Белоктын үшінші реттік құрлымы

№ 3 сабақ

1. Сабақтың тақырыбы: Белоктың құрылысы мен қызметі
2. Сағат саны: 1
3. Сабақ түрі: теория
4. Сабақтың мақсаты: Студенттерге белок құрылысы және қызметі туралы түсінік беру.
Білімділік: студенттерге белок құрылысы және қыз туралы түсінік беріп, меңгерген
білімін ойын элементтерінде пайдалана отырып тексеру, басқа пәнмен байланыстылығына көз жеткізу
Дамытушылық: Әрбір шәкірттің жеке тұлға ретінде белсенділік қабілетін дамыту,
танымдық ойлау, қиялдау қабілеттерін арттыру, өздігінен ізденуге талпындыру .
Тәрбиелік: студенттерді еңбексүйгіштікке, адамгершілікке, өз ісіне жауапкершілікпен қарай білуге тәрбиелеу
5. Материалды техникалық жабдықталуы:
а) техникалық құралдар:компьютер, интерактивті тақта, мультимедиялық құрылғы.
ә) көрнекі және дидактикалық құралдар:өзіндік жұмыстарға арналған кестелер,тест тапсырмалары.
6. Жоспары:
1.Белок туралы мәліметтер.
2. Белоктардың организмде атқаратын қызметтері.
3. Қарапайым белоктар және қасиеттері.

ХХ ғасырдың аяғында молекулалық биологияның жетістіктері. Қазақстанда молекулалық биологияның дамуы
Тірі организмдегі белок молекуласының әрқайсысының өзіне ғана тән белгілі бір кеңіс-тіктік құрлымы болады. Ондай кеңістіктік құрлымды конформация деп атайды.Өзінің кон-формациясына сәйкес белоктар: глобулярлы белоктар және фибрилярлы белоктар болып екі топқа бөлінеді.
Глобулярлы белоктардың құрлымы шағын ғана, олардың полипептидік тізбектері сфера немесе эллипсойд сияқты тығыздала бүктелген болады. Белок глобуласының бетіне негізінен амин қышқылдарының полярлы тобы және зарядталған атомдар жинақталады. Олар сумен әрекеттесуге қабілетті келеді. Глобулярлы белоктардың көпшілігі суда , су ерітінділерінде ериді.Мұндай белоктарға барлық ферменттер, қанның , сүттің белоктары (альбулиндер, глобулиндер және басқалары) жатады.
Қызметіне қарай
жіктелуі
Қызметі
Мысалдары
Серпімділік
Клетканың құрылыс материалы
Коллаген, қабықша, мембраналық белоктар
Тасымалдаушы
Әр түрлі заттарды тасымалдайды
Гемоглобин (О2, СО2 тасымалдау)
Қорғағыштық
Бөтен заттарды зиянсыздандырады
Қан сарысуының гемоглобині
Энергетикалық қуат көзі
Организмді энергиямен қамтамасыз етеді
1г белок ыдырағанда, 17,6 кДж энергия бөлінеді.
Катализдік
Организмдегі химиялық реакциялардың жүрісін тездетеді
Барлық ферменттердің табиғаты белоктық .Мысалы, рибонуклеза
Жиырғыштық
Организм мен клеткаларға тән барлық қозғалыстарды
атқарады
Миозин (бұлшық ет белогы)
Реттегіштік
Алмасу процестерін реттейді
Гормондар , инсулин (глюкоза алмасуы)

1-сурет. Белоктар азықтың құрамына кіреді. Адам тәулігіне 100 г белок қабылдауы тиіс.
Фибрилярлы белоктар тұрақты келеді. Суда және сұйық тұз ерітінділерде ерімейді. Белок-тағы полипептидтік тізбектер белдік (ось) бойында өзара паралель орналасады сөйтіп ұзын талшықтар - фибрилдер түзеді. Мұнда белоктардың молекуласы созылған жіп сияқты , өздері екі және одан көп полипептидтік тізбектерден тұрады. Тізбектері қатты немесе созылмалы жұмсақ келеді және тірі организмде құрылымдық қызмет атқарады.Мұндай белоктарға коллаген-сіңір, сүйек, тері ,тіс және шеміршек сияқты тканьдердің негізгі болып табылады. Тірі организмнің бүкіл әрекеті белоктық заттармен байланысты. Белоксыз тіршілік болмайды.
Белоктардың организмде атқаратын қызметтері
Организмдерде белоктар әр түрлі қызмет атқарады:катализдік (ферменттер),реттегіш (гор-мондар),құрлымдық (коллаген,фиброин),қозғалтқыш (миозин),тасымалдаушы (гемоглобин, миоглобин), қорғағыш (иммуноглобулин,интерферон) және т.б. Белоктардың ішінде анти-биотиктер және уландырғыш әсері бар заттар да кездеседі.Бұлшық еттін миозин белогы химиялық энергияны механикалық энергияға айналдырады.
Белоктар-жасушаларын мен жасуша компоненттерінің манызды құрам бөлігі,биоқабық-шалардың негізі.Ол жазуша тіршілігінде оның химиялық әрекетінің материалдық негізін түзіп,манызды рөл атқарады.Тірі организьнің барлық функциясы белокпен байланысты. Олар:бөліну, өсу қасиеттері, әр түрлі формалар түзуі,тұрақтылығы,қоршаған ортамен әрекеттесуі және т.б. Белоктар организмде өтетін барлық химиялық реакцияларға қатысып,биокатализаторды,яғни ферменттер немесе энзимдерді жасап отырады.
Белок молекуласы құрлымын төрт деңгейге бөледі.Олар бірінші реттік, екінші реттік, үшінші реттік,төртінші реттік құрлымдар.
Біріші реттік құрлым дегеніміз-оның полипептидтік тізбегінде амин қышқылдарының белгілі бір реттпен жалғасып орналасуы.Осы жағдай генетикалық негізде детерминденген және белок молекуласының басқа үш құрлымның түзілуіндегі негісгісі болып табылады.

2-сурет.Белоктардың бірінші реттік құрылымы
Аминқышқылдардың тізбектегі кездесуі бірдей белоктардың,биологиялық қасиеттері, әдетте ұқсас болып келеді.Керсінше,әр түрлі қызмет атқаратын белоктардың әдетте алғашқы құрлымы да әр түрлі.Көптеген улы заттардың да белоктар сияқты оларда сол 20 амин қыш-қылынан құралады.Ал, олардың у болатын себебі полиппептидтік тізбекте амин қышқыл-дарының орналасуы,басқаша болатындығында.Мысалы:азықтық,құрлымдық,транспортық және өзге де белоктардың амин қышқылдары басқа тәртіппен орналасқан.
Белоктардың бірінші реттік құрлымы пептидтік ковалентті және дисульфидтік байла-ныстардан құралады.
Екіші реттік құрлым.Белок молекуласындағы полипептидтік тізбек түзу емес,спираль тектес.Спиралдьдік бір айналымына 3,6 шамасындай амин қышқылдарының қандығы келеді,спиральдік әрқадамы 0,54 нм (3,6 х 0,15 нм).Белоктадың осындай спираль тектес түрлі оның екінші реттік құрлымы деп аталады.Полипептидтік тізбектік мұндай орамды түрлі α-спираль және β-құрлымы деп аталады.

3-сурет.Белоктардың екінші реттік құрлымы
Үшінші реттік құрлым.Белоктың екінші реттік құрлымын түзетітін спиральда түзу емес,ол да кезегінде бұрылып иірледі.Бір колипептидтік тізбекті барлық атомдардың кеңістекте шағын глобула жасап орналасуы белоктың үшінші реттік құрлымы деп аталады.

