Denaturatsiya va unga olib keluvchi fizik-kimyoviy omillar

Denaturatsiya va unga olib keluvchi fizik-kimyoviy omillar. Oqsillarning xarakterli xossalaridan biri ularning turli fizik va kimyoviy ta’sirlar ostida birlamchi strukturani saqlab qolgan holda yuqori tuzilish darajasi bo`lgan – ikkilamchi, uchlamchi va to`rtlamchi strukturalarining buzilib, nativ (tabiiy) fizik-kimyoviy, eng muhimi biologik xususiyatlarini yo`qotishidir. Bu hodisa denaturatsiya deb atalib, eritmani qizdirish natijasida yaqqol namoyon bo`ladi va avvalo, oqsilning erish qobiliyati o`zgarishi bilan xarakterlanadi. Denaturatsiya faqat murakkab fazoviy tuzilishga ega bo`lgan molekulalar uchungina xos bo`ladi. Shu sababli sintetik va tabiiy peptidlar bunday xossaga ega emaslar.

Denaturatsiya vaqtida to`rtlamchi, uchlamchi va hatto ikkilamchi strukturani mustahkamlovchi bog`lar uziladi. Buning natijasida polipeptid zanjir yoyiladi yoki tartibsiz o`ram holatiga keladi. Natijada gidrat qobig`i yo`qolib, oqsil cho`kmaga tushadi. Lekin bu cho`kma tuzlanishdan hosil bo`lgan cho`kmadan farq qiladi, ya’ni tuzlanishdan so`ng oqsil o`zining tabiiy holatini saqlab qoladi, denaturatsiyada esa bunday xossalar yo`qoladi. Bunday holat denaturatsiya va tuzlanishga olib keluvchi moddalarning ta’sir etish mexanizmlari turlicha ekanligini ko`rsatadi.

Denaturlovchi omillar ikki guruhga bo`linadi: fizik va kimyoviy. Fizik omillarga harorat, bosim, mexanik ta’sirlar, ultratovush va ionlashtiruvchi nurlar kiradi.

Oqsillarning issiqlik ta’sirida denaturatsiyalanishi eng ko`p o`rganilgan hodisa hisoblanadi. Qadimdan ma’lumki, oqsillar qizdirilganda iviydi (koagulyatsiyalanadi) va cho`kmaga tushadi. Ko`pchilik oqsillar termolabil, ammo qizdirishga juda chidamli oqsillar ham ma’lum. Tripsin, ximotripsin, lizotsim va biologik membranalarning ayrim oqsillari bunga misol bo`la oladi. Qaynoq buloqlarda uchraydigan bakteriyalarning oqsillari qizdirishga alohida chidamliligi bilan farq qiladi. Bunday oqsillar qizdirilganda harorat oqsi molekulasining ichki qismidagi bog`larni uzish uchun yetarli bo`lmaydi. Oqsillar izoelektrik nuqtasida juda tez issiqlik denaturatsiyasiga uchraydi. Oqsillarning unday xossasidan amaliyotda foydalaniladi. Ayrim oqsillar esa aksincha, past haroratda denaturatsiyalanadi.

Denaturatsiyaga olib keluvchi kimyoviy omillarga kislota va ishqorlar, organik erituvchilar (spirt, atseton), detergentlar (yuvish vositalari), ayrim amidlar (siydikchil, guanidin tuzi), alkoloidlar, og`ir metallar (mis, qo`rg`oshin, bariy, ruh, kadmiyning tuzlari) kiradi. Kimyoviy moddalarning denaturlovchi ta’sir mexanizmi ularning fizik-kimyoviy xossalariga bog`liq. Kislota va ishqorlar oqsilni cho`ktiruvchi moddalar sifatida keng qo`llaniladi. Ko`pchilik oqsillar muhit pH ning qiymati 2 dan past va 10-11 dan yuqori bo`lganda denaturlanadi. Ammo ayrim oqsillar, masalan giston va protaminlar hattoki pH=2 yoki pH=10 bo`lganda ham denaturlanmaydi.

Og`ir metallar, alkoloidlar ham cho`ktiruvchi sifatida ishlatiladi, chunki ular oqsillarning qutbli guruhlari bilan mustahkam bog`lar hosil qilib, vodorod va ion bog`larini uzadi.

Denaturlangan oqsillarning xossalari. Denaturlangan oqsillar uchun quyidagi belgilar xos bo`ladi:

1) nativ oqsil molekulasiga nisbatan funktsional (COOH, NH2 , SH2, OH) guruhlarning soni ortadi. Bu guruhlarning bir qismi odatda oqsil molekulasining ichida bo`ladi. Denaturatsiyada polipeptid zanjirning yoyilishi natijasida bu qo`shimcha guruhlar yuzaga chiqadi;

2) oqsil molekulasining yoyilishi natijasida gidrofob radikallar yuzaga chiqadi, gidrat qobig`i va zaryadi yo`qolishi sababli oqsilning eruvchanligi kamayadi va u cho`kmaga tushadi;

3) oqsil molekulasining konfiguratsiyasi o`zgaradi;

4) molekulaning tabiiy struktura tuzilishining buzilishi oqibatida biologik faolligining yo`qotilishi;

5) tabiiy oqsilga nisbatan denaturlangan oqsillar proteolitik fermentlar ta’sirida osonroq parchalanadi. Chunki tabiiy oqsilning ixcham strukturasi yoyilib u g`ovak shakliga o`tadi va bu oqsilning peptid bog`iga fermentlar kirib, ta’sir qilishini osonlashtiradi. Shu sababli tarkibida oqsil saqlovchi mahsulotlar (ayniqsa go`shtni) issiqlik ta’sirida yoki boshqa yo`l bilan ishlangandan so`ng ovqat hazm qilish a’zolarida proteolitik fermentlar ishtirokida oson hazm bo`ladi.

Odam va hayvonlar oshqozonida tabiiy denaturlovchi agent – xlorid kislota ishlab chiqilib, u oqsilni denaturlash yo`li bilan uning fermentlar ta’sirida parchalanishiga yordam beradi. Ammo oshqozonda xlorid kislota va proteolitik fermentlarning bo`lishi oqsil tabiatli dori moddalarini og`iz orqali qabul qilishga yo`l qo`ymaydi, chunki ular denaturlanib shu joyning o`zida parchalanishi natijasida biologik faolligini yo`qotadi.

Denaturlangan oqsillarning fizik-kimyoviy va biologik xossalarining tiklanishiga renaturatsiya yoki renativatsiya deyiladi. Bunda oqsilning strukturasi avvalgi holatiga kelsa, uning biologik faolligi ham qayta tiklanadi.