Ақуыз және оның биологиялық құндылығы
Жоспар
І. КІРІСПЕ
ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Ақуыздар туралы жалпы түсінік
2. Ақуыз конформациясы
3. Ақуыз биосинтезі және оны реттеу
4. Ақуыздардың ағзадағы функциясы
ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
І. КІРІСПЕ
ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Ақуыздар туралы жалпы түсінік
2. Ақуыз конформациясы
3. Ақуыз биосинтезі және оны реттеу
4. Ақуыздардың ағзадағы функциясы
ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
КІРІСПЕ
Ағза жасушасының химиялық құрамы аса бай және алуан түрлі. Онда көптеген реакцияларға қатысатын және метаболизм түзетін әр түрлі заттар бар. Мұндай алмасу нәтижесінде заттар үздіксіз өзгеріп, ыдырайды және осының арқасында жаңа заттар түзіледі. Алмасу реакциялары белгілі бір қатаң тәртіппен өтеді және әр түрлі ферменттердің әсерімен реттеліп отырады. Тірі клеткада болатын ерекше жағдайлардың арқасында реакциялар жоғары жылдамдықпен өтеді. Клетканың немесе протопластың химиялық құрамына талдау жасағанда, біріншіден, ондағы заттардың аса көптігі мен алуан түрлілігіне, екіншіден, талдау барысында тірі клеткаға тән емес заттардың пайда болуына байланысты көптеген қиындықтар туады.
Академик В.И.Вернадский жер қыртысындағы элементтердің барлығы да (тіпті сирек кездесетін элементтер де) клеткада белгілі бір мөлшерде кездеседі деп санайды. Алайда тірі заттың құрамына бар болғаны 22—27 элемент кіреді. Кез келген организмнің тірі затының элементтік құрамы мынадай: С, О, Н, N. Р, S, Na, К, Мg, Са, С1, Мn, Ғе, Со, Сu, Zn, В, Аl, V, Мо, I, Si, Ni, Сг, Sе, Sn, Аs. Көрсетілген элементтердің 16-сы барлық организмдерде кездеседі [1].
Тірі клетка затының құрамын дәлелдеу әлдеқайда қиын. Ішекте тіршілік ететін бактерия Escherihia coli осы мәселені зерттеуде ыңғайлы материал болып табылады. Оның құрамында мынадай заттар табылған: су — 70%, бейорганикалық иондар — 1%, көмірсулар — 3%, амин қышқылдары — 0,4%, нуклеотидтср — 0,4 %, липидтер — 2 %, ақуыздар — 15%, ДНҚ — 1 %, РНҚ – 6%. Барлық басқа организмдердің тірі затының құрамы да осы сияқты деген пікір бар. Тірі заттың құрамына кіретін молекулаларды биомолекула деп атайды, демек олардың ерекше құрылымы және өзара әрекеттесуі тіршілік негізінде жататын процестерді қамтиды. Бұл заттардың молекулаларының құрылымы, физикалық-химиялық қасиеттері және олардың тірі клеткадағы атқаратын физиологиялық ролі жөнінде қысқаша мәліметтерге тоқталайық. Осының ішінде ақуыздар мен оның синтезделуі және биологиялық құндылығына тоқталып өтсек.
Ағза жасушасының химиялық құрамы аса бай және алуан түрлі. Онда көптеген реакцияларға қатысатын және метаболизм түзетін әр түрлі заттар бар. Мұндай алмасу нәтижесінде заттар үздіксіз өзгеріп, ыдырайды және осының арқасында жаңа заттар түзіледі. Алмасу реакциялары белгілі бір қатаң тәртіппен өтеді және әр түрлі ферменттердің әсерімен реттеліп отырады. Тірі клеткада болатын ерекше жағдайлардың арқасында реакциялар жоғары жылдамдықпен өтеді. Клетканың немесе протопластың химиялық құрамына талдау жасағанда, біріншіден, ондағы заттардың аса көптігі мен алуан түрлілігіне, екіншіден, талдау барысында тірі клеткаға тән емес заттардың пайда болуына байланысты көптеген қиындықтар туады.
Академик В.И.Вернадский жер қыртысындағы элементтердің барлығы да (тіпті сирек кездесетін элементтер де) клеткада белгілі бір мөлшерде кездеседі деп санайды. Алайда тірі заттың құрамына бар болғаны 22—27 элемент кіреді. Кез келген организмнің тірі затының элементтік құрамы мынадай: С, О, Н, N. Р, S, Na, К, Мg, Са, С1, Мn, Ғе, Со, Сu, Zn, В, Аl, V, Мо, I, Si, Ni, Сг, Sе, Sn, Аs. Көрсетілген элементтердің 16-сы барлық организмдерде кездеседі [1].
Тірі клетка затының құрамын дәлелдеу әлдеқайда қиын. Ішекте тіршілік ететін бактерия Escherihia coli осы мәселені зерттеуде ыңғайлы материал болып табылады. Оның құрамында мынадай заттар табылған: су — 70%, бейорганикалық иондар — 1%, көмірсулар — 3%, амин қышқылдары — 0,4%, нуклеотидтср — 0,4 %, липидтер — 2 %, ақуыздар — 15%, ДНҚ — 1 %, РНҚ – 6%. Барлық басқа организмдердің тірі затының құрамы да осы сияқты деген пікір бар. Тірі заттың құрамына кіретін молекулаларды биомолекула деп атайды, демек олардың ерекше құрылымы және өзара әрекеттесуі тіршілік негізінде жататын процестерді қамтиды. Бұл заттардың молекулаларының құрылымы, физикалық-химиялық қасиеттері және олардың тірі клеткадағы атқаратын физиологиялық ролі жөнінде қысқаша мәліметтерге тоқталайық. Осының ішінде ақуыздар мен оның синтезделуі және биологиялық құндылығына тоқталып өтсек.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. С. Ж. Стамбеков, В. Л. Петухов. Молекулалық биология. Новосибирск-2003г.
