Ақуыз синтезі және оның жүру механизмі

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Ақуыз синтезі және оның жүру механизмі

Ақуыз. Астың құрамындағы ақуыз ағзадағы ұлпаларды қайтадан қалпына келтіруге негіз болып табылады. Ақуыздан жасушалар мен ұлпалар құралады және ферменттер мен кейбір гормондар түзіледі. Жасушалардың орнына басқа заттар (майлар, көмірсулар) қолданыла алмайды. Ақуыз ас-қорыту мүшелері жүйесінде аминқышқылдарға дейін ыдырайды және ол аш ішектен қанға өтеді. Осы әр түрлі аминқышқылдарынан жасушалар мен ұлпалар адам ағзасына тән ақуызды түзеді. Мұнымен қатар ұлпаға тән ескі ақуыз ағзада ыдырап отырады. Сөйтіп ағзада ақуыз үнемі жаңарып тұрады. Мысалы, бұлшықет жасушаларында-миозин, ал сүт бездерінде - казеин деген ақуыз түзіледі. 1 г зат ыдырағанда 17, 6 кДж энергия бөлінеді және ақуыздың ыдырау заттары - су, көмірқышқыл газы, аммиак, мочевина және т. б. пайда болады. Бұлар қажетсіз заттар, олар сыртқа шығарылады. Бір тәуліктегі бір адамға қажетті ақуыз мөлшері 100 - 118 г. Балалар мен жасөспірімдерде ақуыздың ыдырауынан түзілуі көбірек. Сондықтан оларға тамақтану мөлшерін есептегенде мұны естен шығармаған жөн.

Биологиялық молекулалардың пайда болуы. Тірі ағзаларда әр түрлі кіші органикалық молекулалар пайда болады. Оларды мономерлер Смоно" - бір) деп атайды. Мономерлер қосылып, ірі молекулалар - полимерлерді ("поли"- көп) немесе макромолекуланы ( "макро" - үлкен) құрайды. Ондай органикалық қосылыстар: жүн, каучук, жібек және мақта адамға бұрыннан белгілі.

XX ғасырдан бастап химиктер жасанды полимер - пластмассаны ала бастады. Ағза өсімдіктекті және жануартекті азық-түліктің құрамынан энергиясы мол полимерлер қабылдайды. Олар әр түрлі ферменттердің әсерінен мономерлерге дейін ыдырайды. Ол мономерлерден сол ағзаға тән полимер молекулалары синтезделеді.

Барлық тірі ағзалар органикалық қосылыстардың төрт түрінен тұрады. Олар: көмірсулар, липидтер және ақуыз бен нуклеин қышқылдары.

АҚУЫЗ- ОРГАНИКАЛЫҚ ДҮНИЕНІҢ МАТЕРИАЛДЫҚ НЕГІЗІ

Ақуыз молекуласының ашылу тарихы. Я. Беккори 1736 жылы тұңғыш рет бидай ұнынан желімтіктелген ақуыз алды. Бірақ ақуыздың құрамы тек жүз жылдан кейін ғана басқа ғалымдардың тәжірибелері негізіңде анықталды. Оны анықтау үшін жасалған алғашқы қадам ақуызды ыдырату болды. Егер ақуызды күшті қышқылмен (тұз қышқылымен) араластыра отырып қыздырса, ол өте кішкене бөлшектерге ыдырайды. Бұл белшектерді мұқият зерттегенде олардың құрамында карбоксил (СООН) тобының қышқылдық және амин (NH ₂ ) тобының негіздік қасиет көрсе-тетіңдігі дәлелденді. Кейіннен осы топтарды аминқышқылдары деп атады. Ақуыз молекуласының құрамына кіретін аминқышқылдарының саны - 20, олар молекуласының құрылымы жөнінен әр текті болып келеді.

1-кесте

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар):

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары

("Сиқырлы" аминқышқылдар)

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Аминқышқылдары

Қысқартылған аты

Аминқышқылдары

Қысқартыл

ған аты

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Аланин

Ала

Лейцин

Лей

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Аргинин

Арг

Лизин

Лиз

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Аспарагии

Асп

Метионин

Мет

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Аспарагин кышқылы

Асп

Пролин

Про

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Валин

Вал

Серин

Сер

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Гистидин

Гис

Тирозин

Тир

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Глицин

Гли

Треонин

Тре

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Глутамин

Глн

Триптофан

Три

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Глутамин қышқылы

Глу

Фенилаланин

Фен

Табиғи ақуыздың құрамына кіретін аминқышқылдары("Сиқырлы" аминқышқылдар): Изолейцин

Иле

Цистейн

Цис

820 жылы француз ғалымы А. Браконно ақуызды ыдырату арқылы аминқышқылы - глицинді алды, осыдан кейін аминқышқылдарын жүйелі түрде зерттеу басталды. Ең соңғы жиырмасыншы аминқышқылы - треонин 1935 жылы фибрин ақуызының құрамынан алынған болатын. Сөйтіп, ақуыз құрамына кіретін 20 түрлі аминқышқылын ашуға 130 жыл уақыт кетті.

Ақуыздық құрылысы. Биополимерлердің ішіндегі мөлшері мен маңызы жөнінен ерекше орын алатыны ақуыз молекуласы. Ақуыз макромолекулаға жатады.

Ақуыз молекуласы органикалық заттардың ішіндегі алыбы екенін мына сандардан көруге болады. Мысалы, органикалық зат этил спиртінің молеку-лалық массасы - 60, ал жұмыртқа ақуызы - альбуминдікі - 36000, гемоглобиндікі (қанның қызыл түйіршіктері) - 152000. Ақуыз молекуласының алып болуы заңды да, себебі оны құруға мыңдаған атомдардан тұратын мономерлер қатысады. Ақуыз полимері мономерлерінің рөлін аминқышқылдары атқарады.

Ақуыз химиялық құрамы жөнінен гетерополимерлерге (грекше. "heterzos"-әр түрлі) жатады.

Табиғатта 200-ден астам аминқышқылдарының түрлері бар. Ақуыз молекуласының құрамына кірмейтіндері зат алмасудың нәтижесінде реакция аралық қосылыстар түрінде пайда болып, кейбір ерекше бактериялар үшін қоректік зат ретінде жұмсалады.

Ақуыз молекуласының құрамына кіретін аминқышқылдарының ерекшелігі неде? Басқа аминқышқылдары неліктен ақуыз молекуласының құрамына кірмейді деген заңды сұрақ еріксіз туады. Бұл сұрақтардың жауабы мынадай мағлұматтар негізінде түсіндіріледі.

Жоғарыда айтып кеткендей, табиғатта 200-ден астам аминқышқылдары болады, бірақ, ақуыз молекуласының құрамына соның 20 түрлі аминқышқылы ғана кіреді. Себебі бұл аминқышқылдарының амин тобы да, карбоксил тобы да бір көміртегі атомымен байланысқан және ол көміртегі атомы аминкышқылының молекуласындағы бірінші тұрған көміртегі болып саналады. Ол көміртегі атомы а - жағдайдағы деп аталады. Аминқышқылы молекуласындағы тізбектің құрамына кіретін екінші көміртегі - , үшіншісі - , төртіншісі - , т. б болып белгіленеді.

Ақуыз молекуласының құрамына тек а - жағдайындағы аминқышқылы кіреді, ал қалғандары жасушаның басқа қызметтері үшін жұмсалады. А - жағдайындағы аминқышқылдары өзара қалай байланысады? Мұны түсіндіру үшін, а - көміртегі аминқышқылының "иіні" делік те, ол "иіннен" шығып тұрған амин және карбоксил топтарын аминқышқылдарының он және сол қолдары делік. Міне, осы қолдарымен аминқышқылдары бір-бірімен ұстасып, ақуыз молекуласының тізбегін құрайтындығын полипептидтік байланыстан көруге болады. Сонда аминқышқылының иінін а - көміртегі, ал қолдарының рөлін барлығында бірдей NH ₂ мен СООН топтары атқарады. Ендеше аминқышқылдарының бір-бірінен айырмашылығы неде?

Мұнда "иін" қызметін атқаратын а - көміртегі аминқышқылдарының денесі болып табылады да, құрамы жөнінен сәйкес келеді. Молекуласының құрамы жөнінен сәйкес келмейтін бөлігі R - тізбегін құрайды (R - радикал деген сөз) . Мұны түсіну үшін төменде үш амин қышқылы берілді.

Ақуыз молекуласын химиялық, физикалық және рентген структуралық әдіспен зерттеу. Ақуыз молекуласы аминқышқылдарынан тұратыны дәлелденгеннен кейін ғалымдар олардың бір-бірімен қалай байланысатынын зерттей бастады. Әсіресе, XX ғасырдың басында ақуыз құрылысын зерттеумен неміс ғалымы - Э. Фишер айналысты. Фишер сол кездегі белгілі пепсин мен трипсин ферменттерінің ақуызды пептондарға ыдырата алмайты-нын, ал қышқылмен қосып қыздырғанда ақуыз жеке аминқышқылдарына ыдырайтындығын химиялық жолмен зерттеп, терең талдай білді. Ол ақуыз аминқышқылдарынан тұрады және амидтік байланысқа түседі деген пікірдің дұрыстығын дәлелдеді. Фишер амидтік байланыс түрін пептидтік байланыс деп, ал ақуыздың ең кіші бөлшегін пеппгид деп атады. Екі пептид бай-ланысса "дипептид", ү ш пептид байланысса "трипептид", ал бірнешеуі « полипептид» деп аталады. Сонда, пептид молекуласы полимерлі молекулаға жатады, ал оның мономерлерінің рөлін аминқышқылдары атқаратыны өздеріңе мәлім. Э. Фишер ақуыз құрамындағы аминқышқылдары бір-бірімен аминдік немесе пептидтік байланыс жасап орналасатынын ашты.

XX ғасырдың бас кезінде ақуыздың қасиеті физикалық тұрғыдан зерттеле бастады. Нобель сыйлығының лауреаты, швед химигі Г. Сведберг жердің тартылыс күшінен 250 мың есе күшті үдеу беретін центрифуга ойлап тапты. Қою сұйықтықтың үстіне ақуыз ерітіндісін құйып, центрифугада айналдырғанда, ақуыз молекулалары ыдыстың түбіне қарай ығысқан. Сведберг ақуыздың қою сұйықтықта ығысу аралығын есептеп, осы әдіспен оның молекулалық массасын табуға болатынын және центрифугада айнал-дыру кезінде шар тәрізді молекулалар көбірек ығысатынын айқындап, ең алғаш ақуыз молекулаларының шар тәрізді екенін анықтады.

Полипептидтердің құрылымын рентген құрылымды әдіспен зерттеу 30-жылдары басталып, Л. Полинг 1951 жылы зор жаңалық ашты. Медицинада "орақ пішінді жасушалық анемия" дейтін ауру белгілі. Бұл аурумен ауырған адамдардық қанындағы эритроциттер орақ пішінді болады. Орақ пішінді эритроциттер оттегін тасу қасиетінен айырылады немесе өте нашар тасиды. Л. Полинг ауру жасуша мен сау жасушаның гемоглобин-дерінің бірінші деңгейіндегі қүұылымын зерттегенде мынадай жайға тап болған. Ауру гемоглобиннің аминқышқылдары тізбегінде алтыншы орында әдеттегі глутамин қышқылының орнында валин тұрғанын анықтады:

Вал - Гис - Лей - Тре - Про - Глу - Глу - Лиз - сау гемоглобин.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.