aggregation). שוב, זו איננה הִידְרוֹלִיזָה (hydrolysis): הביצה המטוגנת מכילה בדיוק את אותן שרשראות פוליפפטידיות ובדיוק באותו אורך כמו הביצה הנוזלית.
קריטריון דנטורציה הידרוליזה של החלבון אילו קשרים נפגעים קשרי מימן, קשרים יוניים, אינטראקציות הידרופוביות וגשרים דיסולפידיים הקשרים הפפטידיים שבשלד השרשרת מה עולה בגורל המבנה הראשוני נשמר במלואו; הרצף אינו משתנה נהרס; השרשרת נחתכת לקטעים אורך שרשרת הפוליפפטיד זהה לפני ואחרי מתקצר; מתקבלים פפטידים וחומצות אמינו חופשיות הפיכות לעיתים הפיכה, לעיתים לא — תלוי בעוצמת הפגיעה ובאגרגציה אינה הפיכה מעצמה; שחזור דורש בנייה מחדש בריבוזום דוגמה התקשות חלבון הביצה בטיגון פירוק חלבוני המזון בקיבה ובמעי בידי אנזימים מפרקי חלבון תפיסה שגויה: "דנטורציה היא תמיד בלתי הפיכה"
לא נכון. כריסטיאן אנפינסן ביצע דנטורציה של האנזים ריבונוקלאז A באמצעות אוריאה וממס המפרק גשרים דיסולפידיים, והפעילות אבדה. כאשר סילק את שני החומרים בהדרגה, השרשרת התקפלה מחדש מעצמה, הגשרים נוצרו שוב בזוגות הנכונים, והפעילות האנזימטית חזרה כמעט במלואה — תהליך המכונה רֵנָטוּרַצְיָה (renaturation). על עבודה זו, שהראתה כי המבנה הראשוני אוגר בתוכו את כל המידע הדרוש לקיפול, זכה אנפינסן בפרס נובל לכימיה לשנת 1972. אז מדוע הביצה אינה חוזרת להיות נוזלית? משום שבריכוז חלבון גבוה השרשרות הפרומות נצמדות זו לזו לפני שהספיקו להתקפל בחזרה; האגרגציה, ולא הדנטורציה עצמה, היא זו שהופכת את התהליך לבלתי הפיך. הכלל המעשי: דנטורציה מתונה נוטה להיות הפיכה, דנטורציה חזקה או כזו המלווה באגרגציה אינה הפיכה.
רפואה: למה מחטאים באלכוהול 70% ולא ב-100%
אתנול מחטא משום שהוא גורם דנטורציה לחלבוני החיידק. דווקא אתנול טהור פחות יעיל: הוא מבצע דנטורציה מהירה מאוד לחלבונים שבשכבה החיצונית של התא, והשרשרות הפרומות יוצרות מעטפת מוצקה החוסמת את חדירת הממס פנימה. בנוסף, נוכחות מים חיונית לתהליך הדנטורציה עצמו. תמיסה של כ-70% אתנול פועלת לאט יותר בשכבה החיצונית, חודרת עמוק אל התא, ולכן מנטרלת את מערך האנזימים כולו. אותו עיקרון מסביר את רעילותן של מתכות כבדות: כספית ועופרת פורצות גשרים דיסולפידיים באנזימים חיוניים ומשביתות אותם.
עצרו ובדקו
- מדוע נכון לומר שבדנטורציה המבנה הראשוני נשמר, ומה המשמעות המעשית של קביעה זו?
- תארו בשרשרת סיבתית כיצד חימום מוביל מאובדן קשרי מימן ועד לאובדן הפעילות האנזימטית.
- ביצה מטוגנת אינה חוזרת להיות נוזלית, ואילו ריבונוקלאז A חזר לתפקד. מה ההבדל בין שני המקרים?
- הסבירו מדוע חיטוי באתנול 70% יעיל יותר מחיטוי באתנול טהור.
שליפה תרגול פעיל מחזק זיכרוןמה תפקיד המיטוכונדריון בתא?
חשבו על "תחנת הכוח" של התאשאלות ותשובות על השיעור
המורים שלנו עונים לשאלות שלך
תקוע על מושג? קבל תשובה אישית מהמורים תוך 24 שעות, בכל שיעור.
מתחילים את המסלול שליביטול בכל רגע, בלי התחייבות
-
2
עיבוד מקבעים את הידע
שאלות שמכריחות אותך לחשוב, ורענון שמחזיר את המושג לפני שתשכח אותו.
השאלות של הנושא הזה עדיין נבנות. -
3
יישום פותרים בגרות
שאלות בגרות אמיתיות משאלון 043381, עם פתרון מלא וניתוח מסיחים.
שאלות הבגרות של הנושא הזה עדיין נאספות.