Денатурация при высоких температурах

Хотя при денатурации вследствие разрыва водородных связей и происходит разрушение спиральных структур до беспорядочно свернутых образований, при этом далеко не всегда наблюдается двукратное уменьшение молекулярного веса, которое соответствует разделению двух цепей. Однако необходимо помнить, что определение молекулярного веса часто проводится в условиях, в которых может происходить денатурация (высокая температура, предельные значения pH, концентрация ДНК и ионная сила ниже 10 М). и, по-видимому, причина отсутствия изменения в молекулярном весе кроется в том, что при быстром разрушении структуры в какой-то момент была достигнута критическая точка денатурации. В результате этого небольшие участки молекулы, связанные водородными связями, могли переплестись и образовать беспорядочно скрученную структуру, что препятствовало дальнейшему ее разрушению. Из свойств олигонуклеотидов, синтезированных химическим или ферментативным путем, ясно, что участки, состоящие из 3—6 пар оснований, связанных водородными связями, имеют достаточные размеры, чтобы препятствовать диссоциации двух цепей. В тех случаях, когда денатурированная ДНК сильно вытянута (низкая ионная сила), диссоциация возможна. Недавними работами показано, что в 0,2 М солевом растворе тепловая денатурация ДНК сопровождается внутримолекулярной ассоциацией, а также возникновением большого числа разнообразных конфор- [c.603]

Ферментативные реакции характеризуются также наличием колоколообразной зависимости скорости реакции от температуры в достаточно широком температурном интервале (что приводит к температурному оптимуму реакции). Эта особенность влияния температуры на кинетику ферментативных реакций объясняется наложением двух эффектов — возрастанием скорости реакции при увеличении температуры и ускорением тепловой денатурации белковой молекулы, приводящей к инактивации фермента при высоких температурах. Ясно, что при достаточно корректной постановке эксперимента оба эти явления можно изучать раздельно (см., например, 9 этой главы). [c.266]

Как показали исследования, высокомолекулярные вещества, выделенные из раствора высаливанием, после отмывки их от электролитов могут быть снова переведены в раствор (явление обратимо). Коллоиды, которые при устранении фактора, вызвавшего коагуляцию, способны переходить из состояния геля в состояние золя, носят название обратимых коллоидов. Однако высокомолекулярные вещества могут при определенных условиях осаждаться и необратимо. Такое необратимое осаждение высокополимеров, в частности белков, иод влиянием высокой температуры, цри воздействии концентрированных кислот и щелочей, дубильных веществ, лучистой энергии называется денатурацией. При денатурации происходит не только осаждение полимеров, но и изменение их химической природы. Белки при денатурации становятся нерастворимыми и в большинстве случаев утрачивают способность к набуханию. [c.383]

Под действием высоких температур, а также солей тяжелых металлов вторичная и третичная структуры белков разрушаются. При этом происходит денатурация белка, т. е. потеря способности растворяться в воде. Теряется и биологическая активность. При более высокой температуре белки обугливаются, что сопровождается появлением запаха жженого рога. [c.361]

Белки находятся в природном, или нативном состоянии, если они обладают определенным строением, окружены молекулами воды (сольва-тированы) и не находятся в нейтральном состоянии. Если нарушается природная структура белка, то наступает его денатурация. Денатурация может возникнуть, например, под влиянием высокой температуры, органических растворителей, сильных кислот или оснований, солей тяжелых металлов. [c.23]

Как белки, ферменты обладают всеми свойствами этих биомолекул растворимы в воде, подвергаются денатурации при высоких температурах (более 50 °С) или под действием тяжелых металлов, органических раство- [c.28]

Процедура ДНК-гибридизации состоит в следующем. ДНК-мишень подвергают денатурации и одноцепочечные молекулы необратимо пришивают к твердой подложке (нитроцеллюлоз-ному или найлоновому фильтру). Эту процедуру обычно проводят при высокой температуре. Затем фильтр инкубируют с одноцепочечным ДНК-зондом, меченным радиоизотопом или другой меткой. Если нуклеотидные последовательности зонда и ДНК-мишени комплементарны, то происходит их спаривание (т. е. гибридизация) (рис. 4.11). Гибридные молекулы можно [c.65]

При нагревании термочувствительных сред на поверхностях нагрева могут образовываться и пригорать к ним отложения, являющиеся следствием действия высоких температур на компоненты продукта, происходят необратимые физико-химические изменения, такие, например, как денатурация белка, [c.191]