2. А. Ж. Сейтембетова, С. С. Лиходий. Биологиялық химия. Алматы «Білім»-2001ж.
3.Н. Кенесарина. Өсімдіктер физиологиясы және биохимия негіздері. Алматы «Мектеп»-2002ж.
4. К. Вилли. Биология. «Мир»-2006г.
5. Э. Де Робертис, В. Новинский, Ф. Саес. Биология клетки. Новосибирск «Мир»-2000г.
6. Под редакцией Д. И. Трайтака. Биология. Москва. 2003г.
7. А. В. Костантинов. Общая цитология. Минск. 2007г.
1. С. Ж. Стамбеков, В. Л. Петухов. Молекулалық биология. Новосибирск-2003г.
2. А. Ж. Сейтембетова, С. С. Лиходий. Биологиялық химия. Алматы «Білім»-2001ж.
3.Н. Кенесарина. Өсімдіктер физиологиясы және биохимия негіздері. Алматы «Мектеп»-2002ж.
4. К. Вилли. Биология. «Мир»-2006г.
5. Э. Де Робертис, В. Новинский, Ф. Саес. Биология клетки. Новосибирск «Мир»-2000г.
6. Под редакцией Д. И. Трайтака. Биология. Москва. 2003г.
7. А. В. Костантинов. Общая цитология. Минск. 2007г.
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті
Химия факультеті
... ... ... кафедрасы
РЕФЕРАТ
тақырыбы: Ақуыз және оның биологиялық құндылығы
Орындаған: ХТОВ-31 тобы студенті
Ауылбаева Л
Қабылдаған: х.ғ.к., доцент
Қарағанды-2013
Жоспар
І. КІРІСПЕ
ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Ақуыздар туралы жалпы түсінік
2. Ақуыз конформациясы
3. Ақуыз биосинтезі және оны реттеу
4. Ақуыздардың ағзадағы функциясы
ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
КІРІСПЕ
Ағза жасушасының химиялық құрамы аса бай және алуан түрлі. Онда көптеген реакцияларға қатысатын және метаболизм түзетін әр түрлі заттар бар. Мұндай алмасу нәтижесінде заттар үздіксіз өзгеріп, ыдырайды және осының арқасында жаңа заттар түзіледі. Алмасу реакциялары белгілі бір қатаң тәртіппен өтеді және әр түрлі ферменттердің әсерімен реттеліп отырады. Тірі клеткада болатын ерекше жағдайлардың арқасында реакциялар жоғары жылдамдықпен өтеді. Клетканың немесе протопластың химиялық құрамына талдау жасағанда, біріншіден, ондағы заттардың аса көптігі мен алуан түрлілігіне, екіншіден, талдау барысында тірі клеткаға тән емес заттардың пайда болуына байланысты көптеген қиындықтар туады.
Академик В.И.Вернадский жер қыртысындағы элементтердің барлығы да (тіпті сирек кездесетін элементтер де) клеткада белгілі бір мөлшерде кездеседі деп санайды. Алайда тірі заттың құрамына бар болғаны 22 -- 27 элемент кіреді. Кез келген организмнің тірі затының элементтік құрамы мынадай: С, О, Н, N. Р, S, Na, К, Мg, Са, С1, Мn, Ғе, Со, Сu, Zn, В, Аl, V, Мо, I, Si, Ni, Сг, Sе, Sn, Аs. Көрсетілген элементтердің 16-сы барлық организмдерде кездеседі [1].
Тірі клетка затының құрамын дәлелдеу әлдеқайда қиын. Ішекте тіршілік ететін бактерия Escherihia coli осы мәселені зерттеуде ыңғайлы материал болып табылады. Оның құрамында мынадай заттар табылған: су -- 70%, бейорганикалық иондар -- 1%, көмірсулар -- 3%, амин қышқылдары -- 0,4%, нуклеотидтср -- 0,4 %, липидтер -- 2 %, ақуыздар -- 15%, ДНҚ -- 1 %, РНҚ - 6%. Барлық басқа организмдердің тірі затының құрамы да осы сияқты деген пікір бар. Тірі заттың құрамына кіретін молекулаларды биомолекула деп атайды, демек олардың ерекше құрылымы және өзара әрекеттесуі тіршілік негізінде жататын процестерді қамтиды. Бұл заттардың молекулаларының құрылымы, физикалық-химиялық қасиеттері және олардың тірі клеткадағы атқаратын физиологиялық ролі жөнінде қысқаша мәліметтерге тоқталайық. Осының ішінде ақуыздар мен оның синтезделуі және биологиялық құндылығына тоқталып өтсек.
ІІ. Ақуыздар туралы жалпы түсінік
Тірі ағзалардың негізін құрайтын ақуыздардың маңызды рөлін
Ф. Энгельс: Тіршілік - ақуызды денелердің тіршілік ету әдісі - деп көрсеткен болатын. Ақуыз - ағзадағы заттардың ең күрделісі, ал оның элементтік құрамы айтарлықтай қарапайым болып келеді. Онда 51-53% көміртегі, 16-18% азот, 7% - сутегі, 21-23% оттегі, 0,7-1,3% күкірт болады. Кейбір ақуыздарда бұған қосымша фосфор да кездеседі. Үрмебұршақ, соя, күнбағыстың тұқымында ақуыздың мөлшері едәуір көп болады. Бұл өсімдіктер тұқымының үгілген массасын сумен, тұзды, спиртті және әлсіз сілтілі ерітінділермен тұндыру жолымен олардан ақуызды бөліп алу қиын емес. Күшті қышқылдармен және сілтілермен бірге қайнатқан кезде, сондай-ақ ферменттердің әсерімен ақуыз амин қышқылдарының қоспасына ыдырайды [2].
