Механическая денатурация

Денатурация. Денатурация белков — сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и ряда других факторов) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белковой макромолекулы, т. е. ее нативной пространственной структуры. Первичная структура, а следо- [c.16]

Нередко для полного разрушения клетки требуются значительные усилия. Здесь может быть полезным, кроме механического разрушения, такое воздействие, как чередующееся быстрое замораживание и оттаивание. Нередко хорошие результаты дает быстрое замораживание в жидком воздухе или азоте с последующим измельчением замороженного препарата в ступке или фарфоровой мельнице. Для особо прочных клеток (например, некоторых бактериальных), а также для глубокого разрушения отдельных элементов животной клетки (например, митохондрий) рекомендуется обработка ультразвуком. Варьируя мощность источника и частоту колебаний, можно, как правило, подобрать режим воздействия, при котором не происходит денатурации извлекаемого белка. [c.15]

Как уже указывалось выше (см. стр. 223), сравнительно мягкие воздействия на белок, не разрывающие пептидных связей, могут привести к утрате биологической функциональности — происходит денатурация белка. Она может быть вызвана нагреванием, механическим воздействием (ультразвук), изменением pH, действием различных химических агентов (например, мочевины). Денатурация состоит в разрушении пространственной структуры белковых молекул при сохранении первичной структуры цепей. Денатурированная молекула белка оказывается в состоянии статистического клубка с ограничениями, налагаемыми дисульфидными связями, или без них. Для глобулярных белков процесс денатурации сводится к переходу глобула — клубок. [c.242]

Представление о том, что расщепление денатурированных белков облегчается появлением при денатурации развернутых пептидных цепей, подтверждается тем, что кератин шерсти становится доступным перевариванию после чисто механической его обработки так, например, растертая в порошок шерсть в отличие от нативной расщепляется трипсином [11], О том же свидетельствуют и опыты с мономолекулярными белковыми пленками, образующимися на поверхности раздела вода—воздух такие растянутые пленки белка легко расщепляются протеолитическими ферментами, между тем как растворы тех же белков устойчивы к действию этих ферментов [12]. [c.363]

Сухие нативные белки денатурируются при сильном растирании их порошков [164]. В этих случаях денатурация, очевидно, обусловлена механической деформацией пептидных цепей или их разрывом. Большинство белков не денатурируется, если их растворы подвергать повторному замораживанию и оттаиванию [126]. Однако растворимость липопротеидов и биологические свойства некоторых антител меняются при таком воздействии [28]. Вопрос о денатурации при замораживании имеет очень большое значение при разрешении ряда проблем, касающихся технологии замораживания пищевых продуктов [165]. [c.152]

При очень длительных механических воздействиях на белок масличного семени (более 120 мин) количество щелочерастворимых белков начинает увеличиваться. Это свидетельствует о распаде молекулы белка. Потеря азота происходит только при механической денатурации, в чем и состоит основное ее отличие от тепловой денатурации белковых веществ. [c.232]

Под влиянием высокой и низкой температуры, при действии высококонцентрированных кислот и щелочей, дубильных веществ, лучистой энергии, ультразвука, механического воздействия, высокого давления происходит специфическое необратимое осаждение белков, которое называется денатурацией. [c.369]

Физически денатурация может быть вызвана механическими (сильное перемешивание, встряхивание) нли физическими воздействиями (нагревание. ультрафиолетовое, рентгеновское и радиоактивное облучение, обработка ультразвуком и абсорбция иа границе раздела). Химическая денатурация достигается прежде всего с помощью соединений, разрывающих" водородные связи (6 — 8 М раствор мочевины, 4 М раствор гидрохлорида гуанидина), обработкой кислотами и щелочами (3 > pH > 9), а также воздействием поверхностно-активных веществ, например, 1%-ным раствором додецилсульфата иатрия. Чувствительность отдельных белков к денатурирующим средствам различна. [c.359]

Описанные статистико-механические расчеты полезны главным образом для рассмотрения процессов интегрального разрушения глобулы — ее денатурации (см. ниже). Подчеркнем снова, ЧТО белковая глобула — не статистическая, но динамическая система, подобная машине, работа которой зависит от расположения и взаимодействия всех ее деталей. [c.236]