Изменение температуры заметно влияет на скорости реакций, катализируемых ферментами. По мере повышения температуры, начиная с комнатной, скорость реакции для данной начальной смеси возрастает, что вообще свойственно химическим реакциям. Однако уже при весьма умеренных температурах скорость перестает возрастать и при более высокой температуре падает. Температура, при которой скорость реакции максимальна, изменяется в зависимости от состава смеси и pH раствора. При повышенных температурах скорость падает очень быстро, и этот факт приписывают инактивированию фермента путем денатурации. При данной температуре скорость денатурации минимальна нри вполне определенной величине pH, причем она быстро возрастает для предельных значений pH. Эта денатурация вызывает определенные изменения и в других свойствах, помимо изменений в реакционной способности может происходить уменьшение растворимости и облегчаться кристаллизация фермента. В молекулярном масштабе существует возможность значительного изменения формы молекулы фермента путем разрыва водородных и аналогичного тина связей [c.136]

Изменение скоростей реакции и инактивации с повышением температуры различно. Поэтому если опыт проводится за малый промежуток времени, то оптимум может лежать при более высоких температурах, чем при длительном опыте. Уже при 60° большинство ферментов инактивируется. При денатурации (инактивации) ферментов теплота активации этого процесса велика— порядка 40—ккал моль, но так как энтропия активации тоже велика, то такие реакции идут быстро. [c.250]

Оптимальная температура ферментативных реакций. Скорость ферментативных реакций возрастает с увеличением температуры так же, как и скорость большинства реакций между ковалентными молекулами, согласно известному закону Вант-Гоффа, а именно возрастание температуры на 10° увеличивает скорость реакции в 1,5—3 раза. Однако этот рост наблюдается лишь при сравнительно низких температурах. Выше определенной оптимальной температуры, при которой скорость максимальна, она уменьшается, а при более высоких температурах реакция прекращается. Это явление объясняется тем, что при более высоких температурах ферменты дезактивируются за счет денатурации белковой компоненты. Большинство ферментов становится совершенно неактивным в интервале 50—80°. Оптимальная температура не может быть точно определена, так как она изменяется в широких пределах с изменением концентрации фермента, концентрации ионов водорода и в зависимости от присутствия различных примесей в ферментативном препарате или субстрате. [c.794]

Значительно менее устойчивы микроорганизмы к действию высоких температур. Большинство неспороносных бактерий погибает при температуре 70° С в течение 10— 15 мин, при 100° С в течение 1 мин. Губительное действие высоких температур связано с денатурацией белков. [c.68]

С) высокой вязкостью. Если такой раствор нагреть до температуры выше 80-90°С или довести его pH до экстремальных значений, то вязкость раствора резко упадет, что указывает на изменение физического состояния ДНК. Мы уже видели, что высокая температура и экстремальные значения pH приводят к денатурации, или раскручиванию глобулярных белков (разд. 6.12). Точно так же высокие температуры и экстремальные значения pH вызывают денатурацию, или расплетание, двухцепочечных спиралей ДНК, разрушая водородные связи между спаренными основаниями и гидрофобные взаимодействия, с помощью которых удерживались вместе уложенные в стопку основания. В результате двойная спираль расплетается с образованием хаотических, беспорядочных одноцепочечных клубков до тех пор, пока обе цепи, наконец, не разделятся полностью. При денатурации (ее называют также плавлением) ковалентные связи в остове молекулы не разрываются (рис. 27-14). [c.865]

Температура, при которой наблюдается наиболее интенсивное действие фермента, называется оптимальной. Сю в зоне оптимальных температур равен 1. Температурный оптимум большинства растительных ферментов 40—60°, а большинства животных ферментов 40—50°. При более высоких температурах активность ферментов резко понижается, и почти все они необратимо разрушаются при 70—80°. Тепловая инактивация ферментов происходит вследствие денатурации белка при высокой температуре. Это свойство ферментов также отличает их от неорганических катализаторов. Лишь очень немногие ферменты способны в определенных условиях выдерживать нагревание до 100° с сохранением активности. [c.45]

Денатурация оказывает особенно глубокий эффект на активность ферментов (разд. 12.9). По этой причине моющие порошки, содержащие ферменты, лучще всего применять при низкой температуре, а при высокой температуре прежде всего проявляется действие входящих в их состав детергентов. [c.273]

Главной причиной всех видов снижения доступности аминокислот является чрезмерная тепловая обработка белков в процессе приготовления пиши. Степень теплового повреждения белков может быть различной. Умеренная тепловая обработка улучшает перевариваемость путем денатурации нативных белков и инактивации некоторых ингибиторов протеаз. Сильное повреждение возникает при более высоких температурах, особенно при их длительном воздействии, когда может наблюдаться взаимодействие между функциональными группами белка и другими компонентами, редуцирующими сахарами, жирами и т. д. [c.8]

