Обратимость процессов денатурации

Денатурация. Утрата белком природной (нативной) конформации, обычно сопровождающаяся потерей его биологической функции, например ферментативной активности. Денатурация может быть либо обратимым, либо необратимым процессом. Примером последнего служит коагуляция яичного белка (альбумина) при нагревании яйца. [c.413]

Обратимость процессов денатурации [c.211]

Процесс денатурации необратим в том смысле, что белок не восстанавливает своих исходных свойств при простом удалении денатурирующего агента. Из этого делалось заключение о необратимости указанного процесса вообще. В настоящее время доказана принципиальная обратимость процесса денатурации белков. [c.377]

Гипохромизм важен не только сам по себе, как чрезвычайно интересное оптическое явление, но главным образом как феномен, дающий нам в руки простой и удобный метод, который можно использовать в химии нуклеиновых кислот для качественной и количественной оценки процессов ориентации — дезориентации (таких, как денатурация, ренатурация, обратимое образование гомополимерных комплексов или образование гибридных спиралей ДНК — РНК), а также для установления генетической связи между ДНК из различных организмов или из различных клеток одного и того же организма. Все, что требуется для проведения такой оценки,— это спектрофотометр или какой-нибудь другой прибор, с помощью которого можно измерять поглощение света в области 260 ммк. Первый максимум поглощения у всех исследованных видов ДНК располагается в интервале 256—265 ммк вблизи 230 ммк находится минимум, а второй максимум поглощения лежит в далекой ультрафиолетовой области, при 195 ммк. Для обычных двухцепочечных ДНК коэффициент поглощения в расчете на 1 моль фосфора колеблется в пределах 6100—6900, что составляет 18,0—19,0 на 1 мг ДНК (для РНК соответствующая величина близка к 23). [c.144]

Важной является проблема обратимости денатурации, т. е. возможность вновь получить белок с исходной пространственной структурой и биологическими свойствами. Такой процесс называется ренатурацией. Впервые полную ренатурацию белка удалось осуществить на примере рибонуклеазы (К. Аифинсен, 1961). [c.105]

Чрезвычайно полезное свойство денатурации ДНК-это обратимость процесса. При определенных условиях две разделенные комплементарные цепи могут восстано- [c.36]

Что касается растворимых глобулярных белков (например, гемоглобина, инсулина, гамма-глобулина, яичного альбумина), то вопрос о характере вторичной структуры еще сложнее. Накапливаются данные, согласно которым и в этом случае а-спираль играет ключевую роль. Подобные длинные пептидные цепи не одинаковы по структуре по всей длине отдельные их участки свернуты в спирали и являются относительно жесткими другие участки образуют петли, скручены случайным образом и довольно подвижны. Установлено, что при денатурации белка спиральные участки раскручиваются и цепь в целом приобретает неупорядоченное строение. (Однако опыт показывает, что в определенных условиях раскручивание и возникновение спирали могут быть обратимыми процессами белок возвращается к исходной вторичной структуре, поскольку это расположение является наиболее стабильным для цепи с данной последовательностью аминокислот.) [c.1061]

Переход из состояния золя в состояние геля, т. е. коагуляция (осаждение) белкового золя, может быть обратимым, если полученный гель способен снова перейти в золь, или необратимым, когда такой обратный переход невозможен. В последнем случае имеет место процесс денатурации белка и полученный осадок является денатурированным протеином. Белковые золи наименее стойки и наиболее легко коагулируют при изоэлектрическом состоянии белкового амфолита, т. е. при [Н+], соответствующей изоэлектрической точке данного белка. [c.148]

В настоящее время в очистке белков, как и во всех других областях белковой химии, произошли огромные изменения. Разработаны методы большой эффективности и универсальности, и задача разделения белков утратила в значительной мере свою исключительность. Выделение новых ферментов превращается в банальную операцию. Все это результат разработки методов хроматографии и препаративного электрофореза. Хроматография — несомненно самый избирательный п общий метод разделения близких веществ — долгое время не могла применяться в должной степени к белкам вследствие трудностей, связанных с денатурацией. При хроматографии акты сорбции и десорбции повторяются сотни раз. Поэтому необходима полная идеальная обратимость процесса сорбции—десорбции. Однако белки благодаря своеобразию структуры частично денатурировались прп сорбции на ионообменных смолах и потому становились нерастворимыми и не могли хроматографироваться. [c.130]

