А. Ж. Сейтембетова



жүктеу 2.91 Mb.
бет1/11
Дата13.01.2017
өлшемі2.91 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
А. Ж. СЕЙТЕМБЕТОВА

С.С.Лиходий

Биологиялық химия

АЛМАТЫ “БІЛІМ”1994

Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау министірлігі медицина институттарының студенттергне арңалған оқу құралы ретінде ұсынған

Сейтембетова А.Ж.,

Лиходий С.С.

Биологиялық-химия - Алматы,. Білім, 1994 -.304 б

Оқу құралында жалпы статикалық биохимияның негізгі деректері, адам организміндегі зат алмасу биохимиясы мен функционалдық биохимия мәселелері дамтылған. Сонымен бірге, адам организмінің физиологиялық функциясына, ауру патологиясына, диагноз қоюлың биохимиялық негізіне, аурудың алдын алу және емдеу жолдарына, биохимияның клиникалық пәндермен байланысына жете көңіл бөлінген.

Медицина және педагогикалық институттардың студенттеріне арналған



Мазмұны

Алғы сөз.

Кіріспе. Биохимия пәні және_оның міндеттері.

Биохимия ғылымын зерттеу әдістері.
І тарау. Белоктар .

Белоктардың жалпы сипаттамасы және физикалық-химиялық қасиеттері.
Белоктардың кеңістіктегі орналасуы.

Белоктардың жіктелуі.

ІІ тарау. Ферменттер.

Ферменттер туралы жалпы түсінік. Ферменттердің адам тіршілігін-дегі маңызы.
Ферменттердің жіктелуі және номенклатурасы.

Ферменттердің жалпы қасиеттері.

Ферменттердің активтілігін реттеу.

ІІІ тарау. Нуклеин қышқылдарының биосинтезі.

ДНҚ-ның биосинтезі.
РНҚ-ның биосинтезі – транскрипция.

Белоктардың биосинтезі және оны реттеу.

ІҮ тарау. Зат алмасу. Биомембраналар.

Зат алмасуға жалпы сипаттама, метаболизм, катаболизм, анаболизм.

Биомембраналар.

Мембраналардың физикалық-химялық қасиеттері.

Энергия алмасуы. Биологиялық тотыгу.

Тыныс алу тізбегі.
Биологиялық тотығудың реттелуі.

Катаболизмнің жалпы жолдары.

Ү тарау. Көмірсулардың алмасуы.

Глюкозаның аэробты және анаэробты жолмен ыдырауы.
Гликолиз бен гликонеогенездің реттелуі.

Глюкозаның пентозофосфаттық жолмен ыдырауы.

Гликогеннің алмасуы.
ҮІ тарау. Майлардың алмасуы.

Организмдегі майлардың биологиялық маңызы.
Майлардың клеткаішілік тотығуы.

Майлардың биосинтезі.

Майлар метоболизмінің реттелуі.

Стероидтардың алмасуы.
ҮІІ. тарау. Амин қышқылдарының алмасуы.

Тканьдердегі амин қышқылдары және олардың қолданылуы.



Трансаминделу реакциялары және осы реакцияларды жүргізудегі пиридоксальфосфаттың алатын орны.

Трансаминаза ферменттерінің активтілігін анықтаудың кли-

никалық маңызы.
Тотығып дезаминделу реакциялары.

Организмдегі аммиакты залалсыздандыру жолдары.

Кейбір амин қышқылдарының алмасу ерекшеліктері. Нуклеатидтердің алмасуы. Нуклеин қышқылдарының қорытылуы және сіңірілуі.

ҮШ тарау. Гормондар. Химиялық құрамы. Биосинтезі. Гормондардың бөлінуінің реттелуі.

Реттеуші жүйелердің иерархиясы. Гормондардың метаболизмдегі ролі.
Гормондардың жіктелуі.

Гормондардың синтезі және олардың секрециясын реттеу.

Зат алмасуда реттеудегі гормондардың атқаратын ролі.

Глюкагон және инсулин.

Тұз-су алмасуының реттелуі. Кальций және фосфаттардың

алмасуы.
IX тарау. Функциональды биохимия.

Қан биохимиясы. Қанның белоктың және ферменттік құрамы.
Эриттоциттер биохимиясы. Гемоглобин синтезі және ыдырауы.

Қанның ұюы.

Бауырдың биохимиясы.

Нерв жүйесінің биохимиясы.

Ми клеткаларында жүретін метаболизмнің ерекшеліктері.

Бұлшықет тканьдерінің биохимиясы.

Бұлшыттердің жиыралу механизмі.

Бұлшықеттердегі зат алмасу ерекшеліктері.

Дәнекер ткань биохимиясы.

Коллаген биосинтезі және оның өзгерістері.
Мукополисахаридтердің негізгі қасиеттері.

Пайдаланылған әдебиеттер.

Алғы сөз

Оқу құралы авторлардың көп жылдар бойы биохимия пәнімен дәрігерлік институттың емдеу және балаларды емдеу факультет-рерінде орыс тілінде және соңғы жылдарда қазақ тілінде оқыған лекция материалдары негізінде жазылған.

Оқу кұралы 3 бөлімнен тұрады:

I. Статикалық биохимия. Бұл бөлімде адам тіршілігінің негізі болып табылатын белоктардың, нуклеин қьшқылдарының химиялық құрамы мен құрылысы және клеткадағы синтезделу жолдары қамтылған.

Белоктардың маңызды қызметінің бірі биокатлизаторлық қызмет. Осыған орай, ферменттер қызметінің қалыпты жағдайдан ауытқуы, көптеген аурулардың негізі болатандықтан, олардың талғамдылығына көп түрлілігіне, әсер ету механизміне ерекше көңіл бөлінген.