Ценность различных составных частей крови различна. Больше всего ценится светлый альбумин, т. е. смесь альбумина и глобулина, не содержащая в себе гемоглобина и фибрина. Затем идет черный альбумин, состоящий из той же смеси альбумина и глобулина, но загрязненной значительным количеством гемоглобина. Этот альбумин употребляется в настоящее время для пластических масс. Наименее ценным является фибрин крови. В зависимости от механической вооруженности бойни и от целей, для которых перерабатывается кровь, переработка ее осуществляется различно. Самый простой способ переработки с целью получения из нее кормового продукта основан на коагуляции цельной крови нагреванием до 80—90° при этом происходит денатурация белковых веществ, делающая их более доступными к перевариванию ферментами, а следовательно повышающая усвояемость белковых веществ, их ценность как пищевых продуктов. [c.194]

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков. Степень тепловой денатурации белков зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработки пищевого сырья, полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль процессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, сушке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). Наконец, к денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислоты, щелочи, спирт, ацетон). Все эти приемы широко используют в пищевой и биотехнологии. [c.17]

Для уплотнения макаронного теста его подвергают механической обработке. Наиболее распространены теплый замес на воде с температурой 55—56 С. При этом более равномерно идет набухание компонентов муки, образование клейковины и не происходит денатурации белков. Полученное тесто после вакуумной обработки подвергают прессованию. Прессование проводят через специальные матрицы, форм отверстий которых и определяет тип и вид макаронных изделий. Температурный режим прессования влияет на гидратацию клейковинных белков, повышение температуры может привести к их частичной коагуляции, а- также окислению пигментов. Сырые макаронные изделия подсушивают, обдувая воздухом, а затем, после резки и раскладки, направляют на сушку. При сушке происходит потеря белками и крахмалом влаги, тепловая денатурация белков, возможен их частичный гидролитический распад и клейстеризация крахмала. [c.111]

Денатурация белков. Поскольку конформации белковых молекул чаще всего закрепляются относительно слабыми водородными связями, то под влиянием многих факторов пространственная структура способна разрушаться, что приводит к потере биологических функций белков. К таким факторам относятся повышенная температура (нагревание), изменение pH среды, УФ- и рентгеновское излучения н даже механическое воздействие (встряхивание растворов белков). [c.421]

В отличие от этого, при искусственном развитии анабиотического состояния обезвоживанию подвергаются клетки, структурные элементы которых не стабилизированы, а сами клетки находятся в метаболически активном состоянии. Поэтому обезвоживание и изменение ионного гомеостаза клеток в этом случае может быть причиной такой модификации структуры макромолекул и мембран, которая приведет не к стабилизации, а к их необратимой денатурации. Кроме того, при обезвоживании клеток при низких температурах (возгонка льда) образующиеся кристаллы льда могут механически повреждать внутриклеточные структуры. [c.110]

Осаждение казеина производится в чанах емкостью около ЕООО—10 000 л, куда наряду с обратом вводится избыток сильнокислой молочной сыворотки (около 10—30% от количества обрата). Осаждение производится при 35—40° и непрерывном механическом перемешивании. Дальнейшее повышение температуры до 60—70° вследствие небольшой тепловой денатурации казеина приводит к более полному отделению молочной сыворотки. [c.456]

Степень денатурации белковых веществ при подготовке мятки к отжиму масла зависит от температуры мезги и продолжительности ее нагрева, а также от величины механических усилий в прессе предварительного прессования (форпрессе), воздействующих на прессуемую мезгу. [c.114]

Целый ряд факторов (действие сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, нагревание, механическое воздействие) приводит к нарушению конфигурации белковой молекулы — ее вторичной и третичной структуры. При этом изменяется пространственная форма, и белок утрачивает свойственные ему биологические функции. Примером денатурации белка служит варка яиц, створаживание молока (белка казеина), приготовление пищи и т. д. Сильное нагревание приводит не только к денатурации, но я к разрушению белка с выделением летучих продуктов, обладающих запахом жженых перьев. По такому запаху распознают наличие шерстяной нити в ткани. [c.313]