Белки в значительной степени изменяют свои свойства (денатурируются) при действии кислот, оснований, этанола, ацетона, мочевины и под влиянием физических условий — при нагревании, встряхивании, высоком давлении, облучении рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами. При денатурации общее число молекул белка сохраняется, но нарушаются связи внутри молекул, что приводит к изменению расположения пептидных цепей, а следовательно, и свойств белка. При денатурации пептидные связи не гидролизуются, но дисульфидные связи разрушаются и образуются сульфгидрильные группы. Сложноэфирные связи тоже разрушаются и образуются свободные гидроксильные и карбоксильные группы. В некоторых случаях процесс денатурации может быть обратимым. Денатурированные белки не существуют в кристаллическом состоянии. [c.291]

Подобная денатурация наблюдается также при действии на желатину бромной воды однако тот же эффект, что и при окислении перекисью водорода, здесь достигается при повторном бромировании (каждый раз до насыщения). Следовательно, при действии брома окислительный эффект усиливается повторной обработкой, так как вначале имеет место обратимый процесс (вследствие гидролиза), на что указывает появление в растворе желатины ионов брома. [c.230]

Выше были рассмотрены некоторые свойства двух предельных, термодинамически стабильных состояний природных аминокислотных последовательностей нативного и полностью денатурированного. Оба конформационных состояния рассматривались независимо друг от друга сравнивались лишь физические и химические свойства белковой цепи в различных состояниях. Теперь необходимо раскрыть связь между этими состояниями и понять те события, в которых участвует белковая цепь на пути от нативной трехмерной структуры к статистическому клубку или в противоположном направлении, поскольку переход во многих случаях является обратимым (N D). В данном разделе обсуждаются главным образом экспериментальные исследования процесса денатурации белков. [c.348]

Явления обратимой денатурации белков протекают и в живом организме возможно, что с этими процессами Рис. 92. Изменение формы полипептидной связано взаимное превраще-цепи при переходе белка из нативного нце активных и неактивных (а) состояния через промежуточное (б) форм ферментов И соответ-к денатурированной форме (в) вующих гормонов, а так- [c.212]

Мерой относительной эффективности действия различных химических соединений в качестве денатурирующих агентов служит их влияние на константу равновесия между нативным и денатурированным состояниями (при условии, что процесс денатурации является обратимым). Действие данного денатурирующего агента может быть связано либо с дестабилизацией нативного состояния, либо со стабилизацией денатурированного состояния,. либо и с тем и с другим. Если исходить из данных по денатурации миоглобина, приняв этот белок в качестве модели, то можно сделать вывод, что большинство полярных групп как в нативном, так и в денатурированном состоянии обращено в сторону растворителя, тогда как полипептидная цепь и неполярные группы контактируют с растворителем только в денатурированном состоянии, а в нативном они в значительной мере изолированы от него-Депатурирующее действие таких агентов, как мочевина и родственные ей соединения, долн но, по-видимому, обусловливаться их стабилизирующим [c.115]

При предельных значениях pH молекула белка начинает разматываться и, как говорят, теряет свои естественные свойства. Этот процесс может быть либо обратимым, либо необратимым в зависимости от природы белка и его обработки. Денатурация (потеря естественных свойств) часто необратима, так как она сопровождается значительным уменьшением растворимости, и белок осаждается из раствора. Белки можно также денатурировать нагреванием, даже при нейтральных pH, либо добавлением мочевины (НгЫ)2С0 или других веществ, которые ослабляют связи, удерживающие белок в глобулярной форме. [c.603]

Вторым примером кооперативного процесса служит обратимая денатурация свернутых полипептидных цепей. Значение pH среды растворов некоторых белков можно довести приблизительно до 4 добавлением кислоты без протонирования при этом групп, упрятанных внутрь белковой глобулы, для которых р/С>4. При дальнейшем добавлении небольшого количества кислоты происходит протонирование какой-то менее основной группы, что вызывает разворачивание полипептидной цепи и делает доступными для протонирования ранее упрятанные в структуре более основные группы. Таким образом, связывание протона в данном случае является кооперативным процессом, причем, как и для тиамина, причиной кооперативности служит конформационное изменение, вызываемое протонированием определенной группы. [c.263]

