Vielleicht möchten Sie ein Protein für ein wissenschaftliches Projekt denaturieren, oder Sie haben über denaturierte Lebensmittel gelesen und möchten wissen, wie das funktioniert. Denaturierung ist der Prozess, bei dem ein Protein seine Form und Struktur aufgrund von Einwirkungen äußerer Kräfte wie Hitze, Strahlung, Säuren und Lösungsmitteln verliert. Organische Lösungsmittel denaturieren normalerweise Proteine. Die genaue Art und Weise, wie Sie ein Protein denaturieren, hängt von dem jeweiligen Protein ab, mit dem Sie arbeiten möchten, da alle unterschiedliche Denaturierungsmittel auf unterschiedlichen Ebenen erfordern. Fast jedes Protein kann jedoch denaturiert werden, wenn Sie wissen, was Sie in der Umgebung des Proteins ändern müssen.
Schritte
Methode 1 von 2: Denaturieren eines Proteins
Schritt 1. Verwenden Sie Hitze
Hitze ist eine der einfachsten und gebräuchlichsten Methoden, um ein Protein zu denaturieren. Wenn das fragliche Protein in Lebensmitteln vorhanden ist, werden die Proteine durch einfaches Kochen des Lebensmittels denaturiert. Viele Proteine können denaturiert werden, indem sie einer Temperatur von oder über 100 °C (212 °F) ausgesetzt werden. Dadurch können die Proteine koagulieren und ihre Löslichkeit verringern.
Die Dauer der Exposition hängt davon ab, was Sie der Hitze aussetzen. Ein Ei zum Beispiel kann in einer Pfanne bei mittlerer Hitze in fünf Minuten garen, während ein Braten in einem Ofen Stunden dauern kann
Schritt 2. Tragen Sie Alkohol auf
Alkohol unterbricht die Wasserstoffbrückenbindungen, die zwischen Amidgruppen einer Peptidbindung auftreten. Wenn ein Protein einer Alkohollösung ausgesetzt wird, gehen die Alkoholmoleküle neue Bindungen mit der Proteinkette ein. Verwenden Sie eine Lösung aus 70 % Alkohol, um die Zellwand der Bakterien zu durchbrechen und das Protein zu denaturieren.
Konzentrierte Alkohole können gefährlich sein, da sie sowohl entzündlich als auch giftig sind. Tragen Sie immer die vollständige Sicherheitsausrüstung, einschließlich Handschuhe und Augenschutz, und handhaben Sie sie in einer sicheren, temperaturkontrollierten Umgebung
Schritt 3. Ändern Sie den pH-Wert
Die innere Struktur eines Proteins kann aufgebrochen werden, wenn seine Umgebung sehr sauer oder sehr alkalisch ist, da sie die ionischen Bindungen zerstören, die die Salzbrücken des Proteins zusammenhalten. Fügen Sie dem Protein eine Säure- oder Basenlösung hinzu. Die Umgebung sollte einen pH-Wert von über 10 oder unter 4 haben, um die Denaturierung zu fördern. Wenn Sie die Veränderung mit Säure induzieren, sollte der pH-Wert zwischen 2 und 5 liegen.
Eine Änderung des pH-Wertes kann eine Aminosäure ionisieren, abhängig vom pKa jeder funktionellen Gruppe in dieser Aminosäure. Sie können auch die in der Aminosäure vorhandene Aminogruppe oder Carboxylgruppe ionisieren
Schritt 4. Versuchen Sie es mit Schwermetallsalzen
Schwermetalle können Bindungen im Protein zerstören, wodurch es seine Struktur verliert. Salze von Schwermetallen wie Quecksilber und Blei können verwendet werden, um verschiedene Proteine zu denaturieren. Solche Salze sind bei den meisten Chemikalienlieferanten erhältlich und sollten immer mit Vorsicht und angemessener Sicherheitsausrüstung, einschließlich Handschuhen und Augenschutz, verwendet werden.
Schwermetalle können mit den funktionellen Seitenkettengruppen eines Proteins interagieren, um Komplexe zu bilden. Schwermetalle oxidieren auch die Aminosäureseitenketten des Proteins
Methode 2 von 2: Proteine renaturieren
Schritt 1. Bestimmen Sie, ob sich ein Protein neu falten kann
Einige Formen der Denaturierung sind dauerhaft, während andere rückgängig gemacht werden können. Das Kochen von Eiern oder Fleisch zum Beispiel kann nicht rückgängig gemacht werden, aber ein Protein, das einem hohen pH-Wert ausgesetzt war, kann sich in einer neutraleren Umgebung wieder formieren.
Ob sich das Protein neu falten kann oder nicht, hängt von seiner DNA ab. Die DNA enthält die Informationen, die das Protein benötigt, um in seinen nativen Zustand zurückzukehren
Schritt 2. Entfernen Sie den Denaturierungsfaktor
Bringen Sie die Umgebung um das Protein zur Stase und entfernen Sie das denaturierende Element. Entfernen Sie beispielsweise die Säure oder Base oder bringen Sie das Protein auf eine angemessenere Temperatur zurück.
Schritt 3. Verwenden Sie ein Renaturierungskit
Viele Unternehmen für Laborbedarf verkaufen Renaturierungskits, mit denen Sie nach den besten Parametern suchen können, um die Renaturierung zu fördern. Solche Kits können besonders hilfreich sein, wenn Sie Proteine in einer Labor- oder Versuchsumgebung untersuchen.
Tipps
- Ein denaturiertes Protein verliert seine Quartär-, Tertiär- und Sekundärstruktur, die in seinem nativen Zustand sichtbar ist, aber seine Primärstruktur bleibt erhalten.
- Ein denaturiertes Protein verliert auch einen Teil seiner Bioaktivität, in einigen Fällen, wie bei Enzymen, seine Funktionsfähigkeit. Substrate können beispielsweise nicht mehr an denaturierte Enzyme binden.
- Das denaturierte Protein kann seine Löslichkeit in einer Lösung verlieren.
- Sie können Nukleinsäuren auch mit Labortechniken denaturieren, um die Stränge zu trennen.