ІІ.Динамикалық биохимия. Бұл бөлімде клетка ішінде жүретін зат алмасу процестері - көмірсулардың, майлардың, амин қышқылдарының, нуклеотидтердің өзгерістері жан-жақты қамтылған. Бұл бөлімдегі келтірілген материалдардың ерекшелігі адам организмінде жүретін зат алмасударының қалыпты жолдарынан басқа патологиялық құбылыстардың болу мүмкіндігі, олардың себептері қарастырылған.

ІІІ. Фунционалды биохимия. Бұл бөлімде бауырда, қанда, нерв жүйесінде, бұлшық еттерде, дәнекер ткандерде жүретін зат алмасудың ерекшеліктері қарастарылады. Сонымен қатар гормондардың адам организмінің метаболизміндегі алатын орнына ерекше көңіл бөлінген.

Әрбір бөлімде зат алмасудың қалыпты және патологиялық жол-

дары тығыз байланысы кесте және реакция теңдеулері түрінде

көрсетілген.

Осы оқу құралын дайындауға көп көмек көрсеткен әріптесіміз, биохимия кафедрасының доценті Б.Т.Бусурмановаға, фармакология кафедрасының профессоры Д.Д.Мұхамбетовке, Шымкент медицина инстутының профессоры Н. Ж. Ормановқа ризашылығымызды білдіріп, алғыс айтамыз. Соңдай-ақ осы кітаптың жарық көруіне қаржы жағынан демеуші болған "АҚТАҢ ЛТД” /директоры физика-математика ғылымдарының кандидаты Омаров А.Н. / фирмасының үлесін де атап кеткіміз келеді.

3

Әрине, бұл біздің бірінші талаптанып жазған еңбегіміз болғандықтан, кемшіліксіз дей алмаймыз, сондықтан өз пікірлерін айтып, оқу құралын әрі қарай жетілдіріп, толықтыруға кеңес беремін деген қауымға алдын ала алғысымызды білдіреміз. Біздің адресміз: 473029, Акмола каласы 29,



Делегаттар көшесі 91,

Акмола мемлекеттік

медицина институтының

биохимия кафедрасы

4

КІРІСПЕ .



БОХИМИЯ ПӘНІ ЖӘНЕ ОНЫҢ МІНДЕТТЕРІ

Биохимия тіршілік туралы ғылым, яғни тіршілік ету процестеріндегі заттардың құрамын, энергия алмасуын және олардың бірімен-бірінің тығыз байланыста екендігін молекулалық деңгейде зерттейтін ғылым.

Биохимия пәнінің негізгі міндетінің бірі-химиялық заттардың, молекулалардың тірі организмде өзара әрекеттесуін, тірі организмнің белгілі бір күйін, макромолекулалардың құрылысы мен қызметінің біріне-бірінің тәуелділігін көрсете білу. Биохимия пәнінің медицина саласындағы міндетері:

а/ адамның әртүрлі ауруларының биохимиялық негізін зерттеу

б/ олардың қандай ауруға жататындығын анықтау;

в/ емдеу жолдарын көрсетіп және қалай ол аурудың алдын алуға болатындығын көрсету.

Биохимия XIX ғасырдың аяғына жақын физиология мен орга-калық химия ғылымдарынан жеке ғылым ретінде бөлініп шықты. Бұл саладағы ең алғашқы ірі жаңалықтардың бірі, орыс ғалымы З. Кирхгофф ашқан /І8І4 жылы/ крахмалдың диастаза ферментінің әсерімен ыдырауы болды. Бірақ бұл жылдары биохимиялық зерттеулердің теориялық түтсініктердің аздығына сәйкес қолдау таппады. Бұл кезде Европада әлі виталистік түсініктер, идеализм кеңінен орын алған болатын. XIX ғасырдың аяғында на биохимия медицина мен ауыл шаруашылығына көмегін тигізе отырып, тез дами бастады. Биохимия ғылымының дамуына Д. И. Менделеев,

А. М.Бутлеров, И. И. Мечников, И. М. Сеченов, А.Я.Данилевский, И. П. Павлов, К. А. Тимирязев, М. В. Ненцкий, В. И. Палладин сияқты орыс ғалымдары өздерінің зор үлестерін қоста.

Биохимия ғылымының дамуына А.Н.Бах атындағы биохимия институты, Украина ғылым Академиясының биологиялық институты, РСФСР ғылым академиясының биологиялық және медициналық институттары, т. б. институттардың ашылуы және А. В.Палладин, А. Энгельгардт, А. И .0парин, В. Скулачев сияқты ғалымдардың еңбектері зор ықпалын тигізді.

Сонымен бірге бұл ғылымының дамуына Ә.Фишер, Д.Сенджер, Уотсон, Ф. Крик, С. Очса, А. Кориберг, Ф. Лигаданн, Г. Кребс

5

сияқты шет ел ғалымдарының қосқан үлестері айтрлықтай бол-



ды.

XX ғасырды биологияның алтын дәуірі деп атайды, себебі биохимияның өте маңызды деректері мен заңдылықтары ашылды. Олардың қатарына:

І. Генетиканың молекулалық негіздерінің шешілуі және нуклеин қышқылдары құрылысының анықталуы /Қос тізбекті НҚ құрылысы.

2. Клеткадғы энергия тасымалдануының негізгі принциптерінің мембраналардың, митохондрийдің, рибосомалардың және басқа субклеткалық құрылымдар қызметінің анықталуы,

3. Зат алмасудың /метаболизмнің/ негізгі жолдарының шешілуі. Мысалы: қарапайым Е.Сові мен адам организмі клеткасындадағы зат алмасудың ұқсастығы/макромолекулалар құрылу үшін қолданылатын компоненттер/.