Оптимальной температурой для действия ферментов является. 40—50°. При более низких и более высоких температурах интенсивность действия ферментов снижается. При температурах, близких к 100°, происходит денатурация белка и полное прекращение деятельности фермента. В сухих растительных и животных материалах ферменты менее чувствительны к действию температуры.. [c.145]

Интересно, что процесс денатурации белков, вызванный всеми перечисленными органическими веществами, не зависит от температуры и, для мочевины например, может иметь отрицательный температурный коэффициент. Этим они существенно отличаются от органических растворителей — таких, как, например, спирт или ацетон. Последние денатурируют и необратимо осаждают белок из растворов при комнатной и более высоких температурах. При критической температуре, лежащей около 65°, осаждение белка происходит при относительно невысоких концентрациях органических растворителей. Тем не менее, как уже указывалось в гл. I, нри температурах, близких к точке замерзания, можно производить фракционирование белков добавлением различных количеств растворителей, не вызывая их денатурации. Полагают, что осаждающее и денатурирующее [c.185]

Факторы, вы- ывающие денатурацию, можно разделить на две группы фияичеекис и химические. К физическим относятся высокая температура, механические воздействия, обработка ультразвуком, действие ионизирующих излучений к химическим — осаждение ионами тяжелых металлов, минеральными и органическими кислотами, нейтральными солями аммония, щелочных и щелочноземельных металлов органическими растворителями, алкалоидными реактивами. Аналогичное по результатам действие оказывают детергенты, мочевина, некоторые красители. [c.19]

При необратимом осаждении происходит глубокая денатурация белка, он теряет свойства гидрофильности и СТЙ1ЮВИТСЯ гидрофобным. Денатурированный белок неспособен к восстановлению своих первоначальных физико-химических и биологических свойств. Необратимое осаждение вызывается высокой температурой, действием концентрированных минеральных и некоторых органических кислот, ионов тяжелых металлов, алкалоидных реактивов, детергентов, красителей. [c.19]

Тепловая денатурация белков. Свертывание большинства белков начинается уже при температуре 50—55". Воздействие высокой температуры ведет к тс пл()вой денатурации белков, в рс зультате котс рой про- [c.21]

Другие сушильные аппараты, в которых используется источник высокой температуры, менее перспективны в случае обработки изолятов либо из-за термической денатурации при сильном перегреве (нагревательный валец НАТМАКЕР), либо из-за невозможности гранулирования продукта вследствие слишком высокой влажности и его способности слипаться (способ псевдо-ожиженного слоя, пламенная сушилка). Наоборот, клейковину, влажность которой меньше, в настоящее время высушивают в аппаратах с воздушной циркуляцией после покрытия оболочкой уже сухого продукта. Хранение продуктов зависит от их состава и активности воды, например опасность окисления липидов, развитие микроорганизмов для жирных изолятов. [c.452]

Для каждого живого организма существует определенный температурный интервал, оптимальный для его роста и размножения. При слищком высоких температурах происходит денатурация белков и разрущение других важных клеточных компонентов, что ведет к гибели клет- [c.25]

Необратимое осаждение протеинов, сопровождаемое денатурацией их, почти во всех случаях надо рассматривать как ограничение эмуль-соидных свойств протеинового золя и увеличивание суспензоидных. Денатурация нагреванием по исследованиям Шика и Мартина может происходить только в присутствии воды. Высушенный яичный альбумин, подвергнутый нагреванию до 120° в течение 5 час. в токе сухого воздуха, сохранял способность растворяться. Это свойство протеинов позволяет высушивать молоко при довольно высокой температуре с сохранением растворимости в дальнейшем. При денатурации нагреванием происходят химические реакции и протеин изменяет свой состав. Доказательством значительного изменения протеинов при варке служит лучшая усвояемость их животным организмом так, сырое яйцо переваривается животными и человеком лишь в очень незначительном количестве, в то время как вареное переваривается быстро и полностью. Денатурацию нагреванием не надо смешивать с коагуляцией. Иногда при отсутствии соответ- [c.27]

