השאלה המקורית: כשמחממים חלבונים, הקשרים הבין-מולקולריים שלהם נחלשים ומתרחשת דנטורציה. כשמכינים חביתה מביצה, מחד גיסא כשהביצה נמצאת במצב נוזל היא מחוממת, האנרגיה הקינטית של החלקיקים עולה, הקשרים שמייצבים את החלבון נחלשים, ומאידך גיסא הביצה הופכת מנוזל למוצק, בצורת אומלט/מקושקשת. איך זה הגיוני? הרי כשאני מרתיח חלב הוא מתאדה, וכשאני מרתיח חלב סויה הוא גם מתאדה. זה לא מובן לי.



כדי להבין מדוע ביצה נוזלית הופכת לחביתה כשמחממים אותה יש להבין תחילה איך בנויים החלבונים.

חלבונים הם שרשראות של חומצות אמינו המקודדות על ידי הקוד הגנטי (מולקולות הדנ"א שבגרעיני התאים). שרשרת חומצות האמינו המקודדת על ידי רצף הדנ"א נקראת "המבנה הראשוני של החלבון". חומצות האמינו מתחברות ביניהן בקשרים חזקים מאוד הנקראים קשרים קוולנטיים, שאינם מתפרקים בחימום המתרחש כשאנו מטגנים ביצה. השרשרת הזו מורכבת מאטומי פחמן (C) וחנקן (N) המחוברים ביניהם ברצף קבוע, N-C-C-N-C-C-...-, שמקורו בחלק שנשאר זהה בכל חומצות האמינו שאליו מחובר השייר המשתנה (אותו נהוג לסמן באות R) הקובע את סוג החומצה האמינית.


חומצה אמינית יחידה | תרשים: ויקיפדיה

אחד מכל שני הפחמנים שבשרשרת מחובר בקשר כפול לאטום חמצן (O), שמסוגל לייצר קשר כימי המכונה קשר מימן עם אטום המימן (H) המחובר לכל אטום חנקן בשרשרת חומצות האמינו. קשרי המימן האלה יוצרים מבנים סליליים המכונים אלפא הליקס, או מבנים קווים המכונים בטא שיטס, בהתאם לאופי השיירים (R) המחוברים לשרשרת. המבנים האלה יוצרים את "המבנה השניוני של החלבון". כיוון שהמבנה השניוני מוחזק על ידי קשרים כימיים חלשים יחסית (קשרי מימן), המבנים האלה נהרסים כשאנו מחממים את הביצה.

 


שלבים בהתקפלות חלבון | תרשים: ויקיפדיה

בנוסף, כפי שכבר ציינתי, לשרשרת הראשית מחוברים שיירים שמקורם בחומצות האמינו המקודדות ברצף הדנ"א. בטבע יש 20 חומצות אמינו כאלה. השיירים מורכבים מקבוצות בעלות אופי כימי שונה: חלקם טעונים, חלקם אוהבי מים (הידרופיליים) וחלקם דוחי מים (הידרופוביים). רוב החלבונים יתקפלו כך שהשיירים דוחי המים יקשרו ביניהם בליבת החלבון, ואילו השיירים אוהבי המים יפנו כלפי חוץ ויקנו לחלבון יציבות בסביבה המימית שבה הוא נמצא.

הקשרים בין השיירים יוצרים את המבנה השלישוני של החלבון, שנהרס אף הוא בחימום. לעתים קרובות יש לחלבונים גם מבנה רביעוני המוגדר כחיבור בין כמה מבנים שלישוניים. גם הוא נהרס כמובן בחימום.

אם כך, חימום הביצה הורס את כל מבני החלבון פרט למבנה הראשוני, שהוא שרשרת חומצות אמינו עם שיירים חשופים. ההרס הזה של מבני החלבון מכונה דה-נטורציה. שיירים דוחי מים שנחשפים בתהליך הדה-נטורציה אינם יציבים בנפרד, ולכן הם יוצרים קשרים עם שיירים דוחי מים אחרים שמקורם בשרשראות חלבון אחרות. כיוון שהקשרים האלו נוצרים באופן אקראי בין שרשראות חלבון שונות, נוצר מבנה גדול שמחבר בין כל שרשראות החלבון שבביצה. הפלא ופלא – זו בדיוק חביתה.

חלב מורכב ברובו ממים, ולכן מה שמתאדה בחימום הוא המים ולא החלבונים. תהליך דומה לזה של יצירת החביתה קורה לחלב בתהליך ההתגבנות.

ראינו שחלבונים שקיפולם המקורי נפגע יוצרים ביניהם קשרים אקראיים.לעתים אפשר להפיק מכך תועלת, כמו בטיגון של חביתות, אולם אם חלילה קורה תהליך דומה בגוף הוא עלול לגרום בעיות רבות.

בומרנג – בחזרה אליך
האם תוכל למצוא מחלות הקשורות בשינויים במבני חלבונים?

רות חייט
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

3 תגובות

  • שלומי

    איבוד מערך החלבון

    כידוע החלבון בונה את השריר לאחר לאחר האימון.
    האם טיגון הביצה גורם לאיבוד מערך החלבון מבחינת איכות או כמות חלבון?
    האם חימום הביצה במים רותחים (ביצה קשה) גורם לאיבוד מאיכות או מכמות החלבון? אם לא אני שמח ואם אכן יש פגיעה מה ניתן לעשות?

  • סופיה רובן

    מחלות הקשורות בשינוי במבנה החלבונים

    מחלת קרויצפלד יקוב בבני אדם קשורה בשינוי הצורה של החלבון ..
    נכון ? :]

  • גיורא

    תשובה לבומרנג

    איני מכיר מחלות הקשורות בשינוי מבנה החלבונים אך אני יודע שבמכת חום מהשמש או כשעולה חוף הגוף מאוד בעקבות מחלה החלבונים משנים את צורתם ולכן תפקודם נפגע.
    דרך אגב תמיד אמרו לנו להיזהר ממכת חום משום שהנזק שלה בלתי הפיך, האם זה נכון?