4. Белоктардың биологиялық қасиеттеріндегі және құрылысындағы амин қышқылдарының белгілі бір тәртіпте орналасуының алатын орнының аса маңыздылығы т.с.с.

5. Биохимияның медицинадағы алатын орны /ферменттердің ак-тивтілігін, метаболиттердің концентрациясын анықтаудың диагноз қоюдағы ролі/.

XX ғасырда биохимияның дамуының өте нәтижелі болғандығын І90І-І966 жылдар арасында медицина және биология саласында берілген 89 Нобель сыйлығының 21 яғни 1/4 бөлігі /Уотсон, Кребс, Варбург, Кори, Корнберг, Очоа, Моно, Липман/ биохимик-терге тапсырылғандығынан көруге болады.

Биохимия пәнін оның міндеттеріне сәйкес жалпы биохимия, өсімдіктер биохимиясы, адам мен жануарлар биохимиясы, микроорганизмдер биохимиясы, медициналық биохимия деп бөлуге болады.

Биохимия дәрі-дәрмектерді тиімді қолдануға, кейбір аурулардың молекулалық механизмдерін түсінуге мүмкіндік береді. Биохимия ілімі клетканың жетілуі және ерекшеленуі қалай жүреді, клетканың өсуін қалай бақылауға болады, қатерлі ісік ауруның дамуы себебі неде есте сақтау механизмі қандай, өлімнің болу себебі неде, клиникалық өлім мен биологиялық өлімнің арасында қандай ерекшелік бар деген сұрақтарға жауап береді. Биохимия пәні молекулалык биологияның, фармакологияның, клиникалық

6

медицинаның, иммунологияның микробиологияның, генетиканың негізі болып табылады.



Биохимия пәні негізінен 3 бөлімнен тұрады.

Статикалық биохимия - организмнің химиялық құрамымен

шұғылданады.

Динамикалық биохимия - организмдегі заттар мен энергия

алмасудың өзара байланысын зерттейді.



Функционалды биохимия - тіршілік етудің негізіне жататын

құбылыстар мен химиялық процестерді, яғни бұлшық еттердің

жиырылуын, тыныс алу, ас қорыту, сіңіру процестерін зерттейді.

Биохимия ғылмын зерттеу- әдістері

Орыс ғалымы И.П.Павлов ерте кезде-ақ "Әрбір ғылымның одан әрі қарай дамуы оның әдістеріне тікелей байланысты деп айтқан болатын. Биохимия пәні физиология, химия, физика ғылымдарымен тығыз байланысты. Сондықтан бұл ғылым салаларында қолданылып келген көптеген әдістер, биохимияның дамуында да кеңінен қолданылада. Мысалы: физиологиялық әдістердің ішінде: операция, бір мүшені /ағзаны/ бір организмнен екінші организмге көшіру, химияның: титрлеу, сандық және сапалық анализдері сияқты әдістері биохимия саласында да қолданылады. Соңғы ашылған физикалық=химиялық әдістер, мысалы: центрифуғалау, спектрофотометрия, спектроскопия, хромотография, электрофорез, радиоактивті изотоптар, ренген - құрылыстық анализ электрондық микроскопия, ядролық және магиттік резонанс, иммунохимиялық, гистохимиялық сияқты әдістер биохимиялық зерттеу жұмыстрында кеңінен қолданыладыы.

Биологиялық химия ғылымының биологияның және медицинаның дамуында алатын орнын айтып жеткізу өте қиын. Тұқым қуалаушлық қасиеттерін, көбею түрлердің ерекшелігін бихимиялық процестердің ерекшелігін білмей түсіндіру өте қиынға түсер еді. Ал көптеген аурулардың /мыс қант диабеті/ дамуы мен шығу тегін немесе ауруды алдын ала болжау, диагноз қоюда да биохимиялық зерттеулердің алатын орны ерекше. Сондықтан да қазіргі кездегі дәрігерлер үшін биохимия пәні олардың әрі қарай медицинаға тікелей байланысты пәндерді оқуы үшін теориялық негіз болып табылады.

7

I ТАРАУ



БЕЛОКТАР

Белоктардың жаллы сыпаттамасы және физикалык-

химиялық қасиеттері

Академик В.И.Вернадскийдің есебі бойынша жер жүзіндегі тірі организмдердің салмары 10 т. тең екен. Ал осы барлық тірі организмдердің негізгі құрамды бөлігі белок. Тіршілі ету процестерін зерттеу жұмыстары олардың өмірінде нуклеин қышқылдарының, белоктардың жаңаруы, күрделілігі, шексіз

әр- түрлілігі маңыздылығының ерекше екендігін көрсетті. Ф.Энгелье өзінің "Табиғат диалектикасы" еңбегінде: "Өмір дегеніміз - белокты денелердің өмір сүру тәсілі, яғни организі дегі зат алмасудың қоршаған ортамен тығыз байланысы"-деп жазды. Басқаша айтқанда белок - барлық тірінің материалдық негізі болса, ал олардың тіршілік ету тәсілі - өмір болып табылады.

Белоктардың "белок" деп аталуы олардың тауық жұмыртқасы белогының қайнап денатурацияланған кезде-ақ тығыз массаға ай- налуынан шыққан.Оның басқаша аты протеин /рrоtоs - бірінші маңызды латын сөзінен алынған/. Бұл атты Голландия ғалымы Ж.Мульдер берген.

