Ақуыздардың құрылымы және міндеттері. Ақуыздардың химиялық құрамы

Семей Мемлекеттік Медицина Академиясы

Медициналық биохимия кафедрасы

 

 

реферат

Тақырыбы: «Ақуыздардың құрылымы және міндеттері. Ақуыздардың химиялық құрамы. Ақуыздардың физико-химиялық қасиеттері және биологиялық міндеттері».

 

                                                                Орындаған: Ильдабаева Г.М.

                                                                           202 топ. Жалпы медицина

                                                            Тексерген: Смаилова Ж.Қ.

 

 

 

 

 

Семей-2008ж.

Жоспар:

1. Ақуыздардың құрамы, құрылысы және физико-химиялық қасиеттері.
2. Ақуыз концентрациясын өлшеудің сандық әдістері.
3. Ақуыз молекуласының құрылым бірлестіктің деңгейлері.
4. Ақуыз құрылымына биологиялық функцияларының тәуелділігі.
5. Ақуыздың жіктелуі.
6. Жай және күрделі ақуыздар.
7. Құрылымдық ақуыздар.
8. Ақуыздың биологиялық қызметі.
9. Рецепторлы ақуыздар. Клеткалық мембраналардың белоктары.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тіршіліктің барлық қасиеттері – құрылымдық ұйымдастығы, заттар алмасуы, өсуі, дамуы, дифферециациясы, түрлердің әртүрлі болуы, энергияны шығаруы мен басқа түрге айналдыруы, өзін-өзі қалыптастыруы, кеңістікте қозғалуы, өзіне ұқсас түрде дүниеге әкелуі, қоршаған ортадағы жағдайды талдап, білуге мүмкіндігі болуы, ең бірінші –ақуызды молекулалармен байланысты. Ақуыздар вирустан бастап адамға дейінгі тірі ағзалардың тіршілігін қамтамасыз етеді. Адам ағзасы шамамен 5млн ақуыз молекулаларынан құралған. Ағзада болатын ондаған мың ақуыз молекулаларының әрқайсысының ерекше құрылымы және белсенді орталығы бар, ол көптеген молекулалардың ішінде бір ғана молекуланы танып, сонымен ғана өзара қарым-қатынаста болу қабілетін қамтамасыз етеді. Соның барлығы ақуыз моекуласының:

• Биокаталитикалық;
• Тасымалдаушы;
• Қорғаныш;
• Жиырылу;
• Құрылымдық;
• Реттеуші;
• Трофикалық

қызметтерді қамтамасыз ететін ерекше, өзіне тән биологиялық қасиеттерінің пайда боуына әкеледі.

Ақуыздарды тауық жұмыртқасының қайнап, денатурацияланған кезде ақ, тығыз массаға айналуынан шыққан. Оның басқаша аты - протеин. Бұл атты Голландия ғалымы Ж. Мульдер берген.

Ақуыз – генетикалық ақпаратты жеткізуге қолданылатын молекулалық құрал.

Ақуыз – күрделі заттардың жай, қарапайым заттарға дейін тотығуына қатысатын және жай заттардан күрделі заттардың түзілуіне қатысатын ферменттер.

Актин, миозин сияқты ақуыздар бірімен-бірі АТФ-тың қатысуымен әрекеттесіп, бұлшықеттердің жиырылуы сияқты қызмет атқарады.

 

H

│

                                                 H2N  ─C─COOH

                                                            │

                                                            H

Ақуыз макромолекуласы қарапайым амин қышқылдарынан тұрады. 1820ж. А. Бракон жұмыстарында көріне бастады.

Физикалық қасиеттері: барлық амин қышқылдары түссіз, кристалды заттар, көбінесе дәмсіз, кейбір амин қышқылдарының ащы дәмі бар, тек қана глициннің дәмі тәтті. Амин қышқылдарының суда еритіндері нейтралды, әлсіз қышқылдық және әлсіз сілтілік қасиет көрсетеді.

Химиялық қасиеттері:

1. Амин қышқылдары амфотерлі қасиет көрсетеді, себебі амин қышқылдары құрамында қышқылдық қасиет беретін – карбоксил тобы және сілтілік қасиет көрсететін – амин тобы бар;
2. Пептидтік байланыс түзуі. Ақуыз – өзара пептидтік байланыспен байланысқан белгілі бір қатаң тәртіппен орналасқан. 

 

 

 

Ақуыз молекуласының  құрылым деңгейлері:

• Біріншілік құрылымы – полипептидтік тізбекте бір-бірімен пептидті байланыс арқылы қосылған амин қышқылдарының саны және кезектігі. Егер де ақуыздың полипептидтік тізбектегі амин қышқылдарының орналасу реті өзгеретін болса, ол өзінің биологиялық қасиеттері мен қызметтерін жоғалтады, мұндай жағдай – орақ клеткалы анемия кезіндегі гемоглобиннің молекуласында байқалатыны анықталған. Бұл құрылым ДНҚ-ның  белгілі бір гендерінің триплетті кезектігі ретінің, яғни генетикалық кодтың өнімі болып табылады. Аминқышқылдық кезектігінің реті генетикалық тұрғыдан негізделген және трансляция процесі кезінде қалыптасады. Ақуыз молекуласының біріншілік құрылымы конформациялық код болып табылады. Бұл код посттрансляциялық процестерде ақуыз молекулаларының екіншілік, үшіншілік және төртіншілік конформациясының қалыптасуын және биологиялық қасиеттерінің пайда болуын анықтайды. Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдарының құрамының, бір ғана аминқышқылының орнының өзгеруі – ақуыздың биологиялық қасиеттері мен қызметтерінің өзгеруіне әкеледі.
• Екіншілік құрылымы – конформациясын немесе басқа сегменттермен өзара әрекеттесуін ескермегендегі полипептидті тізбектің бөліктері атомдарының локальды кеңістіктік орналасуы болып табылады. Л. Полинг пен Р. Кори полипептидтік тізбектің қарапайым кеңістіктік құрылым сутектік байланыспен тұрақтанған α-спираль түрінде болады, α-спиральдің бір орамына 3,6 аминқышқылдық қалдық сәйкес келеді деген қорытынды жасады. Сутектік байланыс бірінші аминқышқылдың карбонилдік тобы мен 5-ші аминқышқылдың имин- тобының, ары қарай екінші аминқышқылдың карбонилдік тобы мен 6-шы аминқышқылдың иминтобының арасында пайда болады және т.б. Сутектік байланыс коваленттік емес, яғни, тұрақсыз болса да, полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қалдықтарының барлық карбонилдік және иминтоптары осы байланыстарды түзе алатындықтан, α-спираль, ақуыз молекуласы конформациясының екіншілік деңгейі ретінде өте тұрақты және кең тараған конформация болып табылады. Ақуыз молекуласының екіншілік құрылымының басқа бір түрі - β-құрылым бар екені зерттеулер көрсетті.
• Үшіншілік құрылым - α-спиральдің кеңістіктік конформациясы немесе басқа молекулаларымен өзара әрекеттесуін ескермегендегі глобулярлық ақуыздардың полипептидтік тізбектерінің белгілі бір көлемде жинақталуы әдісін айтамыз. Бұл құрылым дисульфидтік, иондық және сутектік байланыстармен тұрақтандырылады. Ақуыз молекуласының құрылымдық ұйымдастығының бұл деңгейінде полипептидті тізбек белгілі формаға, көлемге ие болады. Бұл жағдайда аминқышқылдарының радикалдары кеңістікте орналасқанда олардың молекуласының үстінде негізінен ионогенді, гидрофильді радикалдар және функционалдық топтар жинақталады. Гидрофобты радикалдар глобуланың ортасына қарай орналасады. Полипептидтік тізбектің осындай кеңістіктік бірінші, су молекуласымен физико-химиялық өзара әсер етуге байланысты. Кеңістіктік орналасу сипаты полипептидті тізбектің аминқышқылдық құрамымен және тізбекте аминқышқылдарының орналасу кезектілігімен, яғни біріншілік құрылымымен анықталады. Денатурация кезінде ақуыз молекуласының кеңістіктік құрылымының тұрақтылығын қамтамасыз ететін көптеген байланыстар үзіледі.
• Төртінші құрылым – тек олигомерлік ақуыздарда ғана бар, яғни бірнеше протомерлерден тұратын ақуыздарда кездеседі. Бірнеше протомерден тұратын және төртіншілік құрылымы бар ақуыз ортаның рН, температурасы біраз өзгерген кезде өзін құрастырушы протомерлерге ыдырайды. Протомерлердің бірыңғай ақуыз молекуласына бірігуі суббірліктің бір-бірімен коваленттік емес байланысы арқылы қосылуымен жүзеге асырылады: полярлы емес, иондық және сутектік. Ағзада бірдей қызмет атқаратын көптеген олигомерлік ақуыздар бір-бірінен суббірліктік құрамы арқылы ажыратылады. Бір ақуыздың осындай гомологтық реті – изоақуыздар немесе изофункционалдық ақуыздар деп аталады. Төртіншілік құрылым ақуыз молекуласының құрылымдық ұйымдастығының ең жоғары деңгейі. Бұл суббірліктердің бірыңғай функционалды комплекске бірігуінің белсенді кооперациясы. Бұл суббірліктердің бірінде біріншілік құрылымының бұзылуын әртүрлі факторлар, соның ішінде мутагендер тудырғанда ақуыздың биологиялық қасиеттерін сақтап қалудың, белсенділігін реттеудің әдісі болып табылады. Төртіншілік құрылымы бар олигомерлік ақуыздардың көпшілігін молекула үстілік қосылысқа жатқызуға болады, олар молекула мен клеткалық органелла арасында аралық сатыда тұр. Мұнда белоктарға хромосомалар, рибосомалар және клеткалық мембраналар жатады.

Ақуыздардың жіктелуі.

Ақуыздар екі топқа бөлінеді:

• Жай – протеиндер;
• Күрделі – протеидтер немесе холопротеиндер.

  Жай ақуыздар –  гидролиз кезінде аминқышқылдарға дейін ыдырайды, яғни олар суббірліктердің полипептидтік тізбектерін түзетін тек аминқышқылды қалдықтардан ғана құралған. Жай ақуыздар бірнеше топтан тұрады:

• Протаминдер және гистондар.

Сілтілі құрамы бар ақуыздардың үлкен тобы, өйткені олардың құрамында көп мөлшерде диамино-монокарбонды қышқылдар болады. Бұл ақуыздардың молекулярлық массасы аз және жақсы гидратталады. Протаминдерге қарағанда гистондардың сілтілік құрамы аз болады. Протаминдерге сальмин, клупеин ақуыздары жатады. Гистондар хромосомалардың қалыптасуына қатысады және оперон гендерінің қызметін реттеушілер.

• Глютелиндер және проламиндер.

Өсімдік тектес ақуыздар, олар энзимдердің қасиеттерін көрсетеді және өсімдік тұқымының резервті ақуыздары болып табылады. Бұларға бидай клейковинасының ақуызы глиадин мен глютенин, күріштің ақуызы оризеин, жүгерінің ақуызы – зеин жатады. Глютеиндер – суда да, сұйылтылған бейтарап тұзды ерітінділерде де ерімейді.

• Альбуминдер және глобулиндер.

Жай ақуыздардың ең көп тараған түрі. Оларға сүттің, қан сары суының, жұмыртқаның, бұлшық еттің ақуыздары жатады. Олардың бір-бірінен айырмашылығы олардың әртүрлі ерігіштік қасиеттеріне байланысты, бұл оларды бөліп алу және фракциялау үшін пайдаланылады.

• Протеиноидтар немесе склеропротеиндер.

Тірек тканьдердің суда ерімейтін ақуызы. Олар асқазан-ішек жолдарында асқорыту энзимдерінің әсеріне ұшырамайды, сондықтан адамның асына пайдаланылмайды. Бұл топқа дәнекер тканінің коллагені және эластині, шаштың, тырнақтың кератині жатады. Коллагенді суда көп қайнатқан кезде, коллагеннің қасиеті өзгереді, ол суда еріп, гель түзеді. Коллагеннің бұл өзгерген түрі желатин деп аталады.

Күрделі ақуыздар – бұлар екі компонентті ақуыздар, олар жай белоктан – апопротеиннен және ақуызды емес, аминқышқылды емес бөліктен, яғни простетикалық топтан тұрады. Күрделі ақуыздардың простетикалық тобы әртүрлі табиғаты бар қосылыстар түрінде болады. Өздерінің простетикалық тобының түріне байланысты жіктеледі:

 

 

• Фосфопротеиндер.

Жай ақуыздан және апопротеинге сериннің ОН-тобы арқылы эфирлік байланыспен қосылған фосфор қышқылының радикалы түріндегі простетикалық топтан тұрады. Фосфопротеиндерге сүттің, казеиногені, ововителин, овальбумин, пепсин, фосфорилаза және басқа ақуыздар жатады.

• Хромопротеидтер.

Оның простетикалық тобы – әртүрлі бояғыш қосылыстар түрінде болады. Ақуыздардың бұл тобына гемоглобин, миоглобин және цитохромдар жатады. Олардың құрамындағы гем және оның туындылары ақуызды емес компонент болып табылады. Хромотеидтерде простетикалық тобы рибофлавиндердің туындылары болатын флавопртиедтер, простетикалық тобы – ретиналь витамині болатын родопсин жатады.

• Нуклеопротеидтер.

Оның простетикалық тобы нуклеин қышқылдары түрінде болады. 2 түрі бар: простетикалық тобы ДНК болатын дезоксирибонулеотидтер; простетикалық тобы РНК болатын рибонуклеотидтер. Нуклеин қышқылдары апопротеинге иондық байланыс арқылы қосылған. Нуклеопротеидтердің апопротеині –сілтілі жай ақуыздар протаминдерден немесе гистондардан тұрады.

• Липопротеидтер.

Ақуыздар мен май тәріздес қосылыстардың комплексі түрінде болады, олардың құрылымы өте тұрақсыз. Липопротеидтер мембрананың қалыптасуына қатысады және қан сары суының тасымалдаушысы: альфа және бета – липопротеидтерін түзеді.

 

 

• Глюкопротеидтер.

Оның 2 бар: гликопротеидтер және мукопротеидтер. Гликопротеидтер – простетикалық тобы бейтарап мукополисахаридтерден тұратын ақуыздар. Мукопротеидтер – муциндер және мукоидтар түрінде болады.

• Металлопротеидтер.

Құрамына металл кіретін ақуыздар. Бұл топқа құрамында темірі бар трансферрин, ферритин, құрамында мыс бар церулоплазмин және т.б. ақуыздар жатады.

Қызметтері жағынан ақуыздар бірнеше топтан тұрады:

1. Тасымалдаушы ақуыздар.
2. Трофикалық ақуыздар.
3. Құрылымдық ақуыздар.
4. Жиырылушы ақуыздар.
5. Клетканың физиологиялық қызметін реттейтін ақуыздар.
6. Рецепторлы ақуыздар.
7. Ақуыздар – биокатализаторлар.

Рецепторлы ақуыздар сәйкес белгіні қабылдау және тасымалдау қызметін атқарады. Рецепторлы ақуыздардың ішінде гормондардың рецепторлары ерекше орын алады. Гормондар рецепторларының 3 түрі бар: мембраналық, цитоплазмалық және ядролық рецепторлар. Олардың барлығы бірнеше суббірліктерден тұрады және құрылымдық ұйымдастығының ең жоғары деңгейінде 3 локус құрайды:

• Сәйкес гормонды танушы және байланыстырушы;
• Тасымалдаушы;
• Эффекторлық.

 

Пайдаланған әдебиеттер:

1. «Медициналық биохимия»; Тапбергенов С.О.; 2007ж; 9-27бб;
2. «Биологическая химия»; Т.Т. Березов; «Медицина». М.; 1990г.; 16-76бб;
3. «Биологическая химия»; А.Я. Николаев; «высшая школа»;1989г;  9-52бб.