2.1.1 Амин қышқылдары өсімдікте кетон қышқылдарын тікелей аминдеу немесе қайта аминдеу деп аталатын екі негізгі реакция арқылы синтезделеді. Олардың құрамында карбоксил тобынан басқа, амин тобы да болады. Амин қышқылдарының тірі организмдер үшін физиологиялық маңызы бар екі қасиетіне назар аударайық. Оның бірі амфолиттік, екіншісі оптикалық активтілік. Сулы ерітінділерде амин қышқылдарының СООН және NH2 тобы ортадағы реакцияға қарай диссоциацияланады. Мысалы, сілтілі ортада амин қышқылының карбоксил тобы диссоциацияланғанда теріс заряд, қышқыл ортада NH2 тобы диссоциацияланғанда оң заряд пайда болады. Сөйтіп, амин қышқылы ортадағы реакцияға байланысты бірде қышқыл, бірде сілті ретінде қызмет атқарып, амфолиттік қасиет көрсетеді. Бейтарап ортада олар қос зарядты цвиттерион түрінде болады.
Өсімдік жасушасынан 150-ден астам амин қышқылдары табылған. Олардың көбі фотосинтез кезінде немесе топырақтан азотты қабылдау кезінде, жалпы метаболизм процесінде түзіледі. Адам организміне қажетті амин кышқылдары азықпен бірге қабылданады. Олардың ішінде валин, лейцин, изолейцин, метионии, треонин, фенилаланин, лизин, аргинин, гистидин және триптофан ерекше қажет. Азық-түліктің құрамында осы амин қышқылдарының болуы азық-түліктің қоректік құндылығын арттыра түседі. Олар міндетті түрде қабылданатын амин қышқылдары деп аталады.
Өсімдіктерде амин қышқылдары кең таралған. Ал ақуыздардың құрамына 20 -- 22 амин қышқылы кіреді. Ақуыз молекуласының конформациясы амин қышқылдарының бүйірлік радикалдарына байланысты.
2.1.2 Ақуыз молекуласының құрылымы. Ақуыз химиясының тарихы, бәлкім 1745 ж. "Ақуыз ғылым және өнер институтының хабарламаларында" итальяндық Я. Беккаридің жарияланған жұмысымен басталған. Бидай ұнынан бұрын белгісіз зат алғанын ғалым осы еңбегінде хабарлаған. Бидайдан алынған клейковина ұқсас болған.
Осылайша алғашқы ақуыз препараты дайындалған. Сөйтіп, ақуыздық заттарды зерттеудің ұзын да, өте қиын тарихы басталды. Ғалымдар ең қарапайым ақуыз - инсулиннің молекуласының құрылысын ашқанша 200 жылдан артық уақыт өтеді. Осы мезгіл бойы ақуыз құрамы, оның ұйымдасу жөнінде ондаған болжамдар ұсынылып және олар бекерге шығарылған. Барлық болжамдар ғылыми мұрағаттарда жайлы орын тапқан.
1945 ж. көптеген зерттеушілердің күшімен ақуыз молекулаларының бір ұзын тізбекке жалғанған амин кышқылдарынан тұратыны анықталды. Ақуыз молекуласын түзетін амин қышқылдары көп емес - барлығы 20. Ал қараңыздар, ақуыздар молекуласы амин қышқылдарының кезектесіп орналасу бірізділігімен ерекшеленеді. Мысалы, бір ақуызда валиннен кейін триптофан келеді. Олардың орнын ауыстыру арқылы басқа қасиеті бар жаңа молекула алуға болады. Айталық, егер біріншісі организмде маңызды қызмет атқарса, екіншісі мүлде қажетсіз болуы мүмкін.
Ақуыздар - биологиялық макромолекулалардың негізгі кластарының бірі. Жасушалардың көп мөлшері ақуыздардан тұрады: құрғақ заттың жартысы ақуыздардың үлесіне тиеді. Жасушаның құрылымын және пішінін ақуыздар анықтайды; сонымен қатар, молекулалық тану және катализдік құрал қызметін атқарады. Жасуша құрылысына қажетті ақпаратты ДНҚ "шартты" түрде, жасушалық процестерге тікелей араласпай, ұстайды. Мысалы, оттегін тасымалдау гемоглобинге тән қасиет, бұл ақуызға жауапты геннің оған қатысы жоқ. Компьютерлік терминологияны қолдансақ, нуклеин қышқылдары аналық клеткадан алынған нұсқауды "бағдарламамен қамтамасыз етеді". Ақуыздар "аппараттың қамсыздандыру" - клетканың жадында сақталған бағдарламаның физикалық механизмін іске асырады. Осындай нуклеин кышқылдары мен ақуыздар қызметінің айырмашылығы, оларды құрайтын суббірліктердің химиялық табиғатынан байқалады.
ДНҚ және РНҚ молекулалары химиялық жағынан өте ұқсас алып молекулаларды құрайтын нуклеотидтерден тұрады, олардың қасиеті бірізділігіне көп байланысты емес. Ал ақуыздар әртүрлі 20, бір біріне ұқсамайтын, амин қышқылдарынан тұрады, олардың әрқайсысының химиялық қасиеті ерекше.
Атқаратын қызметінің шеңберінің кеңдігі, олардың химиялық құрылымының және кеңістіктегі пішінінің молшылығымен сипатталады. Әртүрлі ақуыздардың химиялық қасиеттерінің әмбебаптығы да осыған негізделген.
Ақуыз макромолекуласының күрделі құрылымында бірнеше деңгейлер болады. Оның ішіндегі алғашқы ең қарапайымы полипептид тізбегі, яғни өзара пептидті байланыспен жалғанған амин қышқыл буындарының тізбегі. Бұл - ақуыздың алғашқы қүрылымы деп аталады; мұндағы байланыстардың бәрі ковалентті, яғни нағыз химиялық берік байланыс [3].