Белоктардың тірі ортанизмдер үшін алатын орны:

І. Белок - генетакалық ақпаратты жеткізуге қолданылатын мо-

лекулалык құрал. Белоктардың маңызды қызметтерінің бірі

олар түзу сызықтық РНҚ-дағы генетикалық хабарды үш

өлшемдік, яғни кеңістіктік хабарға айналдыратын химиялық

материал болып табылады. Ал бұл үш өлшемдік, яғни

кеңістіктік хабар тірі организмдердің макромолекулалық,

субклеткалық компонанттеріне тән. Міне, белоктардың бір осы

қасиеті ғана, олардың қаншалықты маңызды екендігін

көрсетеді.

2. Белок - күрделі заттрдың жәй қарапайым заттарға дейін

тотығуына қатысатын және жәй заттардан күрделі заттардың

түзілуіне қатысатын фермент.

3. Белок - адам организмін микробтардан, ауру туғызушы агент-

терден сақтайтын антидене.

4. Актин, миозин сияқты белоктар бірімен-бірі АТФ-тың қа-

тысуымен әрекеттесіп, бұлшықеттердің жиырылуы сияқты

қызмет атқарады.

8

5. Көптеген белоктар /инсулин, глюкагон, гипофиздің тропты



гормондары/ сыртқы ортаның әсеріне сәйкес, тірі

организмдегі процестерді реттеп отырады.

6. Белоктардың бір тобы - гемоглобин, қан плазмасының белок-

тары альбумин, глобулин тасымалдау қызметін атқарады.Со-

нымен белоктар тіршілік етудің: ас қорыту, тітіркену, өсу,

көбею, қозғалу сияқты барлық құбылыстарына қатысып, тірі

организмнің тіршілігінің көзі болып табылады.

Белоктардың элементтік құрамы:

С - 50-55%

N - І5-18%

O - 21-24%

Н - 6,0-7,50%

S - 0,3-2,5%

Бұлардан басқа Р/2% “ке дейін/, Си,Мп,Ғе,Со т.б. элементтер кездеседі. Белоктардың молекулалық салнағы 12- 13000-нан /жәй белоктарда/ бірнеше миллионға дейін /күрделі бөлоктарда/

жетеді.

Сондықтан белоктардың молекулалық салмағын анықтау көпте-ген қиындықтар туғызды. Жәй заттардың молекулалық салмағын анықтауға қолданып жүрген классикалық физикалық-химиялық әдістер, белоктардың ерекше қасиеттеріне сәйкес, олардың молекулалық салмағын анықтау үшін жарамсыз болды. Тек қана XIX ғасырда ультрацентрифуганың жасалуына сәйкес, ультрадентрифугалық әдіс дами бастады. Осы әдіс арқылы центрден тепкіш күшке байланысты белоктардың тұнбаға түсу жылдамдығы-ның әртүрлілігіне сәйкес, олардың молекулалық салмағын



дәл анықтауға мүмкіндік туды. Қазіргі кезде бұдан басқа гельфильтрация, электрофорез әдістері де қолданылады.

Белоктардың химиялық құрылысы. Элементтік құрамының қара- пайымдылығына қарамастан /барлығы 5 элемент - С,О,N , H, S / белоктар өте күрделі полимерлік қосылыстар. Белок макромоле-кулалары қарапайым амин қышқылдарынан тұрады. Бұл ең алғаш 1820 жылы А. Браконноның жұмыстарынан көріне бастады. Ол желатинді қышқылдық ортада гидролиздегенде дәмі тәтті аминсірке қышқылы түзілетіңдігін байқады. Бұл гликокол £уkуs – тәтті, со££à- - желім/ яғни глицин деп аталды. Бұл амин қишқылдарның

9

ең қарапайым өкілі



І87І жылы Н.Н.Лабавин сүт белогы-казеиннің ас қорыту сөлінің қатысуымен /ферменттік гидролиз/ амин қышқылдарына ыдырайтындығын ашты.

І90І-І902 жылдары Э.Фишер белоктардың қышқылдың /25°/о Н24 немесе 30°/о НСІ/ қатысуымен 10-96 сағат ішінде қыз-дырғанда гидролизге түсетіндігін ашты, міне, осы уақыттан бастап белоктың химиялық құрамын анықтау барысында жүйелі жұмыстар істеліне бастады.

Қазіргі кезде белок ыдырауының сілтінің және ферменттің қатысуымен жүретін жолдары да. белгілі. Бұл әдістердің әр-қайсысының өзінің кемшіліктері мен жетістіктері бар. Сондықтан белок құрамын анықтауда осы үшін әдіспен алынған нәтижелерді біріктіріп барып қорытынды жасайды.

Белоктың ыдырарынан тізілген амин қышқылдарын (ионалмасу) хроматография, электрофорез әдістерімн әрі қарай зерттейді,

Амин қышқылдары - белок молекуларының құрамды бөлігі. Олар органикалық қышқылдардың аминді туындылары болып табылада. Мысалы;



Бұл қышқылдардың құрамындары - СОDH тобымен байланысқан

J - көміртегіндегі сутегі атомы МН2 - тобымен байланысқан Сонымен, барлық белок құрамындағы амии қышқылдары (/.-амин қышқылдары болып табылады,

10

Белок құрамында барлыгы 20-ға жуық амин қышқылдары кездеседі.