Некоторые вирусы сохраняются при -270 °С. Лекарственное сырье, многие лекарственные и иммуно-биологические препараты, а также пищевые продукты хранят при температуре от О °С до +10 °С (температура бытового холодильника). При этой температуре резко замедляется метаболическая активность и размножение большинства микроорганизмов (исключение составляют психрофиль-ные и психротрофные микроорганизмы). Разрушение и гибель части микробных клеток вызывают повторное замораживание и оттаивание материалов. Высокие температуры губительны для микробов, однако разные виды обладают неодинаковой чувствительностью. Так, менингококки гибнут уже при комнатной температуре, возбудитель сифилиса — при +40 °С, возбудитель дизентерии при +60 °С, бруцеллы — при +100 °С. Споры бактерий погибают лишь через 2—3 ч кипячения. При температурах выше +60 °С в обычных условиях происходит денатурация белка, ведущая к инактивации ферментов и разрушению микробных структур. [c.432]

Увеличение радиочувствительности каталазы при повышении температуры, поскольку в этом случае происходит денатурация, вероятно, также связано с последействием. Зетлов и Дойл [95] облучали сухой препарат каталазы дейтонами с энергией 3,7 Мэв. Они нашли, что кажущийся размер мишени увеличивается в 4 раза, если температуру облучения повышать в пределах от 100 до 380° К. Развертывание белковой структуры и последующая денатурация могут протекать особенно легко, еслп облучение происходит при высоких температурах. При низких температурах может происходить то же число разрывов связей, но перестройка белковых структур тормозится. Происходит ли развертывание спиральных белковых структур в сухом состоянии, остается пока неясным. Поллард [96] предположил, что повышенная радиочувствительность при высоких температурах обусловлена увеличением роли возбуждения в процессах разрыва связей. [c.245]

В состав всех ферментов входят белки. Некоторые ферменты,, кроме белка, имеют в своем составе небелковую часть, называемую простетической. Под действием, высокой температуры происходит денатурация белка ферментов, и они теряют свойства катализаторов. Как и все катализаторы, ферменты не расходуются при реакциях и поэтому нужны в очень малых количествах. [c.121]

Прн действии на белок сильных кь слот и щелочей, высоких температур и некоторых других воздействиях они денатурируют. Денатурация белка хорошо знакомый процесс, который ьюжно, например, наблюдать при варке куриного япца. Прн денатурации [c.265]

На заводах СССР температура сушки казеина редко превышает 45°. В США применяется более высокая температура сушки, а, именно 69,5—75° н даже 81—96°. Однако это, очевидно, допустимо только для сушки высококачественного (стабильного) казеина с использонанкем быстрых методов сушки, при которых возможность денатурации казеина исключается. Сугака казеина при псзык 2аной температуре в сушилках непрерывного действия заканчивается за 40 мин. и приводит к получению светлого казеина высокого качества. Продолжительная сушка казеина при высокой температуре ухудшает растворимость казеина з буре. [c.455]

При осаждении крепкими минеральными кислотами, солями тяжелых металлов и некоторыми другими реактивами, а также под действием высокой температуры белки подвергаются денатурации. Денатурация — одно из наиболее характерных свойств белков, которое заключается в том, что при определенных условиях внутреннее строение полипептидных цепей белков изменяется, в их молекулах разрываются некоторые связи, и белки переходят в другое качественное состояние из растворимых становятся нерастворимыми, теряют свою биологическую активность, например ферментные свойства, и т. д. Классиче- [c.212]

Рибосомную и вирусную РНК лучше рассматривать вместе, поскольку мы имеем здесь дело с молекулами, близкими как по своим размерам, так и по свойствам. Эти полирибонуклеотиды состоят, по-видимому, из одинаковых одноцепочечных и чрезвычайно гибких молекул, легко претерпевающих деформацию. В гидродинамическом отношении такие молекулы ведут себя как беспорядочно свернуты е клубки (особенно при низкой ионной силе и высокой температуре). Из этого вытекают следствия, о которых мы ун е говорили выше во-первых, сильная зависимость различных оптических и гидродинамических свойств этих полирибонуклеотидов от ионной силы и от некоторых других факторов и, во-вторых, близкое сходство ряда теоретических и экспериментальных параметров с соответствующими параметрами для других полиэлектролитов. Отдельные структурные компоненты в молекуле РНК связаны между собой так же, как они связаны в ДНК иными словами, молекула этого полирибопуклеотида представляет собой одиночную неразветвленную цепь, построенную из мономерных единиц, которые связаны между собой 3, 5 -фосфодиэфирным11 связями. Поскольку ОН-группа в положении 2 не замещена, полирибонуклеотиды расщепляются под действием не слишком концентрированной щелочи (что отличает их от полидезоксирибонуклеотидов) другие характерные для них реакции рассмотрены выше. Способность свободных аминогрупп вступать в реакции с такими соединениями, как НКОа и НСНО, у РНК выше, чем у ДНК (но ниже, чем у свободных нуклеотидов) однако не все остатки, по-видимому, одинаково реакционноспособны. Гипохромизм у РНК выражен слабее, а интервал денатурационного перехода у них значительно шире, чем у двухцепочечных ДНК. Кривые денатурации напоминают по форме кривые, получаемые при плавлении одпоцепочечных ДНК. Положение точки перехода у РНК, так же [c.155]