Полипептидтік тізбектің бөлігінің екінші құрылымы деп бүйірлік тізбектің конформациясын есептемегендегі сол фрагменттегі негізгі тізбектің конформациясын айтады. Мұнда ақуыз жіпшесі шиыршық тәрізді ширатылып тұрады. Шиыршық орамдары тығыз орналасады да, көршілес орамдардағы атомдар мен амин қышқылының радикалдары арасында бір-біріне тартылу пайда болады. Атап көрсеткенде, көршілес орамдарда орналасқан пептидтік байланыстар арасында (NH-пен СО-топтары арасында) сутектік байланыстар түзіледі. Сутектік байланыс ковалентті байланыстан әлдеқайда әлсіз, алайда, бірнеше қайталанғаннан кейін ол да берік ілінісетін болады. Сансыз көп сутектік байланыстармен "жөрмелген" полипептидтік шиыршық едәуір тұрақты құрылым болып саналады. Ақуыздың екінші құрылымы одан әрі тағы түйінделеді. Ол әлдеқайда қызық иіріле келіп оралады, бірақ соның өзінде де ол бір қалыпты және әр ақуызта ерекше пішінде болады.
Жекеленген полипептидтік тізбектің барлық атомдарының кеңістікте орналасуын ақуыздың үшінші құрылымы деп атайды.
Ақуыздың төртінші құрылымы деген ұғым - мономердің кеңістіктегі өзара орналасуы, олар бірнеше суббірліктерден құралып, ақуыз молекуласын құрады. Гемоглобин молекуласы әдеттегі тетрамер болғандықтан, оның құрамына екі бірдей -тізбек және екі ұқсас -тізбек кіреді.
Ақуыз молекуласына кіретін амин қышқылдарының саны өте көп. Гликокол немесе глицин H2N-СН2-СООН бұдан басқа аланин амин қышқылы немесе аминопропион қышқылы сол сияқты цистеин амин қышқылы, метионин және т.б. кіреді.
Ақуыз молекуласына моноамино-, диамино-, тиоқышқылдар және басқа қышқылдар енеді. Ақуыздардың біріншілей құрылымы кейбір ақуыздар үшін ғана анықталады. Мысалы: инсулин, рибонуклеаза, т.б. І950 ж американ ғалымы Полинг ақуыз молекуласының біріншілей құрылымын көрсетті. Ақуыздар 2 үлкен топқа бөлінеді:
1. Протеиндер - қарапайым (жай) ақуыздар.
2. Протеидтер - күрделі ақуыздар.
Ақуыздар өте күрделі жоғары полимерлі заттар. Оларды құрайтын мономерлер - амин қышқылдары бір-бірімен жалғасып полипептид береді, осы полипептидтердің бірігуінен ақуыз молекуласы пайда болады. Әр организмнің өзіне тән белогы болады. Неміс ғалымы Абдер Гальден былай деген "егер 32 әріптен канша сөз жасауға болса, 22 амин қышқылдарынан сонша ақуыз молекуласын жасауға болады"[4].
2.1.3 Ақуыздың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік әрекетінің негізін құрайды. Ақуыздардың коллоидтық қасиеті, коацерват түзушілігі, денатурация құбылысына ұшырауы, сумен байланыс жасай отыра гидрадтануы, электр заряд түзушілік қасиеттері маңызды рөл атқарады.
2.1.4 Ақуыздың атқаратын қызметі. Ағзада ақуыз алуан түрлі қызмет атқарады. Ақуыздың қызметін көбіне жекелеген молекулалар да жүзеге асыруы мүмкін. Ақуыздың ең басты қызметі -- катализаторлық қызмет. Барлық тірі организмдерде зат алмасу реакциялары ферменттердің әсер етуімен жүзеге асады. Белгілі ферменттердің барлығы ақуыздардан құралған.
Заттарды тасымалдау да ақуыздың маңызды бір қызметі. Заттардың клетка мен органоидтар ішінде қозғалуын ақуыз реттеп отырады, яғни оларды активті түрде тасымалдайды. Соңғы кезде клетка мембранасының құрамында түрлі тасымалдаушы ақуыздардың болатыны анықталған.
Ақуыз сондай-ақ организмнің иммундық қасиеттерін жүзеге асырады. Сонымен бірге ақуыздың тағы маңызды қызметінің бірі -- оның құрылыс материалы ретінде пайдаланылуы. Ақуыз барлық протоплазмалық органоидтардың негізін кұрайды. Ол құрылым компонентінің бірі ретінде барлық клетка мембраналарының құрамына кіреді, тіпті сұйық гомогенді цитоплазмалық матриксте де ақуыз кездеседі [5].
2.2 Ақуыз конформациясы.
Ақуыз молекуласының конформациясы амин қышқылының бірізділігімен анықталады. Полипептидтік тізбекте көптеген байланыстардың төңірегінде айналым болуы мүмкін, сондықтан ақуыздың кез келген молекуласы өте көп, әртүрлі пішін немесе конформация түзетін қабілеті бар. Бірақ биологиялық жағдайда полипептидтік тізбектердің көпшілігі осы конформациялардың бір түрінде ғана кездеседі.
Бұл амин қышқылдарының бүйірлік топтарының өзара және сумен өте осал ковалентті емес арақатынасына байланысты. Белгілі бір конформация әдеттен тыс тұрақты бола алады, ал оның қандай болатыны - амин қышқылдарының полипептидтік тізбекте орналасуына байланысты. Көптеген ақуыздардың полипептидтік тізбектері өз бетімен түзілу конформацияға түйінделеді. Мысалы ақуызты жазу, немесе денатурациялау (лат. denaturare - табиғи қасиетін жою) арқылы алғашқы конформациясын жоғалтқан икемді полипептидтік тізбекке айналдыруға болады. Бірақ, мейлінше жұмсақ денатурациялау әсері әдетте қайтымды, жазылған полипептидтік тізбек табиғи конформациясына өзі түйінделді. Оның мұндай қылығы ақуыз молекуласының конформациясын анықтайтын ақпараттың бәрі амин қышқыл бірізділігінде екендігінің айғағы. Полипептидтік тізбектің түйінделуін басқаратын маңызды факторлардың бірі - полярлық және полярлық емес бүйірлік топтардың орналасу тәртібі болып табылады.
Ақуыз синтезінің барысында олар дың көпсанды гидрофобты (гр. "һуdог" -су, "рһоЬоs" - қорқу) бүйірлік топтары ақуыз глобуласының ішіне жиылуға тырысады, себебі судан құтылуына мүмкіндік туады. Сол кезде барлық полярлық топтар ақуыз молекуласының үстіне жиылады, онда бұл түзілімдер сумен және басқа полярлық топтармен арақатынас жасай алады. Пептидтік топтар өздері де жеткілікті полярлы, сондықтан сутектік байланысты бір-бірімен және полярлық бүйірлік топтармен құруға тырысады. Осындай жолмен ақуыз глобуласының ішіндегі, түгелге жуық полярлық топтардың жұптасуы жүреді. Сөйтіп, сутектік байланыстар ақуыз молекуласының түйінінде бір полипептидтік тізбектегі әртүрлі бөлшектерінің арақатынасында басты роль атқарады. Сонымен қатар, олар ақуыз молекуласының үстіндегі арақатынастарда да маңызды орын алады. Цитоплазмадан тыс ақуыздар (секреторлык ақуыздар немесе клетка үстіндегі ақуыздар), бір полипептидтік тізбектің әртүрлі бөлшектерінің арасында косымша коваленттік байланыстар түзеді. Мысалы, цистеиннің екі SH-топтарының арасындағы дисульфидтік байланыстар ( SS-көпіршелер деп те аталады), түйінделген полипептидтік тізбектің көршілес келетін бөлшектерінің арасында жүреді, олар клеткадан тыс ақуыздардың кеңістіктегі құрылымын тұрақтандырады; дұрыс түйінделу үшін дисульфидтік байланыстың қажеті жоқ.
Амин қышқылдарының барлық жеке арақатынасының нәтижесі, көптеген ақуыз молекулалары өздеріне тән конформацияға спонтанды түрде келе береді: әдетте қомақты глобулалық, бірақ ішінара фибриллярлық созылған пішінде де болады. Глобуланың ортасы бүйірлік гидрофобтық топтармен тығыз қапталған, кристалдың ішіндегідей, ал полярлық бүйірлік топтар күрделі және тұрақсыз сыртқы қабатты құрайды. Ақуыздың кіші молекулалармен және басқада молекулалардың үстіңгі қабаттарымен байланысу ерекшелігі әртүрлі адамдардың осы күрделі беткі қабатта орналасуына және химиялық қасиеттеріне байланысты. Химиялық тұрғыдан ақуыздар - белгілі молекулалардың ішіндегі ең күрделілері.
Тізбектің бір-біріне ұқсас жиылу тәсілі әртүрлі ақуыздарда үнемі қайталанып отырады. Полипептидтік тізбектердің амин қышқылдарының бірізділігінде олардың түйінделуіне қажетті ақпарат болса да, ол ақпараттың қалай оқылатыны әлі белгісіз, сондықтан ақуыздың кеңістіктегі болашақ құрылымын бірізділік бойынша дәл болжайтын мүмкіндік жоқ. Сондықтан, ақуыздың табиғи конформациясын ақуыз кристалдарын анықтайтын өте күрделі рентгенқұрылымдық талдау әдісінің көмегімен ғана табады. Бұл әдісті қолдану арқылы осы күнге дейін 200-ден артық ақуыз талданған. Лизоцим ақуызының мысалында көлемді немесе қаңқалық үлгісі арқылы ақуыздың толық құрылымын көруге болады.
Әртүрлі ақуыздардың кеңістіктегі құрылымын салыстыра отырып, әрбір ақуыздың конформациясы бірегей болғанмен де макромомолекуланың жеке бөлшектерінде тізбектің орам түрлері үнемі қайталанып отыратындығы анықталды. Әсіресе, жиылудың (орамның) екі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті
Химия факультеті
... ... ... кафедрасы
РЕФЕРАТ
тақырыбы: Ақуыз және оның биологиялық құндылығы
Орындаған: ХТОВ-31 тобы студенті
Ауылбаева Л
Қабылдаған: х.ғ.к., доцент
Қарағанды-2013
Жоспар
І. КІРІСПЕ
ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Ақуыздар туралы жалпы түсінік
2. Ақуыз конформациясы
3. Ақуыз биосинтезі және оны реттеу
4. Ақуыздардың ағзадағы функциясы
ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
КІРІСПЕ
Ағза жасушасының химиялық құрамы аса бай және алуан түрлі. Онда көптеген реакцияларға қатысатын және метаболизм түзетін әр түрлі заттар бар. Мұндай алмасу нәтижесінде заттар үздіксіз өзгеріп, ыдырайды және осының арқасында жаңа заттар түзіледі. Алмасу реакциялары белгілі бір қатаң тәртіппен өтеді және әр түрлі ферменттердің әсерімен реттеліп отырады. Тірі клеткада болатын ерекше жағдайлардың арқасында реакциялар жоғары жылдамдықпен өтеді. Клетканың немесе протопластың химиялық құрамына талдау жасағанда, біріншіден, ондағы заттардың аса көптігі мен алуан түрлілігіне, екіншіден, талдау барысында тірі клеткаға тән емес заттардың пайда болуына байланысты көптеген қиындықтар туады.
Академик В.И.Вернадский жер қыртысындағы элементтердің барлығы да (тіпті сирек кездесетін элементтер де) клеткада белгілі бір мөлшерде кездеседі деп санайды. Алайда тірі заттың құрамына бар болғаны 22 -- 27 элемент кіреді. Кез келген организмнің тірі затының элементтік құрамы мынадай: С, О, Н, N. Р, S, Na, К, Мg, Са, С1, Мn, Ғе, Со, Сu, Zn, В, Аl, V, Мо, I, Si, Ni, Сг, Sе, Sn, Аs. Көрсетілген элементтердің 16-сы барлық организмдерде кездеседі [1].