R АҚ


1. Н глицин гли-

2. СН3 аланин ала-

3. /СН3/СН- валин вал-

4. /СН3/2СН-СН2 лейцин лей-

5. НО -СН2 - /СН3/СН изолейцин иле -

6. НО- СН2- серин сер -

7.СН3-СНОН- треонин тре

8.Н00С-СН2- аспарагин қ. асп -

9.НО0С-/СН2/2- глугамин к. глу-

10. Н2N -СО-СН2- аспарагин асy-

11.Н2N-СО-/СН2/2- глутамин глн

12.Н2N –C-NН-/С Н2/3- лизин лиз-

1З.Н2N-С -NН-/СН2/3- аргинин арг

NH

14.НS-СН2 - цистеин цис



15.СН3 - S -/СН2/2- метионин мет-

16.С6Н5-СН2- фенилаланин фен-

17.НО-С6Н4СҢ2- тирозин тир-

11

Оларды төмендегідей топтарға бөлуге болады:



I. Ациклді, яғни циклді емес амин қышқылдары /14 амин қыш-қылы/. Бұл амин қышқылдарының өзі: а/'моноаминді монокарбон қышқылдары/8 амин қышқылы/лей, і-лей, вал, т.б; б/диаминді монокарбон қышқылдары/4 амин қышқылы - орнитин, лизий, аргинин, гидроксилизин/; в/ мноаминді дикарбон қышқылдары 12 амин қышқылы - аспарагин, глютамин қышқылдары/ болып бөлінеді.

ІІ.Циклді амин қышқылдарына 4 амин қьшқылы жатады, бұлар да 2 топтан тұрады: а/ гомоциклді - 2 амин қышқылы /фенилаланин, тирозин /; б/ гетероциклді - 2 амин қышқылы /трифтопан, гистидин/.

ІІІ. Иминоқышқылдар -2/оксипролин, пролин/



Физикалық қасиеттері. Барлық табиғи амин қышқылдары түссіз кристлды заттар, көбінесе дәмсіз, кейбір амин қышқылдарының

ащы дәмі бар, тек қана глициннің дәмі тәтті. Амин қышқылдарның судағы ерітінділері нейтралды, әлсіз қышқылдық және әлсіз

сілтілік қасиет көрсетеді. Белок құрамындағы барлық X- амин қышқылдары оптикалық активті заттар /глициннен бақасы/ және

L –қатарына жатады.



Ал Д - қатарына жататын амин қышқылдарының дәмі тәтті, бірақ ферменттер стереоталғамдық қасиет көрсететін болғандықтан тірі организмде де сіңірілмейді. Мысалы:



Химиялық қасиеттері

I. Амин қышқылдары амфотерлік қасиет көрсетеді.

12

Амин қышқылдарының бұл қасиеттері белоктарға да тән, Әрбір амин қышқылының амфиион түзетін рН-ы болады.

2/ Амин қышқылдары бір амин қышқылының - СООН тобының және екінші амин қышқылының - NН2 тобының есебінен су моле- куласын бөліп шығарып, пептидтік байланыс арқылы өзара бай-ланысып пептид түзеді.



Пептидтік байланыстың бар екендігін биурет реакциясы арқылы дәлелдеуге болады.

/СиS04 + NaОН + белок/——— күлгін көк түсті ерітінді. Пептидтік байланыс арқылы бірнеше амин қышқылдары бірімен-бірі байланысып трипептид, тетра - , пента -... полипептид түзеді. Белоктық полипептид тізбегін жалпы түрде:

дөп көрсетуге бслады.

Сонымен белок дегеніміз өзара пептидтік байланыспен байла-

нысқан L-,V- амин қышқылдардынан туратын полимер.

Белоктардың кеңістіктегі орналасуы

Белоктардың І-ші реттік құрылысы /түзу сызықтың/. Белоктардың І-ші реттік құрылысы деп амин қышқылдарының өз-ара пептидтік байланыс арқылы тізбек құруын айтады.

13

Әртүрлі белок құрамындағы амин қышқылдарынын түрі де, саны



да түліше болып келуі мүмкін.

Мыс: гемоглобин - 574 а.к. оның 3- цис, 22-лиз

РНК - аза фермеит - 124 а.к. оның 8 - цис, 9-лиз

инсулин /гормон/ - 51 а,к. оның 6-цис, I -лиз.

Ал кейбір белоктар құрамындағы амин қышқылдарының саны мен түрі бірдей болуы мүмкін. Бірақ белоктың қасиетін, қызметін, оның ерекшелігін анықтайтын - амин қышқылдарының полипептидтік тізбектегі алатын орны болып есептелінеді, міне белоктардың осы құрылысы, олардың І-ші реттік құрылысы деп аталынады.

Бірдей әріптердең мазмұны әртүрлі сөздерді құрауға болатыны сияқты, 20-ға жуық ашин қышқылдарынан әртүрлі белоктар түзіледі. Белоктардың бірінші реттік құрылысын берік коваленттік байланыс - пептидтік байланыс құрайды.

Белоктардың І-ші реттік құрылысының өзгеруі /амин қышқыл-дардың орнын өзгертуі/олардың қасиетінің күрт өзгеруіне әкеп соқтырады.

Мысалы, гемоглобиндегі амин қышқылдарының орнын өзгертуін қарастырайық:

6-оркнда

қалыпты НвА ..... глютамин қышқылы / қышқылдық

анемия НвS ..... валин /нейтралды/

анемия НвС ..... лизин /сілтілік/.

Әр түрде кездесетін белоктардың өзіндік қасиеті де белоктар-

дың І-ші реттік құрылысына тәуелді болады.

8 9 10

Мыс: өгіздің инсулині - ала - сер - вал .