Явления обратимой денатурации белков несомненно имеют место и в живом организме. Возможно, что обратимая денатурация представляет собой один из тонких механизмов, нри помощи которого контролируются скорости биохимических процессов, например, вследствие превращения ферментных или гормональных белков в активную или неактивную форму. [c.20]

Раньше считалось, что денатурация является полностью процессом необратимым. Однако И. П. Павлов впервые показал, что денатурация ферментного белка — пепсина — щелочью в определенных условиях имеет обратимый характер. В настоящее время установлено, что представление [c.20]

Необратимая денатурация. В последние годы много внимания было уделено изучению процессов разделения и рекомбинации комплементарных цепей в двухцепочечных полинуклеотидах. Оказалось, что при соответствующих условиях две комплементарные цепи можно полностью разделить. Этот процесс протекает достаточно медленно (в течение нескольких минут) и требует относительно жестких условий он идет хорошо в тех случаях, когда температура или величина отклонения pH от нейтрального значения превышают значения, соответствующие точкам обратимого перехода (см. фиг. 55). Процесс, обратный денатурации рекомбинация двух цепей), может быть осуществлен только при соблюдении некоторых, перечисленных ниже условий. [c.152]

К. э, крайне редко наблюдается для газофазных р-ций, ио широко распространен среди ионных и ионно-мол. р-ций в полярных р-рителях, р-ций в полимерах, ферментативных р-ций, процессов денатурации белков и т. п. он характерен также для коэф. поступат. и вращат. диффузии (см. Диффузионно-контролируемые реакции), вязкости и др. св-в. Типичный термодинамич. К.э. наблюдается при испарении полярных жидкостей. Теоретич. объяснения К.э. основаны на учете коллективных явлений в среде, сопровождающих элементарный акт р-ции, напр, быстрых и обратимых переориентаций молекул в сольватной оболочке или звеньев в полимерной цепи. Вследствие своей кооператнвностн эти явления весьма чувствительны к сравнительно слабы.м структурным изменениям в-ва. г и. Ли.кнк шпийн [c.438]

Кроме конформационного расплющивания, необратимая адсорбция белков сопровождается их быстрой денатурацией, что подтверждается, наряду с электрохимическими исследованиями, также данными и других методов (эллипсометрии, ИК-спектро-скопии и др.). По данным Г. П. Шумакович и Б. А. Кузнецова, скорость денатурации превышает 10 с Только в случае фос-форилазы имеет место небольшая задержка поверхностной денатурации (более чем на 5 с), что объясняется последовательными процессами денатурации двух субъединиц, одна из которых временно оказывается во втором слое. При этом, в отличие от Берга и других исследователей, которые высказывали мнение о сохранении нативной конформации белка (или небольшой обратимой денатурации) при адсорбции на ртутном капающем электроде, Кузнецовым показано, что и в случае адсорбции белков в условиях полярографических исследований на капающем электроде (время 0,5—7 с) имеют место такие же процессы, как и на стационарном электроде. [c.236]

Общие положения. Если растворы ДНК, имеющие исходное значение pH, близкое к нейтральному, и содержащие противоионы с умеренной ионной силой, подвергнуть действию некоторых факторов, то молекулы ДНК претерпевают ряд структурных (конформационных) изменений, иногда обратимых, а иногда необратимых. Такими факторами могут служить повышение температуры, добавление гидроксильных или водородных ионов, удаление противоионов или прибавление различных органических реагентов (спиртов, гликолей, амидов, алифатических и гетероциклических аминов, замещенных производных мочевины, фенолов, сульфоксидов и т. д.), а также некоторых анионов ( I3 O2, NS , С10 ). Конформационные изменения ДНК по аналогии со сходными процессами в белковой химии (см. гл. IV) были названы денатурацией, а факторы и агенты, вызывающие этот процесс,— денатурирующими факторами или агентами. Любая из гидродинамических или оптических характеристик макромолекулы (s , [т]], Rq, h, [а] и т. д.) может быть использована для того, чтобы качественно оценить процесс денатурации. Если же необходимо различать только два состояния — нативное и денатурированное — то, пользуясь тем или иным показателем, можно исследовать процесс также и количественно. Агенты, относящиеся к различным классам, часто являются как бы взаимно комплементарными по своему денатурирующему действию. Так, например, при добавлении некоторых денатурирующих агентов температура, при которой наступает денатурация, понижается аналогичным образом влияет и уменьшение ионной силы при повышенной температуре концентрация денатурирующего агента, необходимая для получения желательной степени денатурации, оказывается более [c.148]