Если рассматривать проблему денатурации с энергетической точки зрения, то представляется очевидным, что должен существовать какой-то энергетический барьер, защищающий нативные белки от денатурации, которая могла бы наступить в результате тепловых колебаний пептидных цепей. В случае преодоления этого барьера денатурирующим агентом, пептидные цепи освобождаются. При этом форма и расположение пептидных цепей будут зависеть от их массы, электрических зарядов и от механического напряжения величина последнего определяется, в свою очередь, давлением прилегающих друг к другу цепей и ударами молекул растворителя [135]. В связи с этим степень денатурации белка может варьировать от небольших структурных изменений [c.148]

Денатурация — это нарушение нативной структуры белков под воздействием различных факторов, приводящее к потере его биологической активности (рис. 89). Денатурация наблюдается при нагревании, изменении pH среды, ультрафиолетовом и ионизирующем облучении, механическом воздействии солей тяжелых металлов, спирта, ацетона. При быстром удалении денатурирующих факторов белок может вернуться в нативное состояние (ренатурировать) с восстановлением его биологической функции. [c.239]

Пространственные структуры нативных белков достаточно устойчивы в том смысле, что они способны до некоторого предела обратимо изменять свои свойства при механических деформациях (адсорбция фермента на мембране) и некотором изменении pH раствора или температуры, но теряют свои биологические и каталитические свойства при достаточно сильных воздействиях. Известно около десятка примеров, наиболее показательный из которых относится к рибонуклеазе, когда после разрушения пространственной структуры белка и образования хаотической полипептидной цепи возвращение системы в исходное состояние осуществляется путем самосборки под действием внутримолекулярных сил. Однако для большинства изученных ферментов после критических изменений конформации молекулы простыми способами уже не удается достичь исходного состояния, и денатурация в этом случае относится к практически необратимым процессам. [c.87]

Исчезновение некоторых типичных интерференций, характеризующих упорядоченность вдоль цепи, например 2,6—2,8 А для желатина, может, по всей вероятности, свидетельствовать об изменениях не только упаковки цепей, но и их конформаций. Этот процесс может быть полностью необратимыд . В первом приближении он является следствием наличия гетероатома в главной цепи н громоздких бо,ксвых ответвлений, создающих непреодолимые энергетические барьеры для восстановления исходной конформации. Происходит своего рода механическая денатурация с необратимым изменением конформации, а возможно, и конфигурации белковых цепей. [c.210]

Повреждения могут быть вызваны как проявлением механического феномена, так и обезвоживающим действием внутриклеточного льда. По мнению Дж. Левита (1956), рост кристаллов льда в протоплазме вызывает срезывающие усилия, обусловливающие механическую денатурацию макромолекул. Е. Асахй-на (1959, 1960), исследуя повреждение яйцеклеток морского ежа, предположил, что внутриклеточная кристаллизация не является причиной гибели этих клеток и что повреждение наступает скорее всего в результате выпадения кристаллов в эвтектической точке. Было обнаружено, что температура, при которой погибают яйцеклетки морского ежа, хорошо коррелирует с эвтектической точкой суспензионной среды. Например, когда яйцеклетки -замораживали в растворе КНОз, эвтектическая точка которого составляет —2,8°С, 90% клеток выживало при охлаждении до —2,5°С, но все клетки погибали при охлаждении до —5°С. С другой стороны, в растворе ЫаС1, эвтектическая точка которого составляет —21,6°С, 90% клеток выживало при охлаждении до —25°С и только 3% —после охлаждения до —30"С. Здесь следует отметить, что хотя эвтектическая точка водного раствора ЫаС1 составляет —21,6°С, полное затвердевание в процессе охлаждения не осуществляется вплоть до температур —(27— 30)°С. Е. Асахина предположил, что обезвоживание в эвтектической области приводит к повреждению клеточных мембран и таким образом способствует внутриклеточной кристаллизации. Указанная корреляция, однако, отсутствовала, когда яйца морского ежа другого вида охлаждались со скоростью 5—9°С/мин до температуры —8°С. При этом внутриклеточная кристаллизация наступала, хотя эвтектическая точка морской воды, в которой клетки замораживались, была ниже — 8°С более чем на 12°С. [c.48]