жылданың -"- - тре - гли - илей

киттің -"- - тре - сер - илей

цитохром С - /ферменттік қызмет атқаратын белок/ - 104 амии қышқылынан тұрады. Амин қышқылдық ерекшелігі:

адам мен маймылда I

адам мен жылқыда 12

сүткоректілер мен тауықта 10-15

омыртқалылар мен ашытқыда 43-48

Инсулин белогындагы қасиеттері, химиялық құрамы ұқсас амин қышқылдарының алмасуы /аланининнің орнына треониннің, глициннің орнына сериннің/, бұл белоктың биологиялық актив-

14

тілігіне зиянын келтірмейді. Белоктардың мұндай қасиеті ме-дицинада кеңінен қолданылады.



Мысалы, әртүрлі жануардардан бөлініп алынатын инсулин, АКТГ, вазопрессин, окситоцин сияқты табиғата белоктық гор-мондар, адамдарды әртүрлі аурулардан емдеу үшін қолданылады.

Белоктардың І-ші реттік құрылысын зерттеу бірнеше кезең-

нен тұрады:

1. Шеттегі амин қышқылдарын анықтау /ол үшін

карбоксипептидаза ферменті - С - шеттегі амин қышқылын бөліп

алу үшін, ал 2,4 - динитрофторбензол - N - шеттегі амин қыш-

қылын бөліп алу үшін қолданылады/.

2. Пептидтік тізбекті қысқартып, әрі қарай амин қышқылдық

құрамын анықтау үшін белокты /пепсиннен тирозии мен

фенилаланиннің арасындағы байланысты үзу

үшін трипсинмен аргинин мен лизиннің арасындағы байланысты

үзу үшін/ өңдейді. Сонан соң түзілген пеотидтерді

хромотография әдісімен зерттеуге болады. Бұл әдіс "шыны

ыдыстарды сындыру"/битья тарелок/', немесе "саусақтардың ізі"

/отпечатка пальцев/ деген әдістермен белгілі.

3. Осы жолдармен түзілген пептидтерден амин қышқылдары

бірін-бірі жабатын пептидтік карталарды қарастырады, сонан

соң полипептидтік тізбектегі амин қышқылдарының орналасу-

орнын анықтайды,

Полипептидтік тізбектің кеңістіктегі орналасуы. Белоктардың биологиялық қасиетін жоғалтуы /ферменттік немесе гормондық активтілігін жоғалтуы/ қарапайым қыздыру кезінде-ақ байқалады, Бірақ қыздыру кезінде олардаң І-ші реттік құрылысының өзгеріссіз қалатындығы анықталды, яғни белоктардың өздеріне тән қасиеті, қызмет олардың кеңістікте орналасуына- тәуелді.

Белоктрдың екі түрі бар. I. Глобулярлы белок - ұзындығы мен енінің қатынасы 1:10, шар тәрізді, жақсы ериді.

15

2. Фибрилярды белок—ұзындығы мен енінің қатынасы 1:100, 1:1000, жіп тәрізді, ерімейді.



Белоктардың кеңістіктегі құрылысы рентген көмегі арқылы ан-ықталған /Полинг, Кори, І950/. Рентген арқылы құрылымдық анализдің қортындысы бойынша полипептидтік тізбек кеңістікте J- спираль түрінде орналасады.



Спиральдың бір қадамы 3,6-3,? амин қышқылы қалдығынан тұрады /5,44 А°/. Спиральдың түзілуі>NН тобымен - С- арасындағы

О

сутектік байланысқа тәуелді.



Кейбір полипептидтік тізбектер жоғарыда көрсетілген кіші спиральдардан басқа, қадамы үлкен, екінші реттік спираль түзеді. Оның түзілуіне полипептидтік тізбекте радикалдарының сутектік байланыс түзуге қабілеті төмен серин, изолейцин, треонин, глютамин, аспарагин, лизин, аргинин, глицин сияқты амин қышқылдары себеп болада. Сондықтан үлкен спиральдардың есебі-нен бірнеше полипептидтік тізбек суперепираль

16

түзуі мүмкін. Пролиннің және оксипролиннің сутектік байланыс түзуге қабілеті жоқ болғандықтан,бұл амин қышқылдары бар жер-



де спиральдиң түзілуі тұрақсыз болады.Сондықтан белоктардың спиральдану дәрежесі әртүрлі болады. Мысалы, глобулярлы белоктардың спиральдануы 25-75°/о дейін болады. Кейбір белоктарда / шаштың, р-кератины, жібектің фиброины/ пролин,оксипролин көп болғандықтан р- қатпарлы құрылым түзіледі.



Сонымен, кеңістікте полипептидтік тізбектің пептид топтарының арасында түзілетін әлсіз сутектік байланыстары арқылы J-спираль немесе В- қатпарлы түрде орналасуы, белоктардың екінші реттен құрылысы деп аталынады. Ал глобулярлы белоктарда пролиннің және оксипролиннің қатысуымен түсіндірілетін J-спиральдың "сынық" жерлері спиральдың әртүрлі бөлімдерінің өзінің радикалдарымен жақындасуына мүмкіндік береді. Біріне-бірі

жақын орналасқан радикал топтары өзара әрекеттесіп түз түзуші,

/ - СООН пен NH2 - тобының/ дисульфидтік /SН. - топтарының арасында/, Вандер- Ваалиьстық/валиннің, лейциннің,-



изолейциинің/ әрекеттесулерге түсіп, кеңістікте орналасқа полипептидтік тізбектің беріктігін әрі қарай арттыра түседі, әрі белок молекуласы кеңістікте белгілі бір қалыпта келеді. Белоктың бұл құрлысы үшінші реттік құрылыс деп аталады. Белоктардың

бұл құрлысы, яғни кеңістікте бір қалыпқа келуі, ерекше құрылыс болып, белоктардың өзіне ғана тән биологиялық қасиетін қамтамасыз етеді /фермент,гормон, антидане т.б./,

17

Белоктардың үшінші реттік құрылысым құруға мүмкіндік беретін байланыстардың түрі: а/ иондық байланыс; б/ дипольдиполдік әрекеттесулер; в/ сутектік байланыс; г/ гидрофобтық әрекеттесулер; д/ дисульфидтік байланыс.

