Белоктардың түрлері, олардың қызметі және құрылысы

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 17:50

Опарин-Халдан теориясына сәйкес, планетамыздағы тіршілік коацерват тамшысынан пайда болған. Бұл сонымен қатар ақуыз молекуласы болды. Яғни, дәл осы химиялық қосылыстар бүгінгі күндегі барлық тіршіліктің негізі болып табылады деген қорытынды шығады. Бірақ белок құрылымдары дегеніміз не? Бүгінгі күні олар денеде және адамдар өмірінде қандай рөл атқарады? Белоктардың қандай түрлері бар? Оны анықтауға тырысайық.

Белоктар: жалпы түсінік

Химиялық құрылым тұрғысынан қарастырылатын заттың молекуласы пептидтік байланыстар арқылы өзара байланысқан аминқышқылдарының тізбегі болып табылады.

Әрбір амин қышқылының екі функционалды тобы бар:

• карбоксил -COOH;
• амин тобы -NH_2.

Олардың арасында әртүрлі молекулаларда байланыс түзіледі. Осылайша, пептидтік байланыс -CO-NH пішініне ие. Белок молекуласында мұндай топтардың жүздеген немесе мыңдаған болуы мүмкін, ол нақты затқа байланысты болады. Белоктардың түрлері өте алуан түрлі. Олардың арасында ағзаға маңызды аминқышқылдары бар, яғни олар тамақпен бірге қабылдануы керек. Жасуша мембранасында маңызды функцияларды орындайтын және сорттары бароның цитоплазмасы. Биологиялық катализаторлар да оқшауланған – ферменттер, олар да белок молекулалары болып табылады. Олар адам өмірінде кеңінен қолданылады және тірі тіршілік иелерінің биохимиялық процестеріне қатысып қана қоймайды.

Қарастырылып отырған қосылыстардың молекулалық салмағы бірнеше ондаған миллионға дейін болуы мүмкін. Өйткені, үлкен полипептидтік тізбектегі мономер бірліктерінің саны шексіз және белгілі бір заттың түріне байланысты. Ақуыздың таза түрінде, табиғи конформациясында шикі тауық жұмыртқасын зерттегенде көруге болады. Ашық сары, мөлдір, тығыз коллоидты масса, оның ішінде сарысы орналасқан - бұл қажетті зат. Майы аз сүзбе туралы да солай айтуға болады, бұл өнім де табиғи түрде таза протеин болып табылады.

Алайда қарастырылып отырған қосылыстардың барлығы бірдей кеңістіктік құрылымға ие емес. Барлығы молекуланың төрт ұйымы бөлінеді. Белок құрылымдарының түрлері оның қасиеттерін анықтайды және құрылымның күрделілігін көрсетеді. Сондай-ақ, кеңістікте көбірек шатастырылған молекулалар адамдар мен жануарларда ауқымды өңдеуден өтетіні белгілі.

Белок құрылымдарының түрлері

Олардың барлығы төртеуі бар. Олардың әрқайсысының не екенін қарастырыңыз.

1. Негізгі. Пептидтік байланыстар арқылы байланысқан аминқышқылдарының әдеттегі сызықтық тізбегін білдіреді. Кеңістіктік бұрылыстар, спиральизация жоқ. Полипептидке кіретін байланыстардың саны бірнеше мыңға жетуі мүмкін. Белоктардың түрлеріұқсас құрылым - глицилаланин, инсулин, гистондар, эластин және басқалар.
2. Қосымша. Ол спираль түрінде бұралған және қалыптасқан бұрылыстармен бір-біріне бағытталған екі полипептидтік тізбектен тұрады. Бұл жағдайда олардың арасында сутектік байланыстар пайда болады, оларды біріктіреді. Бір белок молекуласы осылай түзіледі. Бұл түрдегі белоктардың түрлері келесідей: лизоцим, пепсин және басқалар.
3. Үшінші реттік конформация. Бұл тығыз оралған және жинақы оралған қосалқы құрылым. Мұнда сутектік байланыстардан басқа өзара әрекеттесу түрлері пайда болады - бұл ван-дер-Ваальс әрекеттесу және электростатикалық тартылыс күштері, гидрофильді-гидрофобты байланыс. Құрылымдарға альбумин, фиброин, жібек ақуызы және т.б. мысалдар келтіруге болады.
4. Төрттік. Ең күрделі құрылым, бұл бірнеше полипептидтік тізбектер спиральға бұралған, шарға айналдырылған және барлығы бірге глобулға біріктірілген. Инсулин, ферритин, гемоглобин, коллаген сияқты мысалдар дәл осындай ақуыз конформациясын көрсетеді.

