Термическая денатурация белка.

При синтезе белковой молекулы она имеет вначале вид цепочки, в которой соединены ковалентными связями остатки водорастворимых (гидрофильных) и водонерастворимых (гидрофобных) аминокислот. Они чередуются друг с другом согласно генетическому коду белка (рисунок 10а). В водной среде цитоплазмы такая цепочечная структура из-за наличия остатков гидрофобных аминокислот нестабильна. Остатки гидрофобных аминокислот как бы отталкиваются от воды. Поэтому в течение короткого времени белковая молекула спонтанно перестраивается таким образом, что остатки гидрофобных аминокислот смещаются по направлению друг к другу, перемещаясь в центр белковой молекулы, а остатки гидрофильных аминокислот остаются на ее периферии, контактируя с водной средой и экранируя от нее «водоотталкивающие» остатки гидрофобных аминокислот (рисунок 10б).

а	б
в	г

- остатки водорастворимых (гидрофильных) аминокислот

- остатки водонерастворимых (гидрофобных) аминокислот

Рисунок 10. Схема процесса термической денатурации белка (пояснения в тексте).

При нагревании, из-за усиления броуновского движения и подвижности связей, структура молекулы изменяется (рисунок 10в), и становятся возможными кратковременные контакты остатков гидрофобных аминокислот с водой (рисунок 9г). Если повышение температуры кратковременно и невелико, то при ее нормализации исходная структура белковой молекулы восстанавливается. При более высоких температурах или длительном повышении температуры остатки гидрофобных аминокислот расположенных рядом молекул благодаря так называемым гидрофобным взаимодействиям начинают как бы слипаться друг с другом. При этом возникает новая устойчивая структура, состоящая из совокупности молекул. Она обладает новыми физическими свойствами (утрата водорастворимости, изменение оптических свойств). Исходные биологические свойства отдельных молекул необратимо утрачиваются.

Простейший пример денатурации белка – изменение цвета и консистенции яичного белка при его термической кулинарной обработке.

При денатурации всех или значительной части белков живой клетки происходит ее мгновенная или отсроченная гибель. Гибель многих клеток ткани при повышении температуры соответствует клиническому и патологоанатомическому понятию тканевого некроза.

3.3. Фотохимические воздействия

Всем живым существам необходим свет. С момента появления первых одноклеточных им всегда требовался свет для инициирования химических реакций. Действие низкоинтенсивного лазерного излучения вследствие своей монохроматичности может быть использовано для целенаправленного изменения системы термохимических реакций в организме путем избирательного усиления отдельных реакций. Рассмотрим некоторые примеры стимулированных светом химических реакций в организме.