Нәруыздарды құрамы (жай, күрделі) және қызметі бойынша жіктеу. Нәруыздардың құрылымдық деңгейлері мен құрылысы. Нәруыз денатурациясы мен ренатурациясы. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Ақуызды заттарды топтастыру және ақуыздар тобының маңызды өкілдеріне түсініктеме, олардың қасиеті, табиғаттағы таралуы. Глобулярлы және фибриллярлы ақуыздар. Тері ақуызының құрамындағы полисахаридтердің ролі. Альбуминдер, глобулиндер.

Жоспар:

1. Ақуызды заттардың классификациясы.

2 Ақуыздардың маңызды өкілдеріне түсініктеме, табиғаттағы таралуы

3.Жай ақуыздар. олардың қасиеттері.

4.Күрделі ақуыздар. олардың қасиеттері.

Химиялық құрамына қарай белоктар: қарапайым (жай) белоктар (протеиндер) және күрделі белоктар (протеидтер) топтарына бөлінеді.

Қарапайым белоктар Одардың негізгі өкілдері және сипаттамасы

Қарапайым белоктар гидролиздеу кезінде тек амин қышқылдарына ғана ажырайды. Төменде қарапайым белоктардың негізгі өкілдері жайлы сөз болмақ.

1. Альбуминдер - бейтарап тұздармен (аммоний сульфатымен немесе натрий сульфатымен) толық қанықтырған кезде тұнбаға шөгеді. Қан плазмасында, сүтте, ағза клеткаларында және биологиялық сұйық заттарда, тауық жұмырткасында, бұршақ тұқымдас өсімдіктерде кездеседі. Альбуминнің молекуласы теріс зарядталған. Құрамында глутамин кышқылы көп болғандықтан, оның қышқылдық қасиеті бар, рН-1 — 4,7. Альбуминдер суда, тұзды ерітінділерде ериді, қан плазмасында липидтерді, гормондарды, витаминдерді, микроэлементтерді тасымалдайды.

Қан сарысуының альбумині 500 амин қышқылы қалдықтарынан құралады, м.м. — 70000, лактоальбумин (сүтте болады) 153 амин қышқылының қалдықтарынан құралады, м.м. — 17 000. Жұмыртқа белогінде овальбумин кездеседі, оның м.м. — 45000.

2. Глобулиндер — бейтарап тұздармен жартылай қанықтырған кезде тұнбаға шөгеді, альбуминдер бар жерде кездеседі. Глобулин — сәл қышқылдау белоктарға немесе бейтарап белоктарға жатады. Ол сұйытылған тұз ерітінділерінде ериді, суда ерімейді, рН-і - 6-7,3. Глобулиндер қанда көп мөлшерде кездеседі. Олар өздерінің құрамы, молекулалық массасы және биологиялық қызметі жағынан бір-бірінен өзгеше. Глобулиндерді: a - глобулиндер, р - глобулиндер және у — глобулиндер деп бөледі.

Ал, олардың өзі ары қарай бірнеше топқа бөлінеді. a — глобулиндер тобына церулоплазмин жатады. Ол плазмадағы мыс иондарын тасымалдау қызметін атқарады, м.м. - 150000.р — глобулиндердің арасында трансферрин бар, ол темір иондарын тасымалдайды, м.м. — 76000. Глобулиндердің ішіндегі аса маңыздысы ү — глобулин. Ол антиденешік, ағзаны қорғаушы белок.

3. Гистондар (грекше — histos — ұлпа) — ағзаның ұлпалық белоктары. Ол хроматиннің ДНҚ қосылысымен байланысты болады. ДНҚ-ның кеңістіктік құрылымын тұрақтандыруға және репрессия процесіне қатысады. Генетикалық мәліметтің ДНҚ-дан РНҚ-ға берілуіне жан-жақты тосқауыл қояды.

Гистондар өсімдіктер мен жануарлар клеткаларындағы ядро белогі. Олардың құрамында аргинин мен лизин қалдықтары көп болуына байланысты сілтілік қасиеті бар, м.м. - 11000-21000, рН- 10.

4. Протаминдер — ең шағын молекулалы белоктар, м.м. — 4000-12000 шамасындай, күшті негіздік қасиеті бар, құрамында аргинин қалдығы көп, гистондар сияқты ДНҚ-мен байланысты. Ол спермада (еркектің ұрығында) болады және реттеушілік емес, тек құрылымдық қызмет атқарады.