Таким образом, процессы денатурации ДНК при действии кислот или щелочей в мягких условиях укладываются в общую структуру Уотсона и Крика. Некоторые водородные связи могут разрываться обратимо до начала денатурации (т. е. до разрушения двойной спирали), которая начинается, когда разрушено критическое число этих связей,— число, зависящее от температуры, ионной силы и природы растворителя [208]. Свойства растворов полимеров указывают на существенное взаимодействие между молекулами при понижении [211] pH до 2,6 аналогичный переход наблюдается при pH 11,7—11,9 [218[. ДНК, денатурированная таким путем, рассматривается как полимер, состоящий из беспорядочно переплетенных, очень подвижных цепей, содержащих ряд беспорядочно расположенных водородных связей (неразрушившихся или заново образовавшихся), со значительной свободой вращения на протяжении достаточно длинных участков цепей. В результате наличия упорядоченной структуры молекула нативной ДНК сильно вытянута и относительно жесткая (хотя она и может подвергаться слабому неупорядоченному скручиванию) [2181. В случае ДНК, денатурированной щелочью, понижение ионной силы среды сопровождается очень сильным растяжением молекулы, по-видимому вследствие отталкивания между высоко заряженными фосфатными группами. В противоположность этому конформация нативной ДНК относительно устойчива к изменениям ионной силы среды (в известных пределах) [218]. [c.567]

Денатурация белков — процесс обычно обратимый. Однако разные белки очень сильно различаются по своей способности к восстановлению исходной конформации после удаления денатуранта. В связи с тем, что конкурентные реакции неспецифической агрегации белков обычно вызывают образование нерастворимых осадков, сдвигая равновесие в растворе, многие белки с трудом поддаются ренатурацни. Следовательно, диссоциацию вирусных белков следует проводить таким образом, чтобы свести сопутствующий ей процесс денатурации к минимуму. [c.49]

Теоретические подходы, использованные в разд. 1.6 и 1.7 для объяснения температурной зависимости обычных химических реакций, в принципе применимы и к ферментативным реакциям. Однако на практике при изучении влияния температуры на скорость ферментативных реакций возникает целый ряд осложнений, о которых всегда нужно помнить, проводя подобные исследования. Прежде всего, почти все ферменты при температурах, заметно превышающих физиологические, денатурируют. При этом происходит изменение конформации молекулы фермента (часто необра-тимре) с одновременной потерей каталитической активности. По своей химической природе денатурация представляет собой очень сложный процесс и не получила еще полного объяснения. В данной книге этот вопрос рассмотрен в упрощенном виде. Будем считать процесс денатурации полностью обратимым и допустим, что в любой момент времени существует равновесие между активной и денатурированной формами фермента, причем денатурированный фермент представлен единственной формой. [c.156]

До некоторой степени получить представление о процессах, происходящих при денатурации, можно, придерживаясь теории Гауровитца. По этой теории, при денатурации уничтожаются водородные связи в молекуле белка. Процесс идет постепенно с образованием промежуточных соединений, а затем возникают новые связи и новая конфигурация денатурированной молекулы. Надо полагать, что обратимость денатурации обусловлена обратными превращениями тех или иных промежуточных соединений (рис. 92). [c.211]