Исследованиями А. М. Голдовского, В. П. Ржехина, Ю. Т. Коваленко, и др. установлена разная степень изменения качества масла и жмыха при различных технологических схемах переработки подсолнечника и других масличных семян. Ими показано, что технологические схемы, основанные на жестких режимах извлечения масла высокой температуре при обработке мятки, продолжительном нагревании мезги, — приводят к глубокой денатурации белков семян и ухудшению качества масла. [c.6]

Термическая денатурация циклической ДНК происходит при значительно более высокой температуре и характеризуется более высокой величиной АГт но сравнению с линейными или некова- [c.270]

Таким образом, молекула ДНК представляет собой двойную правую спираль, образованную двумя антипараллельными полинуклеотидными цепями, основания которых специфическим образом спарены. Водородные связи между парами оснований внутри двойной спирали обеспечивают избирательность спаривания (при дупликации), но роль их в обешечении стабильности невелика, и в основном стабильность обеспечивают электростатические, вандерваальсовы и гидрофобные силы. При разрыве водородных связей в достаточно большой группе расположенных рядом оснований вероятность последующего восстановления спаривания мала, и в цепочке образуется фиксированная открытая петля. При большом числе таких петель молекула разупорядочивается и наступает денатурация. Возникновение и фиксация петель имеет место при высоких температурах. [c.319]

В результате в формуле для описания влияния концентрации мочевины осталось четыре произвольных параметра п, К, а и Один из них, кд, может быть получен совершенно независимым способом. Для этого необходимо предположить, как было сделано Каузманом с сотрудниками, что конечные продукты термической денатурации и денатурации, катализируемой мочевиной, одинаковы. Тогда можно экстраполировать найденные для более высоких температур (в отсутствие мочевины) константы скорости термической денатурации [см. уравнение (34-16)] в область температур, при которых проводили опыты с мочевиной, и тем самым получить величину кд. [c.714]

Ультрафиолетовое поглощение нуклеииовых кислот зависит от ряда факторов, среди которых ие последнее место занимает характер предварительной обработки препарата. Современные методы выделения рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот позволяют избежать большей части условий, которые вызгл-вают денатурацию, например, низких или высоких значений pH, низкой ионной силы или высоких температур, ведущих к необратимым изменениям в спектрах поглощения [263—267]. Для так называемой нативной ДНК значение экстинкции (бмакс), отнесенное к числу фосфатных остатков (т. е. средняя величина экстинкции, приходящейся на один нуклеотид) в 10 Л4 (или выше) растворе хлористого натрия и нейтральном значении pH, лежит между 6000 и 6500. В бессолевом растворе даже при pH 7 происходит глубокая денатурация и между pH 6,5 и 7,5 изменения в ультрафиолетовом поглощении достаточно велики [265], по-видимому, за счет смещения значений рК в результате протонирования адениновых и цитозиновых остатков в этой области значений pH. Экстинкция соответствующей смеси мононуклеотидов должна быть равна приблизительно 10500, и, следовательно, для ДНК характерны значительные гипохромные эффекты. Существенно, что изменения ультрафиолетового поглощения полинуклеотидов в результате изменений pH, температуры и ионной силы отражают большие или малые конформационные изменения (несомненно, наряду с другими физическими свойствами), которые увеличивают или уменьшают гипо-хромный эффект. [c.584]

Как уже упоминалось ранее, повышение температуры растворов нативной ДНК приводит к плавлению участков, удерживаемых водородными связями между парами оснований. Тепловая денатурация есть кооперативное разрушение упорядочененной структуры в узком температурном интервале [264]. Для растворов большинства ДНК в нормальных условиях критическая температура плавления превышает 75° [240[. Ниже этой температуры оптическое поглощение фактически постоянно от 0° до температуры плавления , причем ультрафиолетовое поглощение измерялось иепосред-ственно при данной температуре [267[. Далее, во всей этой области температур оптическая плотность не зависит также от ионной силы (от 10 /М до I М хлористого натрия), хотя с понижением ионной силы критическая температура плавления также понижается. При этой и более высоких температурах происходит сильное увеличение [c.584]