5. Проламиндер — өсімдіктер белогі, әсіресе бұршақ тұқымдас өсімдіктер дәнінің жабысқақ ұлпасында болады. Суда, тұзды ерітінділерде, қышқылдарда және сілтілерде ерімейді, 70% этанолда ериді. Бұл белоктар тобында кейбір ауыстырылмайтын амин қышқылдары тапшы болады. Проламин белоктары тобына бидай мен қара бидайдың глиадины, арпаның гордеині, жүгері зеині мен сұлының аверині жатады.

6. Глутелиндер де өсімдік белоктарына жатады, сілтінің сұйық ерітіндісінде ериді, астық дақылдары дәнінде болады, оның құрамы глутамин қышқылына және лизинге бай келеді. Астық тұқымдас дақылдар дәнінде проламинмен бірге белок қоры ретінде жиналады. Бұлар: бидайдың глутелині, күріштің оризенині және басқалары.

7. Протеиноидтар (склеропротеиндер) - белок тәріздес заттар. Бұларға сүйеніштірек ұлпаларының (шеміршектің, сіңірдің, сүйектің, мүйіздің, жүннің, шаштың т.с. сияқтылардың) фибрилл белоктары жатады. Бұл белоктар ерекше мықты және иілмелі-созылмалы келеді. Суда, тұздардың, қышқылдар мен сілтілердің сұйық ерітінділерінде ерімейді. Бұл белоктарды протеолиттік, ферменттердің көпшілігі ыдырата алмайды, олар қоректік жағынан бағалы емес.

Протеноидтар тобының белок өкілдері мыналар:

Коллаген — бұл белок жалғастырып тұратын тканьдерінің (сіңір, сүйек, тері, тіс және шеміршектің) негізін құрайды. Осы фибрилді талшықты белоктар суда ерімейді. Коллагеннің молекуласы үш полипептидтік тізбектен тұрады, м.м. - 285000 және оның амин қышқылдык құрамы ерекше. Ондағы барлық амин қышқылдарының үштен бірі глицин болып табылады. Коллагенді ұзақ қыздырған кезде ол денатураланады да, желатинге айналады.

Эластин — жалғастырып тұратын ұлпаның иілмелі-созылмалы белогы. Сіңірде, тарамыста болады. Суда ерімейді. Құрамында глицин, валин, лейцин, пролин болады. Ол, әсіресе, мойын омыртқалардың байланысында, аорта қан тамыры қабырғасында коллагенмен бірге кездеседі. Эластин созылғыштық қасиеті жағынан каучукке жақын.

Кератин — шаш, жүн, тырнақ, тұяқ, қауырсындардың құрамына кіретін фибрилді белоктар. Құрамында цистеин (150% шамасына дейін), глутамин қышқылы, лейцин көп. Суда, қышқылдарда, сілтілерде, тұздар ерітіндісінде және органикалық еріткіштерде ерімейді, өте берік. Бұл белоктің иіліп-созылғыштығы және механикалық мықтылығы полипептидтік тізбектер арасындағы дисульфидтік байланыстардан болады.

Фибрион - табиғи жібек талшықтарының негізін құрайтын белок. Гидролизге тұрақты. 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 белоктік белігі және белоксіз белігі бар қосылысты күрделі белоктар — протеидтер, ал мұндағы белоксіз бөлікті простетикалық топ деп атайды. Ол топ белоктың биологиялық қызметінде маңызды рөл атқарады. Күрделі белоктар құрамында кездесетін белокты және белоксіз бөліктер, шамасы коваленттік байланыспен жалғасатын сияқты. Бұл құбылыс былай түсіндіріледі. Егер күрделі белокты басқа заттардан бөліп алғымыз келсе, ол тек белоксіз бөлігімен ғана бөлініп алынады да, белоксіз бөлігі, оның ылғи да негізгі компоненті ретінде бірге жүреді. Күрделі белоктар құрамында болатын простетикалық топтардың сипатына қарай мына төмендегідей топ тармағына бөлінеді.

1. Нуклеопротеидтер — нуклеин қышқылы бар белоктар кешені, яғни оның құрамы жай белоктар мен нуклеин қышқылдарының қалдығынан тұрады. Простетикалық топтың (нуклеин қышқылының) ерекшелігіне байланысты, оларды дезоксирибонуклеопротеидтер және рибонуклеопротеидтер деп бөледі. Молекулалық массалары үлкен болып келеді. Дезоксирибонуклеопротеидтер барлық клеткалардын, ядросында, митохондрияларында және сперматозоид шөмішінде кездеседі. Сондықтан, олардан клеткадағы ядроның негізгі бөлігі құралады және олар ұлпадан айрықша бөлініп тұрады. Нуклеопротеидтердің биологиялық рөлі зор. Олар клетканың құрылымдық элементі ғана емес, сонымен бірге тірі ағзаларда негізгі қызмет атқарады. Бұл белоктардың құрамында гистондар мен протаминдер нуклеин қышқылымен байланысқан. Олар ядродағы ДНҚ құрылымын қалыпқа келтіріп, тұрақтандырады. Клетканың бөлінуі, белоктардың биосинтезі, тұқым қуалаушылық ақпараттар, көп түрлі коферменттік қызметтер нуклеопротеидтермен тығыз байланысты. Нуклеопротеидтерге вирусты белоктар да жатады, оларды осы жағынан қарастыру өте қызықты.

2. Фосфопротеидтер — жай белоктар мен фосфор қышқылы қалдықтарынан тұрады. Ол полипептидтік тізбектегі серинге, не треонинге жалғасады. Қыздырғанда ұйымайды. Қышқылдармен әсер еткенде ұйиды. Фосфопротеидтерге сүттегі казеин, жұмыртка сары уызындағы виталлин, балық уылдырығындағы ихтулин және бірқатар ферменттер (пепсин мен фосфорилаза) жатады.

3. Гликопротеидтер — құрамында қанттар (манноза, галактоза, гексозаминдер, сиал қышқылы және басқалары) бар күрделі белоктар. Жануарлардың, адамның, есімдіктердің және микроорганизмдердің барлық ұлпаларында көп кездеседі. Гликопротеидтерге сілемей муциндері, тірек ұлпалар (шеміршек, сүйек) мукоидтары жатады. Сондай-ақ, бұларға глюкурон кышқылы, хондроитин күкірт қышқылы, гепарин, хитин сияқты заттардың да қатысы бар. Олар буындарды майлайды, клетка мембранасы құрылымының қалыптасуына, иммунологиялық реакцияларға қатысады, эритроциттердің беткі жағында орналасады, кан тобын (группасын) анықтайды.

4. Липопротеидтер — белоктар мен липидтерден (триглицеридтер, фосфолипидтер, холестерол, сфинголипидтер, май қышқылдары) тұратын комплекс. Клетка мембранасының құрылымына кіреді. Липопротеидтер бос күйінде қан плазмасында және лимфада кездеседі және ол липидтерді, кейбір гормондарды бір орнынан екінші орынға ауыстырып апара алады. Электрофорездік қозғалғыштығы бойынша a — липопротеидтерге және — липопротеидтерге бөлінеді.

5. Хромопротеидтер (грекше chroma — түс, бояу және протеидтер) — боялған күрделі белоктар. Простетикалық тобы боялған зат және жарық сіңіргіш белгілі бір спектрі бар. Хромопротеидтерге гемоглобин, миоглобин, цитохромдар, пероксидаза, каталаза, флавиндік ферменттер жатады. Табиғатта жиі кездесетін хромопротеидродопсин, көздің таяқшаларында болады, кешқұрым қас қарайғанда адамның көзінің көруіне көмектеседі.

Нәруыздың бірінші реттік құрылымы

Полипептидтік тізбектегі әртүрлі аминқышқылдар қалдықтарының бір-бірімен кезектесіп пептидтік байланысу ретін нәруыздың бірінші реттік құрылымы деп атайды. Көптеген полипептидтер тізбегі 300-ден 500-ге дейін аминқышқылы қалдығынан тұрады. Алғаш рет 1954 жылы Ф.Сенджеру нәруыз инсулин гормонының аминқышқылы қалдығының реттілігін анықтады. Инсулин гормоны 51 аминқышқылынан тұратыны белгілі болды.

Нәруыздың екінші реттік құрылымы[өңдеу]

Нобель сыйлығының лауреаты, атақты ғалым Лайнус Полинг нәруыздың екінші реттік құрылымын ашқан. Полипептидті тізбектің кеңістіктегі оралма тәрізді болып келген пішінін нәруыздың екінші реттік құрылымы деп атайды. Бұған нәруыздың және тырнақтың нәруызы кератин жатады. Нәруыздың екінші реттік құрылымы мутектік байланыстар арқылы орындалады. Бір орамдығы NH-топтары мен көршілес орамдығы CO-топтары арасындығы түзілетін сутектік байланыс арқылы оралым ұсталынып тұрады. Сутектік байланыстар коваленттік байланыстардан анағұрлым әлсіз. Бірақ бірнеше рет қайталанғанда, олар берік байланысады. Көптеген сутектік байланыстар арқылы «тігілген» полипептидті оралым берік құрылым болып келеді. Нәруызда оралмалы бөліктерінің бар болуы, оған жылжымалылық, мықтылық, серпімділік қасиет береді.