Молекулалардың барлық берілген құрылымдарын химиялық тұрғыдан егжей-тегжейлі қарастыратын болсақ, онда талдау көп уақытты алады. Шынында да, конфигурация неғұрлым жоғары болса, оның құрылымы неғұрлым күрделі және күрделі болса, молекулада соғұрлым көп әрекеттесу түрлері байқалады.

Белок молекулаларының денатурациясы

Полипептидтердің ең маңызды химиялық қасиеттерінің бірі олардың белгілі бір жағдайлардың немесе химиялық агенттердің әсерінен ыдырау қабілеті болып табылады. Сонымен,мысалы, белоктың денатурациясының әртүрлі түрлері кең таралған. Бұл процесс қандай? Ол ақуыздың жергілікті құрылымын бұзудан тұрады. Яғни, бастапқыда молекула үшінші реттік құрылымға ие болса, онда арнайы агенттердің әрекетінен кейін ол ыдырайтын болады. Алайда аминқышқылдарының қалдықтарының реті молекулада өзгеріссіз қалады. Денатуратталған ақуыздар физикалық және химиялық қасиеттерін тез жоғалтады.

Қандай реагенттер конформацияның бұзылу процесіне әкелуі мүмкін? Олардың бірнешеуі бар.

1. Температура. Қыздырған кезде молекуланың төрттік, үшінші, екінші реттік құрылымының біртіндеп бұзылуы байқалады. Көрнекі түрде бұл, мысалы, кәдімгі тауық жұмыртқасын қуыру кезінде байқалуы мүмкін. Алынған "белок" шикі өнімдегі альбумин полипептидінің негізгі құрылымы болып табылады.
2. Сәулелену.
3. Күшті химиялық заттармен әрекеті: қышқылдар, сілтілер, ауыр металдардың тұздары, еріткіштер (мысалы, спирттер, эфирлер, бензол және т.б.).

Бұл процесті кейде молекулалық балқу деп те атайды. Белоктың денатурациясының түрлері оның әсерінен болған агентке байланысты. Оның үстіне кейбір жағдайларда кері процесс жүреді. Бұл ренатурация. Барлық белоктар өз құрылымын қалпына келтіре алмайды, бірақ олардың маңызды бөлігі мұны істей алады. Осылайша, Австралия мен Америка химиктері кейбір реагенттерді және центрифугалау әдісін пайдаланып, қайнатылған тауық жұмыртқасын ренатурациялауды жүзеге асырды.

Бұл процесс тірі организмдер үшін полипептид синтезінде маңыздыжасушалардағы рибосомалар мен рРНҚ тізбектері.

Белок молекуласының гидролизі

Денатурациямен қатар белоктар тағы бір химиялық қасиет – гидролизбен сипатталады. Бұл сонымен қатар нативті конформацияның бұзылуы, бірақ бастапқы құрылымға емес, жеке аминқышқылдарына толығымен. Ас қорытудың маңызды бөлігі ақуыз гидролизі болып табылады. Полипептидтердің гидролизінің түрлері келесідей.

1. Химиялық. Қышқылдардың немесе сілтілердің әрекетіне негізделген.
2. Биологиялық немесе ферменттік.

Бірақ процестің мәні өзгеріссіз қалады және белок гидролизінің қандай түрлері өтетініне байланысты емес. Нәтижесінде аминқышқылдары түзіліп, олар барлық жасушаларға, мүшелерге және тіндерге тасымалданады. Олардың одан әрі өзгеруі белгілі бір ағзаға қажетті жаңа полипептидтердің синтезіне қатысудан тұрады.

Өнеркәсіпте белок молекулаларының гидролизі процесі дұрыс аминқышқылдарын алу үшін ғана қолданылады.

Белоктардың ағзадағы қызметі

Белоктардың, көмірсулардың, майлардың әртүрлі түрлері кез келген жасушаның қалыпты жұмыс істеуі үшін маңызды компоненттер болып табылады. Және бұл тұтастай алғанда бүкіл ағзаны білдіреді. Демек, олардың рөлі көп жағдайда маңыздылығының жоғары дәрежесімен және тірі тіршілік иелерінің барлық жерде болуымен байланысты. Полипептидтік молекулалардың бірнеше негізгі функцияларын ажыратуға болады.

1. Каталитикалық. Оны ақуыздық құрылымға ие ферменттер жүзеге асырады. Олар туралы кейінірек айтатын боламыз.
2. Құрылымдық. Белоктардың түрлері және олардыңорганизмдегі қызметтер ең алдымен жасушаның құрылымына, оның пішініне әсер етеді. Сонымен қатар, бұл рөлді атқаратын полипептидтер шаш, тырнақ, моллюска қабықшалары мен құс қауырсындарын құрайды. Олар сондай-ақ жасушаның денесінде белгілі бір арматура болып табылады. Шеміршек те белоктардың осы түрлерінен тұрады. Мысалдар: тубулин, кератин, актин және т.б.
3. Нормативтік. Бұл функция полипептидтердің транскрипция, трансляция, жасушалық цикл, сплайсинг, мРНҚ оқуы және т.б. процестерге қатысуында көрінеді. Олардың барлығында олар жол қозғалысын реттеуші ретінде маңызды рөл атқарады.
4. Сигнал. Бұл қызметті жасуша мембранасында орналасқан белоктар атқарады. Олар бір блоктан екіншісіне әртүрлі сигналдарды береді және бұл тіндер арасындағы байланысқа әкеледі. Мысалдар: цитокиндер, инсулин, өсу факторлары және т.б.
5. Көлік. Белоктардың кейбір түрлері және олардың атқаратын қызметтері өте маңызды. Бұл, мысалы, гемоглобин белокымен болады. Ол қандағы оттегін жасушадан жасушаға тасымалдайды. Адам үшін ол таптырмас.
6. Қосымша немесе сақтық көшірме. Мұндай полипептидтер өсімдіктер мен жануарлардың жұмыртқаларында қосымша қоректену және энергия көзі ретінде жинақталады. Мысалы, глобулиндер.
7. Мотив. Өте маңызды функция, әсіресе қарапайым организмдер мен бактериялар үшін. Өйткені, олар тек флагелла немесе кірпікшелердің көмегімен қозғала алады. Ал бұл органоидтар өзінің табиғаты бойынша белоктардан басқа ештеңе емес. Мұндай полипептидтердің мысалдары келесідей: миозин, актин, кинезин және т.б.

Белоктардың адам ағзасындағы қызметі және т.бтіршілік иелері өте көп және маңызды. Бұл біздің планетамызда біз қарастырып жатқан қосылыстарсыз өмір сүру мүмкін емес екенін тағы бір рет растайды.

Белоктардың қорғаныш қызметі

Полипептидтер әртүрлі әсерлерден қорғай алады: химиялық, физикалық, биологиялық. Мысалы, егер ағзаға бөтен сипаттағы вирус немесе бактерия түрінде қауіп төнсе, онда иммуноглобулиндер (антиденелер) қорғаныш рөлін атқара отырып, олармен шайқасқа түседі.

Физикалық әсерлер туралы айтатын болсақ, онда қанның ұюына қатысатын фибрин мен фибриноген бұл жерде үлкен рөл атқарады.

Тағам ақуыздары

Диеталық ақуыз түрлері келесідей:

• толық - ағзаға қажетті барлық аминқышқылдары барлар;
• толық емес - құрамында толық емес аминқышқылдары барлар.

Алайда екеуі де адам ағзасы үшін маңызды. Әсіресе бірінші топ. Әрбір адам, әсіресе қарқынды даму кезеңдерінде (балалық және жастық шақ) және жыныстық жетілу кезінде, өз бойындағы белоктардың тұрақты деңгейін ұстап тұруы керек. Өйткені, біз бұл таңғажайып молекулалардың атқаратын қызметтерін қарастырдық және бізде полипептидтердің қатысуынсыз іс жүзінде бірде-бір процесс, бірде-бір биохимиялық реакция орындала алмайтынын білеміз.

Сондықтан сіз күн сайын келесі өнімдерде бар ақуызды күнделікті тұтынуыңыз керек:

• жұмыртқа;
• сүт;
• сүзбе;
• ет және балық;
• бұршақ;
• соя;
• бұршақ;
• жержаңғақ;
• бидай;
• сұлы;
• жасымық және басқалар.

Тәулігіне әр кг салмаққа 0,6 г полипептидті тұтынатын болсаңыз, адамға бұл қосылыстар ешқашан жетіспейді. Егер дене ұзақ уақыт бойы қажетті ақуыздарды алмаса, онда аминқышқылдарының аштық атауы бар ауру пайда болады. Бұл метаболизмнің ауыр бұзылуына және соның салдарынан көптеген басқа ауруларға әкеледі.

Қорадағы ақуыздар

Тірі заттардың ең кішкентай құрылымдық бірлігі – жасушалардың ішінде белоктар да бар. Оның үстіне, олар жоғарыда аталған функциялардың барлығын дерлік орындайды. Ең алдымен микротүтікшелерден, микрофиламенттерден тұратын жасушаның цитоскелеті түзіледі. Ол пішінді сақтауға, сондай-ақ органеллалар арасында тасымалдауға қызмет етеді. Әртүрлі иондар мен қосылыстар белок молекулалары бойымен, мысалы арналар немесе рельстер бойымен қозғалады.

Мембранаға батырылған және оның бетінде орналасқан ақуыздардың рөлі де маңызды. Мұнда олар рецепторлық және сигналдық функцияларды орындайды, мембрананың өзін құруға қатысады. Олар күзетші, яғни олар қорғаныс рөлін атқарады. Бұл топқа жасушадағы белоктардың қандай түрлерін жатқызуға болады? Көптеген мысалдар бар, міне бірнешеу.

1. Актин және миозин.
2. Эластин.
3. Кератин.
4. Коллаген.
5. Тубулин.
6. Гемоглобин.
7. Инсулин.
8. Транскобаламин.
9. Трансферрин.
10. Альбумин.

Бірнеше жүздегенәр жасушаның ішінде үздіксіз қозғалатын белоктардың әртүрлі түрлері.

Ағзадағы белоктардың түрлері

Олар, әрине, алуан түрлі. Барлық бар ақуыздарды қандай да бір жолмен топтарға бөлуге тырыссаңыз, осы классификацияға ұқсас нәрсе алуға болады.

1. Глобулярлық ақуыздар. Бұл үшінші реттік құрылыммен, яғни тығыз оралған шар тәрізділер. Мұндай құрылымдардың мысалдары келесідей: иммуноглобулиндер, ферменттердің едәуір бөлігі, көптеген гормондар.
2. Фибриллярлық ақуыздар. Олар дұрыс кеңістіктік симметриялы қатаң реттелген жіптер. Бұл топқа біріншілік және екіншілік құрылымы бар белоктар жатады. Мысалы, кератин, коллаген, тропомиозин, фибриноген.

Жалпы, ағзадағы ақуыздарды жіктеу үшін көптеген ерекшеліктерді негізге алуға болады. Әлі ешкім жоқ.

Ферменттер

Барлық жүріп жатқан биохимиялық процестерді айтарлықтай жеделдететін белок табиғатының биологиялық катализаторлары. Бұл қосылыстарсыз қалыпты метаболизм жай ғана мүмкін емес. Барлық синтез және ыдырау процестері, молекулалардың жиналуы және олардың репликациясы, трансляциясы мен транскрипциясы және басқалары белгілі бір фермент түрінің әсерінен жүзеге асады. Бұл молекулалардың мысалдары:

• оксидоредуктаза;
• трансфералар;
• каталаза;
• гидролаза;
• изомераза;
• lyases және т.б.

Қазіргі таңда ферменттер күнделікті өмірде қолданылады. Сонымен, жуу өндірісіндеҰнтақтар жиі деп аталатын ферменттерді пайдаланады - бұл биологиялық катализаторлар. Олар белгіленген температуралық режимді сақтай отырып, жуу сапасын жақсартады. Кір бөлшектерімен оңай байланысады және оларды маталар бетінен кетіреді.

Алайда, ақуыздық табиғатына байланысты ферменттер тым ыстық суға немесе сілтілі немесе қышқыл препараттарға жақындыққа шыдамайды. Шынында да, бұл жағдайда денатурация процесі жүреді.