4-сурет.Белоктын үшінші реттік құрлымы
Белоктардың классификациясы.Химиялық құрамына қарай белоктар:қарапайым белоктар(протеиндер)және белоктар(пробеидтер) класстарына бөлінеді.
Қарапайым белоктар.Қарапайым белоктар гидролиздеу кезінде аммиак қышқылдарына ажырайды.
1.Альбуминдер-бейтарап тұздармен(аммоний сульфатымен немесе натрий сульфаты-мен)толық қанықтырған кезде тұнбаға шөгеді.Қан плазмасында,сүтте,организм клеткалар-ында және биологиялық сұйық заттарда, тауық жұмыртқасында,бұршақ тұқымдастарда кездеседі.Альбуминнің молекуласы теріс зарятталған.Құрамында глутамин қышқылы көп болатындықтан,оның қышқылдық қасиеттері бар,РН-4,7.Альбуминер суда,тұзды ертінді-лерде ериді,қан плазмасында липидтерді,гормондарды,витаминдерді,микроэлементерді тасымалдайды.Қан сары суының альгумины 500 амин қышқылы қалдықтарынан құрала-ды,м.м- 70000,лактальбумин (сүтте болады) 153 амияк қышқылы қалдықтарынан құрала-ды,м.м-17600.Жұмытқа белогінде овальбумин кездеседі,оның м.м-45000.
2.Глобулиндер-бейтарап тұздар мен жартылай қанықтырған кезде тұнбаға көшеді. Глобу-лин сәл қышқылдау белоктарға немесе белоктарға жатады.Ол сұйықталған ертінділерде ери-ді,суда ерімейді,РН-6-7,3 глобулиндер қанда көп мөлшерде кездеседі.Глобулиндер: глобу-линдер,В-глобулиндер және глобулиндер деп бөледі.Ал олардың өзі ары қарай бірнеше топ-қа бөлінеді. - глобулиндер тобына церкулоплазмин жатады. Ол плазмадағы мыс иондары тасымалдау қызметін атқарады, м.м - 150000. В - глобулиндердің арасында трансферрин бар , ол темір иондарын тасымалдайды м.м -76000. Глобулиндердің ішіндегі аса маңыздысы - глобулин. Ол антитела , организмді қорғаушы белок.
3. Гистондар (гректің histos деген сөзінен шыққан ткань, ұлпа деген мағынаны білдіреді) - организмнің ткандік белоктары . Ол хромат ДНҚ қосымшасымен байланысты болады.ДНК-ның кеңістік құрылымын тұрақтандыруға және репрессия процесіне қатысады .Генетикалық мәліметтің ДНК- дан РНК - ға берілуіне жан- жақты тасқауыл қойылады.Гистондар өсімдік-тер мен жануарлар клеткаларындағы ядро белогы олардың құрамында аргигин мен лизин қалдықтары көп болуына байланысты сілтілік қасиеті бар м.м- 11000-21000 Рh-10
4. Протаминдер - ең шағын молекулалы белоктар, м.м 4000 - 12000 шамасындай , кушті негіздік қасиеті бар , құрамында аргинин қалдығы көп , гистондар сияқты ДНК мен байла-нысты. Ол спермада (еркектің ұрығында ) болады және реттеушілік емес ,тек құрылымдық қызмет атқарады.
5.Проламиндер-өсімдіктер белогы.Проломин белоктар тобына бидай мен бидаймен қара бидайдың глиадин,арпаның гордеині,жүгері мен сұлының зейіні жатады.Құрғақ күйінде алғанда астық тұқымдас өсімдіктер құрамындағы маңызды белоктар болып табылады.
6.Глутилиндер де өсімдіктер белогына жатады,сілтінің сұйық ертіндісінде ериді,астық дақылдары дәнінде болады,оның құрамы глутамин қышқылына жәнә лизинге бай келеді.
7.Протеиноидтар (склеропротеиндер)-белок тәріздес заттар.Бұларға сүйеніш тірек ткан-дарының(шеміршектің,сіңірдің,сүйектің,мүйіздің,мүйіздің,жіннің,шаштың т.с.ткандар-дың)фибрилл белоктары жатады.Бұл белоктар иілмелі созылмалы келеді.Протеиноидтар тобының белоктарының өкілдері мыналар.
Коллаген -бұл белок жалғастырып тұратын ткандердін негізін құрайды.Коллагендегі үш полипепидтік тізбектін әр қайсысының құрамына 1000 шамасындай амин аминқышылдары-ның үштен бірі болып табылады.
Эластин - жалғастырып тұратын тканнің иілмелі- созылмалы белогы.Ол әсіресе мойын омыртқаларын байланысында кездеседі. Эластинсозылғыштық қасиеті жағынан каучукке жақындайды.
Кератин - шаш, жүн, тырнақ, тұяқ және қауырсындардың құрамына кіретін белоктар тобы.Құрамында - цистин (15% шамаға дейін), глутамин қышқылы көп.Бұл белоктың иіліп - созылғыштығы және механикалық мықтылығы полипептидтік тізбектер арасындағы дисульфидтік байланыстардан болады.
Фиброин - табиғи жібек талшықтарынан негізін құрайтын белок. Сол сияқты ол өрмекші өрмегінің де негізі болып табылады.Бұл белок құрамында көп мөлшерде глицин,аланин, серин, тирозин бар.
Күрделі белоктар. Олардың негізгі өкілдері және сипаттамасы. Құрамында белоктың бөлігі және белоксыз бөлігі бар қосылысты күрделі белоктар (протендтер), ал мұндағы белоксыз бөлігі бар қосылысты постетикалық топ деп атайды.
Нуклеопробендтер - нуклейн қышқылы бар белоктар байланысты күрделі белоктар бірнешеге бөлінеді.комплексі. Простетикалық топтың(нуклин қышқылының ) ерекшелігіне байланысты оларды дезоконрибонуклеопротедтер.
(ДН- протейндтер) және рибонукмоприетеидтер (РН- пробейдтер) деп бөледі. ДН- протейдтер барлық клеткалардың ядросында , митохондрияларында және спермотозойд шөмішінде кездеседі. Бұл белоктардың құрамына гистондар мен протаминдер бар. Олар ядродағы ДНК құрылымын қалыпқа келтіріп тұрақтандырады.Рибосомалар мен информосомалар РН- пробейдтерден құралады. Нуклеопробейдтер тұқым қуалаушы гемоглобиннің әртүрлі қосылыстарының түзілу схемасы.Геннің пиррол сақинасы мен орынбасарлары арқылы белгіленген.
Химиялық қасиеттері. Белоктарға сапалық түрлі - түсті реакция жасау. Түсті реакция жасау арқылы заттың белоктық табиғатын анықтауға және құрамында кейбір амин қышқылдары бар екенін дәлелдеуге болады.
Биурет - реакциясы . Несеп нәрін мочевинаны қыздырған кезде биурет NH2-CO-NH-CO-NH2 түзіледі , ол затқа мыс сульфатын ертіндісін қосса , сілтілік ортада күлгін түске айналады.

7. Үйге тапсырма беру:
Сұраққа жауап беріңдер:
1. Белоктардың құрамына қандай элемент атомдары кіреді?
2.Белоктар неліктен полимерлерге жатады?
3.Өздерің білетін басқа полимерлермен салыстырғанда ұқсастықтары мен айырмашылық-
тары қандай?
4.Белок молекуласының құрамына қанша аминқышқылы кіруі мүмкін?
5. Белок молекуласындағы аминқышқылдарының қалдықтары өзара қандай байланыстармен
жалғасады?
6. Белок молекулалары құрылымдарының айырмашылықтары неде?
7. Біріншілік деп белоктың қандай құрылымын айтады?
8. Белоктың екіншілік құрылымын құруға қандай байланыстар қатысады? Дәлелді жауап
беріңдер.
9. Белоктардың үшіншілік құрылымына жауапты қандай байланыстар?
10. Белоктардың қай құрылымы ең берік екенін түсіндіріндер.
11. Белоктар тірі организмде қандай функциялар атқарады?

Тапсырмаларды орындаңдар:
1-тапсырма.
Дипептид гидролизденгенде тек бір ғана α-аминқышқылы түзілді, оның 15г-ын жаққанда 8,96 л көміртек (Іν) оксиді мен 2,24л азот (қ.ж.) және 9г су түзіледі. Қышқылдың сутек бойынша тығыздығы 37,5-ке тең. Дипептидтің құрылысын анықтаңдар.
2-тапсырма.
Белоктардың адам организмде атқаратын қызметіне байланысты төмендегі кестені толтырыңыз:

Қызметіне қарай жіктелуі
Қызметі
Мысалдары
Cерпімділік

Тасымалдаушы

Қорғағыштық

Энергетикалық қуат көзі

Катализдік

Жиырғыштық

Реттегіштік

8. Әдебиеттер:
1. Коничев А.С, Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. - М.: ACADEMA, 2005.
2. Аношкина Е.В., Кондратенко Е.И., Ломтева Н.А. Молекулярная биология. - Астраханский университет, 2007.
3. Уотсон Дж. Молекулярная биология гена. М.: Мир, 1978.
4. Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот ( под ред. Спирина А.С.-М.: Высшая школа, 1990.
5. Молекулярная биология: Структура рибосом и биосинтез белка ( под ред. Спирина А.С.). - М.: Высшая школа, 1996.
6. Степанов