Егерде рН-тың, химиялық заттардың т.б. факторлардың әсерінен белоктардың үшінші реттік құрылысы өзгеріске ұшыраса, бірінші, екінші реттік құрылысы сақталуына қарамастан белоктар өзінің қасиетін жояды. Полипелтидтік тізбектің кеңістіктегі бірінші, екінші реттік құрылысын белоктардың конформациясы деп атайды. Рентго құрылыстық анализдің көмегімен /Перутц, Кендрью/ миоглобиннің /м.с. 17000/ және гемоглобиннің /м.с. 66000/ полипептиятік тізбектегінің кеңістікте орналасуы анықталған.

Кендрьюдің зерттеуі бойынша миоглобиннің полипептидтік тізбегінің кеңістікте орналасуы:

Бұл зерттеулердің нәтижесі бойынша күрделі белоктардың төртінші реттік құрылысы бар екендігі де анықталды /гемоглобин, көптеген белоктар - фесменттер/.

Мысалы, гемоглобин 4 протомерден, гексокиназа 2 протомерден, глутаматдегидрогеназа 6 протомерден тұрады.

Молекулалық салмақтары 50000 астам, көптеген белоктар олигомерлі белоктар қатарына жатып, екі немесе одан да көп полмпептидтік тізбектен, яғни протомерлерден тұрады. Оли-гомерлік гомелік белоктардың полипептидтік тізбектерінің кеңістікте орналасуын, олардың төртінші реттік құрылысы деп атайды.

Мысалы, гемоглобгин 4 протомерден тұрады. /2J- және 2в-тізбектен тұрып диссоцияланған кезде 2 суббірлікке ыдырайды, JB-және JB- суббірліктер/, әрі қарай 4 протомерге ыдырайды.

18

 

Протомер Олигомерлі белок

/бір полипептидтік тізбек/ /4 полипептидтік тізбектен

тұрады/


Белоктар құрылысының соншалықты күрделілігі олардың био-синтезі кезінде қателіктің мүмкіндігінше аз болуына, генетикалық материалды үнемді қолдануға, белок суббірліктерінің өз бетінше жиналуын реттеуді жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Сонымен, белоктардың молекуласы кеңістікте ерекше ор-наласатын термодинамикалық тұрақты, биологиялық активтілік көрсететін нативті конформация деп аталатын құрылыстан тұрады. Белоктардың екінші, үшінші, төртінші реттік құрылыстары, олардың бірінші реттік құрылысына, амин қышқылдарының полипептидтік тізбектегі орнына, санына тікелей тәуелді.

Белок молекулаларының жоғары құрылымдарын зерттеу, меди-цина үшін өте қажет, себебі белоктардың ферменттік-антигендік активтілігі осы құрылымдардың өзгеруіне байланысты. Ал фер-менттердің, антиген, антиденелердің активтілігінің өзгеруі организмде физиологиялық, патологиялық өзгерістерге әкеп соқ-тырады. Белоктардың кеңістіктегі орналасуын рентген құрылымдық анализдің, полярографияның, электрофорез, оптика,хромо-тография,спектрометрия әдістерімен комплексті зерттеуге болады.

Белоктардың коллоидтығы - оның макромолекулалық құрыл-сына тәуелді. Белоктардың судағы ерітіндісі гидрофаилді кол-лоидтық қасиет көрсетеді және олардың ертіндісінде Тиндель конусын беретін "сәулені шашырату" құбылысы байқалады. Белок-тар жартылай өткізгіштік қабылеті бар мембраналардан өте алмайды. Белоктардың бұл қасиетін, одарды төменгі молекулада

19

қоспаладан тазарту үшін қолданады. Бұл әдісті диализ дейді және медицинада кеңінен қолданылады /бүйректің қызметі/. Белоктар кілегей тәрізді ерітінділер түзуге бейім. Олардың ісініп, тұтқырлығы күшті ерітінді түсе алатын қасиеттері бар. Белоктардың ерігіштігі. Белоктардың құрамында /- СН,



2 т.б./ гидрофилдік топтар болғандықтан,

олар суда жақсы ериді.

Белок молекулаларының сыртында, олардың гидрофилді топтрына диполдік қасиеті бар су молекуласы байланысып, гидраттық қабат түзеді. Сондықтан белок суда жақсы еріп, коллоидтық ерітінді түзеді. Бірақ бұл коллоидтық ерітінді молекулалық-дисперстік жүйелерге жатада. Көптеген гидратты қабаттағы судың молекуласын және қосып алатын факторлар / t ,

рit, қышқылдар, сілтілер т.б./, белоктарды тұнбаға түсіріп, олардың ерітінділерінің тұрақсыздығын күшейтеді. Кейбір жағдайларда тұнбаға түскен белок молекуласы, суды өзіне қайтадан қосып алып, бастапқы қалпына келе алады. Белоктардың мұндай жолмен тұнбаға түсуін "тұздардың көмегімен тұнбаға түсіру" деп атайды. Белоктарды тұздардың көмегімен тұнбаға түсіру, олардың кристалды түрде бөлінуіне мүмкіндік береді.

