2) денатурацией (+)
3) ренатурацией
4) ионизацией
Денатурацией называют нарушение нативной пространственной организации белковой молекулы под воздействием физических или химических факторов. При этом изменяются вторичная, третичная и, если она имеется, четвертичная структуры белка вследствие разрушения водородных, ионных, гидрофобных и ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Первичная структура, то есть последовательность аминокислотных остатков, обычно сохраняется, поскольку пептидные связи не расщепляются.
К денатурирующим факторам относятся нагревание, экстремальные значения pH, соли тяжёлых металлов, органические растворители, детергенты, радиация и интенсивное механическое воздействие. Потеря нативной конформации приводит к снижению или исчезновению биологической активности ферментов, изменению растворимости и агрегации белка; характерный бытовой пример — необратимое свёртывание альбумина при нагревании. Если первичная структура сохранена и повреждение не вызвало агрегации, возможно частичное или полное восстановление конформации, которое называют ренатурацией.
| Процесс или состояние | Основное молекулярное изменение | Состояние пептидных связей | Функциональный результат | Типичный пример или критерий |
|---|---|---|---|---|
| Денатурация | Разрушение нативной вторичной, третичной и/или четвертичной структуры | Обычно сохраняются | Утрата биологической активности, изменение растворимости, возможная коагуляция | Свёртывание белка при нагревании или действии экстремального pH |
| Обратимая денатурация | Временное нарушение слабых взаимодействий без выраженной агрегации | Сохраняются | Функция может восстановиться после удаления денатурирующего фактора | Ренатурация очищенного белка в благоприятных условиях |
| Необратимая денатурация | Глубокое разворачивание с агрегацией, окислением или неправильным образованием дисульфидных связей | Чаще сохраняются, но восстановление конформации невозможно | Стойкая потеря активности и выпадение белка в осадок | Термическая коагуляция белков яйца |
| Ренатурация | Восстановление нативной пространственной структуры после устранения причины денатурации | Не нарушаются | Возможно возвращение биологической активности | Восстановление структуры при нормализации pH и удалении денатурирующего агента |
| Ионизация | Изменение электрического заряда функциональных групп аминокислот в зависимости от pH | Не затрагиваются | Меняются растворимость, электрофоретическая подвижность и межмолекулярные взаимодействия | Заряд белка в изоэлектрической точке равен нулю |
| Гидролиз или протеолиз | Расщепление пептидных связей с образованием пептидов и аминокислот | Нарушаются | Изменяется первичная структура, восстановление исходного белка невозможно | Действие протеолитических ферментов или сильных кислот |
Таким образом, ключевой признак денатурации — утрата нативной конформации при преимущественном сохранении аминокислотной последовательности. В отличие от ионизации, она затрагивает пространственную организацию молекулы, а не только её заряд. От гидролиза денатурация отличается отсутствием обязательного расщепления пептидного остова. Именно поэтому нарушение природной структуры белка классифицируют как денатурацию.