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]

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]

При хранении семян на масложировых предприятиях, подготовке маслосодержащего материала к извлечению масла и маслодобывании (прессование, экстракция) в липидном комплексе протекают сложные химические и биохимические процессы гидролиз и окисление триацилглицеринов, их термический распад, высвобождение связанных с белками и углеводами липидов, образование новых разнообразных липид-белковых и липид-углеводных комплексов. Меняется и белковый комплекс, идет денатурация белков, гидролитические процессы, меняется их питательная ценность. Все это существенно влияет на ход технологического процесса и качество получаемых продуктов. Их интенсивность зависит от состава липидов, влажности, температУ ры, характера механических воздействий. [c.118]

Проведенные исследования позволили предложить механизм образования пространственных структур в водных растворах белков. Гелеобразование всегда связано с конформационными изменениями макромолекул, сопровождающимися уменьшением растворимости белка, либо в связи с процессом ренатурации — образованием коллагеноподобных спиралей (желатина), либо в связи с денатурацией (яичный альбумин, казеин). В результате большого числа межмолекулярных связей из пересыщенных растворов возникают агрегаты макромолекул, т. е. частицы новой лиофильной фазы. Их накопление вызывает в дальнейшем возникновение прочных дисперсных структур. Сращивание частиц новой полимерной фазы с образованием контактов (водородных и гидрофобных связей) между ними и приводит к появлению объемной структуры геля, характеризующейся твердообразными механическими свойствами. [c.356]

Нагревание и титрование кислотами помогают завершить разрушение Н-связей. Эту процедуру описали Кавальери и Розенберг [358]. Они показали, что такое поведение находится в соответствии со структурой нуклеиновых кислот, предложенной Уотсоном и Криком. Они установили далее, что температура этого перехода в растворителях, молекулы которых могут образовывать Н-связь, ниже, чем в инертных растворителях, так что эти два фактора действуют в одном и том же направлении. Денатурация может происходить также вследствие ионизации аминогрупп [23], влияние радиации на ДНК объясняют разрывом Н-связей [454, 2147а]. Механические напряжения также могут повести к разрыву Н-связей и к денатурации белков [1105]. [c.276]

Яв.ление денатурации в этом с.пучае не играет бо.тылой роли, поскольку ультразвук вызывает только незначительную и случайную фрагментацию, вызванную максимальным концентрированием механической энергии на определенных макромолекулярных фрагментах, в результате чего происходит разрыв двойной спиральной структуры в целом. Следовательно, оправдано предположение о том, что молекула ДНК состоит из звеньев, соединенных между собой слабыми связями. Эти связи быстро рвутся под действием ультразвука, в результате чего проявляются фрагменты, сохраняющие нативную конфигурацию (установлено методом электронной микроскопии) и, возможно, и биологическую активность. Предел деструкции достигает в этом случае 300 ООО [82, 83]. [c.244]

Нерастворимые белки, или склеропротеины, находятся в организме животного в твердом состоянии они обеспечивают механическую прочность органов (опорные белки) или защищают от внешних воздействий. В качестве примера приведем кератин, содержащийся в волосах, ногтях, копытах, эпидерме, коллаген кожи, костей и сухожилий и фиброин шелка. Растения не содержат склеронротеинов их роль в растениях выполняет целлюлоза. Склеропротеины растворяются только в концентрированных кислотах и основаниях нри нагревании (один из них — коллаген — даже в кипящей воде), но это растворение сопровождается деструкцией макромолекул из полученных растворов исходный белок но регенерируется. Будучи нерастворимыми, склеропротеины, разумеется, не подвергаются денатурации. В природном состоянии склеропротеины ие гидролизуются ферментами. [c.416]

Из множества способов измельчения сырья в промышленном производстве ферментных препаратов применение нашл различные способы механического разрушения тканей и клеток (с помощью мясорубок, куттеров, гомогенизаторов, растиранием). Кроме того, используют действие органических растворителей, автолиз, например дрожжей, реже — замораживание и оттаивание. Действие ультразвука или вводимых извне ферментов— лизоцима, целлюлаз и т. п.—применяется мало. Удаление балластных белков кратковременным прогреванием или изменением pH среды используется во многих производствах. Можно отметить, что эти операции, легко проводимые в лабораторных условиях, становятся довольно опасными в производстве, когда они выполняются с большими количествами веществ и в связи с этим замедляются. Здесь необходим тщательный контроль стабильности (денатурации и инактивирования) основного выделяемого белка. Это соображение, впрочем, относится практичес ки ко всем операциям препаративной химии ферментов. [c.156]

Структурообразование в мвжфазном слое связано с конформацион-ннми изменениями макромолекул при адсорбции, сопровождающимися уменвиением растворимости белка в связи с денатурацией (сывороточный альбумин, лизоцим), либо в связи с процессом ренатурации - образованием коллагеноподобных спиралей (желатина). В результате больного числа межмолекулярных связей на межфазной границе возникают агрегаты макромолекул, т.е. частицы новой лиофильной фазы. Накопление и сращивание частиц новой лиофильной фазы с образованием контактов (водородные или гидрофобные связи) мехду вини и приводит к появлению двухмерной структуры геля, характеризующейся твердообразными механическими свойствами. [c.201]

Эйринг и Стерн произвели квантово-механическую обработку явления денатурации белка и получили интересные результаты. Хорошо известно, что если нагреть растворы многих белков или обработать их различными реагентами (мочевина, спирт, крепкие кислоты, основания и т. п.), то белки претерпевают внутримолекулярные изменения, известные под названием денатурации. Наиболее характерными результатами денатурации являются 1) падение растворимости, 2) появление сульфгидриль-ных групп, 3) возрастание вязкости раствора молекул белка. Тепловая денатурация белков обладает огромным температурным коэфициентом, который, как показывает табл. 10, соответствует большой энергии активации. [c.67]

Экстракция растворимых белков из тканей может происходить только после разрушения клеточных оболочек, так как последние непроницаемы для больших белковых молекул. Разрушения клеток можно достичь механическим путем, растирая их с песком или с кизельгуром однако при этом наблюдается некоторая потеря белка за счет денатурации, вызываемой адсорбцией белка на силикате. По этой причине лучше разрушать клетки такими приборами, как мясорубка Латапи или гомогенизаторы. Структура клетки разрушается также при действии органических растворителей, например спирта, ацетона или глицерина. Если концентрация глицерина не превышает 85%, то в глицериновый экстракт переходит значительная часть растворимого белка. Этим способом можно экстрагировать гидролитические ферменты из поджелудочной железы и из других органов. Глицериновые экстракты при комнатной температуре относительно стабильны. Повидимому, рыхлая ассоциация белка с полярными гидроксильными группами глицерина уменьшает скорость его денатурации. Однако эти же полярные группы в молекуле глицерина обусловливают взаимное притяжение его молекул и высокую вязкость этого растворителя. Из глицериновых экстрактов очень трудно поэтому получить чистые препараты белков. В связи с этим глицерин в настоящее время редко применяется для разрушения клеточных оболочек. Вильштеттер и его сотрудники для разрушения клеток пользовались ацетоном. Этот метод основан на том, что многие белки при концентрации ацетона выше 80—90% денатурируются очень медленно. Для экстракции размельченный или пропущенный через мясорубку орган помещают в ацетон. Преимущество этой процедуры заключается в том, что ацетон не только разрушает клеточные оболочки, но одновременно экстрагирует из клеток и большинство липидов. Липиды можно затем удалить количественно при последующей обработке эфиром. Остаток после удаления липидов высушивается на листе фильтровальной бумаги и экстрагируется водой, разведенными растворами солей или буферов. Хотя большинство белков, в том числе много важных ферментов, можно получить из ацетоновых вытяжек в нативном состоянии, однако надо помнить, что некоторые лабильные белки при действии этого растворителя денатурируются. [c.10]