УФ-светом, рентгеновскими лучами, сильное механическое воздействие, давление, ультразвук - приводят к разрушению связей, обеспечиваюшлх сохранение четвертичной, третичной и даже вторичной структур, и, следовательно, к разрушению уникальной нативной (созданной природой) структуры белка. Этот процесс носит название денатурации белка. Нарушение нативной конформации белка может быть обратимым (если изменение структуры легко устранимо и нативная структура восстанавливается легко) и необратимым (особенно выражено при повышении температуры, лучевом воздействии, обработках сильными кислотами и щелочами). Денатурация белка сопровождается снижением гидрофильности белковых молекул, уменьшением стабильности растворов белка в изоэлектриче-ской точке, повышением реакционной способности таких функциональных групп молекулы, как -8Н, -КНо, -С6Н4ОН, -СООН и др. Большинство белковых молекул проявляют специфическую функциональную активность только в узком интервале значений pH и температуры (физиологические значения). В результате изменений указанных параметров белок теряет активность из-за денатурации. Денатурированные белки существуют в виде случайных хаотических петель и клубков, форма которых подвержена изменениям. [c.72]

Раньше считалось, что денатурация является полностью процессом необратимым. Однако И. П. Павлов впервые показал, что денатурация ферментного белка — пепсина — щелочью в определенных условиях имеет обратимый характер. В настоящее время установлено, что представление о необратимости денатурации белковых веществ является неточным. Дена-турационные изменения на первых этапах могут иметь обратимый характер. Однако обычно вслед за обратимой фазой процесса наступают более глубокие изменения, связанные с взаимодействием денатурированных частиц друг с другом, имеющие необратимый характер. [c.20]

Кривые денатурации строят обычно при помощи одного из двух способов (фиг. 55) переход измеряют либо при данных условиях эксперимента (температура, pH и т. д.), либо после быстрого возвращения нагретого раствора к некоторым стандартным условиям (температура, близкая к 20° pH 6—7 ионная сила 0,1—0,2). В первом случае (так называемый -метод анализа структурного перехода но Гейдушеку кривая А1 на фиг. 55) измеряется степень перехода (т. е. полон<ение равновесия), действительно наблюдаемая в момент измерения. Что же касается второй кривой (так называемый -метод анализа структурного перехода, кривая А 2), то она отражает скорость установления термодинамического равновесия при стандартных условиях. Если новый параметр, полученный по -методу, идентичен параметру, получаемому по -методу (т. е. при стандартных условиях), то наблюдаемые изменения обратимы если же такой идентичности нет, то это значит, что имел место какой-то необратимый процесс. [c.150]

Значительные изменения третичной структуры, т. е. обратимую или необратимую денатурацию белка, удается наблюдать только при весьма жестких условиях (разд. 7.4). До настоящего времени не было найдено существенных изменений в третичной структуре в процессе установления равновесий и при реакциях, которые нам здесь предстоит рассмотреть не обнаружено существенных изменений третичной структуры любых миоглобинов, а также нормальных, мутантных или модифицированных гемоглобйнов. Однако большой интерес представляют те незначительные изменения третичной структуры, с помощью которых воздействие на белок в одной его точке передается в другие положения белковой глобулы (разд. 7.6). [c.150]

Состояние молекул белка в растворе характеризуется набором конформеров, обратимо переходящих друг в друга. Конформационные переходы молекулы определяются в значительной степени двумя параметрами — pH и температурой. При повышении температуры происходит плавление некоторых участкоз белковой молекулы. Если такого рода процессы достигают значительной глубины, могут происходить необратимые изменения структуры, в большинстве случаев приводящие к потере функциональной активности. Этот процесс обычно называют тепловой денатурацией. [c.95]

Денатурация является весьма характерным свойством белков и представляет собой сложное явление, в основе которого лежит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой молекулы. Известно, что синтетические и природные полипептиды не подвергаются денатурации. Полимерные углеводы и другие высокомолекулярные вещества также не обладают способностью к денатурации. Отсюда следует, что ни макромолекулярность, ни химический состав не являются достаточными для объяснения этого свойства белков. Все известные данные указывают, что денатурация белка представляет собой внутримолекулярную перегруппировку, не связанную с расщеплением пептидных связей, в результате которой утрачиваются уникальное пространственное расположение и форма полипептидных цепочек при этом теряется, как правило, специфическая биологическая активность данного белка. К денатурации не относятся ни процессы, связанные с гидролитическим (протеолитическим) расщеплением пептидных связей, ни многие другие обратимые и необратимые изменения белка, если они обусловлены реакциями отдельных группировок и не затрагивают белковую молекулу в целом (например, взаимодействие с многими ионами, включение некотсфых органических заместителей и др.). [c.183]