Сонымен диализ, тұздардың көмегімен тұнбаға түсіру сияқты белоктардың қасиеттері, оларды қоспадан тазартуға, бірінен-бірін ажыратуға мүмкіндік беріп, ғылыми және практикалық жұмыстарда маңызды орын алады.

Өте жоғары температура, күшті қышқылдар, тұнбаның суды сің-іргіш қасиеті күшті заттармен ұзақ уақыт бірге болуы, белоктардың денатурациясына, яғни олардың ерігіштік қасиетінің қайтып қалпына келмеуіне, биологиялық қасиеттерінің жойылуына әкеп соқтырады. Белоктың нативтік құрылысы бұзылып, конформациясы өзгереді. Денатурацияланған белок өзінің биологиялық активтілігін, ерігіштігін, жояды, олардың конформациясының өзгеруі ерітіндінің оптикалық тығыздығының өзгеруіне, гидрофобты радикалдардың молекуланың бетіне шығуына т.б. өзгерістерге ұшыратады. Бірақ белоктардың біріші реттік құрылысы сақталады, бұл белоктардағы пептидтік байланыстардаң мықтылығын көрсетеді. Кейбір жағдайларда /мыс біртіндеп суыту сияқты/ денатурацияланған

20

белок молекуласы қайтадан өзінің биологиялық активті күйіне келуі мүмкін. Бұл процесс-ренатурация деп аталынады. Ренатурация -денатурация біртіндеп, жәйлеп жүрген кезде немесе денатурация-ның аяғына дейін жүрмей қалған кезінде болуы мүмкін. Барлық денатурацияланған белоктардың ренатурацияға ұшырауы



мүмкін, бірақ ол өте баяу жүретін болғандықтан, өте көп уақыт қажет. Ренатурацияланған белок жаңа қасиетке ие болмайды, сол өзінің бұрынғы биологиялық қасиеттерін көрсетеді. Мұның өзі, белоктың қасиетінде, активтілігінде, оның бірінші реттік құрылысының алатын орнын көрсетеді.

соон

Венатурация кезінде

I R-дың кеңістіктегі орны ауысты, белоктың биологиялық

қасиеттері жойылды, ерігіштігі нашардады/.



Белоктардың амфотерлтігі. Белоктардың қышқылдық-негіздік қасиет көрсетуі олардың құрамындагы амин қышқылдары қалдақ-тарының құрамындағы ион түзуші радикалдарының санына тәуел-ді. Шеткейлік NН2 - тобьмен, -СООН- топтарының белоктың аифотерлік қасиетіне қосатын үлесі аз. Белоктардың ионизациялануына қатысатын негізгі топтар:

I - қышқылдық қасиет беретін топтар /сілтілік ортада теріс

заряд береді./

- СООН /шеткейлік топ, аспарагин жәнв глютамин

қышқылдарының радикалдары/.

II - негіздік қасиет беретін топтар /қышқылдық ортда оң заряд

береді/.

2 /шеткейлік, лизиннің, орнитиннің



21

Берілген полипептидтік тізбектердегі негіздік және қышқылдық қасиет көрсететін радикалдардың саны әртүрлі. Енді осы 2

полипептидке қышқылдық орта туғызсақ онда бір полипептидте оң зарядтардың саны көбейеді. Ал сілтілік ортада, керісінше

2-ші пептидте теріс зарядтың жалпы саны көп болады, себебі сілтілік ортада диссоциацияланған- СООН тобының саны көп. Көрсетілген полипептадтердің әрқайсысының теріс зарядталған топтарының санының оң зарядталған топтардың санына тең бола-тын рН-ы болады. Белоктың мұндай күйін изоэлектрлік күй деп атайды, ал осы күйді туғызатын рН-тың мәні изоэлектрлік нүкте деп аталынады. Белоктардың изоэлектрлік күйі кезінде оң және теріс зарядтардаң саны бірдей болғандықтан, белок молекуласы тұрақсыз және оңай тұнбаға түседі. Ал, әртүрлі белоктардың изоэлектрлік нүктесі әртүрлі болғандықтан, белоктарды олардың қоспасынан, ортаның рН-ын өзгерте отырып ажыратуға болады. Белоктардың изоэлектрлік нүктесі, олардың құрамындағы амин қышқылдар құрамына және олардың сандық қатынасына тәуедді. Мысалы: I. Пепсин -1,0 ИЭН /зарядтардың жалпы саны 0-ге тең/.

2. Қанның альбуминг - 4,9

3. Қанның гемоглобині - 6.8

4. Бұлшықеттердің миоглобині - 7.0

5. Лиэоцим - ІІ.О

рН-тың мәні изоэлектрлік нүктеден төмен ортада белоктрдың оң зарядтарының жалпы саны теріс зарядтарына қарағанда басым болады, ал жоғарғы ортада теріс зарядтардың саны басым келеді. Мысалы, қан альбумииінің рН - 4,9. Белоктардың бұл қасиеті рН-тың белгілі бір мәнінде электр тоғын өткізу арқылы, оларды қоспалардан тазартуға қолданылады. Бұл электро-



: Книги
Книги -> Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі
Книги -> Практикумы (цитология, эмбриология және гистология негіздері)
Книги -> Қазақ әдебиетінің
Книги -> П. наумов омыртқалылар зоологиясы
Книги -> КАзАқстан республикасы білім, мәдениеТ және денсаулық сақтау министрліп сәкем сейфуллин атындағы
Книги -> Қазақстан республикасы білім және ғылым
Книги -> М. С. Байтенов Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігінің
Книги -> Педагогика тарихы
Книги -> Өндіріс құралдарында тауарды тану


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©stom.tilimen.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет