Тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық нұсқау - «Aзық-тулік өнімдерінің биохимиясы» пән бойынша
Кіріспе
1 Белоктар
2 Липидтердің биохимиясы
3 Нуклеин қышқылдарының биохимиясы
4 Ферменттер
5 Витаминдер
6 Сүт безі және сүттің биохимиясы
Лабораториялық жұмысы
Әдебиеттер
1 Белоктар
2 Липидтердің биохимиясы
3 Нуклеин қышқылдарының биохимиясы
4 Ферменттер
5 Витаминдер
6 Сүт безі және сүттің биохимиясы
Лабораториялық жұмысы
Әдебиеттер
Биологиялық химия, немесе биохимия - организмдердің химиялық құрамын және организмның тіршілік әрекеті барысында бұл құрамның химиялық әзгеріске ұшырау процестерін зерттейді.
Биохимия деген сөз гректің bios – тіршілік деген сөзінен шыққан. Яғни, тірі табиғаттың химиялық тілі, тіршілік химиясы деген сөз. Осыған орай биохимияның өзі бірнеше салаларға бөлінеді: адам биохимиясы (медициналық биохимия), өсімдіктер, микроорганизмдер, техникалық, космостық және т.б.
Кейіннен өз алдына жеке сала болып клиникалық биохимия отау тікті Оның әдістерімен организмді зерттеу негізінде ауруларды аырып, оларға ем тағайындалып, адам мен жануарды әр түрлі ауруладан сақтандыру жөніндегі мемлекеттік шаралар жүргізу етек алды.
Кейінгі жылдары органикалық дүниенің дамуы барысында зат алмасуының күрделену жолдарын және тіршілітің жер бетінде пайда болуын зерттейтін биохимияның жаңа бір саласы эволюциялық биохимия дамып келеді.
Сонымен қатар радиацияның организмге тигізетін әсерін, одан қорғану әдістерін және ионизациялық сәуленің көмегімен мәдени өсімдіктердің жоғары өнім беретін жаңа сорттарын, пайдалы микроорганизмдердің жаңа түрлерін шығару жолдарын зерттейтін радиациялық биохимияға да ерекше көңіл бөлінуде.
Биохимия деген сөз гректің bios – тіршілік деген сөзінен шыққан. Яғни, тірі табиғаттың химиялық тілі, тіршілік химиясы деген сөз. Осыған орай биохимияның өзі бірнеше салаларға бөлінеді: адам биохимиясы (медициналық биохимия), өсімдіктер, микроорганизмдер, техникалық, космостық және т.б.
Кейіннен өз алдына жеке сала болып клиникалық биохимия отау тікті Оның әдістерімен организмді зерттеу негізінде ауруларды аырып, оларға ем тағайындалып, адам мен жануарды әр түрлі ауруладан сақтандыру жөніндегі мемлекеттік шаралар жүргізу етек алды.
Кейінгі жылдары органикалық дүниенің дамуы барысында зат алмасуының күрделену жолдарын және тіршілітің жер бетінде пайда болуын зерттейтін биохимияның жаңа бір саласы эволюциялық биохимия дамып келеді.
Сонымен қатар радиацияның организмге тигізетін әсерін, одан қорғану әдістерін және ионизациялық сәуленің көмегімен мәдени өсімдіктердің жоғары өнім беретін жаңа сорттарын, пайдалы микроорганизмдердің жаңа түрлерін шығару жолдарын зерттейтін радиациялық биохимияға да ерекше көңіл бөлінуде.
Негізгі
1 Алмашев Б.К. Физикалық және коллоидтық химия практикумы. Алматы «Мектеп», 1985. – 160 б.
2 Қайырханов Қ.К. Жануарлар биохимиясы: жоғары оқу орындарының студенттеріне арналған оқу құралы. – Алматы: «Ана тілі», 1993. – 27 б.
3 Крылова Н.Н., Лясковская Ю.Н. Биохимия мяса и мясо-продуктов. М. : Пищевая промышленность, 1968. – 350 с.
4 Павловский П.Е., Пальмин В.В. Биохимия мяса и мясо-продуктов. М. : Пищевая промышленность, 1963. – 320 с.
Қосымша
5 Збарский Б.И., Иванов, И.И., Мордашов С.Р. Биологическая химия. М. : Медгиз, 1972. – 230 с.
6 Кононский А.И. Биохимия животных. Киев: «Вища школа», 1984. – 320 с.
7 Малахов А.Г., Вишняков С.И. Биохимия сельскохозяйственных животных. М. : «Колос», 1984. – 274 с.
8 Чечеткин А.В. Биохимия животных. М. : «Высшая школа», 1982. – 280 с.
1 Алмашев Б.К. Физикалық және коллоидтық химия практикумы. Алматы «Мектеп», 1985. – 160 б.
2 Қайырханов Қ.К. Жануарлар биохимиясы: жоғары оқу орындарының студенттеріне арналған оқу құралы. – Алматы: «Ана тілі», 1993. – 27 б.
3 Крылова Н.Н., Лясковская Ю.Н. Биохимия мяса и мясо-продуктов. М. : Пищевая промышленность, 1968. – 350 с.
4 Павловский П.Е., Пальмин В.В. Биохимия мяса и мясо-продуктов. М. : Пищевая промышленность, 1963. – 320 с.
Қосымша
5 Збарский Б.И., Иванов, И.И., Мордашов С.Р. Биологическая химия. М. : Медгиз, 1972. – 230 с.
6 Кононский А.И. Биохимия животных. Киев: «Вища школа», 1984. – 320 с.
7 Малахов А.Г., Вишняков С.И. Биохимия сельскохозяйственных животных. М. : «Колос», 1984. – 274 с.
8 Чечеткин А.В. Биохимия животных. М. : «Высшая школа», 1982. – 280 с.
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
С.Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті
Сәулет қурылыс факультеті
Тағам өнімдердін технологиясы және қөршаған ортаны
қорғау кафедрасы
АЗЫҚ-ТУЛІК –ӨНІМДЕРІНІҢ БИОХИМИЯСЫ
Тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық нұсқау
Павлодар
УДК 664,098
ББК 28.072
Б63
С. Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеттің ғылым
отырысымен ұсынылған
Пікір жазған:
К.Ш.Арынгазин - техникалық ғылымдарының кандидаты, профессор
Авторлары: Каимбаева Л.А., Байгужукова М.Б.
Б63 Тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық нұсқау - Aзық-
тулік өнімдерінің биохимиясы пән бойынша 050727 Aзық-тулік
өнімдерінің технологиясы мамандықтың студентері. - Павлодар, 2006. –
74 б.
Бұл тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық биохимиялық
процесстер туралы материалдар және лабораториялық жұмыстар ұсыналған
Тәжірибелік сабақтарға арналған методикалық нұсқау 050727 “Aзық-тулік
өнімдерінің технологиясы” мамандықтың Мемлекеттік стандарты негізінде
әзірленді Астана, 2004 3.08.102 бұйрық ҚР білім және ғылым министрлігі
УДК 664.098
ББК 28.072
© Каимбаева Л.А.,
Байгужукова М.Б., 2006
© С. Торайгыров атындағы
Павлодар мемлекеттік университеті, 2006
Кіріспе
Биологиялық химия, немесе биохимия - организмдердің химиялық құрамын
және организмның тіршілік әрекеті барысында бұл құрамның химиялық әзгеріске
ұшырау процестерін зерттейді.
Биохимия деген сөз гректің bios – тіршілік деген сөзінен шыққан. Яғни,
тірі табиғаттың химиялық тілі, тіршілік химиясы деген сөз. Осыған орай
биохимияның өзі бірнеше салаларға бөлінеді: адам биохимиясы (медициналық
биохимия), өсімдіктер, микроорганизмдер, техникалық, космостық және т.б.
Кейіннен өз алдына жеке сала болып клиникалық биохимия отау тікті Оның
әдістерімен организмді зерттеу негізінде ауруларды аырып, оларға ем
тағайындалып, адам мен жануарды әр түрлі ауруладан сақтандыру жөніндегі
мемлекеттік шаралар жүргізу етек алды.
Кейінгі жылдары органикалық дүниенің дамуы барысында зат алмасуының
күрделену жолдарын және тіршілітің жер бетінде пайда болуын зерттейтін
биохимияның жаңа бір саласы эволюциялық биохимия дамып келеді.
Сонымен қатар радиацияның организмге тигізетін әсерін, одан қорғану
әдістерін және ионизациялық сәуленің көмегімен мәдени өсімдіктердің жоғары
өнім беретін жаңа сорттарын, пайдалы микроорганизмдердің жаңа түрлерін
шығару жолдарын зерттейтін радиациялық биохимияға да ерекше көңіл бөлінуде.
Бұл оқу құралында жануар (мал) тіршілігінің химиясы, яғңи жануар
биохимиясы сөз болады.
Организмдерді зерттеу бағыты бойынша биохимияны статикалық
(зерттелетін заттардың химиялық табиғаты және қасиеттері жайында),
динамикалық (заттардың организмге түсу кезеңінен олардың зат алмасудың
ақтық өнімдерінің шығуына дейінгі өзгерістері) және функциональдық
(органдадың, тканьдердің және клеткалардың, жалпы біртұтас организмнің
физиологиялық әрекетінің химиялық негіздері жөнінде) биохимияға бөлінеді.
Әрине, мұндай бөлу шартты түрде ғана, себебі биохимиялық зерттелерде
осы бірін-бірі толықтырушы, үш бағыттың арасына шек қою қиын Бірақта,
қорытындысында объекті жайында жан-жақты сипаттама алуға болады.
Биохимияның дамуы бір-бірімен шектес басқа пәндермен – жалпы
биологиямен, гистологиямен, цитолоиямен, генетикамен, физикамен,
биофизикамен, биоорганикалық, аналитикалық, органикалық, физикалық,
коллоидтық, биофизикалық химиямен; молекулярлық биологиямен және
физиологиямен тығыз байланысты биохимияны оқып үйренуден алған білім
азықтандыру, мал өсіру, зоогигиена, мал шаруашылық, патологиялық
физиология, фармакология сияқты қолданбалы ғылымдардың теориялық негізін
құрайды.
Биохимияның аса маңызды міндеті – студентті тірі организмдердің
химиялық құрамымен және тірі материалдардың тіршілігін қамтасыз ететін
химиялық заңдылықтармен таныстару. Ақыр аяғында бұл мәліметтер қолданбалық
маңызға иә болады, себебі олардың көмегімен мамандар мал өнімдерінің
өнімділігін және оның сапасының артуын қамтамасыз ете алады.
1 Белоктар
1. Белоктардың жалпы сипаттамасы
Тіршілік – материя қозғалысының ерекше, күрделі формасы. Оның маңызды
белгілері – тітіркену, өсіп - өну, көбею. Материяның ең жоғарғы формасы –
ойлау. Бұлардың барлығының негізінде зат алмасу жатады. Тіршіліктің мәнін
құрайтын да – осы зат алмасу. Зат алмасу белоктармен және нуклеин
қышқылдарымен тығыз байланысты. Белоктар – тіршіліктің негізгі нышаны.
Белок жоқ жерде тіршілік те жоқ. Белоктар өмірдің материалдық негізі болып
есептелінеді.
Белок деген ат ең алғаш құс жұмыртқасының ақ затына берілген. Ол
қыздырғанда ерімейтін ақ затқа айналып ұйып қалады. Кейіннен дәл сондай
заттар жануарлар мен өсімдіктердің организмінен де бөліп алынады.
1839 жылы голландия ғалымы Мульдер бұл заттың тіршіліктегі аса
маңызына көңіл аударып белокты протеин (грек. Protos – ең басты, ең
маңызды) деп атауды ұсынды.
Белоктар немесе протеиндер деп молекуласы α – амин қышқылдарының
қалдықтарынан тұратын жоғары молекулалы органикалық қосылыстарды айтады.
Белок – организмдегі заттардың ең күрделісі, ал оның элементтік құрамы
айтарлықтай қарапайым болып келеді. Онда 50-55% көміртек, 21-24 % оттек, 15-
18 % азот, 6,5-7,5 % сутек, 0,3-2,5 % күкірт,1-2 % фосфор болады.
Кейбір белоктарда өте аз мөлшерде (0,3-0,00001 %) темір, мыс, йод,
марганец, бром, кальций, мырыш және т.б. кездеседі.
Организмде белок алуан түрлі қызмет атқарады. Белоктың ең басты
қызметі – жеделдету (катализаторлық). Себебі, барлық тірі организмдерде зат
алмасу реакциялары ферменттердің барлығы белоктардан құралған.
Көпшілік гормандар белоктар болып келеді. Мысалы, оған жататындар :
ұйқы безінің гормоны – инсулин, қалқанша безінің гормоны – тироксин, бүйрек
үсті безінің гормондары – адреналин, ми қабатының гормондары –
соматотропин, окситоцин, вазопрессин және т.б.
Заттарды тасымалдауда да белоктын маңызы зор. Заттардың клетка мен
органоидтар ішінде қозғалуын белок реттеп отырады, яғни оларды активті
түрде тасымалдайды. Соңғы кезде клетка мембранасының құрамында түрлі
тасымалдаушы белоктардың (АЦБ) болатыны анықталды.
Белок қорғаныштық қызмет атқарады. Ол организмнің иммундық (ауруға
төтеп беру) қасиеттерін жүзеге асырады.
Қанның ұюы да белоктың қорғаныстық қасиетіне мысал бола алады. Қанның
сарысуындағы фибриноген белогы фибринге өзгеріп, ақыры – фибрин шөгіп
ұйыққа айналады. Сөйтіп, жарақаттанған қан тамыры түтігін бітеп,
организмнің қансырауына жол бермейді.
Гемоглобин және миоглобин белоктарының арқасында өкпедегі және
тканьдегі газалмасу, яғни тыныс алу және тыныс шығару жүзеге асырылады.
Белоктар – энергияның көзі. 1 г белок тотыққанда 17,2 кДж (4,1 ккал)
энергия босап шығады. Сонымен бірге белоктың тағы бір маңызды қызметінің
бірі – оның құрылыс материалдары ретінде пайдаланылуы. Олар тіреу, бұлшықет
және жабын тканьдерінің (сүйек, шеміршек, сіңір, тері) негізін құрайды.
2. Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері
Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік
әрекетінің негізін құрайды.
Белоктар – жоғары молекулалы органикалық қосылыстар. Табиғатына
байланысты белоктардың молекулалық массасы барынша өзгере алады. Кең
таралған белоктардың молекулалық массасын мына сандармен межелеуге болады:
инсулин – 35000, пепсин – 39000, гемоглобин – 68000, жұмыртқа альбумині –
40500.
Белоктар ерітіндісі коллоидтық сипатта болады. Көп белоктар суда, тұз
ерітіндісінде және қышқылдарда ериді. Белоктардың барлығы дерлік сілтілерде
жаксы ериді, ал органикалық еріткіштерде ерімейді. Белоктар лиофильды
(грек. лио – ерітінді, филио- сүйемін) коллоидтық ерітінді құрады.
Коллоидты ерітінділерге молекулярлы – кинетикалық, оптикалық, электрлі
кинетикалық қасиеттер тән.
Молекулярлы – кинетикалық қасиеттері коллоидты бөлшектердің мөлшеріне,
ерітіндінің рН мәніне, сыртқы температураға және т.б. байланысты.
Белоктардың коллоидтық ерітінділері ең төмен (диффузия коэффициентіне,
төмен осмос қысымына 0,273 – 0,364 Па), бірақ жоғары салыстырмалы тұтқырлық
пен ісіну дәрежесіне ие болып келеді. Организмдегі судың 80 – 90 % -і
белоктармен байланыста болады.
Коллоидты ерітінділерді алудың негізгі екі жолы болады:
ірі бөлшектерді ұнтақтау, немесе дисперстеу әдісі. Дисперстеу әдістері:
механикалық, электрлік, ультра дыбыспен дисперстеу және пептизация әдістері
болып төртке бөлінеді.
атомдарды немесе молекулаларды агрегациялау, яғни өзара біріктіріп,
ірілендіру жолы. Бұл әдісті конденсациялау деп атайды.
Конденсация әдісімен коллоидты жүйелерді алудың мынадай жолдары бар:
дисперсионды ортаны алмастыру әдісі немесе конденсациялау және химиялық
әдіс.
Белоктардың коллоидтық ерітінділерінің электрлі – кинетикалық қасиеті
олардың бөлшектеріндегі қос электрлік зарядымен анықталады. Коллоидты
бөлшегі ядродан, адсорбциялық және диффузиялық қабаттан тұрады. Ядро және
адсорбциялық қабатты гранула, ал бүтін бір бөлшекті мицелла деп атайды.
Адсорбциялық және диффузиялық қабаттағы қарсы иондардың арасында дзета
– потенциал нольге тең болса, белок молекуласы электр өрісінде қозғалмайды.
Белок зарядын жоғалтады. Белоктың бұл күйін изоэлектрлік күйі дейді. Ал,
белок изоэлектрлік күйге рН – тың белгілі бір мәнінде түседі: жұмыртқа
белогы 4,8, гемоглобин 6,7, лизин 5 т.т. Оң және теріс зарядтар теңесетін
реакциялық ортаны, яғни изоэлектрлік күйге түсетін әр белоктың өзіне тән
белгілі рН мөлшерін изоэлектр нүктесі деп атайды. Белоктардың изоэлектрлік
нүктесінің нәтижесі (рН) олардың құрамындағы амин қышқылдарына байланысты.
Коллоидты ерітінділердегі бөлшектердің өзара бірігіп іріленуін
коагуляция (ұю) деп атайды. Ұю басталғанда жүйе әуелі лайланады. Іріленген
бөлшектер ауырлық (салмақ) күшінің әсерінен тұнбаға түседі, яғни
сидементация процесі жүреді, шөгінді пайда болады.
Коагуляция қайтымды және қайтымсыз болып екі түрге бөлінеді. Егер
коллоидты бөлшектің тек сольватты (гидратты) қабаты ғана бұзылса, онда оны
қайтымды коагуляция дейді. Ал, белок құрылымының өзгеріп, ерімейтін күйге
айналуын қайтымсыз коагуляция, немесе денатурация деп атайды.
Белгілі жағдайда белок молекулуласын гидраттаудан гельдер пайда
болады. Су – желатина жүйесі мысал бола алады.
Белоктар амин қышқылдары сияқты амфотерлік қасиетке ие. Құрамында
карбоксил тобымен қатар, амин тобы болғандықтан, олар қышқыл немесе негіз
сияқты диссоциацияланады. Белоктар судағы ерітіндісінде ионданған түріне
өтеді.
R CH COOH R CH COO-
NH2 NH3+
Белоктардың ерітіндісі қышқылдық ортада оң зарядталады да, реакцияға
катион ретінде қатысады :
R CH COO- +H+ R CH COOH
NH3+ NH3+
Сілтілік (негіздік) ортада теріс зарядталады да, реакцияға анион
ретінде қатысады:
R CH COO-+OH- R CH COO-+H2O
NH3+ NH2
Белок еріткіштің реакциясына байланысты қышқыл секілді (сілті
ерітіндісінде), немесе сілті сияқты (қышқыл ерітіндісінде)
диссоциацияланады. Осыған орай белок ерітіндісі арқылы электр тоғын
жіберетін болсақ, онда сілті ерітіндісінде белок молекуласы анодқа, ал
қышқылда катодқа қарай жылжиды. Белоктардың осы бір қасиеті, оларды
электрофорез әдісімен бөлуге мүмкіндік береді. Электр өрісі әсерінен
дисперсті фаза бөлшектерінің катодқа, немесе анодқа бағытталып қозғалуын
электрофорез деп атайды.
Белоктарды анықтауда бір қатар түрлі – түсті реакциялар бар.
Биурет реакциясы. Мыс тұздарымен, жеке сілтілермен белок күлгін түске
боялады. Бұл реакция пептидті байланысы бар заттарға тән.
Ксантопротеин реакциясы. Азот қышқылымен белоктар сары түске боялады,
оған аммиакпен әсер еткенде қызғылт сары түске өтеді. Бұл реакция кезінде
ароматты амин қышқылы белоктарда болатын ароматты сақинаны нитрлеу жүреді.
Миллон реакциясы. Азот қышқылындағы сынап нитратының ерітіндісімен
белоктар қызыл түске боялады. Бұл реакция фенол тобының барлығына
байланысты.
Сульфгидрилді. Натрий плюмбитімен белокты қыздырғанда, қара түсті
қорғасын сульфиді тұнбаға түседі. Бұл реакция сульфгидрилді топтың (-SH)
барлығын көрсетеді.
Нингидрин реакциясы. α – амин қышқылдары және полипептидтер нингидрин
ерітіндісімен қыздырғанда көк түс пайда болады. Бұл қасиетті амин
қышқылдарын хроматография әдісімен анықтағанда қолданады.
1.3 Белоктарды бөлу және тазалау әдістері
Белоктарды анықтағанда түсті реакциялардан басқа тұндыру реакциялары
да қолданылады. Белоктарды тұнбаға түсіру үшін тұздарды, ауыр металдардың
тұздарын және қыздыруды пайдаланады.
Қайтымды тұндыру бейтарапты тұздардың әсерімен болады. әр түрлі
конденсациядағы тұз ерітінділерімен тұнбаға түсіріліп, белоктар тазартылып
және бөлініп алынады. Ол үшін тұз ретінде аммоний сульфатын алу қолайлы.
Ерітіндідегі тұздар коцентрациясын арттыру нәтижесінде белоктарды бөліп алу
әдістері қолданылады. Мысалы, аммоний сульфатының концентрациясын 50 % - ке
дейін жеткізген кезде глобулиндер тұнбаға түседі, альбуминдер тек қанық
(100 %) ерітіндіде ғана тұнады.
Белоктарды табиғи шикізаттан және органикалық синтез жолымен алады.
Алдымен шикізатты (микробтық, өсімдік және жануар тектес) ұсақтайды. Ол
үшін коллоидты және шарлы диірмендер, гомогенизаторлар, ультрадыбыс, кварц
құмымен келіде ұнтақтау әдістері қолданылады.
Белоктарды еріткіштің және бос жүрген иондардың артық мөлшерінен
тазарту үшін диалаз әдісі кең қолданылады. Диализдеуде жартылай өткізгіш
мембрана ретінде коллодийден немесе целлофаннан жасалған мембраналарды
пайдаланады.
1.4 Амин қышқылдары – белок гидролизінің негізгі өнімдері, олардың
қасиеттері
Белоктардың құрылысы мен құрамы туралы мәліметтер олардың гидролиздену
өнімдерін зерттегенде алынады. Гидролиз белоктарды қышқыл, немесе сілті
ерітінділерімен қосып қыздырғанда, немесе ферменттермен әсер еткенде
жүреді. Гидролиздің соңғы өнімі болып α – амин қышқылдары саналады.
Молекуласында карбоксил және амин топтары бар қосылыстарды амин
қышқылдар дейміз. Олардың құрамы жалпы формуламен өрнектеледі.
R CH COOOH
NH2
Химиялық қасиеттері. Амин қышқылдарының құрамындағы – СООН тобының
қышқылдық қасиеті бар, ал – NH тобының негіздік екені біздерге белгілі.
Сондықтан осы топтар амин қышқылдарының амфотерлік қасиетін айқындайды.
Тұздар түзуі. Амин қышқылдары негіздермен де және қышқылдармен де тұз
береді.
R CH COOH + NaOH R CH COONa + H2O
NH2 NH2
R CH COOH + HCl R CH COOH
NH2 NH3Cl
Азотты қышқылмен әрекеттесуі.
R CH COOH + HONO R CH COOH +N2 + H2O
NH2 OH
3 Құмырсқа альдегидімен әрекеттесуі.
O
R CH COOH + H C R CH COOH + H2O
H
NH2 N =
CH2
Амин қышқылдарына декарбоксилдену, дезаминдену реакциялары тән.
Қыздырғанда амин қышқылдары дипептид, қанықпаған қышқылдар, лактат түзеді.
1.5 Белок молекуласындағы химиялық байланыстар
Пептидтік байланыстар. 1888 ж орыс ғалымы – биохимик А.Я. Данилевский
өз тәжірибелері бойынша белок молекуласындағы амин қышқыл қалдықтарының
арасында пептид байланысының болуы туралы болжам айтты. Кейінірек, ХХ
ғасырдың басында неміс ғалымы Э.Фишер пептид байланысының болуын тәжірибе
жүзінде дәлелдеді. Ол 19 амин қышқылдарының қалдығынан тұратын полипептидті
синтездеп алды.
Белоктар – бұл α – амин қышқылдарынан түзілген күрделі үлкен
молекулалы табиғи қосылыстар. Казіргі түсініктер бойынша: белоктарда α –
амин қышқылдары өзара пептидті (амидті байланыстар - NH – CO -) арқылы
пептид тізбектеріне біріккен. Бір амин қышқылының карбоксилімен келесі амин
қышқылының амин тобымен әрекеттесуі нәтижесінде пептидті байланыстар
түзіледі. Мұнда екі α–амин қышқылынан бір су молекуласы бөлініп пептидтер
түзіледі:
O
O
H2N CH2 C + NH CH C
OH H OH
CH3
глицин
O
O
H2N CH2 C NH CH C + H2O
OH
C3H
дипептид (глицил – аланин)
Түзілген дипептид молекуласының шеттерінде әрбір амин қышқылынан
функциональдык топтар – карбоксил және аминтоп қалып қояды. Сондықтан
дипептид өзінің бір шетімен үшінші амин қышұылымен әрекеттесіп трипептид
түзеді. Осылайша төрт аминқышқылынан тетрапептид, ал көп амин қышқылынан –
полипептидтер пайда болады.
Дисульфидтік байланыс. Белок молекуласындағы цистеин қалдықтарының
сульфгидрильді топтарының тотығуынан пайда болады.
Бұл байланыс екі полипептидтік тізбекті, немесе бір полипептидтік
тізбектің жеке учаскелерін тігеді.
Сутектік байланыс. Сутектік байланыс карбонил (- СО -) және амин (- NH-
) топтарының арасында болады.
Сутектік байланыс полипептидтік тізбектерді және олардың жеке
учаскелерін жалғастырады.
Иондық байланыс. Электростатикалық тартылу әсерінен иондар арасында
пайда болатын химиялық байланысты иондық байланыс деп атайды. Полипептидтік
тізбекте – NH – және СООН топтары иондық күйде болады :
O
C H+N-
O-
Гидрофобты байланыс. Гидрофобты байланыстар белок молекуласының
көмірсутекбөліктері арасындағы өзара әрекеттесу күші есебінен пайда болады.
Сулы ортада болатын белок бөлшектерінің көмірсутек топтары бөлшектердің
ішкі аймағына қарай бағытталған, ал гидрофильды топтар (ОН, СООН) суға
қарап тұрған сыртқы жағына қарай орналасады. Осының салдарынан белок
молекуласының ішінде көмірсутек ядро пайда болады.
1.6 Белоктардың жіктелуі, сипаты
Химиялық қасиеттері бойынша белоктар екі топқа бөлінеді:
а) қарапайым белоктар – протеиндер, гидролиз кезінде тек қана амин
қышқылына ыдырайды,
ә) күрделі белоктар немесе протеидтер, бұлар қарапайым белоктардың
белок емес заттармен қосылуынан пайда болады.
Протеиндер: альбуминдер, глобулиндер, проламиндер, гистондар,
протаминдер, склеропротеиндер, коллаген, кератиндер, эластин, фиброин.
Протеидтер: нуклеопротеидтер, хромопротеидтер, фосфопротеидтер,
глюкопротеидтер, липопротеидтер.
1.7 Белоктардың биологиялық бағалылығы
Азық белоктары биологиялық жағынан толық бағалы және бағасыз болып
екіге бөлінеді. Белоктардың биологиялық бағалылығы амин қышқылдарының
құрамына байланысты. Ал, амин қышқылдары биологиялық бағалылығы жағынан
ауыспалы және ауыспайтын болып бөлінеді. Ауыспайтын амин қышқылдары
жануарлар организміне қоректік заттармен түсуі керек. Ауыспайтын амин
қышқылдарына жататындар : валин, изолейцин, лейцин, лизин, метинин,
треонин, триптофан және фенилаланин. Ауыспайтын амин қышқылдары құнарлы
азықтың құрамында болады.
Ауыспалы амин қышқылдарына мыналар жатады: аланин, аспарагин және
глутамин қышқылдары, серин. Олар жануарлар организмінде түзіледі. Құрамына
ауыспайтын амин қыщқылдары кіретін белоктардың биологиялық бағалылығы
біршама төмендеу болады.
Жарым – жарты ауыспалы амин қышқылдарына жататындар : аргинин,
глицин, тирозин, цистин және цистеин. Пролин және оксипролин имин
қышқылдары мал организмінде түзіле алады.
Құрамында барлық амин қышқылдары бар казеин бағалы белоктардың эталоны
болып есептеледі. Азық мөлшерін (рацион) құрғанда, белоктардың амин
қышқылдық құрамын еске алу керек.
Протеиннің азық құрамында жетіспеу табын өндірісіне қайшы келеді,
азықтың көп шығындалуына және мал өнімінің төмендеуіне әкеліп соғады.
Азықтық белокты өндіру көбінесе азықтық дақылдарды мерзімінде жинап
алуға байланысты. Дақылдардың азықтық құнарлылығына жинау және сақтау
әдістері де әсер етеді.
Белоктың қоры микробиологиялық және химиялық синтез жолымен өндіру
арқылы молайтылады. Микробиологиялық әдіспен алынған белоктың биологиялық
құндылығы өсімдік тектес белоктан әлдеқайда жоғары, оның құрамында барлық
керекті заттар бар.
Күйіс қайыратын малдардың биологиялық ерекшелігіне байланысты олардың
рацион құрамына 30 %- ке дейін белок емес азоттық заттармен, ең бірінші
несеп нәрімен ауыстыру белок жетіспеуін жоюға мүмкіндік береді.
1.8 Белоктардың сіңірілуі
Белоктар амин қышықылдары, төмен молекулалы пептидтер және
простетикалық топтың құрамды бөлігі түрінде сіңіріледі. Олардың сіңірілетін
жері – ішектің шырышты қабығындағы эпителий клеткаларының ішкі қуысына
бағытталған жағындағы өте нәзік талшық іспеттес иректі өскіндер. Өнімнің
негізгі массасы он екі өлі ішектің шетінде, ащы және мықынасты ішектерінің
басында сіңіріледі.
Сіңірілу процесінде натрий сорушысы ерекше орын алады, себебі натрий
хлориды амин қышқылдарының сіңірілуін шапшаңдатады. Митохондрия химиялық
энергиямен қамтамасыз етеді.
Тоқ ішекте белоктар сіңірілмейді. Бұнда, олардың шіруінен пайда болған
өнімдері (фенол, крезол, индол, скатол) сіңіріледі.
1.9 Белоктардың биологиялық түзілуі және оның сатылары
Клеткадағы белоктың түзілуі өте күрделі және көп сатылы процесс.
Казіргі кезде оның өте нәзік механизмдері анықталды. Клеткадағы белоктардың
түзілуі дәлме – дәл заңдылықпен генетикалық хабарға (информацияға) сәйкес
жүреді.
Белок цитоплазманың құрамындағы рибосома деген органоидтерде
түзіледі. Химиялық табиғаты жағынан рибосомалар 50 – 60 % - і РНК – дан
және 35 – 50 % - і белоктардан тұратын нуклеопротеидтер болып келеді.
Рибосомалар клеткада 3 тен 100 бірлікке дейін топтанған түрде болады
(полисом). Олар бір – бірімен өзгеше өзіне тән жіпшелермен байланысқан.
Әрбір рибосома өз бетімен бір полипептидтік тізбекті түзуге қабілетті.
Белоктардың биосинтезіне барлық 20 амин қышқылы, АТФ, ГТФ, магний
ионы, әр түрлі ферменттер, РНК – ның барлық түрлері, рибосомалар,
инициация, элонгация, терминация факторлары және т.б. керек.
Клеткадағы белоктың түзілуі бірнеше кезендер арқылы өтеді.
1.9.1 Амин қышқылдарының ыдырау жолдары (дезаминдену, трасаминдену,
декарбоксильдену)
Жоғарыда айтылып кеткендей аминақышқылдарының үшінші белгілі
организмде көптеген реакцияларға ұшырайды.
Амин қышқылдарының тканьдерде ыдырауы олардың дезаминденуінен
басталады. Дезаминденудің төрт түрін айырады:
1 тотыға дезаминдену – сүт қоректілер мен көптеген аэробтық
микроорганизмдердегі амин қышқылдарының дезаминденуінің ең басым түрі.
Дезаминдену реакцияларына оксидаза немесе дегидрогеназа арнайы ферменттері
қатысады.
Сутегінің аралық акцепторлары НАД және сирек түрде ФМН болады. Тотыға
аминсіздену екі кезенде өтеді:
CH3 CH COOH CH3 C COOH
NH2 + НАД ФМН NH + НАД ·
Н2
аланин
имин қышқылы
CH3 C COOH
║
NH + HOH CH3 C
COOH + NH3
║
O
имин қышқылы пирожүзім
қышқылы
Екінші кезеңі қосымша ферменсіз өтеді. Сонан соң сутек тыныс алу
тізбегі арқылы оттекке жетіп су түзеді, яғни сутегінің ең соңғы
физиологиялық акцепторы оттек болады.
2 тотықсыздана аминсіздену:
R CH COOH R CH COOH + NH3
NH2 + 2H
3 Гидролиз жолымен аминсіздену:
R CH COOH R CH COOH + NH3
NH2 + H2O OH
4 молекула ішілік аминсіздену:
R CH2 CH COOH R CH=CH COOH + NH3
NH2
Тотықсыздана аминдену тотыға аминсізденуге қарама – қарсы процесс.
R C COOH R C COOH + H2O
║ ║
O + NH3 NH
кетоқышқылы имин қышқылы
R C COOH R CH COOH + НАД
║
NH + НАД · Н2 NH
имин қышқылы амин қышқылы
Декарбоксильдену реакциясында зат алмасуының үшінші актық өнімі СО
пайда болады. Амин қышқылдарын декарбоксильдейтін ферментті амин қышқылының
декарбоксилазасы деп атайды. Кофакторға В витамині жатады.
Трансаминдену (қайтадан аминдену) - ауысатын амин қышқылдарын түзу
жолы, 1937 ж А.Е. Браунштейн және М.Г. Крицман ашқан. Тканьдерде
глютаматдегидрогеназа ферменті ерекше активті жағдайда болады. Оның
әсерінен тканьдерде α – кетоглутар қышқылы жиналып үш карбон айналымының
қорын толықтырады және басқа амин қышқылдарымен реакцияға түсу үшін
субстрат қызметін атқарады:
COOH
COOH
CH2 CH3
CH CH3
CH2 + CH NH2 амино- CH +
C = O
транс-
C = O COOH фераза CH NH
COOH
COOH
COOH
α –кетоглутар аланин глютамин
пирожүзім
қышқылы қышқылы
қышқылы
Глютамин қышқылы сонан соң глютаматдегидрогеназа ферментімен
әрекеттесіп тотыға дезаминденуге келеді:
COOH COOH
CH2 CH
CH2 + НАД НАД·Н2 +CH + H2O
CH NH2 C NH
COOH COOH
глютамин қышқылы
COOH
CH
CH + NH3
C = O
COOH
α – кетоглутар қышқылы
Трансаминдену реакциясының биологиялық маңызы өте зор. Бұл реакция
арқылы тканьдерде бір амин қышқылынан жаңа екінші бір амин қышқылы пайда
болады. Бұл, организмнің белок түзуіне керекті ауыспалы амин қышқылдарының
жиынтығын алуды жеңілдетеді.
Қорыта айтқанда, амин қышқылдарының дезаминдену және декарбоксильдену
реакцияларының нәтижесінде тканьдерде су, көмір қышқыл газы және аммиак
түзіледі.
1.9.2 Аммиакты зиянсыздандыру жолдары
Аммиак организм үшін өте улы зат. Организмде аммиак бос күйінде
болмауы керек. Аммиак аса тым уытты, ал оның организмде жиналуы өлімге
әкеліуі мүмкін. Бірақ, организмде аммиактың үздіксіз пайда болғанына
қарамастан оның концентрациясы азғантай ғана. Бұны аммиактың сол пайда
болған жерінде дереу зиянсыздандырылуымен түсіндіруге болады. Аммиакты
органдармен тканьдерде усыздандыруда аспаргин және глютамин қышқылдары
маңызды роль атқарады:
COOH
CO NH2
CH2
CH2
+NH3
+ H2O
CH NH2 аспарагин - CH
NH2
синтетаза
COOH
COOH
аспарагин
аспарагин
қышқылы
амиді
COOH
CO NH2
CH2
CH2
+ NH3
+ H2O
CH2 глутамин- CH2
синтетаза
CH NH2
CH NH2
COOH
COOH
глютамин
глютамин
қышқылы
амиді
Аммиак аспарагин және глютамин құрамында бауырға жеткізіледі де несеп
нәрінің түзілуіне қатысады. Несеп нәрінің түзілуі организмде аммиакты
усыздандырудың ең негізгі жолы. Ол барлық сүт қоректілердегі қарапайым
белоктар мен амин қышқылдарының ыдырауынан пайда болатын ең ақырғы өнім.
Несеп нәрі бауырдың митохондрияларында түзіледі бұл процестің казіргі
теориясының негізіне Кребстың орнитин айналымы жатады. Несеп нәрінің пайда
болуы бірнеше сатылардан тұрады:
1 аммиактан және көмір қышқылынан АТФ – мен карбомоилфосфатсинтетаза
ферментінің әсерімен карбомоилфосфат түзіледі.
NH3 + CO2 + H2O + 2АТФ
карбомоилфосфат-
синтетаза
NH2
C = O + 2 АДФ + Н3РО4
O~ PO3 H2
2 карбомоилфосфат орнитинкарбомоилтрансфераза ферментінің қатысуымен
цитруллинге айналады:
CH2 NH2
NH2
CH2 + C = O
O~PO3H2
CH2
CH NH2
орнитикарбомоил-
трансфераза
COOH
орнитин
NH2
C = O
NH
(CH2)3
CH NH2
COOH
цитруллин
3 цитруллинмен аспарагин қышқылының арасында АТФ – ның қатысуымен
конденсация реакциясы жүріп аргининянтарь қышқылы пайда болады (фермент
аргининсукцинатсинтетаза):
NH2
C = O COOH
NH + H2N C H
(CH2)3 CH2
+ АТФ
CH NH2 COOH
аргинин -
сукцинатсинтетаза
COOH
цитруллин аспарагин қышқылы
NH2 COOH
CN CH
NH CH2 + АМФ + H4P2O7
(CH2)3 COOH
CH NH2
COOH
аргининянтарь
қышқылы
4 аргининсукцинатсинтетаза ферментінің әсерімен аргининянятарь қышқылы
аргинин және фумар қышқылына ыдырайды.
NH2 COOH NH2
C = N CH C = NH
COOH
аргинисукци-
NH CH2 натсинтетаза NH +
CH
(CH2)3 COOH (CH2)3
CH
CH NH2 CH
NH2 COOH
COOH COOH
фумар
аргинин қышқылы
аргининянтарь
қышқылы
5 аргинин аргиназа ферментінің ықпалымен сумен әрекеттесіп несеп
нәрімен және орнитинге ыдырайды:
NH2
C = NH NH2
NH2
+ HOH
NH аргиназа (CH2)3 +
C = O
(CH2)3 CH
NH2
CH NH2 COOH
несеп нәрі
COOH орнитин
аргинин
Босап шыққан орнитин қайтадан Кребс айналымына енеді, яғни
катализаторлық қызмет атқарады, ал несеп нәрі несеппен сыртқа шығарылады.
2 Липидтердің биохимиясы
2.1 Липидтердің жалпы сипаттамасы
Липидтерге майлар және майға ұқсас заттар-липойдтар жатады.Олар барлық
тірі клеткаларда болады және тіршілікке орайлас бірнеше маңызды қызметтер
(энергия берушілік, қорғану, құрылымдылық, метаболизмдік) атқарады. Мысалы,
олар клетка мембраналарының құрамына кіреді. Клетка қабырғаларының құрамына
өнетін липидтер құрылымдық липидтер деп аталады.
Липидтер ыдыраған кезде көп мөлшерде химиялық энергия макроэнергиялық
қосындылар түрінде бөлініп шығады. Липидтер суда ерімейді, бірақ
органикалық еріткіштерде жақсы ериді.Көпшілік липидтер спирттердің, жоғары
май қышқылдарының немесе альдегидтердің туындылары болып келеді.
Липидтер екі үлкен топқа бөлінеді. Қарапайым липидтің молекуласы спирт
қалдықтарының және жоғары май қышқылдарынан тұрады. Бұған бейтарап майлар,
стероидтар және балауыздар (воскілер) жатады.
Күрделі липид спирт қалдығынан, жоғары май қышқылдарынан және басқа
бір заттардан (азоттық негіздер, фосфор қышқылы, көмірсулар және басқалары)
тұрады. Оларға фосфатидтер, гликолипидтер, сульфатидтер жатады.
Липидтердің негізгі компоненті-май қышқылдары.
Бейтарап майлар.Бейтарап майлар деп үш атомды глицерин мен жоғары май
қышқылдарының күрделі эфирін айтамыз.
O
║
СН2ОН R1─COOH CH2─O─C─R1
│ │ O
║
СНОН + R2─COOH → CH─O─C ─R2+3H2O
│ │ O
СН2ОН R3─COOH ║
CH2─O─C─R3
глицерин
триглицерид
Жоғары май қышқылдары қаныққан және қанықпаған болады.
Қаныққан май қышқылдарында әдетте көміртек атомдарының жұп сандары
болады, мысалы:
Май қышқылы - C3 H7 COOH
Капрон қышқылы – C5H11COOH
Стеарин қышқылы – C17H35COOH
Қанықпаған май қышқылдарында қос байланыстары бірнешеу болады:
Олеин қышқылдары - С17H33COOH
Линол қышқылдары - C17H31COOH
Линолеин қышқылдары - C17H29COOH
Арахидон қышқылдары - C19H31COOH
Егер майлардың құрамына қанықпаған қышқылдар басым болса,ондай майлар
сұйық болады(мақта күнбағыс, зығыр майлары). Егер қаныққан қышқылдар басым
болса, ондай майлар қатты болады (жануарлар майы-тоң май).
Майлар жануарлар мен өсімдіктер дүниесінде кең тараған.Майлар тірі
организмде әр алуан міндеттер атқарады.Майлар энергетикалық материал
ретінде жұмсалады, химиялық энергияның көзі. Майлардың 1 грамы организмде
тотыққанда 3,3 ккал (жылу) пайда болады. Мұның өзі белоктар мен көмірсулар
тотыққанда бөлініп шығатын жылудан 2 есе көп (1 г көмірсулар 4,3, ал
белоктар 4,1 ккал жылу береді).
Майлар органикалық заттардың, әсіресе витаминдердің, жақсы
еріткіштері.
Май дәнекер тканінің қабықшаларында қор ретінде жиналып, организм
мүшелерінің орнынан ығысуына және сыртқы соққыдан зақымдануына кедергі
жасайды.
Майдың жылу сыйымдылық төмен. Шөлден жылу нашар өтеді, бұл дене
температурасының тұрақтылығы сақтауға жәрдемдеседі.
Майлардың бір бөлігі клеткаларда өтіп жататын күрделі процестерге
тікелей қатысады. Оны протоплазмалық майлар деп атайды. Ал, екінші, көбірек
бөлігі тері астындағы шелде, дәнекер тканінің май талшығында, құрсақ
қуысының органдарын жауып тұратын шарбыда және басқа кейбір органдарда
жиналады да, органикалық қосылыстардың қорын түзеді. Оны резервтегі, немесе
қордағы майлар дейді.
Майлар онымен бірге терінің созылғыштығын, икемділігін және
иілгіштігін қамтамасыз етеді.
Стероидтар. Бұлар көп сақиналы көмірсутек фенантреннің туындылары,
негізінде циклопентанолергидрофенантрен жатады. Бұлардың маңызды өкілдері
холестерин және эргостерин болып табылады. Табиғатта кең таралған.
Стероидтар – кристалды заттар, оптикалық активті. Суда ерімейді,
органикалық еріткіштерде ериді, түссіз болады. Спирттерге ұқсас химиялық
реакцияларға қатысады. Физиологиялық активті заттардың құрамына кіреді.
Мысалы, витаминдердің Д тобы, жыныс гармондары, өт қышқылдары және т.б.
құрамына кіреді.
Балауыздар (воскілер) – деп липидтердің үлкен бір топтарын
айтады.Олардың молекулалары жоғары май қышқылдарымен біратомдық спирттердің
қалдықтарынан тұрады. Жануарлар тектес балауыздарға ара балауызы, ланолин,
спермацет жатады. Ара балауызын бетке, жарға жағатын майлар (мазь) және
т.б. косметикалық заттар жасайды. Ланолинді қойдың жүнін жуғаннан кейін
алады. Ланолин мен спермацеттен косметикалық заттар және емдік майлар
жасайды.
Фосфатидтер (фосфолипидтер) – майларға жақын қосылыстар. Олар үш
атомды спирт глицерин мен екі молекула май қышқылдарының, фосфор қышқылының
және азотты негіздің күрделі эфирі. Егер фосфолипидтердің құрамына холин
кірсе, оларды лецитиндер (холинфосфатидтер), коламин кірсе, кефалиндер
(коламинфосфатидтер), ал егер серин кірсе серинфосфатидтер дейміз.
Глицериннің орнына молекулада үшатомдық аминоспирт сфингозин болуы мүмкін.
Осының нәтижесінде сфингомиэлин түзіледі.
Фосфатидтер жануарлар организмінде барлық клеткалардың құрамында,
әсіресе, жүйке тканьдерінде, митохондрияларда көп кездеседі. Организм
холинфосфатидті ацетилхолин түзуге пайдаланады.
Гликолипидтердің молекуласында көмірсулар болады. Оларға
цероброзидтер, ганглиозидтер жатады. Цереброзидтер ми тканьдері, ал
ганглиозидтерге нейрондар бай келеді. Соңғысы нейрондардың құрылымын
құрайды.
Сульфатидтер – сфингозин, цереброн, немесе лигноцерин қышқылдарынан,
галактоза және күкірт қышқылынан пайда болған күрделі эфирлер. Бауыр
тканьдерінде, бүйректе, бұлшық еттерде көп болады.
2.2 Липидтердің аралық алмасуы
2.2.1 Майлардың биохимиялық өзгеруі
Тканьдерде майлардың биохимиялық өзгеруі липаза ферментінің әсер
етуінен басталады. Соның нәтижесінде майлар глицерин мен май қышқылдарын
түзе отырып, гидролизденеді.
Глицериннің тотығуы. Глицерин АТФ есебінен глицерокиназа ферментінің
әсерімен фосфорланады, яғни активтік күйіне көшеді. Пайда болған α =
глицерофосфат глицеральдегидфосфатдегидрогеназа ферментінің әсерімен
фосфоглицерин альдегидіне тотығады. Бұл бізге көмірсулардың анаэробтық
ыдырауының 5-кезеңінен таныс қосылыс. Ол одан әрі гликолиздың барлық
сатысын өтіп тотығады. Бұдан басқ ол гликогеннің және майлардың
түзілулеріне қатысады:
OH
ОН
CH2─O─P=O
CH2OH CH2─O─P=O
ОН
ОН НАД
+АТФ НАД·Н2 CHOH
CHOH CHOH OH
О
CH2OH CH2OH C
H
3-фосфоглицерин 3-фосфоглицерин
қышқылы
альдегиді
Жоғары май қышқылдарының тотығуы. Жоғары май қышқылдарының организмде
ыдырау механизмін неміс биохимигі Ф.Кнооптың 1904 ж. ұсынған. Май
қышқылдарының β-тотығу теориясы түсіндіре алады. Бұл теория бойынша
организмде май қышқылдарының ұзын көміртек тізбегі тотығудың әрбір
айналымында екі атом көміртегіне карбоксил тобы ұшынан қысқарып отырады.
Табиғи май қышқылдарында әрқашан көміртек атомдарының жұп сандары болады,
демек екі еселенген үзіндіге толық ыдырай алады.
Химиялық өзгерістерде молекулалардың активтенуі маңызды орын алады.
Соның арқасында олар организмдегі клеткалар мен тканьдер пайдаланатындай
қолайлы жағдайға келеді.
Май қышқылдарының β-тотығу митохондрияда өтеді. β-тотығуының
ферменттері митохондрияда шоғырланған, ал ацил – КоА – ның пайда болуы
цитоплазмада өтеді. Митохондрияның мембранасы өзі арқылы ацил – КоА-ны
өткізуге қабілетсіз.Соңғыны жеткізуге митихондрияның ішінде арнайы
тасымалдаушы карнитин бар. Карнитин май қышқылының қалдығымен қосылады да,
оны митохондрияға алып келеді, ал коэнзим – А цитоплазмада қалады.
Митохондрияның ішінде май қышқылымен карнитиннің қосылысы ыдырайды да,
карнитин цитоплазмаға қайтып оралады.
Жоғары май қышқылдары организмдегі химиялық энергияның ең маңызды көзі
болып келеді.Стеарин қышқылының бір молекуласының толық ыдырауынан ацетил –
КоА – ның 9 молекуласы пайда болады:
- 9 ацетил – КоА, (1)
n - стеарин қышқылының молекуласындағы көміртек атомдарын саны.
Әр айналымда АТФ – ның 5 молекуласы пайда болса, ал 8 айналымда оның
45 молекуласы пайда болады.
айналым. (2)
Ацетил – КоА – ның бір молекуласының одан арғы Кребс циклінде
тотығуынан АТФ – ның 12 молекуласы пайда болады.
Қорыта айтқанда, ацетил – КоА – ның 9 молекуласы Кребс немесе
трикарбон қышқылы циклінде тотықаннан кейін, АТФ – ның 108 молекуласының
(9·12=108) қайнар көзі болады. Стеарин қышқылының бір молекуласының толық
тотығуы организмге АТФ – ның 48 молекуласының береді (40+108=148).
2.2.2 Фосфатидтердің өзгеруі
Фосфатидтердің молекуласы тканьдерде жоғары май қышқылдарына, спиртке,
фосфор қышқылына және азоттық негіздерге ажырайды. Гидролизді фосфолипаз
тектес ферменттер жүзеге асырады.
Гидролиздің ақырғы өнімдері тканьдердің энергетикалық, құрылымдық
мұқтажына пайдаланылады. Мысалы, фосфатид қышқылы тканьдерде әр түрлі
фосфатидтердің жаңа молекулаларын жасауға, бейтарап майларды құруға
жұмсалады.
2.2.3 Стеридтер мен стериндердің өзгеруі
Тканьдер холинэстеразасы стеридтерді холестерин мен жоғары май
қышқылдарына ажыратады.
Жоғары май қышқылдары химиялық энергияның қайнар көзі, липидтердің
жасалуына шикізат ретінде пайдаланылады.
Холестерин әр түрлі өзгерістерге душар болады: бауырда одан өт
қышқылдары пайда болады, бүйрек үсті бездерінде – андро – және эстрогендер
т.б. Кейбір органдарда (бауырда, бүйректерде) холестерин глюкозаның және
басқа көмірсулардың жасалуына пайдаланылады.
2.3 Липидтердің биологиялың түзілуі. Майлардың биологиялық түзілуі
Липидтер тек ыдырап қана қоймай, организмде түзіле де алады. Майлардың
биологиялық түзілуі үш негізгі сатыдан тұрады: глицериннің, жоғары май
қышқылдарының пайда болуы және олардың триглицерид молекуласын құрауы.
Глицериннің пайда болуы. Глицерофосфатдегидрогеназа ферментінің
әсерінен фосфодиоксиацетон α – глицерофосфатқа өзгереді.
Глицериннің 60 % - ке жуық шамасы осы жолмен алынады, ал қалған бөлігі
пентоза циклінің триоза есебінен алынады.
Жоғары май қышқылдарының түзілуі. Май қышқылдарының биологиялық
түзілуі β – тотығуға қарама – қарсы жүреді. Ацетил – КоА соларды
синтездеуге арналған шикізат болып табылады. Ол көмірсулардың аэробтық
ыдырауы кезінде пайда болатынын білеміз.
Ферменттердің қайтымды әсер ету қасиеті біздерге жақсы мәлім. Соның
арқасында тіпті ацетил – КоА – ның екі қалдығын қосудың өзінен – ақ едәуір
күрделі бөлшек алуға болады. Сондықтан да, май қышқылдарының β – тотығуын
тездететін ферменттер олардың синтезінде жылдамдату керек.
Май қышқылдарының биологиялық түзілуінің екі жолын айыруға болады:
митохондриялық ішкі және одан тыс беттерінде.
Митохондрияның ішкі бетіндегі түзілу синтетаза (лигаза) ферментімен
катализденеді.
Биологиялық түзілудің екінші түрі митохондриядан тыс жерде –
гиалоплазмада өтеді. Оған карбоксилаза ферменті, АТФ, НАНД2 қатысады.
Карбоксилазаның простетикалық (белок емес) тобына СО2 қосып алуға қабілеті
биотин витамині кіреді. Бұл түзілудің митохондриялық түзілуден айырмашылығы
сол: мұнда екі көміртекті сірке қышқылының қалдығынан, яғни ацетил – КоА –
дан, молекуласы едәуір күрделі, көміртек атомдарының бұрынғыдан да едәуір
ұзын тізбегі бар май қышқылы түзіледі.
2.4 Стериндер мен стеридтердің биологиялық түзілуі
Тканьдер стеридтері экзогендік (азықпен келетін) және эндогендік
(организмде пайда болатын) холестерин мен жоғары май қышқылдарынан
түзіледі. Холестериннің ең үлкен мөлшері бауырдың, мидың, бүйрек үсті
бездерінің тканьдерінде пайда болады.Биологиялы түзілуіне шикізат болып
сірке қышқылы, сірке альдегиді, ацетон сірке қышқылы, ацетон, изовалериан
қышқылы, мевалон қышқылы және басқалары қызмет етеді. Ацетил – КоА құрылыс
блогы болып келеді.
Холестериннің биологиялық түзілуі бірнеше сатылар қатарынан тұрады.
Соның бірі изомерлену реакциясы:
изопентилпирофосфат→диметилаллипиро фосфат→геранилпирофосфат (С10)→
фарнезилпирофосфат (С15) → сквален (С30) → ланострен → холестерин.
Фосфатидтердің түзілуі. Тканьдерде, клеткаларда жекеленген түрлері:
глицеро – инозит – және сфингозинфосфатитер түзіледі. Глицерофосфатидтердің
түзілуінің алғашқы сатылары майлардың биологиялық түзілуімен бірдей болып
келеді. Пайда болған α, β – диглицеридтері активтелген азоттық негіздермен
әрекеттесіп тиісті фосфатидтердің молекуласы құрады.
Активтену мынадай түрде өтеді:
– азоттық негіздер фосфорланады. Мысалы, холин холинкиназа ферментінің
әсерімен фосфорилхолинге өзгереді.
– фосфорилхолин холинфосфатцитидилилтрансфераза ферментінің әсерімен
цитидинтрифосфатпен (ЦТФ) әрекеттесіп цитидинқосфосфат – холинге (ЦТФ
– холин) өзгереді.
– ЦДФ – холин холинфосфатрансфераза ферментінің әсерімен α, β
–диглицеридпен реакцияға түсуі фосфатидпен цитидинмонофосфаттың (ЦМФ)
пайда болуына әкеледі.
ЦММ ГТФ – аденилатриклаза ферментінің әсер етуімен АТФ – мен
әрекеттесіп ЦТФ – қа өзгереді:
ЦМФ + 2АТФ → ЦТФ + 2АТФ.
ЦТФ азоттық негіздердің фосфаттарының жаңа үлестерімен (порциясымен)
реакцияға түсіп, ерекше жылдамдатқыштық қызмет атқарады. Қалған
фосфатидтердің түзілуі осындай ұқсастықпен өтеді. Ең жоғары дәрежеде алмасу
фосфатидтерге өте тән қасиет.
Гликолипидтердің түзілуі. Барлық гликолипидтердің ішінде әбден толық
зерттелгенге цереброзидтер жатады. Бұл процеске көптеген ферменттер,
коферментер, магний иондары және т.б. заттар қатысады.
Реакциялар мынандай бірізділікпен өтелді:
1) пальмитил – КоА – дан пальмитил альдегиді пайда болады;
2) пальмитин альдегидінің серин амин қышқылымен қоюлануымен
(конденсациялануынан) дигидросфингозин пайда болады;
3) дигидросфингозин сутексізденеді де сфингозинге айналады;
4) сфингозиннің ацилдену реакциясына душар болуынан церамид пайда
болады;
5) церамид УДФ – галактозамен реакцияға түсіп цереброзид түзеді.
2.5 Липидтер алмасуының реттелуі
Липидтердің алмасу процестері жүйкелік және гуморальдық жолмен
реттеледі. Орталық жүйке жүйесі липидтердің алмасуына тікелей немесе ішкі
секреция бездері арқылы әсер етеді.
Үлекен ми сыңарларының қыртысы вегетативтік жүйке талшықтары арқылы
липидтердің қорытылуын, сіңуін, биологиялық түзілуін және олардың
жұмылдырылуын (мобилизациясын) реттейді. Мысалы, симпатиалық жүйкелерді
қоздыру қордағы майлардың ыдырауын үдетеді, ал парасимпатикалық жүйкенің
қозуы, керісінше, олардың қорға жиналуына мүмкіндік туғызады.
Орталық жүйке жүйесі липидтердің алмасуына тигізетін әр түрлі
гармондардың әсерлерін реттейді. Жекелеген гармондар липидтердің организмде
қорға жиналуын қамтамасыз етсе (мысалы, инсулин майлардың жиналуына
мүмкіндік береді, липокаин – фосфатидтердің) басқалары олардың ыдырауына
жағдай жасайды. Бұл құбылыстар липидтердің алмасуына белгілі бір әсерлі
бағыт беру үшін қолданылады. Мысалы, майлардың организмде қор ретінде
жиналуы көздеу мақсатымен ауыл шаруашылық малдарын піштіру, организмге
инсулин жіберу жұмыстары жүргізіледі.
Малды бордақылау, оның етінің сапасын жақсарту мақсаттарын көздейтін
жұмыстар – экономика тұрғысынан алғанда тиімді шаралар.
Липидтер алмасуының үдемелілігі және бағыттылығы азықтың да құрамына
байланысты. Азықтағы көмірсулар мен майлардың ең жоғары мөлшері майлардың
тым көп жиналуына әкеледі. Азықта метионниннің жетіспеуі липидтердің
алмасуын бұзады, сол себептен бауырды май басады.
2.6 Липидтер алмасуының бұзылуынан туатын аурулар
Липидтердің алмасуы көптеген инфекциялық, инвазиялық және жұқпайтын
ауруларда бұзылады.
Липидтер алмасуының аурулары ас қорыту, сіңу, липолиз және биологиялық
түзілу поцестерінің нейрогуморальдық ретелуінің бұзылуынан байқалады.
Мысалы, гипофиздің алдыңғы бөлігінің, қалқанша безінің, жыныс бездерінің
гипофункциясында, яғни аз мөлшердегі өндірісінде майлардың потолтогиялық
(сырқаттық) қолдануы туады.
Қалқанша безінің және бүйрек үсті бездерінің ми қабатының
гиперфункциясында, яғни көп мөлшердегі өндірісінде майлар жоғарғы дәрежеде
ыдырайды және организм кенеттен арықтайды.
Дұрыс құрылмаған рациондар алмасу бұзылуының жиі себептері болып
келеді. Азықта липотроптық заттар (холин, метионин, липокаин) аз болса,
бауырды май басады. Бұл қосындылар бауырды май басуға бөгет жасайды, май
мен май тәрізді заттардың түзілуін өзгерте алады.
Май қышқылдарын қорытылуы мен сіңірілуінде өт қышқылдарының қандай
қызмет атқаратынын біз жоғарыды айтып кеттік. Егер өт қышқылдарының
онекіелі ішекке бөлініп шығуы тоқталса, немесе азайса, онда бұл майлардың
қорытылуына және сіңірілуіне соншалықты әсер етеді. Соның нәтижесінде майда
еритін витаминдер сіңірілмей, организм авитаминоздық күйге түседі.
Липидтердің алмасуы малдың кетоз ауруы кезінде бұзылады. Глюкозаның,
глицериннің, май қышқылдарының ыдырауының аралық өнім – ацетилкоэнзимнің
пайда болатыны біздерге белгілі. Организмнің қалыпты жағдайында осы аралық
өнімнің барлығы дерлік Кребс айналымында ыдырауға ұшырайды.
3. Нуклеин қышқылдарының биохимиясы
Тұқым қуалаушылықтың заңдары мен материалдық негізін тек ХІХ ғасырдың
екінші жартысында, яғни 1865 жылы чех ғалымы монах Грегор Мендель ашқан
болатын.
Тұқым қуалаушылықтың материалдық негізі клетканың ядросында
орналасады. 1869 жылы Австрия биохимигі Фридрих Мишер клетка ядросының
құрамынан қышқылдық қасиеттері бар затты бөліп шығарды. Оны нуклеин қышқылы
(латын сөзі нуклеус-ядро) деп атады.
Нуклеин қышқылдары – үлкен молекулалы қосылыстар, нуклеотид
мономерлерінен тұратын биополимерлер болып келеді.
Тірі клеткаларда нуклеин қышқылдарының екі түрі кездеседі –
дезоксирибонуклеин (ДНК) және рибонуклеин (РНК).
Нуклеин қышқылдарының құрылысы. Нуклеин қышқылдарының құрылысын
зерттегенде гидролиз реакциясы өте маңызды роль атқарады.
Нуклеопротеид
Пуриндік негіздерге аденин (6-аминопурин) және гуанин (2-амино 6-
оксипурин) жатады.
Пиримидиндік негіздерге урацил (2,6 диоксипиримидин), тимин (2,6
диокси 5-метил-пиримидин), цитозин (2-окси 6-амино-пиримидин) жатады.
Моносахарид дезоксирибозаның рибозадан айырмашылығы бар. Онда карбонил
көміртекпен көршілес жатқан көміртекте оттек атомы болмайды. Яғни, бір
гидроксиді кем деген сөз.
Азот негіздері рибоза, немесе дезоксирибозамен қосылып нуклеозид
түзеді. Құрамына азотты негіз, рибоза мен дезоксирибоза және фосфор
қышқылының қалдығы кіретін қосылыс нуклеотид деп аталады. Азоттық
негіздердің нуклеозид және нуклеотид аттары төменгі кестеде көрсетілген.
Кесте 1-Нуклеозид және нуклеотид ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
С.Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті
Сәулет қурылыс факультеті
Тағам өнімдердін технологиясы және қөршаған ортаны
қорғау кафедрасы
АЗЫҚ-ТУЛІК –ӨНІМДЕРІНІҢ БИОХИМИЯСЫ
Тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық нұсқау
Павлодар
УДК 664,098
ББК 28.072
Б63
С. Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеттің ғылым
отырысымен ұсынылған
Пікір жазған:
К.Ш.Арынгазин - техникалық ғылымдарының кандидаты, профессор
Авторлары: Каимбаева Л.А., Байгужукова М.Б.
Б63 Тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық нұсқау - Aзық-
тулік өнімдерінің биохимиясы пән бойынша 050727 Aзық-тулік
өнімдерінің технологиясы мамандықтың студентері. - Павлодар, 2006. –
74 б.
Бұл тәжірибелік сабақтар өткізуге арналған методикалық биохимиялық
процесстер туралы материалдар және лабораториялық жұмыстар ұсыналған
Тәжірибелік сабақтарға арналған методикалық нұсқау 050727 “Aзық-тулік
өнімдерінің технологиясы” мамандықтың Мемлекеттік стандарты негізінде
әзірленді Астана, 2004 3.08.102 бұйрық ҚР білім және ғылым министрлігі
УДК 664.098
ББК 28.072
© Каимбаева Л.А.,
Байгужукова М.Б., 2006
© С. Торайгыров атындағы
Павлодар мемлекеттік университеті, 2006
Кіріспе
Биологиялық химия, немесе биохимия - организмдердің химиялық құрамын
және организмның тіршілік әрекеті барысында бұл құрамның химиялық әзгеріске
ұшырау процестерін зерттейді.
Биохимия деген сөз гректің bios – тіршілік деген сөзінен шыққан. Яғни,
тірі табиғаттың химиялық тілі, тіршілік химиясы деген сөз. Осыған орай
биохимияның өзі бірнеше салаларға бөлінеді: адам биохимиясы (медициналық
биохимия), өсімдіктер, микроорганизмдер, техникалық, космостық және т.б.
Кейіннен өз алдына жеке сала болып клиникалық биохимия отау тікті Оның
әдістерімен организмді зерттеу негізінде ауруларды аырып, оларға ем
тағайындалып, адам мен жануарды әр түрлі ауруладан сақтандыру жөніндегі
мемлекеттік шаралар жүргізу етек алды.
Кейінгі жылдары органикалық дүниенің дамуы барысында зат алмасуының
күрделену жолдарын және тіршілітің жер бетінде пайда болуын зерттейтін
биохимияның жаңа бір саласы эволюциялық биохимия дамып келеді.
Сонымен қатар радиацияның организмге тигізетін әсерін, одан қорғану
әдістерін және ионизациялық сәуленің көмегімен мәдени өсімдіктердің жоғары
өнім беретін жаңа сорттарын, пайдалы микроорганизмдердің жаңа түрлерін
шығару жолдарын зерттейтін радиациялық биохимияға да ерекше көңіл бөлінуде.
Бұл оқу құралында жануар (мал) тіршілігінің химиясы, яғңи жануар
биохимиясы сөз болады.
Организмдерді зерттеу бағыты бойынша биохимияны статикалық
(зерттелетін заттардың химиялық табиғаты және қасиеттері жайында),
динамикалық (заттардың организмге түсу кезеңінен олардың зат алмасудың
ақтық өнімдерінің шығуына дейінгі өзгерістері) және функциональдық
(органдадың, тканьдердің және клеткалардың, жалпы біртұтас организмнің
физиологиялық әрекетінің химиялық негіздері жөнінде) биохимияға бөлінеді.
Әрине, мұндай бөлу шартты түрде ғана, себебі биохимиялық зерттелерде
осы бірін-бірі толықтырушы, үш бағыттың арасына шек қою қиын Бірақта,
қорытындысында объекті жайында жан-жақты сипаттама алуға болады.
Биохимияның дамуы бір-бірімен шектес басқа пәндермен – жалпы
биологиямен, гистологиямен, цитолоиямен, генетикамен, физикамен,
биофизикамен, биоорганикалық, аналитикалық, органикалық, физикалық,
коллоидтық, биофизикалық химиямен; молекулярлық биологиямен және
физиологиямен тығыз байланысты биохимияны оқып үйренуден алған білім
азықтандыру, мал өсіру, зоогигиена, мал шаруашылық, патологиялық
физиология, фармакология сияқты қолданбалы ғылымдардың теориялық негізін
құрайды.
Биохимияның аса маңызды міндеті – студентті тірі организмдердің
химиялық құрамымен және тірі материалдардың тіршілігін қамтасыз ететін
химиялық заңдылықтармен таныстару. Ақыр аяғында бұл мәліметтер қолданбалық
маңызға иә болады, себебі олардың көмегімен мамандар мал өнімдерінің
өнімділігін және оның сапасының артуын қамтамасыз ете алады.
1 Белоктар
1. Белоктардың жалпы сипаттамасы
Тіршілік – материя қозғалысының ерекше, күрделі формасы. Оның маңызды
белгілері – тітіркену, өсіп - өну, көбею. Материяның ең жоғарғы формасы –
ойлау. Бұлардың барлығының негізінде зат алмасу жатады. Тіршіліктің мәнін
құрайтын да – осы зат алмасу. Зат алмасу белоктармен және нуклеин
қышқылдарымен тығыз байланысты. Белоктар – тіршіліктің негізгі нышаны.
Белок жоқ жерде тіршілік те жоқ. Белоктар өмірдің материалдық негізі болып
есептелінеді.
Белок деген ат ең алғаш құс жұмыртқасының ақ затына берілген. Ол
қыздырғанда ерімейтін ақ затқа айналып ұйып қалады. Кейіннен дәл сондай
заттар жануарлар мен өсімдіктердің организмінен де бөліп алынады.
1839 жылы голландия ғалымы Мульдер бұл заттың тіршіліктегі аса
маңызына көңіл аударып белокты протеин (грек. Protos – ең басты, ең
маңызды) деп атауды ұсынды.
Белоктар немесе протеиндер деп молекуласы α – амин қышқылдарының
қалдықтарынан тұратын жоғары молекулалы органикалық қосылыстарды айтады.
Белок – организмдегі заттардың ең күрделісі, ал оның элементтік құрамы
айтарлықтай қарапайым болып келеді. Онда 50-55% көміртек, 21-24 % оттек, 15-
18 % азот, 6,5-7,5 % сутек, 0,3-2,5 % күкірт,1-2 % фосфор болады.
Кейбір белоктарда өте аз мөлшерде (0,3-0,00001 %) темір, мыс, йод,
марганец, бром, кальций, мырыш және т.б. кездеседі.
Организмде белок алуан түрлі қызмет атқарады. Белоктың ең басты
қызметі – жеделдету (катализаторлық). Себебі, барлық тірі организмдерде зат
алмасу реакциялары ферменттердің барлығы белоктардан құралған.
Көпшілік гормандар белоктар болып келеді. Мысалы, оған жататындар :
ұйқы безінің гормоны – инсулин, қалқанша безінің гормоны – тироксин, бүйрек
үсті безінің гормондары – адреналин, ми қабатының гормондары –
соматотропин, окситоцин, вазопрессин және т.б.
Заттарды тасымалдауда да белоктын маңызы зор. Заттардың клетка мен
органоидтар ішінде қозғалуын белок реттеп отырады, яғни оларды активті
түрде тасымалдайды. Соңғы кезде клетка мембранасының құрамында түрлі
тасымалдаушы белоктардың (АЦБ) болатыны анықталды.
Белок қорғаныштық қызмет атқарады. Ол организмнің иммундық (ауруға
төтеп беру) қасиеттерін жүзеге асырады.
Қанның ұюы да белоктың қорғаныстық қасиетіне мысал бола алады. Қанның
сарысуындағы фибриноген белогы фибринге өзгеріп, ақыры – фибрин шөгіп
ұйыққа айналады. Сөйтіп, жарақаттанған қан тамыры түтігін бітеп,
организмнің қансырауына жол бермейді.
Гемоглобин және миоглобин белоктарының арқасында өкпедегі және
тканьдегі газалмасу, яғни тыныс алу және тыныс шығару жүзеге асырылады.
Белоктар – энергияның көзі. 1 г белок тотыққанда 17,2 кДж (4,1 ккал)
энергия босап шығады. Сонымен бірге белоктың тағы бір маңызды қызметінің
бірі – оның құрылыс материалдары ретінде пайдаланылуы. Олар тіреу, бұлшықет
және жабын тканьдерінің (сүйек, шеміршек, сіңір, тері) негізін құрайды.
2. Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері
Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік
әрекетінің негізін құрайды.
Белоктар – жоғары молекулалы органикалық қосылыстар. Табиғатына
байланысты белоктардың молекулалық массасы барынша өзгере алады. Кең
таралған белоктардың молекулалық массасын мына сандармен межелеуге болады:
инсулин – 35000, пепсин – 39000, гемоглобин – 68000, жұмыртқа альбумині –
40500.
Белоктар ерітіндісі коллоидтық сипатта болады. Көп белоктар суда, тұз
ерітіндісінде және қышқылдарда ериді. Белоктардың барлығы дерлік сілтілерде
жаксы ериді, ал органикалық еріткіштерде ерімейді. Белоктар лиофильды
(грек. лио – ерітінді, филио- сүйемін) коллоидтық ерітінді құрады.
Коллоидты ерітінділерге молекулярлы – кинетикалық, оптикалық, электрлі
кинетикалық қасиеттер тән.
Молекулярлы – кинетикалық қасиеттері коллоидты бөлшектердің мөлшеріне,
ерітіндінің рН мәніне, сыртқы температураға және т.б. байланысты.
Белоктардың коллоидтық ерітінділері ең төмен (диффузия коэффициентіне,
төмен осмос қысымына 0,273 – 0,364 Па), бірақ жоғары салыстырмалы тұтқырлық
пен ісіну дәрежесіне ие болып келеді. Организмдегі судың 80 – 90 % -і
белоктармен байланыста болады.
Коллоидты ерітінділерді алудың негізгі екі жолы болады:
ірі бөлшектерді ұнтақтау, немесе дисперстеу әдісі. Дисперстеу әдістері:
механикалық, электрлік, ультра дыбыспен дисперстеу және пептизация әдістері
болып төртке бөлінеді.
атомдарды немесе молекулаларды агрегациялау, яғни өзара біріктіріп,
ірілендіру жолы. Бұл әдісті конденсациялау деп атайды.
Конденсация әдісімен коллоидты жүйелерді алудың мынадай жолдары бар:
дисперсионды ортаны алмастыру әдісі немесе конденсациялау және химиялық
әдіс.
Белоктардың коллоидтық ерітінділерінің электрлі – кинетикалық қасиеті
олардың бөлшектеріндегі қос электрлік зарядымен анықталады. Коллоидты
бөлшегі ядродан, адсорбциялық және диффузиялық қабаттан тұрады. Ядро және
адсорбциялық қабатты гранула, ал бүтін бір бөлшекті мицелла деп атайды.
Адсорбциялық және диффузиялық қабаттағы қарсы иондардың арасында дзета
– потенциал нольге тең болса, белок молекуласы электр өрісінде қозғалмайды.
Белок зарядын жоғалтады. Белоктың бұл күйін изоэлектрлік күйі дейді. Ал,
белок изоэлектрлік күйге рН – тың белгілі бір мәнінде түседі: жұмыртқа
белогы 4,8, гемоглобин 6,7, лизин 5 т.т. Оң және теріс зарядтар теңесетін
реакциялық ортаны, яғни изоэлектрлік күйге түсетін әр белоктың өзіне тән
белгілі рН мөлшерін изоэлектр нүктесі деп атайды. Белоктардың изоэлектрлік
нүктесінің нәтижесі (рН) олардың құрамындағы амин қышқылдарына байланысты.
Коллоидты ерітінділердегі бөлшектердің өзара бірігіп іріленуін
коагуляция (ұю) деп атайды. Ұю басталғанда жүйе әуелі лайланады. Іріленген
бөлшектер ауырлық (салмақ) күшінің әсерінен тұнбаға түседі, яғни
сидементация процесі жүреді, шөгінді пайда болады.
Коагуляция қайтымды және қайтымсыз болып екі түрге бөлінеді. Егер
коллоидты бөлшектің тек сольватты (гидратты) қабаты ғана бұзылса, онда оны
қайтымды коагуляция дейді. Ал, белок құрылымының өзгеріп, ерімейтін күйге
айналуын қайтымсыз коагуляция, немесе денатурация деп атайды.
Белгілі жағдайда белок молекулуласын гидраттаудан гельдер пайда
болады. Су – желатина жүйесі мысал бола алады.
Белоктар амин қышқылдары сияқты амфотерлік қасиетке ие. Құрамында
карбоксил тобымен қатар, амин тобы болғандықтан, олар қышқыл немесе негіз
сияқты диссоциацияланады. Белоктар судағы ерітіндісінде ионданған түріне
өтеді.
R CH COOH R CH COO-
NH2 NH3+
Белоктардың ерітіндісі қышқылдық ортада оң зарядталады да, реакцияға
катион ретінде қатысады :
R CH COO- +H+ R CH COOH
NH3+ NH3+
Сілтілік (негіздік) ортада теріс зарядталады да, реакцияға анион
ретінде қатысады:
R CH COO-+OH- R CH COO-+H2O
NH3+ NH2
Белок еріткіштің реакциясына байланысты қышқыл секілді (сілті
ерітіндісінде), немесе сілті сияқты (қышқыл ерітіндісінде)
диссоциацияланады. Осыған орай белок ерітіндісі арқылы электр тоғын
жіберетін болсақ, онда сілті ерітіндісінде белок молекуласы анодқа, ал
қышқылда катодқа қарай жылжиды. Белоктардың осы бір қасиеті, оларды
электрофорез әдісімен бөлуге мүмкіндік береді. Электр өрісі әсерінен
дисперсті фаза бөлшектерінің катодқа, немесе анодқа бағытталып қозғалуын
электрофорез деп атайды.
Белоктарды анықтауда бір қатар түрлі – түсті реакциялар бар.
Биурет реакциясы. Мыс тұздарымен, жеке сілтілермен белок күлгін түске
боялады. Бұл реакция пептидті байланысы бар заттарға тән.
Ксантопротеин реакциясы. Азот қышқылымен белоктар сары түске боялады,
оған аммиакпен әсер еткенде қызғылт сары түске өтеді. Бұл реакция кезінде
ароматты амин қышқылы белоктарда болатын ароматты сақинаны нитрлеу жүреді.
Миллон реакциясы. Азот қышқылындағы сынап нитратының ерітіндісімен
белоктар қызыл түске боялады. Бұл реакция фенол тобының барлығына
байланысты.
Сульфгидрилді. Натрий плюмбитімен белокты қыздырғанда, қара түсті
қорғасын сульфиді тұнбаға түседі. Бұл реакция сульфгидрилді топтың (-SH)
барлығын көрсетеді.
Нингидрин реакциясы. α – амин қышқылдары және полипептидтер нингидрин
ерітіндісімен қыздырғанда көк түс пайда болады. Бұл қасиетті амин
қышқылдарын хроматография әдісімен анықтағанда қолданады.
1.3 Белоктарды бөлу және тазалау әдістері
Белоктарды анықтағанда түсті реакциялардан басқа тұндыру реакциялары
да қолданылады. Белоктарды тұнбаға түсіру үшін тұздарды, ауыр металдардың
тұздарын және қыздыруды пайдаланады.
Қайтымды тұндыру бейтарапты тұздардың әсерімен болады. әр түрлі
конденсациядағы тұз ерітінділерімен тұнбаға түсіріліп, белоктар тазартылып
және бөлініп алынады. Ол үшін тұз ретінде аммоний сульфатын алу қолайлы.
Ерітіндідегі тұздар коцентрациясын арттыру нәтижесінде белоктарды бөліп алу
әдістері қолданылады. Мысалы, аммоний сульфатының концентрациясын 50 % - ке
дейін жеткізген кезде глобулиндер тұнбаға түседі, альбуминдер тек қанық
(100 %) ерітіндіде ғана тұнады.
Белоктарды табиғи шикізаттан және органикалық синтез жолымен алады.
Алдымен шикізатты (микробтық, өсімдік және жануар тектес) ұсақтайды. Ол
үшін коллоидты және шарлы диірмендер, гомогенизаторлар, ультрадыбыс, кварц
құмымен келіде ұнтақтау әдістері қолданылады.
Белоктарды еріткіштің және бос жүрген иондардың артық мөлшерінен
тазарту үшін диалаз әдісі кең қолданылады. Диализдеуде жартылай өткізгіш
мембрана ретінде коллодийден немесе целлофаннан жасалған мембраналарды
пайдаланады.
1.4 Амин қышқылдары – белок гидролизінің негізгі өнімдері, олардың
қасиеттері
Белоктардың құрылысы мен құрамы туралы мәліметтер олардың гидролиздену
өнімдерін зерттегенде алынады. Гидролиз белоктарды қышқыл, немесе сілті
ерітінділерімен қосып қыздырғанда, немесе ферменттермен әсер еткенде
жүреді. Гидролиздің соңғы өнімі болып α – амин қышқылдары саналады.
Молекуласында карбоксил және амин топтары бар қосылыстарды амин
қышқылдар дейміз. Олардың құрамы жалпы формуламен өрнектеледі.
R CH COOOH
NH2
Химиялық қасиеттері. Амин қышқылдарының құрамындағы – СООН тобының
қышқылдық қасиеті бар, ал – NH тобының негіздік екені біздерге белгілі.
Сондықтан осы топтар амин қышқылдарының амфотерлік қасиетін айқындайды.
Тұздар түзуі. Амин қышқылдары негіздермен де және қышқылдармен де тұз
береді.
R CH COOH + NaOH R CH COONa + H2O
NH2 NH2
R CH COOH + HCl R CH COOH
NH2 NH3Cl
Азотты қышқылмен әрекеттесуі.
R CH COOH + HONO R CH COOH +N2 + H2O
NH2 OH
3 Құмырсқа альдегидімен әрекеттесуі.
O
R CH COOH + H C R CH COOH + H2O
H
NH2 N =
CH2
Амин қышқылдарына декарбоксилдену, дезаминдену реакциялары тән.
Қыздырғанда амин қышқылдары дипептид, қанықпаған қышқылдар, лактат түзеді.
1.5 Белок молекуласындағы химиялық байланыстар
Пептидтік байланыстар. 1888 ж орыс ғалымы – биохимик А.Я. Данилевский
өз тәжірибелері бойынша белок молекуласындағы амин қышқыл қалдықтарының
арасында пептид байланысының болуы туралы болжам айтты. Кейінірек, ХХ
ғасырдың басында неміс ғалымы Э.Фишер пептид байланысының болуын тәжірибе
жүзінде дәлелдеді. Ол 19 амин қышқылдарының қалдығынан тұратын полипептидті
синтездеп алды.
Белоктар – бұл α – амин қышқылдарынан түзілген күрделі үлкен
молекулалы табиғи қосылыстар. Казіргі түсініктер бойынша: белоктарда α –
амин қышқылдары өзара пептидті (амидті байланыстар - NH – CO -) арқылы
пептид тізбектеріне біріккен. Бір амин қышқылының карбоксилімен келесі амин
қышқылының амин тобымен әрекеттесуі нәтижесінде пептидті байланыстар
түзіледі. Мұнда екі α–амин қышқылынан бір су молекуласы бөлініп пептидтер
түзіледі:
O
O
H2N CH2 C + NH CH C
OH H OH
CH3
глицин
O
O
H2N CH2 C NH CH C + H2O
OH
C3H
дипептид (глицил – аланин)
Түзілген дипептид молекуласының шеттерінде әрбір амин қышқылынан
функциональдык топтар – карбоксил және аминтоп қалып қояды. Сондықтан
дипептид өзінің бір шетімен үшінші амин қышұылымен әрекеттесіп трипептид
түзеді. Осылайша төрт аминқышқылынан тетрапептид, ал көп амин қышқылынан –
полипептидтер пайда болады.
Дисульфидтік байланыс. Белок молекуласындағы цистеин қалдықтарының
сульфгидрильді топтарының тотығуынан пайда болады.
Бұл байланыс екі полипептидтік тізбекті, немесе бір полипептидтік
тізбектің жеке учаскелерін тігеді.
Сутектік байланыс. Сутектік байланыс карбонил (- СО -) және амин (- NH-
) топтарының арасында болады.
Сутектік байланыс полипептидтік тізбектерді және олардың жеке
учаскелерін жалғастырады.
Иондық байланыс. Электростатикалық тартылу әсерінен иондар арасында
пайда болатын химиялық байланысты иондық байланыс деп атайды. Полипептидтік
тізбекте – NH – және СООН топтары иондық күйде болады :
O
C H+N-
O-
Гидрофобты байланыс. Гидрофобты байланыстар белок молекуласының
көмірсутекбөліктері арасындағы өзара әрекеттесу күші есебінен пайда болады.
Сулы ортада болатын белок бөлшектерінің көмірсутек топтары бөлшектердің
ішкі аймағына қарай бағытталған, ал гидрофильды топтар (ОН, СООН) суға
қарап тұрған сыртқы жағына қарай орналасады. Осының салдарынан белок
молекуласының ішінде көмірсутек ядро пайда болады.
1.6 Белоктардың жіктелуі, сипаты
Химиялық қасиеттері бойынша белоктар екі топқа бөлінеді:
а) қарапайым белоктар – протеиндер, гидролиз кезінде тек қана амин
қышқылына ыдырайды,
ә) күрделі белоктар немесе протеидтер, бұлар қарапайым белоктардың
белок емес заттармен қосылуынан пайда болады.
Протеиндер: альбуминдер, глобулиндер, проламиндер, гистондар,
протаминдер, склеропротеиндер, коллаген, кератиндер, эластин, фиброин.
Протеидтер: нуклеопротеидтер, хромопротеидтер, фосфопротеидтер,
глюкопротеидтер, липопротеидтер.
1.7 Белоктардың биологиялық бағалылығы
Азық белоктары биологиялық жағынан толық бағалы және бағасыз болып
екіге бөлінеді. Белоктардың биологиялық бағалылығы амин қышқылдарының
құрамына байланысты. Ал, амин қышқылдары биологиялық бағалылығы жағынан
ауыспалы және ауыспайтын болып бөлінеді. Ауыспайтын амин қышқылдары
жануарлар организміне қоректік заттармен түсуі керек. Ауыспайтын амин
қышқылдарына жататындар : валин, изолейцин, лейцин, лизин, метинин,
треонин, триптофан және фенилаланин. Ауыспайтын амин қышқылдары құнарлы
азықтың құрамында болады.
Ауыспалы амин қышқылдарына мыналар жатады: аланин, аспарагин және
глутамин қышқылдары, серин. Олар жануарлар организмінде түзіледі. Құрамына
ауыспайтын амин қыщқылдары кіретін белоктардың биологиялық бағалылығы
біршама төмендеу болады.
Жарым – жарты ауыспалы амин қышқылдарына жататындар : аргинин,
глицин, тирозин, цистин және цистеин. Пролин және оксипролин имин
қышқылдары мал организмінде түзіле алады.
Құрамында барлық амин қышқылдары бар казеин бағалы белоктардың эталоны
болып есептеледі. Азық мөлшерін (рацион) құрғанда, белоктардың амин
қышқылдық құрамын еске алу керек.
Протеиннің азық құрамында жетіспеу табын өндірісіне қайшы келеді,
азықтың көп шығындалуына және мал өнімінің төмендеуіне әкеліп соғады.
Азықтық белокты өндіру көбінесе азықтық дақылдарды мерзімінде жинап
алуға байланысты. Дақылдардың азықтық құнарлылығына жинау және сақтау
әдістері де әсер етеді.
Белоктың қоры микробиологиялық және химиялық синтез жолымен өндіру
арқылы молайтылады. Микробиологиялық әдіспен алынған белоктың биологиялық
құндылығы өсімдік тектес белоктан әлдеқайда жоғары, оның құрамында барлық
керекті заттар бар.
Күйіс қайыратын малдардың биологиялық ерекшелігіне байланысты олардың
рацион құрамына 30 %- ке дейін белок емес азоттық заттармен, ең бірінші
несеп нәрімен ауыстыру белок жетіспеуін жоюға мүмкіндік береді.
1.8 Белоктардың сіңірілуі
Белоктар амин қышықылдары, төмен молекулалы пептидтер және
простетикалық топтың құрамды бөлігі түрінде сіңіріледі. Олардың сіңірілетін
жері – ішектің шырышты қабығындағы эпителий клеткаларының ішкі қуысына
бағытталған жағындағы өте нәзік талшық іспеттес иректі өскіндер. Өнімнің
негізгі массасы он екі өлі ішектің шетінде, ащы және мықынасты ішектерінің
басында сіңіріледі.
Сіңірілу процесінде натрий сорушысы ерекше орын алады, себебі натрий
хлориды амин қышқылдарының сіңірілуін шапшаңдатады. Митохондрия химиялық
энергиямен қамтамасыз етеді.
Тоқ ішекте белоктар сіңірілмейді. Бұнда, олардың шіруінен пайда болған
өнімдері (фенол, крезол, индол, скатол) сіңіріледі.
1.9 Белоктардың биологиялық түзілуі және оның сатылары
Клеткадағы белоктың түзілуі өте күрделі және көп сатылы процесс.
Казіргі кезде оның өте нәзік механизмдері анықталды. Клеткадағы белоктардың
түзілуі дәлме – дәл заңдылықпен генетикалық хабарға (информацияға) сәйкес
жүреді.
Белок цитоплазманың құрамындағы рибосома деген органоидтерде
түзіледі. Химиялық табиғаты жағынан рибосомалар 50 – 60 % - і РНК – дан
және 35 – 50 % - і белоктардан тұратын нуклеопротеидтер болып келеді.
Рибосомалар клеткада 3 тен 100 бірлікке дейін топтанған түрде болады
(полисом). Олар бір – бірімен өзгеше өзіне тән жіпшелермен байланысқан.
Әрбір рибосома өз бетімен бір полипептидтік тізбекті түзуге қабілетті.
Белоктардың биосинтезіне барлық 20 амин қышқылы, АТФ, ГТФ, магний
ионы, әр түрлі ферменттер, РНК – ның барлық түрлері, рибосомалар,
инициация, элонгация, терминация факторлары және т.б. керек.
Клеткадағы белоктың түзілуі бірнеше кезендер арқылы өтеді.
1.9.1 Амин қышқылдарының ыдырау жолдары (дезаминдену, трасаминдену,
декарбоксильдену)
Жоғарыда айтылып кеткендей аминақышқылдарының үшінші белгілі
организмде көптеген реакцияларға ұшырайды.
Амин қышқылдарының тканьдерде ыдырауы олардың дезаминденуінен
басталады. Дезаминденудің төрт түрін айырады:
1 тотыға дезаминдену – сүт қоректілер мен көптеген аэробтық
микроорганизмдердегі амин қышқылдарының дезаминденуінің ең басым түрі.
Дезаминдену реакцияларына оксидаза немесе дегидрогеназа арнайы ферменттері
қатысады.
Сутегінің аралық акцепторлары НАД және сирек түрде ФМН болады. Тотыға
аминсіздену екі кезенде өтеді:
CH3 CH COOH CH3 C COOH
NH2 + НАД ФМН NH + НАД ·
Н2
аланин
имин қышқылы
CH3 C COOH
║
NH + HOH CH3 C
COOH + NH3
║
O
имин қышқылы пирожүзім
қышқылы
Екінші кезеңі қосымша ферменсіз өтеді. Сонан соң сутек тыныс алу
тізбегі арқылы оттекке жетіп су түзеді, яғни сутегінің ең соңғы
физиологиялық акцепторы оттек болады.
2 тотықсыздана аминсіздену:
R CH COOH R CH COOH + NH3
NH2 + 2H
3 Гидролиз жолымен аминсіздену:
R CH COOH R CH COOH + NH3
NH2 + H2O OH
4 молекула ішілік аминсіздену:
R CH2 CH COOH R CH=CH COOH + NH3
NH2
Тотықсыздана аминдену тотыға аминсізденуге қарама – қарсы процесс.
R C COOH R C COOH + H2O
║ ║
O + NH3 NH
кетоқышқылы имин қышқылы
R C COOH R CH COOH + НАД
║
NH + НАД · Н2 NH
имин қышқылы амин қышқылы
Декарбоксильдену реакциясында зат алмасуының үшінші актық өнімі СО
пайда болады. Амин қышқылдарын декарбоксильдейтін ферментті амин қышқылының
декарбоксилазасы деп атайды. Кофакторға В витамині жатады.
Трансаминдену (қайтадан аминдену) - ауысатын амин қышқылдарын түзу
жолы, 1937 ж А.Е. Браунштейн және М.Г. Крицман ашқан. Тканьдерде
глютаматдегидрогеназа ферменті ерекше активті жағдайда болады. Оның
әсерінен тканьдерде α – кетоглутар қышқылы жиналып үш карбон айналымының
қорын толықтырады және басқа амин қышқылдарымен реакцияға түсу үшін
субстрат қызметін атқарады:
COOH
COOH
CH2 CH3
CH CH3
CH2 + CH NH2 амино- CH +
C = O
транс-
C = O COOH фераза CH NH
COOH
COOH
COOH
α –кетоглутар аланин глютамин
пирожүзім
қышқылы қышқылы
қышқылы
Глютамин қышқылы сонан соң глютаматдегидрогеназа ферментімен
әрекеттесіп тотыға дезаминденуге келеді:
COOH COOH
CH2 CH
CH2 + НАД НАД·Н2 +CH + H2O
CH NH2 C NH
COOH COOH
глютамин қышқылы
COOH
CH
CH + NH3
C = O
COOH
α – кетоглутар қышқылы
Трансаминдену реакциясының биологиялық маңызы өте зор. Бұл реакция
арқылы тканьдерде бір амин қышқылынан жаңа екінші бір амин қышқылы пайда
болады. Бұл, организмнің белок түзуіне керекті ауыспалы амин қышқылдарының
жиынтығын алуды жеңілдетеді.
Қорыта айтқанда, амин қышқылдарының дезаминдену және декарбоксильдену
реакцияларының нәтижесінде тканьдерде су, көмір қышқыл газы және аммиак
түзіледі.
1.9.2 Аммиакты зиянсыздандыру жолдары
Аммиак организм үшін өте улы зат. Организмде аммиак бос күйінде
болмауы керек. Аммиак аса тым уытты, ал оның организмде жиналуы өлімге
әкеліуі мүмкін. Бірақ, организмде аммиактың үздіксіз пайда болғанына
қарамастан оның концентрациясы азғантай ғана. Бұны аммиактың сол пайда
болған жерінде дереу зиянсыздандырылуымен түсіндіруге болады. Аммиакты
органдармен тканьдерде усыздандыруда аспаргин және глютамин қышқылдары
маңызды роль атқарады:
COOH
CO NH2
CH2
CH2
+NH3
+ H2O
CH NH2 аспарагин - CH
NH2
синтетаза
COOH
COOH
аспарагин
аспарагин
қышқылы
амиді
COOH
CO NH2
CH2
CH2
+ NH3
+ H2O
CH2 глутамин- CH2
синтетаза
CH NH2
CH NH2
COOH
COOH
глютамин
глютамин
қышқылы
амиді
Аммиак аспарагин және глютамин құрамында бауырға жеткізіледі де несеп
нәрінің түзілуіне қатысады. Несеп нәрінің түзілуі организмде аммиакты
усыздандырудың ең негізгі жолы. Ол барлық сүт қоректілердегі қарапайым
белоктар мен амин қышқылдарының ыдырауынан пайда болатын ең ақырғы өнім.
Несеп нәрі бауырдың митохондрияларында түзіледі бұл процестің казіргі
теориясының негізіне Кребстың орнитин айналымы жатады. Несеп нәрінің пайда
болуы бірнеше сатылардан тұрады:
1 аммиактан және көмір қышқылынан АТФ – мен карбомоилфосфатсинтетаза
ферментінің әсерімен карбомоилфосфат түзіледі.
NH3 + CO2 + H2O + 2АТФ
карбомоилфосфат-
синтетаза
NH2
C = O + 2 АДФ + Н3РО4
O~ PO3 H2
2 карбомоилфосфат орнитинкарбомоилтрансфераза ферментінің қатысуымен
цитруллинге айналады:
CH2 NH2
NH2
CH2 + C = O
O~PO3H2
CH2
CH NH2
орнитикарбомоил-
трансфераза
COOH
орнитин
NH2
C = O
NH
(CH2)3
CH NH2
COOH
цитруллин
3 цитруллинмен аспарагин қышқылының арасында АТФ – ның қатысуымен
конденсация реакциясы жүріп аргининянтарь қышқылы пайда болады (фермент
аргининсукцинатсинтетаза):
NH2
C = O COOH
NH + H2N C H
(CH2)3 CH2
+ АТФ
CH NH2 COOH
аргинин -
сукцинатсинтетаза
COOH
цитруллин аспарагин қышқылы
NH2 COOH
CN CH
NH CH2 + АМФ + H4P2O7
(CH2)3 COOH
CH NH2
COOH
аргининянтарь
қышқылы
4 аргининсукцинатсинтетаза ферментінің әсерімен аргининянятарь қышқылы
аргинин және фумар қышқылына ыдырайды.
NH2 COOH NH2
C = N CH C = NH
COOH
аргинисукци-
NH CH2 натсинтетаза NH +
CH
(CH2)3 COOH (CH2)3
CH
CH NH2 CH
NH2 COOH
COOH COOH
фумар
аргинин қышқылы
аргининянтарь
қышқылы
5 аргинин аргиназа ферментінің ықпалымен сумен әрекеттесіп несеп
нәрімен және орнитинге ыдырайды:
NH2
C = NH NH2
NH2
+ HOH
NH аргиназа (CH2)3 +
C = O
(CH2)3 CH
NH2
CH NH2 COOH
несеп нәрі
COOH орнитин
аргинин
Босап шыққан орнитин қайтадан Кребс айналымына енеді, яғни
катализаторлық қызмет атқарады, ал несеп нәрі несеппен сыртқа шығарылады.
2 Липидтердің биохимиясы
2.1 Липидтердің жалпы сипаттамасы
Липидтерге майлар және майға ұқсас заттар-липойдтар жатады.Олар барлық
тірі клеткаларда болады және тіршілікке орайлас бірнеше маңызды қызметтер
(энергия берушілік, қорғану, құрылымдылық, метаболизмдік) атқарады. Мысалы,
олар клетка мембраналарының құрамына кіреді. Клетка қабырғаларының құрамына
өнетін липидтер құрылымдық липидтер деп аталады.
Липидтер ыдыраған кезде көп мөлшерде химиялық энергия макроэнергиялық
қосындылар түрінде бөлініп шығады. Липидтер суда ерімейді, бірақ
органикалық еріткіштерде жақсы ериді.Көпшілік липидтер спирттердің, жоғары
май қышқылдарының немесе альдегидтердің туындылары болып келеді.
Липидтер екі үлкен топқа бөлінеді. Қарапайым липидтің молекуласы спирт
қалдықтарының және жоғары май қышқылдарынан тұрады. Бұған бейтарап майлар,
стероидтар және балауыздар (воскілер) жатады.
Күрделі липид спирт қалдығынан, жоғары май қышқылдарынан және басқа
бір заттардан (азоттық негіздер, фосфор қышқылы, көмірсулар және басқалары)
тұрады. Оларға фосфатидтер, гликолипидтер, сульфатидтер жатады.
Липидтердің негізгі компоненті-май қышқылдары.
Бейтарап майлар.Бейтарап майлар деп үш атомды глицерин мен жоғары май
қышқылдарының күрделі эфирін айтамыз.
O
║
СН2ОН R1─COOH CH2─O─C─R1
│ │ O
║
СНОН + R2─COOH → CH─O─C ─R2+3H2O
│ │ O
СН2ОН R3─COOH ║
CH2─O─C─R3
глицерин
триглицерид
Жоғары май қышқылдары қаныққан және қанықпаған болады.
Қаныққан май қышқылдарында әдетте көміртек атомдарының жұп сандары
болады, мысалы:
Май қышқылы - C3 H7 COOH
Капрон қышқылы – C5H11COOH
Стеарин қышқылы – C17H35COOH
Қанықпаған май қышқылдарында қос байланыстары бірнешеу болады:
Олеин қышқылдары - С17H33COOH
Линол қышқылдары - C17H31COOH
Линолеин қышқылдары - C17H29COOH
Арахидон қышқылдары - C19H31COOH
Егер майлардың құрамына қанықпаған қышқылдар басым болса,ондай майлар
сұйық болады(мақта күнбағыс, зығыр майлары). Егер қаныққан қышқылдар басым
болса, ондай майлар қатты болады (жануарлар майы-тоң май).
Майлар жануарлар мен өсімдіктер дүниесінде кең тараған.Майлар тірі
организмде әр алуан міндеттер атқарады.Майлар энергетикалық материал
ретінде жұмсалады, химиялық энергияның көзі. Майлардың 1 грамы организмде
тотыққанда 3,3 ккал (жылу) пайда болады. Мұның өзі белоктар мен көмірсулар
тотыққанда бөлініп шығатын жылудан 2 есе көп (1 г көмірсулар 4,3, ал
белоктар 4,1 ккал жылу береді).
Майлар органикалық заттардың, әсіресе витаминдердің, жақсы
еріткіштері.
Май дәнекер тканінің қабықшаларында қор ретінде жиналып, организм
мүшелерінің орнынан ығысуына және сыртқы соққыдан зақымдануына кедергі
жасайды.
Майдың жылу сыйымдылық төмен. Шөлден жылу нашар өтеді, бұл дене
температурасының тұрақтылығы сақтауға жәрдемдеседі.
Майлардың бір бөлігі клеткаларда өтіп жататын күрделі процестерге
тікелей қатысады. Оны протоплазмалық майлар деп атайды. Ал, екінші, көбірек
бөлігі тері астындағы шелде, дәнекер тканінің май талшығында, құрсақ
қуысының органдарын жауып тұратын шарбыда және басқа кейбір органдарда
жиналады да, органикалық қосылыстардың қорын түзеді. Оны резервтегі, немесе
қордағы майлар дейді.
Майлар онымен бірге терінің созылғыштығын, икемділігін және
иілгіштігін қамтамасыз етеді.
Стероидтар. Бұлар көп сақиналы көмірсутек фенантреннің туындылары,
негізінде циклопентанолергидрофенантрен жатады. Бұлардың маңызды өкілдері
холестерин және эргостерин болып табылады. Табиғатта кең таралған.
Стероидтар – кристалды заттар, оптикалық активті. Суда ерімейді,
органикалық еріткіштерде ериді, түссіз болады. Спирттерге ұқсас химиялық
реакцияларға қатысады. Физиологиялық активті заттардың құрамына кіреді.
Мысалы, витаминдердің Д тобы, жыныс гармондары, өт қышқылдары және т.б.
құрамына кіреді.
Балауыздар (воскілер) – деп липидтердің үлкен бір топтарын
айтады.Олардың молекулалары жоғары май қышқылдарымен біратомдық спирттердің
қалдықтарынан тұрады. Жануарлар тектес балауыздарға ара балауызы, ланолин,
спермацет жатады. Ара балауызын бетке, жарға жағатын майлар (мазь) және
т.б. косметикалық заттар жасайды. Ланолинді қойдың жүнін жуғаннан кейін
алады. Ланолин мен спермацеттен косметикалық заттар және емдік майлар
жасайды.
Фосфатидтер (фосфолипидтер) – майларға жақын қосылыстар. Олар үш
атомды спирт глицерин мен екі молекула май қышқылдарының, фосфор қышқылының
және азотты негіздің күрделі эфирі. Егер фосфолипидтердің құрамына холин
кірсе, оларды лецитиндер (холинфосфатидтер), коламин кірсе, кефалиндер
(коламинфосфатидтер), ал егер серин кірсе серинфосфатидтер дейміз.
Глицериннің орнына молекулада үшатомдық аминоспирт сфингозин болуы мүмкін.
Осының нәтижесінде сфингомиэлин түзіледі.
Фосфатидтер жануарлар организмінде барлық клеткалардың құрамында,
әсіресе, жүйке тканьдерінде, митохондрияларда көп кездеседі. Организм
холинфосфатидті ацетилхолин түзуге пайдаланады.
Гликолипидтердің молекуласында көмірсулар болады. Оларға
цероброзидтер, ганглиозидтер жатады. Цереброзидтер ми тканьдері, ал
ганглиозидтерге нейрондар бай келеді. Соңғысы нейрондардың құрылымын
құрайды.
Сульфатидтер – сфингозин, цереброн, немесе лигноцерин қышқылдарынан,
галактоза және күкірт қышқылынан пайда болған күрделі эфирлер. Бауыр
тканьдерінде, бүйректе, бұлшық еттерде көп болады.
2.2 Липидтердің аралық алмасуы
2.2.1 Майлардың биохимиялық өзгеруі
Тканьдерде майлардың биохимиялық өзгеруі липаза ферментінің әсер
етуінен басталады. Соның нәтижесінде майлар глицерин мен май қышқылдарын
түзе отырып, гидролизденеді.
Глицериннің тотығуы. Глицерин АТФ есебінен глицерокиназа ферментінің
әсерімен фосфорланады, яғни активтік күйіне көшеді. Пайда болған α =
глицерофосфат глицеральдегидфосфатдегидрогеназа ферментінің әсерімен
фосфоглицерин альдегидіне тотығады. Бұл бізге көмірсулардың анаэробтық
ыдырауының 5-кезеңінен таныс қосылыс. Ол одан әрі гликолиздың барлық
сатысын өтіп тотығады. Бұдан басқ ол гликогеннің және майлардың
түзілулеріне қатысады:
OH
ОН
CH2─O─P=O
CH2OH CH2─O─P=O
ОН
ОН НАД
+АТФ НАД·Н2 CHOH
CHOH CHOH OH
О
CH2OH CH2OH C
H
3-фосфоглицерин 3-фосфоглицерин
қышқылы
альдегиді
Жоғары май қышқылдарының тотығуы. Жоғары май қышқылдарының организмде
ыдырау механизмін неміс биохимигі Ф.Кнооптың 1904 ж. ұсынған. Май
қышқылдарының β-тотығу теориясы түсіндіре алады. Бұл теория бойынша
организмде май қышқылдарының ұзын көміртек тізбегі тотығудың әрбір
айналымында екі атом көміртегіне карбоксил тобы ұшынан қысқарып отырады.
Табиғи май қышқылдарында әрқашан көміртек атомдарының жұп сандары болады,
демек екі еселенген үзіндіге толық ыдырай алады.
Химиялық өзгерістерде молекулалардың активтенуі маңызды орын алады.
Соның арқасында олар организмдегі клеткалар мен тканьдер пайдаланатындай
қолайлы жағдайға келеді.
Май қышқылдарының β-тотығу митохондрияда өтеді. β-тотығуының
ферменттері митохондрияда шоғырланған, ал ацил – КоА – ның пайда болуы
цитоплазмада өтеді. Митохондрияның мембранасы өзі арқылы ацил – КоА-ны
өткізуге қабілетсіз.Соңғыны жеткізуге митихондрияның ішінде арнайы
тасымалдаушы карнитин бар. Карнитин май қышқылының қалдығымен қосылады да,
оны митохондрияға алып келеді, ал коэнзим – А цитоплазмада қалады.
Митохондрияның ішінде май қышқылымен карнитиннің қосылысы ыдырайды да,
карнитин цитоплазмаға қайтып оралады.
Жоғары май қышқылдары организмдегі химиялық энергияның ең маңызды көзі
болып келеді.Стеарин қышқылының бір молекуласының толық ыдырауынан ацетил –
КоА – ның 9 молекуласы пайда болады:
- 9 ацетил – КоА, (1)
n - стеарин қышқылының молекуласындағы көміртек атомдарын саны.
Әр айналымда АТФ – ның 5 молекуласы пайда болса, ал 8 айналымда оның
45 молекуласы пайда болады.
айналым. (2)
Ацетил – КоА – ның бір молекуласының одан арғы Кребс циклінде
тотығуынан АТФ – ның 12 молекуласы пайда болады.
Қорыта айтқанда, ацетил – КоА – ның 9 молекуласы Кребс немесе
трикарбон қышқылы циклінде тотықаннан кейін, АТФ – ның 108 молекуласының
(9·12=108) қайнар көзі болады. Стеарин қышқылының бір молекуласының толық
тотығуы организмге АТФ – ның 48 молекуласының береді (40+108=148).
2.2.2 Фосфатидтердің өзгеруі
Фосфатидтердің молекуласы тканьдерде жоғары май қышқылдарына, спиртке,
фосфор қышқылына және азоттық негіздерге ажырайды. Гидролизді фосфолипаз
тектес ферменттер жүзеге асырады.
Гидролиздің ақырғы өнімдері тканьдердің энергетикалық, құрылымдық
мұқтажына пайдаланылады. Мысалы, фосфатид қышқылы тканьдерде әр түрлі
фосфатидтердің жаңа молекулаларын жасауға, бейтарап майларды құруға
жұмсалады.
2.2.3 Стеридтер мен стериндердің өзгеруі
Тканьдер холинэстеразасы стеридтерді холестерин мен жоғары май
қышқылдарына ажыратады.
Жоғары май қышқылдары химиялық энергияның қайнар көзі, липидтердің
жасалуына шикізат ретінде пайдаланылады.
Холестерин әр түрлі өзгерістерге душар болады: бауырда одан өт
қышқылдары пайда болады, бүйрек үсті бездерінде – андро – және эстрогендер
т.б. Кейбір органдарда (бауырда, бүйректерде) холестерин глюкозаның және
басқа көмірсулардың жасалуына пайдаланылады.
2.3 Липидтердің биологиялың түзілуі. Майлардың биологиялық түзілуі
Липидтер тек ыдырап қана қоймай, организмде түзіле де алады. Майлардың
биологиялық түзілуі үш негізгі сатыдан тұрады: глицериннің, жоғары май
қышқылдарының пайда болуы және олардың триглицерид молекуласын құрауы.
Глицериннің пайда болуы. Глицерофосфатдегидрогеназа ферментінің
әсерінен фосфодиоксиацетон α – глицерофосфатқа өзгереді.
Глицериннің 60 % - ке жуық шамасы осы жолмен алынады, ал қалған бөлігі
пентоза циклінің триоза есебінен алынады.
Жоғары май қышқылдарының түзілуі. Май қышқылдарының биологиялық
түзілуі β – тотығуға қарама – қарсы жүреді. Ацетил – КоА соларды
синтездеуге арналған шикізат болып табылады. Ол көмірсулардың аэробтық
ыдырауы кезінде пайда болатынын білеміз.
Ферменттердің қайтымды әсер ету қасиеті біздерге жақсы мәлім. Соның
арқасында тіпті ацетил – КоА – ның екі қалдығын қосудың өзінен – ақ едәуір
күрделі бөлшек алуға болады. Сондықтан да, май қышқылдарының β – тотығуын
тездететін ферменттер олардың синтезінде жылдамдату керек.
Май қышқылдарының биологиялық түзілуінің екі жолын айыруға болады:
митохондриялық ішкі және одан тыс беттерінде.
Митохондрияның ішкі бетіндегі түзілу синтетаза (лигаза) ферментімен
катализденеді.
Биологиялық түзілудің екінші түрі митохондриядан тыс жерде –
гиалоплазмада өтеді. Оған карбоксилаза ферменті, АТФ, НАНД2 қатысады.
Карбоксилазаның простетикалық (белок емес) тобына СО2 қосып алуға қабілеті
биотин витамині кіреді. Бұл түзілудің митохондриялық түзілуден айырмашылығы
сол: мұнда екі көміртекті сірке қышқылының қалдығынан, яғни ацетил – КоА –
дан, молекуласы едәуір күрделі, көміртек атомдарының бұрынғыдан да едәуір
ұзын тізбегі бар май қышқылы түзіледі.
2.4 Стериндер мен стеридтердің биологиялық түзілуі
Тканьдер стеридтері экзогендік (азықпен келетін) және эндогендік
(организмде пайда болатын) холестерин мен жоғары май қышқылдарынан
түзіледі. Холестериннің ең үлкен мөлшері бауырдың, мидың, бүйрек үсті
бездерінің тканьдерінде пайда болады.Биологиялы түзілуіне шикізат болып
сірке қышқылы, сірке альдегиді, ацетон сірке қышқылы, ацетон, изовалериан
қышқылы, мевалон қышқылы және басқалары қызмет етеді. Ацетил – КоА құрылыс
блогы болып келеді.
Холестериннің биологиялық түзілуі бірнеше сатылар қатарынан тұрады.
Соның бірі изомерлену реакциясы:
изопентилпирофосфат→диметилаллипиро фосфат→геранилпирофосфат (С10)→
фарнезилпирофосфат (С15) → сквален (С30) → ланострен → холестерин.
Фосфатидтердің түзілуі. Тканьдерде, клеткаларда жекеленген түрлері:
глицеро – инозит – және сфингозинфосфатитер түзіледі. Глицерофосфатидтердің
түзілуінің алғашқы сатылары майлардың биологиялық түзілуімен бірдей болып
келеді. Пайда болған α, β – диглицеридтері активтелген азоттық негіздермен
әрекеттесіп тиісті фосфатидтердің молекуласы құрады.
Активтену мынадай түрде өтеді:
– азоттық негіздер фосфорланады. Мысалы, холин холинкиназа ферментінің
әсерімен фосфорилхолинге өзгереді.
– фосфорилхолин холинфосфатцитидилилтрансфераза ферментінің әсерімен
цитидинтрифосфатпен (ЦТФ) әрекеттесіп цитидинқосфосфат – холинге (ЦТФ
– холин) өзгереді.
– ЦДФ – холин холинфосфатрансфераза ферментінің әсерімен α, β
–диглицеридпен реакцияға түсуі фосфатидпен цитидинмонофосфаттың (ЦМФ)
пайда болуына әкеледі.
ЦММ ГТФ – аденилатриклаза ферментінің әсер етуімен АТФ – мен
әрекеттесіп ЦТФ – қа өзгереді:
ЦМФ + 2АТФ → ЦТФ + 2АТФ.
ЦТФ азоттық негіздердің фосфаттарының жаңа үлестерімен (порциясымен)
реакцияға түсіп, ерекше жылдамдатқыштық қызмет атқарады. Қалған
фосфатидтердің түзілуі осындай ұқсастықпен өтеді. Ең жоғары дәрежеде алмасу
фосфатидтерге өте тән қасиет.
Гликолипидтердің түзілуі. Барлық гликолипидтердің ішінде әбден толық
зерттелгенге цереброзидтер жатады. Бұл процеске көптеген ферменттер,
коферментер, магний иондары және т.б. заттар қатысады.
Реакциялар мынандай бірізділікпен өтелді:
1) пальмитил – КоА – дан пальмитил альдегиді пайда болады;
2) пальмитин альдегидінің серин амин қышқылымен қоюлануымен
(конденсациялануынан) дигидросфингозин пайда болады;
3) дигидросфингозин сутексізденеді де сфингозинге айналады;
4) сфингозиннің ацилдену реакциясына душар болуынан церамид пайда
болады;
5) церамид УДФ – галактозамен реакцияға түсіп цереброзид түзеді.
2.5 Липидтер алмасуының реттелуі
Липидтердің алмасу процестері жүйкелік және гуморальдық жолмен
реттеледі. Орталық жүйке жүйесі липидтердің алмасуына тікелей немесе ішкі
секреция бездері арқылы әсер етеді.
Үлекен ми сыңарларының қыртысы вегетативтік жүйке талшықтары арқылы
липидтердің қорытылуын, сіңуін, биологиялық түзілуін және олардың
жұмылдырылуын (мобилизациясын) реттейді. Мысалы, симпатиалық жүйкелерді
қоздыру қордағы майлардың ыдырауын үдетеді, ал парасимпатикалық жүйкенің
қозуы, керісінше, олардың қорға жиналуына мүмкіндік туғызады.
Орталық жүйке жүйесі липидтердің алмасуына тигізетін әр түрлі
гармондардың әсерлерін реттейді. Жекелеген гармондар липидтердің организмде
қорға жиналуын қамтамасыз етсе (мысалы, инсулин майлардың жиналуына
мүмкіндік береді, липокаин – фосфатидтердің) басқалары олардың ыдырауына
жағдай жасайды. Бұл құбылыстар липидтердің алмасуына белгілі бір әсерлі
бағыт беру үшін қолданылады. Мысалы, майлардың организмде қор ретінде
жиналуы көздеу мақсатымен ауыл шаруашылық малдарын піштіру, организмге
инсулин жіберу жұмыстары жүргізіледі.
Малды бордақылау, оның етінің сапасын жақсарту мақсаттарын көздейтін
жұмыстар – экономика тұрғысынан алғанда тиімді шаралар.
Липидтер алмасуының үдемелілігі және бағыттылығы азықтың да құрамына
байланысты. Азықтағы көмірсулар мен майлардың ең жоғары мөлшері майлардың
тым көп жиналуына әкеледі. Азықта метионниннің жетіспеуі липидтердің
алмасуын бұзады, сол себептен бауырды май басады.
2.6 Липидтер алмасуының бұзылуынан туатын аурулар
Липидтердің алмасуы көптеген инфекциялық, инвазиялық және жұқпайтын
ауруларда бұзылады.
Липидтер алмасуының аурулары ас қорыту, сіңу, липолиз және биологиялық
түзілу поцестерінің нейрогуморальдық ретелуінің бұзылуынан байқалады.
Мысалы, гипофиздің алдыңғы бөлігінің, қалқанша безінің, жыныс бездерінің
гипофункциясында, яғни аз мөлшердегі өндірісінде майлардың потолтогиялық
(сырқаттық) қолдануы туады.
Қалқанша безінің және бүйрек үсті бездерінің ми қабатының
гиперфункциясында, яғни көп мөлшердегі өндірісінде майлар жоғарғы дәрежеде
ыдырайды және организм кенеттен арықтайды.
Дұрыс құрылмаған рациондар алмасу бұзылуының жиі себептері болып
келеді. Азықта липотроптық заттар (холин, метионин, липокаин) аз болса,
бауырды май басады. Бұл қосындылар бауырды май басуға бөгет жасайды, май
мен май тәрізді заттардың түзілуін өзгерте алады.
Май қышқылдарын қорытылуы мен сіңірілуінде өт қышқылдарының қандай
қызмет атқаратынын біз жоғарыды айтып кеттік. Егер өт қышқылдарының
онекіелі ішекке бөлініп шығуы тоқталса, немесе азайса, онда бұл майлардың
қорытылуына және сіңірілуіне соншалықты әсер етеді. Соның нәтижесінде майда
еритін витаминдер сіңірілмей, организм авитаминоздық күйге түседі.
Липидтердің алмасуы малдың кетоз ауруы кезінде бұзылады. Глюкозаның,
глицериннің, май қышқылдарының ыдырауының аралық өнім – ацетилкоэнзимнің
пайда болатыны біздерге белгілі. Организмнің қалыпты жағдайында осы аралық
өнімнің барлығы дерлік Кребс айналымында ыдырауға ұшырайды.
3. Нуклеин қышқылдарының биохимиясы
Тұқым қуалаушылықтың заңдары мен материалдық негізін тек ХІХ ғасырдың
екінші жартысында, яғни 1865 жылы чех ғалымы монах Грегор Мендель ашқан
болатын.
Тұқым қуалаушылықтың материалдық негізі клетканың ядросында
орналасады. 1869 жылы Австрия биохимигі Фридрих Мишер клетка ядросының
құрамынан қышқылдық қасиеттері бар затты бөліп шығарды. Оны нуклеин қышқылы
(латын сөзі нуклеус-ядро) деп атады.
Нуклеин қышқылдары – үлкен молекулалы қосылыстар, нуклеотид
мономерлерінен тұратын биополимерлер болып келеді.
Тірі клеткаларда нуклеин қышқылдарының екі түрі кездеседі –
дезоксирибонуклеин (ДНК) және рибонуклеин (РНК).
Нуклеин қышқылдарының құрылысы. Нуклеин қышқылдарының құрылысын
зерттегенде гидролиз реакциясы өте маңызды роль атқарады.
Нуклеопротеид
Пуриндік негіздерге аденин (6-аминопурин) және гуанин (2-амино 6-
оксипурин) жатады.
Пиримидиндік негіздерге урацил (2,6 диоксипиримидин), тимин (2,6
диокси 5-метил-пиримидин), цитозин (2-окси 6-амино-пиримидин) жатады.
Моносахарид дезоксирибозаның рибозадан айырмашылығы бар. Онда карбонил
көміртекпен көршілес жатқан көміртекте оттек атомы болмайды. Яғни, бір
гидроксиді кем деген сөз.
Азот негіздері рибоза, немесе дезоксирибозамен қосылып нуклеозид
түзеді. Құрамына азотты негіз, рибоза мен дезоксирибоза және фосфор
қышқылының қалдығы кіретін қосылыс нуклеотид деп аталады. Азоттық
негіздердің нуклеозид және нуклеотид аттары төменгі кестеде көрсетілген.
Кесте 1-Нуклеозид және нуклеотид ... 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