محصولات پودری
اجزای اصلی شیر طبیعی را آب، چربی، پروتئین و املاح معدنی تشکیل می‌دهد. پروتئین‌ها، زنجیره‌ای از مولکول‌های اسید آمینه هستند که عموماً توسط پیوندهای پپتیدی(پیوند پپتیدی (Peptide Bond) نوعی پیوند کووالانسی است که بین دو اسید آمینه تشکیل می‌شود و به عنوان یکی از مهم‌ترین پیوندها در ساختار پروتئین‌ها شناخته می‌شود) به هم وصل شده و یک ساختار سه‌بعدی و پیچ‌خورده را شکل می‌دهند. یکی از فرآیندهای مربوط به پروتئین‌ها، دناتوره شدن آن‌هاست که در اثر تغییر عوامل محیطی مانند pH، دما رخ می‌دهد. طی دناتوراسیون، ساختمان طبیعی سه‌بعدی پروتئین از بین می‌رود و دیگر پروتئین قادر به انجام عملکردش نخواهد بود. اثرات دناتوراسیون شامل کاهش حلالیت، کاهش فعالیت بیولوژیکی، حساسیت بیشتر در مقابل آنزیم‌های تجزیه‌کننده پروتئین و تغییر قدرت جذب آب است. با این حال، برخی پروتئین‌ها می‌توانند پس از برداشتن عامل دناتوره‌کننده، دوباره به حالت طبیعی بازگردند که به این فرآیند رناتوراسیون گفته می‌شود.
از آن‌جایی که بسیاری از آنزیم‌ها خود نوعی پروتئین هستند، دناتوره شدن می‌تواند نقش حیاتی آن‌ها را مختل کند. آنزیم‌ها برای حفظ حیات ضروری‌اند؛ زیرا بیشتر واکنش‌های شیمیایی در سلول‌های بیولوژیکی مانند هضم غذا، بدون حضور آنزیم‌ها بسیار کند انجام می‌شوند یا به محصولات متفاوتی منتهی می‌گردند. به‌عنوان مثال، بیماری عدم تحمل لاکتوز (lactose intolerance) که در آن بدن قادر به هضم مقادیر قابل توجه لاکتوز (قند اصلی شیر) نیست، ناشی از کمبود آنزیم لاکتاز است.
برای اینکه یک آنزیم بتواند وظیفه خود را انجام دهد، باید ساختار سه‌بعدی دقیق و مشخصی داشته باشد، اما حتی یک آنزیم دناتوره شده می‌تواند در کسری از ثانیه تغییر شکل داده و در یک واکنش شیمیایی شرکت کند؛ البته تنها در صورتی که ساختار طبیعی‌اش را بازیابد.
سوالات مهم در خصوص دناتوره شدن
چه تفاوتی بین دناتوراسیون و رناتوراسیون پروتئین‌ها وجود دارد؟
در دناتوراسیون، ساختار سه‌بعدی طبیعی پروتئین از بین می‌رود و عملکرد آن مختل می‌شود. اما در رناتوراسیون، پروتئین در صورت حذف عامل آسیب‌زا (مثل گرما یا اسید)، می‌تواند به ساختار طبیعی‌اش بازگردد و عملکرد خود را بازیابد. رناتوراسیون همیشه ممکن نیست و به نوع پروتئین و شدت آسیب بستگی دارد.
چرا تغییر دما یا pHمی‌تواند ساختار یک پروتئین را از بین ببرد؟
پروتئین‌ها دارای ساختار سه‌بعدی خاصی هستند که توسط پیوندهای ضعیف مانند پیوندهای هیدروژنی، یونی و واندروالس بین زنجیره‌های جانبی اسیدهای آمینه حفظ می‌شود. تغییر دما یا pH می‌تواند این پیوندها را بشکند یا تضعیف کند، در نتیجه ساختار طبیعی پروتئین به‌هم می‌ریزد و دناتوره می‌شود.
چگونه دناتوره شدن می‌تواند فعالیت بیولوژیکی یک پروتئین را کاهش دهد؟
فعالیت بیولوژیکی پروتئین‌ها به ساختار خاص سه‌بعدی آن‌ها وابسته است. وقتی این ساختار در اثر دناتوراسیون تغییر می‌کند، توانایی پروتئین در تعامل با دیگر مولکول‌ها، شرکت در واکنش‌ها یا انجام وظایف سلولی از بین می‌رود. در نتیجه عملکرد آن کاهش یا کاملاً حذف می‌شود.
چرا پیوند پپتیدی برای ساختار پروتئین‌ها اهمیت حیاتی دارد؟
پیوند پپتیدی اسیدهای آمینه را به یکدیگر متصل می‌کند و زنجیره‌ی اصلی پروتئین را تشکیل می‌دهد. بدون این پیوندها، اسیدهای آمینه نمی‌توانند به صورت منظم به هم متصل شوند و ساختار اولیه پروتئین شکل نمی‌گیرد. این پایه‌ای‌ترین بخش در تشکیل و نگهداری ساختار پروتئین است.