Нәруызда цилиндр тәрізді оралым бөліктерінен басқа аминқышқылы пролиннен түзілетін, тізе тәрізді бүгілетін бөліктері де бар.

Нәруыздың үшінші реттік құрылымы

Үшінші реттік құрылымның түзілуіне дисульфидті байланыстар үлкен үлес қосады. Олар полипептидті тізбектің әртүрлі бөліктерін байланыстырып, өзіне тән ілмектер құрайлы. Бұл кезде құрамында S атомы бар аминқышқылы – цистеиннің радикалдарының арасында байланыс түзіледі. Бұл әлсіз байланыс, бірақ молекулалардың тағы да бүктеліп шумақталуының нәтижесінде беріктігі арта түседі. Мұны нәруыз молекуласының үшінші реттік құрылымы дейді.

Нәруыздың төртінші реттік құрылымы

Кейбір нәруыздардың ерекше құрылымы болады. Олар бір-бірімен байланысқан бірнеше пептидтерден құралады. Құрылысы жағынан жақын бірнеше нәруыздың үшінші реттік құрылымының шумақ түзіп орналасуын нәруыз молекуласының төртінші реттік құрылымы дейді. Төртінші реттік құрылым- бірнеше нәруыз молекулаларының қосындысы, мысалы, гемоглобин нәруызы төрт шумақтан тұрады. Олар иондық, сутектік байланыстарме, байланысады. Осы төотінші реттік құрылыммен жаңа қасиет нәруыз қызметінің реттелуі пайда болады. Төртінші реттік құрылыммен реттелу процестерінің құпиясын ашқан – француз ғалымы, Нобель сыйлағының лауреаты- Жак Моно (1961 ж). Төртінші реттік құрылымда субстратқа ұқсамайтын заттар – реттегіштер болады.

Ақуыздардың жіктелуі

Ақуыздардың мынадай белгілеріне қарап жіктейді:

• күрделілік дәрежесіне (қарапайым және күрделі), қарапайым протеиндер тек қана аминқышқылдары қалдықтарынан тұрады, күрделі протеидтер құрамына ақуызды заттардан басқа қосылыстардың қалдықтары кіреді;
• молекула пішініне (шар тәрізді және жіп тәрізді);
• кейбір еріткіштерде еру қабілетіне қарай (суда еритіндер, әлсіз түз ерітінділерінде еритіндер - альбуминдер, спиртте еритіндер — проламиндер, сұйытылған қышқыл және сілті ерітінділерінде еритіндер глутелиндер);
• атқаратын қызметтеріне қарай (мысалы, корға жиналатын ақуыздар, тірек қызметін атқаратын ақуыздар)

Ақуыздардың денатурациясы

• Ақуыздардың екінші және үшінші реттік құрылымдарына жауапты байланыстар (сутектік, дисульфид көпіршесі, т.б.) әлсіз болғандықтан, оңай үзіліп, ақуыздардың кеңістік құрылымдарының қайтымсыз бұзылуы ақуыздың денатурациясы деп аталады. Денатурацияға ұшыраған ақуыз өзінің биологиялық функциясын атқара алмайды (denatuze — табиғи қасиетінен айырылуы). Қыздыру, радиация, ортаның өзгеруі, кейбір химиялық әсерлерден, шайқап сілкуден ақуыз денатурацияланады. Жұмыртқаны пісіргенде альбумин ақуызының, сүт ашығанда казеиннің ұюынан, олардың кеңістік құрылымдары бұзылады. Шашты химиялық бұйралаудың, теріні илеудің негізінде де ақуыздардың денатурациялануы жатады.
• Қыздырғанда денатурацияланатын немесе айырылып кететін болғандықтан, ақуыздардың нақты балқу температуралары болмайды. Кейбір ақуыздар, мысалы, тауық жұмыртқасының ақуызы суда ериді, кейбіреулері суда ерімейді. Ақуыздар ерігенде, басқа да ЖМҚ сияқты коллоидты ерітінділер түзеді. Ақуыздарға спиртті немесе формалинді қосқанда, ақуыздар қайтымсыз ұйиды, сондықтан бұл заттарды биологиялық препараттарды сақтауға қолданады