Белок ерітінділерінің коллоидты қасиеттері.

Белоктардың судағ ы ерітіндісі тұ рақ ты, гомогенді, сондық тан оларды нағ ыз ерітіндіге жатқ ызуғ а болады. Белок жоғ ары молекулалы қ осылыс болғ андық тан оның судағ ы ерітіндісіне коллоидтық қ асиет тә н.

Коллоидты ерітінділерге тә н қ асиеттер:

- белгілі бір оптикалық қ асиет кө рсетеді (белоктардың жарық ты шағ ылыстырып, сындыру қ асиетіне негізделген, Тиндаль конусы);

- диффузия жылдамдығ ының баяу болуы;

- жартылай ө ткізгіш мембранадан ө те алмауы;

- ерітінділердің тұ тқ ырлығ ы;

- гель тү зуі;

-белок молекуласының беткі қ абатында заряды жә не оны қ оршап тұ ратын гидратты қ абаты бар. Осы екі фактор белок молекуласына тұ рақ тылық береді.

Белоктардың осы кө рсетілген қ асиеттері практикада қ олданылады. Белоктың оптикалық қ асиетін нефелометрия ә дісі арқ ылы анық тайды; олардың жартылай ө ткізгіш мембранадан ө те алмауы тө мен молекулалы қ осылыстардан диализ ә дісімен тазартуда қ олданады; диффузия жылдамдығ ының баяу жү руі, ерітінділердің тұ тқ ырлығ ы; гель тү зу қ абілеті белоктардың пішініне де тә уелді болады. Глобулярлы белоктар ү лкен жылдамдық пен диффузияланады, ал фибрилярлы белоктар баяу диффузияланады. Тұ тқ ырлығ ы жоғ ары белоктар гельді жақ сы тү зеді.

Белоктардың ерітінділерде тұ рақ тылығ ы неге неізделген? Тұ рақ тылық факторлары.

Белок молекуласының беткі қ абатында заряды жә не оны қ оршап тұ ратын гидратты қ абатының болуына байланысты белоктар ерітінділері тұ рақ ты болады. Оларды тұ рақ тылық факторлары деп атайды. Егер тұ рақ тылық факторларының бірін жойса, белок тұ нбағ а тү седі.

Нә руыздарды тұ нбағ а тү су реакциялары Осы реакциялардың медицинадағ ы маң ызы. Нә руыздардың тұ здалуы. Тұ здалу механизмі. Тұ нбағ а тү су реакциялары. Ерітіндіден белокты қ алай тұ нбағ а тү сіруге болады? Тұ нбағ а тү су реакцияларының медицинадағ ы маң ызы.

Белоктар белгілі бір кү йде тұ нбағ а тү седі. Белок заряды жойылса, гидратты қ абатынан айырылып, белоктардың ерігіштігі нашарлап, тұ нбағ а тү седі. Белоктардың зарядын нейтралдайтын заттарғ а ауыр металдардың тұ здары, алкалоидты реактивтер жатады. Ал концентрлі қ ышқ ылдар гидратты қ абатқ а ә сер етіп, гидраттандырады. Белоктарды нейтрал тұ здар да тұ нбағ а тү сіре алады. Бұ л процесті тұ здалу немесе тұ нбағ а шө гу деп атайды. Иондардың тұ здалу ә сері, белоктан судың алынуына, иондардың белок молекуласына адсорбциялануына жә не зарядтарының нейтралдануына байланысты. Тұ здану кү шіне байланысты иондар мынадай қ атар қ ұ райды:

Гидраттану дә режесі

Адсорбция дә режесі

Литийдің электр зарядының ө те тығ ыз болуына байланысты, суды ө зіне жақ сы тартады. Сондық тан да гидратты қ абығ ын тез бұ зады, бірақ нашар адсорбцияланады. Цезий, керісінше, жақ сы адсорбцияланады. Тұ здану процесін белоктарды тазарту мен фракциялауда қ олданады.

Нә руыз молекуласының қ ұ рылымдары (структуралары).оларды тұ рақ тандыратын байланыстар. Белок молекуласының қ ұ рылымы, белоктың биологиялық қ асиетінің біріншілік структурасына тә уелділігі.

Белок молекуласының қ ұ рамына кіретін амин қ ышқ ылдарының саны мен сапасының ә р тү рлі болуы, осы класқ а жататын қ осылыстарғ а тә н ерекшелік қ асиеттерін жә не олардың қ ұ рылысының кү рделілігін қ амтамасыз етеді. Амин қ ышқ ылдарының жү йелілікпен тізбектелуі жә не белок молекуласының кең істік қ ұ рылымы тө рт дең геймен сипатталады – бірінші, екінші, ү шінші, тө ртінші реттік қ ұ рылым.

Бірінші реттік қ ұ рылым. Бұ л амин қ ышқ ылдарының белгілі бір ретпен ө зара байланысып, полипептид тізбегін тү зуі. Бірінші реттік қ ұ рылымды пептидтік байланыс қ амтамасыз етеді.

Ә рбір полипептид тізбегінің екі шеткі амин қ ышқ ылын былай ажыратады: бос амин тобы бар амин қ ышқ ылы полипептид тізбегінің бастамасы, яғ ни N-басы немесе бірінші амин қ ышқ ылы болып саналады. Ал бос карбоксил тобы бар амин қ ышқ ылы С-соң ы болып табылады. Осы екі амин қ ышқ ылының арасында, пептидтік байланыспен жалғ асқ ан басқ а амин қ ышқ ылдары жү йелі ретпен орналасады (сур. 4).

4 сурет – Белоктардың бірінші реттік қ ұ рылымы

Ә рбір белок бірінші дең гейдегі қ ұ рылымымен ө згеше, оның бұ зылуы белоктың физико-химиялық жә не функционалдық қ асиетін ө згертеді. Белоктарғ а тә н ерекшелігін бірінші реттік қ ұ рылымы қ амтамасыз етеді. Сонымен бірге белоктардың антигендік қ асиеті де бірінші дең гейдегі қ ұ рылымына байланысты. Бір ағ задан алынғ ан белок басқ а тү рдегі организмге тү ссе де иммунологиялық жү йе арқ ылы қ орғ аныс белокты (антидене) синтездейді. Бұ л белок антигенмен қ осылып, бө где белокты метаболиттік айналымнан шығ арып тастауғ а, тұ нбағ а тү сіруге немесе ерітіп жіберуге тырысады. Антиденемен тікелей комплекс тү зуге қ атысқ ан белоктың бө лімін антигендік детерминант деп атайды.

Екінші реттік қ ұ рылымы. Бірінші реттік қ ұ рылымын білу, белок молекуласының қ ұ рылысы мен қ ызметі туралы толық мә лімет бере алмайды. Екінші реттік қ ұ рылымы— полипептид тізбегінің оралып, шумақ талып спираль немесе белгілі бір конформация тү зу тә сілі. Бұ л полипептид тізбегінің жеке бө ліктерінің арасында сутектік байланыстардың тү зілуі нә тижесінде пайда болады. Екінші реттік қ ұ рылымды сутектік байланыстар қ амтамасыз етеді.

Екіншілік дең гейдегі қ ұ рылым екі тү рге бө лінеді: α -спираль жә не β -қ ұ рылымы.

α -қ ұ рылым - спираль, оң ғ а қ арай ширатылып ү немі қ айталанып отырады. Ә рбір оралымында 3, 6 амин қ ышқ ылы орналасады, қ адамы 0, 54 нм (сур. 5. А). α -спиральдың реттеу жиілігі 5 қ адам немесе18 амин қ ышқ ылының қ алдығ ына тең. α -спираль қ ұ рндағ ы сутегі атомдарының біріне бірі жақ ын орналасуы нә тижесінде пайда болатын сутектік байланыс қ амтамасыз етеді, бағ ыты ось бойымен парралель болады.

Екінші тү рі - β -қ ұ рылымы (сур. 5. Б) кейбір фибриллярлы белоктарғ а (жібек фиброины) тә н, қ атпарланғ ан қ абаттан тү зіледі.

Физикалық ә дістермен анық талғ ан полипептид тізбегі гармошка тә різді қ абат-қ абат болып келеді, сутектік байланыстардың бағ ыты ө з қ сіне перпендикуляр келеді. Сутектік байланыстар тек бір полипептидтік тізбекте ғ ана емес, ә р тү рлі тізбектер арасында да тү зіледі. Белоктың екінші реттік қ ұ рылымы қ ыздырғ анда бұ зылуы мү мкін. Полипептид тізбегінің спираль тү зуі, оның ұ зындығ ын тө рт есе кемітеді

Ү шіншілік қ ұ рылымы – ең кү рделі қ ұ рылым. Осы дең гейде белоктың жоғ ары кең істіктік қ ұ рылымы конформациясы қ алыптасады. Ү шінші реттік қ ұ рылым полипептид тізбегінде пролин, оксипролин, глицин амин қ ышқ ылдарының қ алдығ ының болуына байланысты, полипептид тізбегінің иілуінің нә тижесінде пайда болады. Ү шінші реттік қ ұ рылым екі пішінде болуы мү мкін: глобулярлы жә не фибриллярлы. Ү шінші реттік қ ұ рылымның беріктігі дисульфидтік, иондық жә не гидрофобты байланыстармен қ алыптасады.Ү шінші реттік қ ұ рылым тү зілуі кезінде амин қ ышқ ылдарының гидрофобты радикалдары белок молекуласының ішіне қ арай жымырылып, ал гидрофильді радикалдары сыртқ ы бетіне орналасады. Термодинамика тұ рғ ысынан қ арағ анда мұ ндай конфигурация ө те қ олайлы болып саналады. Ү шінші реттік қ ұ рылым тү зу кезінде белок молекуласы оралып, шиыршық талып жинақ талады. Осы кезде қ айталанбайтын жоғ ары спецификалық, жеке белок молекуласына ғ ана тә н конформация тү зіледі.

Тө ртінші реттік қ ұ рылым. Бұ л қ ұ рылым бірнеше полипептидтік тізбектен тұ ратын белок молекуласына тә н. Ә рбір полипептидтік тізбектің бірінші, екінші, ү шінші дең гейдегі қ ұ рылымы бар. Осының нә тижесінде бір функционалды қ ызмет атқ аратын макромолекулярлық комплекс тү зіледі. Осы косплексті тү зетін полипептидтік тізбекті суббірлік деп атайды. Тө ртінші дең гейдегі қ ұ рылымды иондық, сутектік, дисульфидтік байланыстар қ амтамасыз етеді.

Рентгенқ ұ рылымдық анализ арқ ылы тқ ртінші дең гейдегі қ ұ рылымы анық талғ ан белок - гемоглобин. Ол тө рт поипептид тізбегінен жә не тө рт гемнен, коллаген ү ш полипептидтік тү збектен тұ рады. Тө ртінші реттік қ ұ рылымның биологиялық маң ызы ө те зор:

1-Жинақ талып макромолекулаларғ а айналатын, қ ысқ а полипептид тізбектері синтезделіп, синтез кезінде қ атенің азаюына ық палын тигізеді;

2-Генетикалық материалды ү немдейді, бірдей тізбектер кө птеген рибосоманы пайдалана отырып, бір м-РНК –да синтезделеді;

3-Реттеуші ә серін қ алыптастырады. Тө ртінші дең гейдегі қ ұ рылым тү зуге қ атысатын жеке мономерлер бірімен бірі активті функционалды тобы жоқ гидрофобты бө лімдер арқ ылы ә серлеседі. Сондық тан олардың байланысы берік болмайды, болмашы ә серден тез ү зіліп кетеді. Белоктардың реттік қ ұ рылымдарын тү зетін байланыстарды салыстырғ анда, ең мық тысы - бірінші реттік қ ұ рылым, ең ә лсізі – тө ртінші реттік қ ұ рылым

Денатурация дегеніміз не? Денатурациялаушы агенттер (2 мысал келтіру). Ренатурация дегеніміз не?. Белоктардың денатурациясы. Денатурациялаушы агенттер, олардың ә сері.

Ү шінші реттік қ ұ рылым тү зу кезінде белок молекуласы қ айталанбайтын жоғ ары спецификалық, тек ө з молекуласына тә н конформация тү зеді. Белок қ ұ рылымының аздағ ан ө згерісінің ө зі белок молекуласының биологиялық белсенділігін тө мендетіп, физико-химиялық қ асиеттерін ө згертеді. Белоктардың биологиялық белсенділігінің жә не ө зіне тә н қ асиеттерінің жойылуына ә келіп соғ атын қ ұ рылымының ө згеруі денатурация деп аталады. Денатурация процесі тө мендегідей денатурациялаушы агенттер ә серінен туындауы мү мкін:

1. Температураның 42°С-тан жоғ ары кө терілуі белок молекуласындағ ы сутектік жә не гидрофобтық байланыстарды ү зеді;

2. Қ ышқ ылдар мен негіздер белок зарядын ө згертіп, полярлы байланыстарғ а ә сер етеді;

3. Органикалық еріткіштер гидрофобтық байланыстарғ а ә сер етеді;

4. Мочевина жә не гуанидин белок молекуласында кө птеген сутектік байланыстар тү зеді, осының салдарынан белоктың қ ұ рылымы ө згереді. о

5. Ауыр металдың тұ здары белок молекуласының зарядын ө згертеді, себебі ә лсіз байланыстарды ү зеді;

6. Ультракү лгін сә уле ә серінен болады;

7. Тиолды қ осылыстар дисульфидті кө піршелерді тотық сыздандыру арқ ылы ү зеді. Денатурациялаушы агенттер ү шінші реттік, тіпті екінші реттік қ ұ рылымды тү зетін байланыстарды да ү зеді. Денатурацияланғ ан белок ферменттер ә серінен оң ай ыдырайды, себебі пептидтік байланыспен ферменттің жанасу аймақ тары ұ лғ аяды. Денатурация кей жағ дайларда қ айтымды болады. Ол кезде денатурациялаушы агенттің ә серін тоқ татқ анда немесе концентрациясын азайтқ анда, белок ө зінің активті кү йіне қ айта келеді. Яғ ни, ренатурация жү реді.

11 Гемоглобин, қ ұ рылымы, ролі. Гемоглобин. Гемоглобин (Нb) молекуласы жай белок глобиннен жә не простетикалық топ тө рт гемнен қ ұ ралғ ан. Глобин белогы 4 мономерден: екі α -тізбектен (ә р бір тізбекте 141 амин қ ышқ ылының қ алдығ ы бар) жә не екі β -тізбектен (ә рбір тізбекте 146 амин қ ышқ ылының қ алдығ ы бар) қ ұ ралғ ан.

Гемоглобиннің молекулалық массасы 70000 Д.

Тү р ерекшелігі глобин белогының қ ұ рамына кіретін амин қ ышқ ылдарының сапасымен анық талады. Мысалы, адамның глобин белогында изолейцин амин қ ышқ ылы болмайды, ал басқ а жануарлардың глобинінің қ ұ рамында бұ л амин қ ышқ ылы кездеседі. Барлық жануарларда кездесетін гемоглобиннің гемінің қ ұ рылысы бірдей. Гемоглобиннің қ ұ рамына кіретін бө ліктері бір-біріне ә серін тигізеді. Глобин белогы суда нашар еритін, химиялық инертті гемді суда жақ сы еритін, оттегімен байланысатын белсенді гемге айналдырады.

Гем- қ ұ рамында темірі бар порфиннің туындысы. Порфиннің β -кө міртегінде орынбасушы радикалдар болса, ол порфирин деп аталады. Порфириндердің бір бірінен айырмашылығ ы орын басушы радикалдардың ерекшелігімен сипатталады. Гемде келесі орын басушы радикалдар бар: С₁, С₃, С₅, С₈ – метил топтары, С₂, С₄ – винил радикалдары, С₆, С₇ – пропион қ ышқ ылының қ алдығ ы. Осы аталғ ан радикалдар жалғ асса, онда протопорфирин деп аталады. Осы протопорфиринге темір (Fе²⁺) ионы қ осылса, гем тү зіледі. Темір екінші жә не тө ртінші пиррол сақ инасындағ ы азот атомымен ковалентті байланыс арқ ылы байланысады, ал бірінші жә не ү шінші сақ инадағ ы азот атомымен ковалентті емес (координациялық) байланыспен байланысқ ан (с. 10).

Гемдегі темір ионы полипептид тізбегімен олардың қ ұ рамындағ ы гистидиннің имидазол сақ инасындағ ы азот атомымен екі координациялық байланыспен байланысқ ан. Бұ л байланыстың біреуі тұ рақ ты, ал екіншісі гемоглобинге оттегі қ осылғ анда ү зіліп кетеді

12 Миоглобин, қ ұ рылымы ролі. Миоглобин –жай белоктан (полипептидтік тізбегінде 153 амин қ ышқ ылы бар) жә не простетикалық топ – 1 гемнен тұ рады.

Гемінің қ ұ рамында темірі бар порфин сақ инасынан тұ рады. Порфин 3 пиррольды жә не бір пирролинді сақ иналар метин кө піршелері арқ ылы байланысқ ан циклды қ осылыс (с. 8). Молекулалық массасы 17000 Д.

8-cурет. Миоглобиннің гемі

Миоглобин цитоплазманың митохондрияғ а жақ ын жерінде кездеседі, ол гемоглобиннен оттегін тыныс алу ферменттеріне тасымалдайды. Миоглобин гемоглобинге қ арағ анда оттегімен жақ сы байланысқ ан. Сондық тан да суда жү ретін жануарлардың бұ лшық етінде миоглобин кө п болады. Адамдарда миоглобин қ андағ ы оксигемоглобинмен ә рекеттесіп, оксимиоглобин тү зеді. Шынық қ ан адамдардың бұ лшық етінде оксимиоглобиннің мө лшері кө п болады.

Миоглобин бұ лшық еттің арнайы белогы, сондық тан қ анның сары суында оның кездесуі бұ лшық еттің жарақ аттанғ андығ ын кө рсетеді. Миоглобинді анық таудың диагностикалық маң ызы зор. Миокард инфаркты кеселінің дамуының екінші сағ атында қ анда кө п мө лшерде миоглобин пайда болады. Сондық тан миоглобинді қ анда табу миокард инфаркты кеселін жылдам жә не дә л анық тауғ а мү мкіндік береді