Тірі клетка затының құрамын дәлелдеу әлдеқайда қиын. Ішекте тіршілік ететін бактерия Escherihia coli осы мәселені зерттеуде ыңғайлы материал болып табылады. Оның құрамында мынадай заттар табылған: су -- 70%, бейорганикалық иондар -- 1%, көмірсулар -- 3%, амин қышқылдары -- 0,4%, нуклеотидтср -- 0,4 %, липидтер -- 2 %, ақуыздар -- 15%, ДНҚ -- 1 %, РНҚ - 6%. Барлық басқа организмдердің тірі затының құрамы да осы сияқты деген пікір бар. Тірі заттың құрамына кіретін молекулаларды биомолекула деп атайды, демек олардың ерекше құрылымы және өзара әрекеттесуі тіршілік негізінде жататын процестерді қамтиды. Бұл заттардың молекулаларының құрылымы, физикалық-химиялық қасиеттері және олардың тірі клеткадағы атқаратын физиологиялық ролі жөнінде қысқаша мәліметтерге тоқталайық. Осының ішінде ақуыздар мен оның синтезделуі және биологиялық құндылығына тоқталып өтсек.
ІІ. Ақуыздар туралы жалпы түсінік
Тірі ағзалардың негізін құрайтын ақуыздардың маңызды рөлін
Ф. Энгельс: Тіршілік - ақуызды денелердің тіршілік ету әдісі - деп көрсеткен болатын. Ақуыз - ағзадағы заттардың ең күрделісі, ал оның элементтік құрамы айтарлықтай қарапайым болып келеді. Онда 51-53% көміртегі, 16-18% азот, 7% - сутегі, 21-23% оттегі, 0,7-1,3% күкірт болады. Кейбір ақуыздарда бұған қосымша фосфор да кездеседі. Үрмебұршақ, соя, күнбағыстың тұқымында ақуыздың мөлшері едәуір көп болады. Бұл өсімдіктер тұқымының үгілген массасын сумен, тұзды, спиртті және әлсіз сілтілі ерітінділермен тұндыру жолымен олардан ақуызды бөліп алу қиын емес. Күшті қышқылдармен және сілтілермен бірге қайнатқан кезде, сондай-ақ ферменттердің әсерімен ақуыз амин қышқылдарының қоспасына ыдырайды [2].
2.1.1 Амин қышқылдары өсімдікте кетон қышқылдарын тікелей аминдеу немесе қайта аминдеу деп аталатын екі негізгі реакция арқылы синтезделеді. Олардың құрамында карбоксил тобынан басқа, амин тобы да болады. Амин қышқылдарының тірі организмдер үшін физиологиялық маңызы бар екі қасиетіне назар аударайық. Оның бірі амфолиттік, екіншісі оптикалық активтілік. Сулы ерітінділерде амин қышқылдарының СООН және NH2 тобы ортадағы реакцияға қарай диссоциацияланады. Мысалы, сілтілі ортада амин қышқылының карбоксил тобы диссоциацияланғанда теріс заряд, қышқыл ортада NH2 тобы диссоциацияланғанда оң заряд пайда болады. Сөйтіп, амин қышқылы ортадағы реакцияға байланысты бірде қышқыл, бірде сілті ретінде қызмет атқарып, амфолиттік қасиет көрсетеді. Бейтарап ортада олар қос зарядты цвиттерион түрінде болады.
Өсімдік жасушасынан 150-ден астам амин қышқылдары табылған. Олардың көбі фотосинтез кезінде немесе топырақтан азотты қабылдау кезінде, жалпы метаболизм процесінде түзіледі. Адам организміне қажетті амин кышқылдары азықпен бірге қабылданады. Олардың ішінде валин, лейцин, изолейцин, метионии, треонин, фенилаланин, лизин, аргинин, гистидин және триптофан ерекше қажет. Азық-түліктің құрамында осы амин қышқылдарының болуы азық-түліктің қоректік құндылығын арттыра түседі. Олар міндетті түрде қабылданатын амин қышқылдары деп аталады.
Өсімдіктерде амин қышқылдары кең таралған. Ал ақуыздардың құрамына 20 -- 22 амин қышқылы кіреді. Ақуыз молекуласының конформациясы амин қышқылдарының бүйірлік радикалдарына байланысты.
2.1.2 Ақуыз молекуласының құрылымы. Ақуыз химиясының тарихы, бәлкім 1745 ж. "Ақуыз ғылым және өнер институтының хабарламаларында" итальяндық Я. Беккаридің жарияланған жұмысымен басталған. Бидай ұнынан бұрын белгісіз зат алғанын ғалым осы еңбегінде хабарлаған. Бидайдан алынған клейковина ұқсас болған.
Осылайша алғашқы ақуыз препараты дайындалған. Сөйтіп, ақуыздық заттарды зерттеудің ұзын да, өте қиын тарихы басталды. Ғалымдар ең қарапайым ақуыз - инсулиннің молекуласының құрылысын ашқанша 200 жылдан артық уақыт өтеді. Осы мезгіл бойы ақуыз құрамы, оның ұйымдасу жөнінде ондаған болжамдар ұсынылып және олар бекерге шығарылған. Барлық болжамдар ғылыми мұрағаттарда жайлы орын тапқан.
1945 ж. көптеген зерттеушілердің күшімен ақуыз молекулаларының бір ұзын тізбекке жалғанған амин кышқылдарынан тұратыны анықталды. Ақуыз молекуласын түзетін амин қышқылдары көп емес - барлығы 20. Ал қараңыздар, ақуыздар молекуласы амин қышқылдарының кезектесіп орналасу бірізділігімен ерекшеленеді. Мысалы, бір ақуызда валиннен кейін триптофан келеді. Олардың орнын ауыстыру арқылы басқа қасиеті бар жаңа молекула алуға болады. Айталық, егер біріншісі организмде маңызды қызмет атқарса, екіншісі мүлде қажетсіз болуы мүмкін.
Ақуыздар - биологиялық макромолекулалардың негізгі кластарының бірі. Жасушалардың көп мөлшері ақуыздардан тұрады: құрғақ заттың жартысы ақуыздардың үлесіне тиеді. Жасушаның құрылымын және пішінін ақуыздар анықтайды; сонымен қатар, молекулалық тану және катализдік құрал қызметін атқарады. Жасуша құрылысына қажетті ақпаратты ДНҚ "шартты" түрде, жасушалық процестерге тікелей араласпай, ұстайды. Мысалы, оттегін тасымалдау гемоглобинге тән қасиет, бұл ақуызға жауапты геннің оған қатысы жоқ. Компьютерлік терминологияны қолдансақ, нуклеин қышқылдары аналық клеткадан алынған нұсқауды "бағдарламамен қамтамасыз етеді". Ақуыздар "аппараттың қамсыздандыру" - клетканың жадында сақталған бағдарламаның физикалық механизмін іске асырады. Осындай нуклеин кышқылдары мен ақуыздар қызметінің айырмашылығы, оларды құрайтын суббірліктердің химиялық табиғатынан байқалады.
ДНҚ және РНҚ молекулалары химиялық жағынан өте ұқсас алып молекулаларды құрайтын нуклеотидтерден тұрады, олардың қасиеті бірізділігіне көп байланысты емес. Ал ақуыздар әртүрлі 20, бір біріне ұқсамайтын, амин қышқылдарынан тұрады, олардың әрқайсысының химиялық қасиеті ерекше.
Атқаратын қызметінің шеңберінің кеңдігі, олардың химиялық құрылымының және кеңістіктегі пішінінің молшылығымен сипатталады. Әртүрлі ақуыздардың химиялық қасиеттерінің әмбебаптығы да осыған негізделген.
Ақуыз макромолекуласының күрделі құрылымында бірнеше деңгейлер болады. Оның ішіндегі алғашқы ең қарапайымы полипептид тізбегі, яғни өзара пептидті байланыспен жалғанған амин қышқыл буындарының тізбегі. Бұл - ақуыздың алғашқы қүрылымы деп аталады; мұндағы байланыстардың бәрі ковалентті, яғни нағыз химиялық берік байланыс [3].
Полипептидтік тізбектің бөлігінің екінші құрылымы деп бүйірлік тізбектің конформациясын есептемегендегі сол фрагменттегі негізгі тізбектің конформациясын айтады. Мұнда ақуыз жіпшесі шиыршық тәрізді ширатылып тұрады. Шиыршық орамдары тығыз орналасады да, көршілес орамдардағы атомдар мен амин қышқылының радикалдары арасында бір-біріне тартылу пайда болады. Атап көрсеткенде, көршілес орамдарда орналасқан пептидтік байланыстар арасында (NH-пен СО-топтары арасында) сутектік байланыстар түзіледі. Сутектік байланыс ковалентті байланыстан әлдеқайда әлсіз, алайда, бірнеше қайталанғаннан кейін ол да берік ілінісетін болады. Сансыз көп сутектік байланыстармен "жөрмелген" полипептидтік шиыршық едәуір тұрақты құрылым болып саналады. Ақуыздың екінші құрылымы одан әрі тағы түйінделеді. Ол әлдеқайда қызық иіріле келіп оралады, бірақ соның өзінде де ол бір қалыпты және әр ақуызта ерекше пішінде болады.
Жекеленген полипептидтік тізбектің барлық атомдарының кеңістікте орналасуын ақуыздың үшінші құрылымы деп атайды.
Ақуыздың төртінші құрылымы деген ұғым - мономердің кеңістіктегі өзара орналасуы, олар бірнеше суббірліктерден құралып, ақуыз молекуласын құрады. Гемоглобин молекуласы әдеттегі тетрамер болғандықтан, оның құрамына екі бірдей -тізбек және екі ұқсас -тізбек кіреді.
Ақуыз молекуласына кіретін амин қышқылдарының саны өте көп. Гликокол немесе глицин H2N-СН2-СООН бұдан басқа аланин амин қышқылы немесе аминопропион қышқылы сол сияқты цистеин амин қышқылы, метионин және т.б. кіреді.
Ақуыз молекуласына моноамино-, диамино-, тиоқышқылдар және басқа қышқылдар енеді. Ақуыздардың біріншілей құрылымы кейбір ақуыздар үшін ғана анықталады. Мысалы: инсулин, рибонуклеаза, т.б. І950 ж американ ғалымы Полинг ақуыз молекуласының біріншілей құрылымын көрсетті. Ақуыздар 2 үлкен топқа бөлінеді:
1. Протеиндер - қарапайым (жай) ақуыздар.
2. Протеидтер - күрделі ақуыздар.
Ақуыздар өте күрделі жоғары полимерлі заттар. Оларды құрайтын мономерлер - амин қышқылдары бір-бірімен жалғасып полипептид береді, осы полипептидтердің бірігуінен ақуыз молекуласы пайда болады. Әр организмнің өзіне тән белогы болады. Неміс ғалымы Абдер Гальден былай деген "егер 32 әріптен канша сөз жасауға болса, 22 амин қышқылдарынан сонша ақуыз молекуласын жасауға болады"[4].
2.1.3 Ақуыздың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік әрекетінің негізін құрайды. Ақуыздардың коллоидтық қасиеті, коацерват түзушілігі, денатурация құбылысына ұшырауы, сумен байланыс жасай отыра гидрадтануы, электр заряд түзушілік қасиеттері маңызды рөл атқарады.
2.1.4 Ақуыздың атқаратын қызметі. Ағзада ақуыз алуан түрлі қызмет атқарады. Ақуыздың қызметін көбіне жекелеген молекулалар да жүзеге асыруы мүмкін. Ақуыздың ең басты қызметі -- катализаторлық қызмет. Барлық тірі организмдерде зат алмасу реакциялары ферменттердің әсер етуімен жүзеге асады. Белгілі ферменттердің барлығы ақуыздардан құралған.
Заттарды тасымалдау да ақуыздың маңызды бір қызметі. Заттардың клетка мен органоидтар ішінде қозғалуын ақуыз реттеп отырады, яғни оларды активті түрде тасымалдайды. Соңғы кезде клетка мембранасының құрамында түрлі тасымалдаушы ақуыздардың болатыны анықталған.
Ақуыз сондай-ақ организмнің иммундық қасиеттерін жүзеге асырады. Сонымен бірге ақуыздың тағы маңызды қызметінің бірі -- оның құрылыс материалы ретінде пайдаланылуы. Ақуыз барлық протоплазмалық органоидтардың негізін кұрайды. Ол құрылым компонентінің бірі ретінде барлық клетка мембраналарының құрамына кіреді, тіпті сұйық гомогенді цитоплазмалық матриксте де ақуыз кездеседі [5].
2.2 Ақуыз конформациясы.
Ақуыз молекуласының конформациясы амин қышқылының бірізділігімен анықталады. Полипептидтік тізбекте көптеген байланыстардың төңірегінде айналым болуы мүмкін, сондықтан ақуыздың кез келген молекуласы өте көп, әртүрлі пішін немесе конформация түзетін қабілеті бар. Бірақ биологиялық жағдайда полипептидтік тізбектердің көпшілігі осы конформациялардың бір түрінде ғана кездеседі.
Бұл амин қышқылдарының бүйірлік топтарының өзара және сумен өте осал ковалентті емес арақатынасына байланысты. Белгілі бір конформация әдеттен тыс тұрақты бола алады, ал оның қандай болатыны - амин қышқылдарының полипептидтік тізбекте орналасуына байланысты. Көптеген ақуыздардың полипептидтік тізбектері өз бетімен түзілу конформацияға түйінделеді. Мысалы ақуызты жазу, немесе денатурациялау (лат. denaturare - табиғи қасиетін жою) арқылы алғашқы конформациясын жоғалтқан икемді полипептидтік тізбекке айналдыруға болады. Бірақ, мейлінше жұмсақ денатурациялау әсері әдетте қайтымды, жазылған полипептидтік тізбек табиғи конформациясына өзі түйінделді. Оның мұндай қылығы ақуыз молекуласының конформациясын анықтайтын ақпараттың бәрі амин қышқыл бірізділігінде екендігінің айғағы. Полипептидтік тізбектің түйінделуін басқаратын маңызды факторлардың бірі - полярлық және полярлық емес бүйірлік топтардың орналасу тәртібі болып табылады.
Ақуыз синтезінің барысында олар дың көпсанды гидрофобты (гр. "һуdог" -су, "рһоЬоs" - қорқу) бүйірлік топтары ақуыз глобуласының ішіне жиылуға тырысады, себебі судан құтылуына мүмкіндік туады. Сол кезде барлық полярлық топтар ақуыз молекуласының үстіне жиылады, онда бұл түзілімдер сумен және басқа полярлық топтармен арақатынас жасай алады. Пептидтік топтар өздері де жеткілікті полярлы, сондықтан сутектік байланысты бір-бірімен және полярлық бүйірлік топтармен құруға тырысады. Осындай жолмен ақуыз глобуласының ішіндегі, түгелге жуық полярлық топтардың жұптасуы жүреді. Сөйтіп, сутектік байланыстар ақуыз молекуласының түйінінде бір полипептидтік тізбектегі әртүрлі бөлшектерінің арақатынасында басты роль атқарады. Сонымен қатар, олар ақуыз молекуласының үстіндегі арақатынастарда да маңызды орын алады. Цитоплазмадан тыс ақуыздар (секреторлык ақуыздар немесе клетка үстіндегі ақуыздар), бір полипептидтік тізбектің әртүрлі бөлшектерінің арасында косымша коваленттік байланыстар түзеді. Мысалы, цистеиннің екі SH-топтарының арасындағы дисульфидтік байланыстар ( SS-көпіршелер деп те аталады), түйінделген полипептидтік тізбектің көршілес келетін бөлшектерінің арасында жүреді, олар клеткадан тыс ақуыздардың кеңістіктегі құрылымын тұрақтандырады; дұрыс түйінделу үшін дисульфидтік байланыстың қажеті жоқ.
Амин қышқылдарының барлық жеке арақатынасының нәтижесі, көптеген ақуыз молекулалары өздеріне тән конформацияға спонтанды түрде келе береді: әдетте қомақты глобулалық, бірақ ішінара фибриллярлық созылған пішінде де болады. Глобуланың ортасы бүйірлік гидрофобтық топтармен тығыз қапталған, кристалдың ішіндегідей, ал полярлық бүйірлік топтар күрделі және тұрақсыз сыртқы қабатты құрайды. Ақуыздың кіші молекулалармен және басқада молекулалардың үстіңгі қабаттарымен байланысу ерекшелігі әртүрлі адамдардың осы күрделі беткі қабатта орналасуына және химиялық қасиеттеріне байланысты. Химиялық тұрғыдан ақуыздар - белгілі молекулалардың ішіндегі ең күрделілері.
Тізбектің бір-біріне ұқсас жиылу тәсілі әртүрлі ақуыздарда үнемі қайталанып отырады. Полипептидтік тізбектердің амин қышқылдарының бірізділігінде олардың түйінделуіне қажетті ақпарат болса да, ол ақпараттың қалай оқылатыны әлі белгісіз, сондықтан ақуыздың кеңістіктегі болашақ құрылымын бірізділік бойынша дәл болжайтын мүмкіндік жоқ. Сондықтан, ақуыздың табиғи конформациясын ақуыз кристалдарын анықтайтын өте күрделі рентгенқұрылымдық талдау әдісінің көмегімен ғана табады. Бұл әдісті қолдану арқылы осы күнге дейін 200-ден артық ақуыз талданған. Лизоцим ақуызының мысалында көлемді немесе қаңқалық үлгісі арқылы ақуыздың толық құрылымын көруге болады.
Әртүрлі ақуыздардың кеңістіктегі құрылымын салыстыра отырып, әрбір ақуыздың конформациясы бірегей болғанмен де макромомолекуланың жеке бөлшектерінде тізбектің орам түрлері үнемі қайталанып отыратындығы анықталды. Әсіресе, жиылудың (орамның) екі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz