Ақуыз синтезі және оның табиғаттағы маңызы


Жоспар:

І. Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

ІІ. Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4.29
2.1 Белоктар тұралы жалпы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4.8
2.2 Белок конформациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9.17
3. Клеткадағы белок синтезі және оны реттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..18.22
3.1 ДНҚ репликациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23.25
3.2 РНҚ құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26.27

ІІІ. Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .28.29

IV. Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
Қолданылғын әдебиеттер:

1. С. Ж. Стамбеков, В. Л. Петухов. Молекулалық биология. Новосибирск-2003г.
2. А. Ж. Сейтембетова, С. С. Лиходий. Биологиялық химия. Алматы «Білім»-1994ж.
3.Н. Кенесарина. Өсімдіктер физиологиясы және биохимия негіздері. Алматы «Мектеп»-1988ж.
4. К. Вилли. Биология. Москва «Мир»-1966г.
5. Э. Де Робертис, В. Новинский, Ф. Саес. Биология клетки. Москва «Мир»-1973г.
6. Под редакцией Д. И. Трайтака. Биология. Москва «Просвещение»-1988г.
7. А. В. Костантинов. Общая цитология. Минск «Вышэйшая школа»-1968г.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Көлемі: 27 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 500 теңге


Ақуыз синтезі және оның табиғаттағы маңызы
Жоспар:
І.
Кіріспе.....................................................................
...........................................3
ІІ. Негізгі
бөлім.......................................................................
...........................4-29
2.1 Белоктар тұралы жалпы
түсінік.................................................................4-8
2.2 Белок
конформациясы...............................................................
.................9-17
3. Клеткадағы белок синтезі және оны
реттеу..............................................18-22
3.1 ДНҚ
репликациясы................................................................
...................23-25
3.2 РНҚ құрылысы
............................................................................
..............26-27
ІІІ.
Қорытынды...................................................................
..............................28-29
IV. Әдеби
шолу........................................................................
...........................30
Кіріспе
Организм клеткасының 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.[3]
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.[3]
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 %, белоктар — 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
белоктар және оның синтезделуіне тоқтап өтсек. [3]
2.1 Белоктар тұралы жалпы түсінік.
Тірі организмдердің негізін құрайтын белоктардың маңызды ролін Ф.
Энгельс: «Тіршілік-белокты денелердің тіршілік ету әдісі»-деп көрсеткен
болатын. Белок - организмдегі 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
белоктарда бұған қосымша фосфор да кездеседі. Үрмебұршақ, соя,
күнбағыстың тұқымында белоктың мөлшері едәуір көп болады. Бұл өсімдіктер
тұқымының үгілген массасын сумен, тұзды, спиртті және әлсіз сілтілі
ерітінділермен тұндыру жолымен олардан белокты бөліп алу қиын емес.
Күшті қышқылдармен және сілтілермен бірге қайнатқан кезде, сондай-ақ
ферменттердің әсерімен белок амин қышқылдарының қоспасына ыдырайды.[3]
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 активтік. Сулы
ерітінділерде амин қышқылдарының СООН және NH2 тобы ортадағы реакцияға
қарай диссоциацияланады. Мысалы, сілтілі ортада амин қышқылының
карбоксил тобы диссоциацияланғанда минус заряд, қышқыл ортада NH2 тобы
диссоциацияланғанда плюс 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.[3]
Амин қышқылдарына оптикалық активтік тән. Олардың ерітіндісі арқылы
полярланған сәулені өткізгенде сәуленің поляризация бағыты өзгереді.
Оптикалық активтік кеңістіктік изомерияға, яғни хиралды көміртегі
жағдайында атомдар тобының әркелкі орналасуына байланысты. Мысалы аланин
амин қышқылы екі түрлі болып кездесуі мүмкін.
Өсімдік клеткасынан 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.[3]
Бүйірлік радикалдарының құрылысына байланысты барлық амин қышқылдары 4
класқа бөлінеді. I класка гидрофобты амин қышқылдары аланин, лейцин,
изолейцин, валин, пролин, фенилаланин, триптофан, метионин жатады. II
класқа поляризацияланған, электр заряды жоқ амин қышқылдары серин, треонин,
тирозин, цистеин жатады. Бұл амин қышқылдары сумен Н-байланыс түзуге
қабілетті. III класқа плюс зарядты лизин, аргинин, гистидин амин кышқылдары
жатады. IV класс минус зарядты аспарагин және глутамин амин қышқылдарын
біріктіреді. Олар рһ бейтарап аймақта тұрғанда теріс зарядқа ие болады.
Өсімдіктерде амин қышқылдары кең таралған. Ал белоктардың құрамына 20—22
амин қышқылы кіреді. Белок молекуласының конформациясы амин қышқылдарының
бүйірлік радикалдарына байланысты.
2.1.2 Белок молекуласының құрылымы. Белок химиясының тарихы, бәлкім 1745
ж. "Белок ғылым және өнер институтының комментарийларында (хабарла-
маларында)" итальяндық Я. Беккаридің жарияланған жұмысымен басталған бо-
лар. Бидай ұнынан бұрын белгісіз зат алғанын ғалым осы еңбегінде
хабарлаған. Бидайдан алынған клейковина ұқсас болған.[3]
Осылайша алғашқы белок препараты дайындалған. Сөйтіп, белоктық заттарды
зерттеудің ұзында және өте қиын тарихы басталды. Ғалымдар ең қарапайым
белок - инсулиннің молекуласының құрылысын ашқанша 200 жылдан артық уақыт
өтеді. Осы мезгіл бойы белок құрамы, оның ұйымдасу жөнінде ондаған
болжамдар ұсынылып және олар бекерге шығарылған. Барлық болжамдар ғылыми
мұрағаттарда жайлы орын тапқан.
Әйтеуір, 1945 ж. көптеген зерттеушілердің күшімен белок молекулаларының
бір ұзын тізбекке жалғанған амин кышқылдарынан тұратыны анықталды. Белок
молекуласын түзетін амин қышқылдары көп емес - барлығы 20. Ал қараңыздар,
белоктар молекуласы амин қышқылдарының кезектесіп орналасу бір ізділігімен
ерекшеленеді. Мысалы, бір белокта 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.[3]
Ал енді математикаға оралайық. Егер біз белок молекуласын әрдайым
жаңадан 20 амин қышқылынан құрастырсақ, төрт амин қышқылынан тұратын пептид
20-20-20-20= 160000 әртүрлі тізбек, ал амин қышқылының п санынан - 20"
тізбек береді. Сөйтіп, орташа ұзындығы 300-ге таяу амин қышқылынан тұратын
10390 әртүрлі белок болуы мүмкін. Ал жиырма амин қышқылынан тұратын
молекула "нағыз" белок молекулаларымен салыстырғанда өте кұртымдай құрылым.
Осыдан бар жоғы 20 амин қышқылынан ғана құрылған белоктардың шексіз
түрлерінің пайда болатынына көз жеткізуге болады.
Белоктар - биологиялық макромолекулалардың негізгі кластарының бірі.
Клеткалардың көп мөлшері белоктардан тұрады: құрғақ заттың жартысы
белоктардың үлесіне тиеді. Клетканың құрылымын және пішінін белоктар
анықтайды; сонымен қатар, молекулалық тану және катализдік құрал қызметін
атқарады. Клетка құрылысына қажетті ақпаратты ДНҚ "шартты" түрде, клеткалық
процестерге тікелей араласпай, ұстайды. Мысалы, оттегін тасымалдау
гемоглобинге тән қасиет, бұл белокқа жауапты геннің оған қатысы жоқ.
Компьютерлік терминологияны қолдансақ, нуклеин қышқылдары аналық клеткадан
алынған нұсқауды "бағдарламамен қамтамасыз етеді". Белоктар "аппараттың
қамсыздандыру" - клетканың жадында сақталған бағдарламаның физикалық
механизмін іске асырады. Осындай нуклеин кышқылдары мен белоктар 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 белоктар 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 белоктардың
химиялық қасиеттерінің әмбебаптығы да осыған негізделген.
Белок макромолекуласының күрделі құрылымында бірнеше
деңгейлер болады. Оның ішіндегі алғашқы ең қарапайымы полипептид тізбегі,
яғни өзара пептидті байланыспен жалғанған амин қышқыл буындарының тізбегі.
Бұл – белоктың алғашқы қүрылымы деп аталады; мұндағы байланыстардың бәрі
ковалентті, яғни нағыз химиялық берік байланыс. [6]
Полипептидтік тізбектің бөлігінің екінші құрылымы деп
бүйірлік тізбектің конформациясын есептемегендегі сол фрагменттегі негізгі
тізбектің конформациясын айтады. Мұнда белок 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. Белоктың екінші құрылымы одан әрі тағы
түйінделеді. Ол әлдеқайда қызық иіріле келіп оралады, бірақ соның өзінде де
ол бір қалыпты және әр белокта ерекше пішінде болады.[3]
Жекеленген полипептидтік тізбектің барлық атомдарының кеңістікте
орналасуын белоктың үшінші құрылымы деп атайды.
Кейбір белоктар бірнеше полипептидтік тізбектерден құралады. Әрбір
тізбек - бір суббірлік немесе мономер. Үшінші құрылымды жалғастырушы
байланыстар сутекті байланыстардан да әлсіз болады. Оларды гидрофобты деп
атайды.
Бұл - полюссіз молекулалардың немесе полюссыз радикалдардың арасындағы
ілініс күші. Ондай радикалдар амин кышқылдарының бірсыпырасында кездеседі.
Полипептидтік байланыстағы гидрофобты радикалдардың бір-біріне тартылып,
жабысу себебі суға шашыраған майдың немесе басқа бір гидрофобты заттың
тамшыға жиналу есебімен бірдей. Гидрофобты ілінісу күші өте әлсіз байланыс
болғанымен де, бірнеше рет қайталанатындығынан олардың барлығы қосылғанда
едәуір әрекеттесу қуатын береді. Белок молекуласының аса күрделі құрылымын
ұстап тұруға "әлсіз" байланыстардың қатысуының салдарынан, ол анағұрлым
тұрақты және өте қозғалғыш болады. Кейбір белоктардың макромолекуласының
үшінші құрылымын ұстастыруға амин қышқылы цистеиннің арасында пайда
болатын, S-S байланыс деп аталатын берік коваленттік байланыс әжептәуір
роль атқарады, бірақ тұрақты үшінші құрылым ұйымдасу үшін олардың болуы
шарт емес. Мысалы, миоглобин және гемоглобин молекулаларында S-S
байланыстар жоқ. Көпшілік жағдайларда белоктың бірнеше макромолекуласы бір-
бірімен қосылып. өте үлкен агрегаттар түзеді. Мысалы, гемоглобин осы
белоктың төрт макромолекуласының жиынтығы болып саналады. Тек осылай жиялу
арқылы ғана гемоглобин қалыпты қызмет атқарады, яғни оттегі молекулаларын
қосып алып тасымалдай алады екен.
Белоктың төртінші құрылымы деген ұғым – мономердің кеңістіктегі өзара
орналасуы, олар бірнеше суббірліктерден құралып, белок молекуласын құрады.
Гемоглобин молекуласы әдеттегі тетрамер болғандықтан, оның құрамына екі
бірдей (-тізбек және екі ұқсас (-тізбек кіреді. Төртінші құрылым
байланыстар (сутекті, гидрофобты) әлсіз жалғасқан, ал кейде S-S-
байланыстармен де жүзеге асырылады.
Дисульфидтік көпірше – бұл екі цистеин қалдықтарының арасындағы
ковалентік байланыс. Мұндай көпіршелер кейбір секреторлық белоктарда
кездеседі. Көпірше глобуланың ішінде де, сондай-ақ оның үстінде де орналаса
береді. Көптеген белоктарда, қалыпты цистеиндер болғанмен, дисульфидтік
көпіршелер болмайды. Атқаратын қызметіне сай белоктар: глобулалық белоктар,
шамалап салыстырсақ сфера пішіндес, катализ, транспорт немесе реттеу сияқты
арнаулы процестерге қатысады. Кейбір белоктық заттардың құрамына фосфор
кіреді, аз мөлшерде кейде темір, мыс, йод, хлор, бром және т.б. элементтер
де кездеседі.[3]
Белоктардың құрылымдык элементіне амин қышкылдары енеді. Белок
молекулалары бір-бірімен бірнеше байланыстар арқылы біріге алады. Әсіресе
жануарлар мен өсімдіктер организміндегі кездесетін белоктардың көпшілігінің
пептидті байланыс арқылы байланысатыны анықталды. Пайда болған амин
қышқылы үшінші бір амин қышқылымен байланыса алады. Осы пептидті
байланысты анықтаған және дамытқан немістің атақты ғалымы Эмиль Фишер
болды.[3]
Амин қышқылының белок молекуласында алатын орны тек өзіне ғана тән.
Егер амин қышқылы басқа амин қышқылымен орын алмастырса, қасиеті өзгереді.
Сенджер деген ғалым белок молекуласында кездесетін қышқылдарды, олардың
табиғатын анықтады. Инсулин белогы ұйқы бездерінің гормондарынан алынады.
Қарапайым белокка жатқанымен тіршілікте маңызы зор. Осы инсулин белогінің
полипептидті қалдықтардан тұратыны анықталды.
Белок 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.
Белок молекуласына моноамино-, диамино-, тиоқышқылдар және басқа қышқылдар
енеді. Белоктардың біріншілей құрылымы кейбір белоктар үшін ғана
анықталады. Мысалы: инсулин, рибонуклеаза, т.б. І950 ж американ ғалымы
Полинг белок молекуласының біріншілей құрылымын көрсетті. Белоктар 2 үлкен
топқа бөлінеді:
1. Протеиндер - қарапайым /жай/ белоктар.
2. Протеидтер - күрделі белоктар.
Белоктар өте күрделі жоғары полимерлі заттар. Оларды құрайтын мономерлер
- амин қышқылдары бір-бірімен жалғасып полипептид береді, осы
полипептидтердің бірігуінен белок 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 белок
молекуласын жасауға болады".[6]
2.1.3 Белоктың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік
әрекетінің негізін құрайды. Белоктардың коллоидтық қасиеті, коацерват
түзушілігі, денатурация құбылысына ұшырауы, сумен байланыс жасай отыра
гидрадтануы, электр заряд түзушілік қасиеттері маңызды роль атқарады.
2.1.4 Белоктың атқаратын қызметі. Организмде белок алуан түрлі қызмет
атқарады. Белоктың қызметін көбіне жекелеген молекулалар да жүзеге асыруы
мүмкін. Белоктың ең басты қызметі — катализаторлық қызмет. Барлық тірі
организмдерде зат алмасу реакциялары ферменттердің әсер етуімен жүзеге
асады. Белгілі ферменттердің барлығы белоктардан құралған.
Заттарды тасымалдау да белоктың маңызды бір қызметі. Заттардың клетка
мен органоидтар ішінде қозғалуын белок реттеп отырады, яғни оларды активті
түрде тасымалдайды. Соңғы кезде клетка мембранасының құрамында түрлі
тасымалдаушы белоктардың болатыны анықталған.
Белок сондай-ақ организмнің иммундық қасиеттерін жүзеге асырады. Сонымен
бірге белоктың тағы маңызды қызметінің бірі — оның құрылыс материалы
ретінде пайдаланылуы. Белок барлық протоплазмалық органоидтардың негізін
кұрайды. Ол құрылым компонентінің бірі ретінде барлық клетка
мембраналарының құрамына кіреді, тіпті сұйық гомогенді цитоплазмалық
матриксте де белок кездеседі.[3]
2.2 Белок конформациясы.
Белок молекуласының конформациясы амин қышқылының бірізділігімен
анықталады. Полипептидтік тізбекте көптеген байланыстардың төңірегінде
айналым болуы мүмкін, сондықтан белоктың кез келген молекуласы өте көп,
әртүрлі пішін немесе конформация түзетін қабілеті бар. Бірақ биологиялық
жағдайда полипептидтік тізбектердің көпшілігі осы конформациялардың бір
түрінде ғана кездеседі.[1]
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 белоктардың
полипептидтік тізбектері өз бетімен түзілу конформацияға түйінделеді.
Мысалы белокты 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 белок 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.[1]
Белок синтезінің барысында олар дың көпсанды гидрофобты (гр. "һуdог"
-су, "рһоЬоs" - қорқу) бүйірлік топтары белок глобуласының ішіне жиылуға
тырысады, себебі судан құтылуына мүмкіндік туады. Сол кезде
барлық полярлық топтар белок молекуласының үстіне жиылады, онда бұл
түзілімдер сумен және басқа полярлық топтармен арақатынас жасай
алады. Пептидтік топтар өздеріде жеткілікті полярлы, сондықтан
сутектік байланысты бір-бірімен және полярлық бүйірлік топтармен
құруға тырысады. Осындай жолмен белок глобуласының ішіндегі,
түгелге жуық полярлық топтардың жұптасуы жүреді. Сөйтіп, сутектік
байланыстар белок молекуласының түйінінде бір полипептидтік
тізбектегі әртүрлі бөлшектерінің арақатынасында басты роль
атқарады. Сонымен қатар, олар белок молекуласының үстіндегі арақатынастарда
да маңызды орын алады. Цитоплазмадан тыс белоктар (секреторлык белоктар
немесе клетка үстіндегі белоктар), 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 белоктардың кеңістіктегі құрылымын
тұрақтандырады; дұрыс түйінделу үшін дисульфидтік байланыстың қажеті жоқ.
Амин қышқылдарының барлық жеке арақатынасының нәтижесі, көптеген белок
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. Белоктың кіші молекулалармен және басқада
молекулалардың үстіңгі қабаттарымен байланысу ерекшелігі әртүрлі адамдардың
осы күрделі беткі қабатта орналасуына және химиялық қасиеттеріне
байланысты. Химиялық тұрғыдан белоктар - белгілі молекулалардың ішіндегі ең
күрделілері.
Тізбектің бір-біріне ұқсас жиылу тәсілі әртүрлі белоктарда үнемі
қайталанып отырады. Полипептидтік тізбектердің амин қышқылдарының
бірізділігінде олардың түйінделуіне қажетті ақпарат болса да, ол ақпараттың
қалай оқылатыны әлі белгісіз, сондықтан белоктың кеңістіктегі болашақ
құрылымын бірізділік бойынша дәл болжайтын мүмкіндік жоқ. Сондықтан,
белоктың табиғи конформациясын белок кристалдарын анықтайтын өте күрделі
рентгенқүрылымдық талдау әдісінің көмегімен ғана табады. Бұл әдісті қолдану
арқылы осы күнге дейін 200-ден артық белок талданған. Лизоцим белогының
мысалында көлемді немесе қаңқалық үлгісі арқылы белоктың толық құрылымын
көруге болады.
Әртүрлі белоктардың кеңістіктегі құрылымын салыстыра отырып, әрбір
белоктың конформациясы бірегей болғанмен де макромомолекуланың жеке
бөлшектерінде тізбектің орам түрлері үнемі қайталанып отыратындығы
анықталды. Әсіресе, жиылудың (орамның) екі жолы жиі кездеседі, себебі олар
пептидтік топтардың өздерінің арасындағы сутектік байланыстардың дұрыс
ұйымдасуынан болады, ал оған бүйірлік тізбектердің арақатынасының
бірегейлігінің қатынасы жоқ. Осы екі тәсіл де 1951 ж. үлгінің көмегімен
жібек және шашқа жасалған рентгенқүрылымдық талдау нәтижесіне негізделіп,
дұрыс болжанған болатын.[1]
Қазір бұл кезендік кұрылымдарды (-қатпарлы қабат және а-шиыршық деп
атайды. В-катпарлы конформацияда жібек фибрионының а-кератинде тері және
оның туындыларының (шаш, тырнақ және қауырсындар) белогында кездеседі. (-
қатпарлы қабаты құрылымы көптеген глобулалық белоктардың өзегінің басым
бөлігін құрайды. (-қабат полипептидтік тізбектің (-құрылымдық (-бөлшектері
деп аталатын екі, не одан да көбірігінен құралады.
Белоктардың кәдімгі полимерден өзгешілігі - құрылымы жағынан бір-біріне
ұқсас болғанмен де, мүлдем бірдей емес мономерден құралған. Белоктың
мономерлері, жоғары айтылғандай, амин қышқылдары. Әрбір амин қышкылының
ерекше құрылысы, қасиеті және аты болады.
Барлық амин қышқылдары үшін ортақ топтастыруға негізгі амин тобы (-NH2)
және қышқылды (-СООН) кіреді. Белок полимері түзілу кезінде амин қышқылдары
осы ортақ топтастыру арқылы ілініседі. Амин қышқылдарының біреуінің амин
тобы мен екіншісінің карбоксилінен су молекуласы бөлініп шығады да,
босатылған валенттік есебінен амин қышқылдарының қалдықтары бір-бірімен
қосылады. Өзара қосылысқан амин қышқылдарының арасында NH - СО байланысы
пайда болады, бұл пептидтік байланыс деп, ал түзілген қосылыс пептид деп
аталады. Амин қышқылдарының екеуі қосылғанда дипептид (димер), үшеуі
қосылса үшпептид (тример), бірнешеуі, яғни көп қышқыл қосылса - полипептид
(полимер) түзіледі.
Табиғи белоктың өзі полипептид болып саналады, яғни ол бірнеше ондаған
немесе жүздеген амин қышқылдары буындарынан құралған тізбек. Белоктарды
амин қышқылдарының құрамы, амин қышқылдары буындарының саны және олардың
тізбектегі орналасу тәртібі бойынша ажыратады. Егер амин қышқылдарының
әрқайсысын әріппен белгілесек 20 әріптен құралған алфавит шығады. Енді сол
алфавиттегі әріптерден 100, 200, 300 әріптерді қатар тізіп жазатын сөз
тіркесін құрап көрейік. Сондай сөз тіркестерінің әрбіреуі қандай да болса
бір белокқа сәйкес келеді. Мұның бір әрпінің орнын алмастырсақ, сөз
тіркесінің мағынасы бұзылады, сөйтіп, жаңа сөз тіркесі және оған сәйкес
белоктың жаңа изомері пайда болады. Сонда бұлардан алынатын варианттар
санының алыптығына оңай көз жеткізуге болады. Шынында да, жануарлар мен
өсімдіктер клеткаларында болатын әртүрлі белоктардың саны қисапсыз көп.
Пептидтік тізбектің құрамына кіретін амин қышқыльның бөлігі, яғни -HN-
RCH-СО- (R1, R2, ... Rn бүйірлік тізбектер) амин қышқыл қалдыгы деп
аталады.
Шамалы ұзындықтағы пептидтік тізбектер, құрамында 50-ге дейін амин
қышқыл қалдықтары кіретін (молекулалық салмағы 6000 дейін), пептидтер
(кейде полипептидтер) деп аталады. Ұзын пептидтік тізбектер немесе бірнеше
тізбектен тұратын агрегаттар күрделі құрылымына байланысты ерекше
қасиеттерге ие болады; бұлар белоктар болып табылады. Белок молекуласы 50-
ден 5000-ға дейін немесе одан да көбірек амин қышқыл қалдықтарынан
түзіледі. Бір пептидтік тізбектегі қалдықтардың саны 20-дан 600-ге дейін
және одан да көбірек болады. Белок молекуласының құрамына пептидтік
тізбектен басқа химиялық құрамы өзгеше, простетиттік топтар деп аталатын
компоненттер кіреді. Простетиттік топтың мысалы ретінде гемоглобин
молекуласының құрамына кіретін гемді келтіруге болады.
Полипептидтік тізбектің жиыстырылуында ешқандай кездейсоқтық немесе
қалай болса солай орналасушылық жоқ екенін, оның түінделуі әрбір белоктың
өзіне тән және өзгермейтін сипатта болатынын зерттеулер көрсетті.[1]
2.2.1 Генетикалык кодтың шешілуі. (фр."соdе"-нуклеин
кышқылдарындағы тұқым қуу ақпаратының «жазылу» жүйесі). ДНҚ-ның генетикалық
ролі ашылғаннан кейін генетикалық информацияның тұқым қуатындығы жөнінде
концепцияның негізі қалана бастады. ДНҚ-ның құрылымы ондағы негіздердің бір
ізділігіне тәуелсіз екені маңызды факт болды. Сөйтіп, полинуклеотидтік
тізбектегі негіздер бір ізділігі ДНҚ-ның құрылымына емес, оның белоктағы
амин қышқылдарының бір ізділігін кодтауға зор маңызы бар екен. Әрбір
белоктың белгілі бір амин қышқылдарының тұрақты санынан тұратыны жөніндегі
көзқарас 1950 жылдары инсулиннің құрылымын ашу жөніндегі Сэнгердің
жұмыстарының негізінде басталды. Клеткадағы белоктардың катализдік және
құрылымдық белсенділіктерінің жиынтығы оның фенотипін анықтайды. Әрине, ДНҚ-
да белокты кодтайтын бір ізділіктерден басқа, әдетте белоктың қасиеті бар,
реттеуші молекулалармен танытатын ерекше аймақтар болады. Бұл аймақтардың
қызметі тікелей олардың бір ізділігіне тәуелді және кодпен қамтылмаған.
Организмдегі генетикалық ақпарат осы бір ізділіктердің екі түрінен, белок
түрінде көрінетін (экспрессияланатын) гендерден және тікелей реттеуші
қызметін атқаратын зоналардан тұрады.[1]
Молекулалық биологияда жалпы қабылданған көзқарасқа сәйкес, организмнің
әрбір клеткасында бірдей хромосомалар жиынтығы болады. Демек, бірдей
генетикалық ақпаратты иеленеді. Бірақ осы барлық информация әр клеткада
экспрессияланбайды (көрінбейді). Бұл дегеніміз генетикалық материалды
генетикалық ақпараттың қоймасы ретінде білу. Әрбір клеткада осы материалдың
тек бір бөлшегі ғана экспрессияланады, ал қалған информация үнсіз қала
береді.
ДНҚ тек кана амин қышқылдар бір ізділігін кодтауға қажет. Геннің және
белоктың бір ізділігінің арақатынасы генетикалық кодтың көмегімен іске
асырылады. Амин кышқылдары бірімен бірін пептидтік байланыстармен
жалғанады. Ол байланыстар бір амин қышқылының амин топтарының (NH2 ) екінші
топтың карбоксилдік тобымен (СООН) конденсацинялануы нәтижесінде пайда
болады.[1]
2.2.2 ДНҚ-дан - белокка. Ген ДНҚ-дан тұратынын, ал ДНҚ қос тізбекті
шиыршық екені белгілі. Егер ДНҚ шын мәнінде генетикалық молекула болса, ол
белгілі бір ферменттің құрылымын да белгілеуі тиіс. Уотсон мен Криктің
пікірі бойынша ДНҚ-ның нақ осы ролін молекуласындағы нуклеотидтердің
жүйелілікпен орналасуымен түсіндіруге болады, мұнда ДНҚ тізбектеріндегі
төрт нуклеотид кезектесіп отырады. Бірақ, ферменттер химиялық жағынан
белоктардың молекулалары, ал соңғылардың құрылымдық элементтері - амин
қышқылдары болып табылатындықтан, ол қышқылдардың белок молекуласында
(демек, ферменттердікі де) орналасу реті ДНҚ молекуласындағы
нуклеотидтердің орналасуына, дәлірек айтқанда, нуклеотидтердің ДНҚ
молекуласының тізбектерінде орналасуына қарай белгіленеді.[1]
Тұқым қуалау информациясы ДНҚ-да қалай жазылған? Бұл мәселені алғаш рет
1954 жылы көтерген физик Г. Гамов болатын. ДНҚ-ның құрылысы толық
анықталғаннан кейін бір жылдан соң, белоктағы амин қышқылдарының орналасу
тәртібі ДНҚ-ның бір тізбегіндегі төрт түрлі нуклеотидтердің белгілі
тәртіппен тізбектелу жолы арқылы белгіленуі керек деген ой түйді. Г. Гамов
клеткада ДНҚ-ның төрт әріпті (нуклеотидті) тілін жиырма әріпті (амин
қышқылдары) белок тіліне аударатын "сөздік" болуы керек деп санады.
Генетикалық кодтың құпиясы неде? ДНҚ-ның тізбегінде төрт түрлі
нуклеотидтермен жазылған нақты бір белоктың аты сол белоктың гені болып
табылады. Ал енді ДНҚ-дағы нуклеотидтік "әріп" қалай құрылган?
Генетиктердің, биохимиктердің, цитологтар мен басқа да мамандардың күш
салуы арқасында қазіргі уақытта генетикалық кодтың негізгі белгілері айқын
болды.[1]
Ф. Крик бастаған ғалымдар 50-60 жылдары жүргізген зерттеулерінің
нәтижесінде әр амин қышқылына ДНҚ-дағы үш негіз үйлесімі сәйкес келетінін
(сол үш нуклеотид амин кышқылының аты болып табылады) ашты. Оны кодон деп
атады. Бір объектіні басқа объектілердің жәрдемімен бейнелеуді
кибернетикада кодпен жазу деп атайды. Белок құрамына 20 түрлі амин қышқылы
кіреді. Сондықтан нуклеотидтік құрылысы бір-біріне ұқсамайтын 64 кодон
алуға болады (43 =64). Артық 44 кодонның не керегі бар? Біріншіден, амин
қышқылдарының әрқайсысына бірнеше кодон сәйкес келеді,
екіншіден, үш кодон ешбір амин кышқылына сәйкес келмейді, олар мәнсіз
(нонсенс) кодондар - УАА, УАГ және УГА ДНҚ-дағы АТТ, А ТЦ жөне АЦТ сәйкес.
ДНҚ-дағы гендер осындай мәнсіз кодондармен бітеді және соның нәтижесінде
кодондармен жазылған белоктың "аты" тиянақты болып шығады. Амин
қышқылдарының кодондық белгілері тікелей ДНҚ-да анықталған жоқ. Ол
үшін геннің дәл көшірмесі болып табылатын и-РНҚ-ның қызметі пайдаланады.
ДНҚ- дағы геннің нуклеотидтік құрамын сәйкес нуклеотидтермен (Г-ның орнына
ол урацилді (У) қолданады) өз бойына жазып алған соң и-РНҚ сол хабармен
белок жасайтын рибосомаға келеді. Рибосома и-РНҚ тізбегіндегі кодондарға
қарап отырып сәйкес амин қышқылдарын бір-бірімен тізіп, жалғастыра береді.
1940-шы жылдарда американдық генетиктер - Дж. Бидл мен Э. Тейтум клеткада
әр ферменттің пайда болуын және активтілігі белгілі бір генмен
бақыланатынын эксперимент ретінде көрсетті. Олардың теориясы "бір ген - бір
фермент" деген дәлелмен сипатталады. Бұл гендерді тануда бір адым ілгері
аттау еді, ол кезде гендердің өзі белоктар деп саналған. 1961 жылы Пастер
институтының кызметкерлері Ф. Жакоб пен Ж. Моно ДНҚ белоктар жинағын
тікелей басқармайды деген ғылыми болжамды ұсынды. Сарапшы ролін РНҚ-ның
ерекше молекуласы орындайды, оның структурасы ДНҚ молекуласының қос
спиралін жазған кезде пайда болады, бұл жағдайда ДНҚ-ның жазылған
тізбегінде РНҚ-нің тізбегі түзіледі, мұнда нуклеотидтердің орналасуы
олардың ДНҚ тізбегінде орналасуына сәйкес келеді. Нуклеотидтерді
олардың органикалық қосылыстары аттарының бас әріптерімен белгілейік. ДНҚ-
ның жазылған спиралінде нуклеотидтердің төменде келтірілген реті бойынша
тиісті "жұппен" және нуклеотидтердің қосымша орналасуымен РНҚ тізбегі пайда
болуға тиіс, атап айтқанда ДНҚ тізбектеріне РНҚ тізбегі жауап қайтарады.[1]
Өзі түзіліп болғаннан кейін РНҚ тізбегі ДНҚ тізбегінен ажырайды және
клетканың ферменттер жинақталатын жеріне ауысады. Генетикалық ақпарат
химиялық тұрғыдан алғанда РНҚ молекуласы үшін ДНҚ мен "хабарласатын"
болғандықтан, РНҚ "хатты", яғни белок молекуласын жинақтау жөніндегі
ақпаратты и-РНҚ одан әрі жөнелтеді. Әрине, мұндай ұғым, әліде болса ғылыми
болжам, экспериментті түрде дәлелдеуді талап еткен еді. Ол дәлелді 1961
жылы американдық биохимик М. Нирнберг эксперимент арқылы дәлелдеді. Ол
арнайы тәсілдерді қолданып, бактериялардың (ішек таяқшасының) клеткаларын
ыдыратты және белоктарды жинақтауға қабілеті келетін клеткасыз масса алды.
Одан кейін Жакоб пен Моно шамалаған и-РНҚ-ны жасанды и-РНҚ-ға алмастыруды,
оны соңғы химиктердің тілінде полиуридин қышқылы (қыскартып жазғанда поли-
У) деп атады және әдеттегі табиғи и-РНҚ-ға (А, У, С, Г) кажетті
нуклеотидтердің төрт типінің орнына тек қана біреуін - уридил қышқылын (У)
қалдырды.[1]
Поли-У РНҚ тізбегі мына күйде түзеді: ...У-У-У-У-У-У... Поли-У-ды
клеткасыз массаға еңгізу елеулі нәтиже бере қойған жоқ: әртүрлі 20
амин қышқылдарынан белоктар құрамына бір ғана амин қышқылының -
фенилаланиннің молекуласы. Одан тек қана белоктардың макромолекулалары,
яғни полифенилаланин түзілді. "Нуклеотидтік үштіктерге"
(триплеттерге) сәйкес поли-У-да триплеттер У-У-У тізбегін түзді. Бұлар
фенилаланин молекулаларын белоктарға қосу үшін "кодон" болып табылады. Осы
зерттеулер өткеннен кейін көп кешікпей Нирнберг фенилаланиннің түзілу үшін
и-РНҚ-ны ауыстыруға тиісті тағы бір клеткалы РНҚ қажет екенін хабарлады.
Әрбір амин қышқылы үшін клеткада осындай траиспорттық РНҚ-ның "тРНҚ" ерекше
түрі болуға тиіс.[1]
Генетикалық кодтың ашылуы және белоктың организмнен тыс синтезі
ғылымдағы тірі табиғаттың бірлігі жөніндегі мәселені мүлде жаңаша қойды.
Бұл жаңалық белокты қолдан синтездеу әдісін меңгеру және бұл арқылы тірі
материяның мәнін неғұрлым терең танып білу жолындағы маңызды қадам болып
табылады.[1]
Белоктың құрылымы жөніндегі ДНҚ-дағы ақнараттың сырын ашу. Клеткадағы
құрғақ массасының жартысынан көбінің үлесі белоктарға тиеді және клетканың
құрылымын, қызметін, өсуін және дифференциациясын қолдау процестеріне осы
белок синтезінің зор әсері тиеді. Белок синтезінің басы ДНҚ-ның көшірмесін
информациялық РНҚ (и-РНҚ) арқылы алудан басталады дегенмен, оған қосымша
дайындайтын бір қатар басқа кезеңдер қажет: әдеттегі 20 амин қышқылдарының
әрқайсысына оларға тән тасымалдаушы РНҚ молекуласы, ал рибосомалардың
суббірліктеріне - кейбір көмекші молекулалар жалғасуы тиіс. Белок синтезі
барысында барлық осы компоненттер клетканың цитоплазмасында жиналып
рибосомалық комплекс (жинақ) құрады. Мұнда болатын жалғыз и-РНҚ молекуласы
бірте-бірте рибосоманың бойымен жылжи бастайды да оның нуклеотидтер бір
ізділігі сәйкес амин қышқылдар бір ізділігіне аударылады
(трансляцияланады), осының нәтижесінде белгілі белок тізбегі түзіледі.[1]
2.2.3 Полипептидтік тізбекті қүрастыратын конвейер. Белоктардың синтезі
біршама жинаушы конвейерді көзге елестетеді, онда рибосома үнемі и-РНҚ-ға
сәйкес жылжи отырып белоктардың молекулаларын құрастыруға, шын құрылыс
тетіктерін - аминоацил-тРНҚ молекулаларын жеткізеді. Рибосома өз алдына
кішкене фабрика тәрізді, онда тығыз жиналған белоктар және тРНҚ бірнеше
белсенді орта ұйымдастырады. Ол орталарда көптеген катализдік қызметтер
атқарылады. Қосымша факторлардың әртүрлі топтары рибосоманың жұмысына белок
синтезінің әрбір үш кезеңі: инициация, элонгация және терминацияға
қатысады. Белок биосинтезі энергиямен GTP ның гидролизі арқылы қамтамасыз
етіледі.
Инициация - бұл кезеңде белоктың алғашқы екі амин қышқылдарының
пептидтік байланысы түзілмей тұрғандағы жұмыстар жүреді. Инициация үшін
рибосоманың иРНҚ-мен бірінші аминоацил-тРНҚ-мен бірге бастаушы комплекс
құруы қажет. Бұл белок синтезіндегі баяу саты.
Элонгация -бұл кезеңде барлық реакциялар - бірінші пептидтік байланыстың
пайда болуынан бастап, ақырғы амин қышқылының белок молекуласына косылуына
дейін өтеді. Бұл белок синтезінің ең жылдам сатысы, мұнда рибосома РНҚ-
ның бірінші кодонынан бастап акырғы кодонына дейін баяу жүреді.
Терминация -синтезделген полипептидтік тізбектің босауы; рибосоманың
иРНҚ-дан бөлінуіне қажет дәйек ... жалғасы







Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Бағаналық жасушалар және олардың медициналық – биологиялық маңызы6 бет
Биологиялық зерттеулерде молекулалық маркерлерді пайдаланудың тиімділігі62 бет
Микроорганизм-продуцент биомассасының жаңа штамдарын алу8 бет
Пластидтер4 бет
Ақуыз синтезі және оның жүру механизмі8 бет
Биологиялық мембрана құрылысы және қызметі7 бет
Жасушадағы зат алмасу6 бет
Клетканың негізгі мембраналық құрылымдары12 бет
Талшықтар қоспасынан жасалған текстиль маталарын колорирлеу23 бет
Цитология15 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь