Oqsillar tananing har qanday tirik hujayralarining muhim organik elementlaridan biridir. Ular ko'p funktsiyalarni bajaradilar: qo'llab-quvvatlovchi, signalizatsiya, fermentativ, transport, strukturaviy, retseptor va boshqalar Oqsillarning birlamchi, ikkilamchi, uchinchi va to'rtlamchi tuzilmalari muhim evolyutsion moslashuvga aylandi. Bu molekulalar nimadan tuzilgan? Nima uchun tana hujayralarida oqsillarning to'g'ri tuzilishi juda muhim?
Oqsillarning tarkibiy qismlari
Har qanday polipeptid zanjirining monomerlari aminokislotalardir (AA). Ushbu past molekulyar og'irlikdagi organik birikmalar tabiatda juda keng tarqalgan va o'z funktsiyalarini bajaradigan mustaqil molekulalar sifatida mavjud bo'lishi mumkin. Ular orasida moddalarni tashish, fermentlarni qabul qilish, inhibe qilish yoki faollashtirish mavjud.
Jami 200 ga yaqin biogen aminokislotalar mavjud, ammo ulardan faqat 20 tasi oqsil monomerlari boʻlishi mumkin. Ular suvda oson eriydi, kristall tuzilishga ega va ko'pchilikning ta'mi shirin.
C kimyoviyAA nuqtai nazaridan bu molekulalar bo'lib, ular ikkita funktsional guruhni o'z ichiga oladi: -COOH va -NH2. Ushbu guruhlar yordamida aminokislotalar bir-biri bilan peptid bog'i bilan bog'lanib, zanjir hosil qiladi.
20 ta proteinogen aminokislotalarning har biri kimyoviy xossalari oʻzgarib turadigan oʻz radikaliga ega. Bunday radikallar tarkibiga ko'ra barcha AAlar bir necha guruhlarga bo'linadi.
- Polar bo'lmagan: izolösin, glitsin, leysin, valin, prolin, alanin.
- Polar va zaryadsiz: treonin, metionin, sistein, serin, glutamin, asparagin.
- Aromatik: tirozin, fenilalanin, triptofan.
- Polar va manfiy zaryadlangan: glutamat, aspartat.
- Polar va musbat zaryadlangan: arginin, histidin, lizin.
Oqsil strukturasining har qanday tashkiliy darajasi (birlamchi, ikkilamchi, uchinchi, toʻrtlamchi) AA dan tashkil topgan polipeptid zanjiriga asoslanadi. Yagona farq shundaki, bu ketma-ketlik kosmosda qanday katlanadi va bu konformatsiya qanday kimyoviy bog‘lar yordamida saqlanadi.
Oqsilning birlamchi tuzilishi
Har qanday oqsil ribosomalarda - polipeptid zanjiri sintezida ishtirok etadigan membrana bo'lmagan hujayra organellalarida hosil bo'ladi. Bu erda aminokislotalar kuchli peptid bog'i yordamida bir-biri bilan bog'lanib, birlamchi tuzilishni hosil qiladi. Biroq, bu birlamchi oqsil tuzilishi to'rtlamchidan juda farq qiladi, shuning uchun molekulaning yanada pishib etishi zarur.
Oqsillar kabielastin, gistonlar, glutation, allaqachon bunday oddiy tuzilishga ega bo'lib, tanadagi funktsiyalarini bajarishga qodir. Aksariyat oqsillar uchun keyingi bosqich murakkabroq ikkilamchi konformatsiyaning shakllanishi hisoblanadi.
Ikkilamchi oqsil tuzilishi
Peptid bog'lanishlarining hosil bo'lishi ko'pchilik oqsillarning kamolotga etishidagi birinchi qadamdir. Ularning o'z vazifalarini bajarishi uchun ularning mahalliy konformatsiyasi ba'zi o'zgarishlarga duch kelishi kerak. Bunga vodorod aloqalari - mo'rt, lekin ayni paytda aminokislotalar molekulalarining asosiy va kislota markazlari o'rtasidagi ko'p sonli bog'lanishlar yordamida erishiladi.
Oqsilning ikkilamchi tuzilishi shunday hosil boʻladi, u toʻrtlamchi tuzilishdan yigʻilishning soddaligi va mahalliy konformatsiyasi bilan farq qiladi. Ikkinchisi, butun zanjirning transformatsiyaga duchor bo'lmasligini anglatadi. Vodorod aloqalari bir-biridan har xil masofada joylashgan bir nechta joylarda hosil bo'lishi mumkin va ularning shakli ham aminokislotalar turiga va yig'ilish usuliga bog'liq.
Lizozim va pepsin ikkilamchi tuzilishga ega bo'lgan oqsillar vakillaridir. Pepsin ovqat hazm qilishda ishtirok etadi va lizozim organizmda himoya funktsiyasini bajaradi va bakteriyalarning hujayra devorlarini yo'q qiladi.
Ikkilamchi tuzilmaning xususiyatlari
Peptid zanjirining mahalliy konformatsiyasi bir-biridan farq qilishi mumkin. Bir necha o'nlab allaqachon o'rganilgan va ulardan uchtasi eng keng tarqalgan. Ular orasida alfa spiral, beta qatlamlari va beta twist bor.
Alfa spirali -ko'pchilik oqsillarning ikkilamchi tuzilishining eng keng tarqalgan konformatsiyalaridan biri. Bu 0,54 nm zarbaga ega bo'lgan qattiq novda ramkasi. Aminokislota radikallari tashqariga qaratilgan
O'ng qo'l spirallari eng keng tarqalgan va chap qo'l hamkasblari ba'zan topilishi mumkin. Shakllantirish funktsiyasi vodorod aloqalari tomonidan amalga oshiriladi, bu esa jingalaklarni barqarorlashtiradi. Alfa spiralni tashkil etuvchi zanjirda juda kam prolin va qutbli zaryadlangan aminokislotalar mavjud.
- Beta-burilish alohida konformatsiyaga ajratilgan, ammo uni beta-qatlamning bir qismi deb atash mumkin. Xulosa - vodorod aloqalari bilan qo'llab-quvvatlanadigan peptid zanjirining egilishi. Odatda egilish joyining o'zi 4-5 aminokislotadan iborat bo'lib, ular orasida prolin mavjudligi majburiydir. Bu AK qattiq va k alta skeletga ega yagonadir, bu esa unga oʻz-oʻzidan burilish hosil qilish imkonini beradi.
- Beta qatlami aminokislotalar zanjiri boʻlib, bir nechta burmalarni hosil qiladi va ularni vodorod bogʻlari bilan barqarorlashtiradi. Ushbu konformatsiya akkordeonga o'ralgan qog'oz varag'iga juda o'xshaydi. Ko'pincha agressiv oqsillar bu shaklga ega, ammo istisnolar ko'p.
Paralel va antiparallel beta-qatlamni farqlang. Birinchi holda, zanjirning egilishlari va uchlaridagi C- va N- uchlari bir-biriga to'g'ri keladi, ikkinchi holatda esa ular mos kelmaydi.
Uchinchi tuzilish
Keyinchalik oqsilli qadoqlash uchinchi darajali strukturaning shakllanishiga olib keladi. Ushbu konformatsiya vodorod, disulfid, hidrofobik va ionli bog'lanishlar yordamida barqarorlashadi. Ularning ko'pligi ikkilamchi tuzilmani yanada murakkab tuzilishga aylantirish imkonini beradi.shakllantirish va barqarorlashtirish.
Globulyar va fibrillar oqsillarni ajrating. Globulyar peptidlar molekulasi sharsimon tuzilishdir. Misollar: albumin, globulin, uchinchi darajali gistonlar.
Fibrillyar oqsillar uzunligi kengligidan oshib ketadigan kuchli iplar hosil qiladi. Bunday oqsillar ko'pincha strukturaviy va shakllantiruvchi funktsiyalarni bajaradi. Misollar: fibroin, keratin, kollagen, elastin.
Molekulaning toʻrtlamchi tuzilishidagi oqsillarning tuzilishi
Agar bir nechta globulalar bitta kompleksga birlashsa, to'rtlamchi tuzilish deb ataladigan tuzilish hosil bo'ladi. Bu konformatsiya barcha peptidlar uchun xos emas va u muhim va o'ziga xos funktsiyalarni bajarish zarur bo'lganda hosil bo'ladi.
Murakkab oqsildagi har bir globul alohida domen yoki protomerdir. Molekulaning to'rtlamchi tuzilishidagi oqsillarning umumiy tuzilishi oligomer deb ataladi.
Odatda, bunday oqsil har qanday tashqi omillar ta'siriga qarab yoki turli funktsiyalarni bajarish zarur bo'lganda bir-birini doimiy ravishda o'zgartiradigan bir nechta barqaror konformatsiyalarga ega.
Oqsilning uchinchi va toʻrtlamchi tuzilishi oʻrtasidagi muhim farq molekulalararo bogʻlanish boʻlib, ular bir nechta globullarni bogʻlash uchun javobgardir. Butun molekulaning markazida ko'pincha molekulalararo bog'lanishlarning shakllanishiga bevosita ta'sir qiluvchi metall ioni bo'ladi.
Qo'shimcha protein tuzilmalari
Oqsil funktsiyalarini bajarish uchun har doim ham aminokislotalar zanjiri etarli emas. DAAksariyat hollarda bunday molekulalarga organik va noorganik tabiatning boshqa moddalari biriktiriladi. Bu xususiyat juda ko'p miqdordagi fermentlarga xos bo'lganligi sababli, murakkab oqsillarning tarkibi odatda uch qismga bo'linadi:
- Apoenzim molekulaning oqsil qismi boʻlib, u aminokislotalar ketma-ketligidir.
- Koenzim oqsil emas, balki organik qismdir. U har xil turdagi lipidlar, uglevodlar va hatto nuklein kislotalarni o'z ichiga olishi mumkin. Bunga biologik faol birikmalar vakillari kiradi, ular orasida vitaminlar ham bor.
- Kofaktor - noorganik qism, aksariyat hollarda metall ionlari bilan ifodalanadi.
Molekulaning to'rtlamchi tuzilishidagi oqsillarning tuzilishi turli xil kelib chiqishi bir nechta molekulalarning ishtirokini talab qiladi, shuning uchun ko'p fermentlar bir vaqtning o'zida uchta komponentga ega. Masalan, fosfokinaz, ATP molekulasidan fosfat guruhining o'tishini ta'minlaydigan ferment.
Oqsil molekulasining toʻrtlamchi tuzilishi qayerda hosil boʻladi?
Polipeptid zanjiri hujayra ribosomalarida sintezlana boshlaydi, ammo oqsilning keyingi etukligi boshqa organellalarda sodir bo'ladi. Yangi hosil bo'lgan molekula yadro membranasi, ER, Golji apparati va lizosomalardan iborat transport tizimiga kirishi kerak.
Oqsilning fazoviy tuzilishining murakkablashuvi endoplazmatik to'rda sodir bo'lib, bu yerda nafaqat har xil turdagi bog'lanishlar (vodorod, disulfid, hidrofobik, molekulalararo, ion) hosil bo'ladi, balki koenzim va kofaktor ham qo'shiladi. Bu to'rtlamchilikni hosil qiladioqsil tuzilishi.
Molekula ishlashga toʻliq tayyor boʻlgach, u hujayraning sitoplazmasiga yoki Golji apparatiga kiradi. Ikkinchi holda, bu peptidlar lizosomalarga o'raladi va hujayraning boshqa bo'linmalariga ko'chiriladi.
Oligomerik oqsillarga misollar
To'rtlamchi tuzilish - bu tirik organizmning hayotiy funktsiyalarini bajarishga yordam beradigan oqsillarning tuzilishi. Organik molekulalarning murakkab konformatsiyasi, birinchi navbatda, ko'plab metabolik jarayonlar (fermentlar) ishiga ta'sir qilish imkonini beradi.
Biologik muhim oqsillar gemoglobin, xlorofill va gemosiyanindir. Porfirin halqasi bu molekulalarning asosi bo'lib, ularning markazida metall ioni joylashgan.
Gemoglobin
Gemoglobin oqsili molekulasining toʻrtlamchi tuzilishi molekulalararo bogʻlar bilan bogʻlangan 4 ta globuldan iborat. Markazda temir ioni bo'lgan porfin joylashgan. Protein eritrotsitlar sitoplazmasida tashiladi, ular sitoplazma umumiy hajmining taxminan 80% ni egallaydi.
Molekulaning asosini gem tashkil etadi, u ko'proq noorganik tabiatga ega va qizil rangga ega. Shuningdek, u jigarda gemoglobinning asosiy parchalanish mahsulotidir.
Biz hammamiz bilamizki, gemoglobin muhim transport funktsiyasini bajaradi - kislorod va karbonat angidridni inson tanasi bo'ylab uzatish. Protein molekulasining murakkab konformatsiyasi maxsus faol markazlarni hosil qiladi, ular tegishli gazlarni gemoglobin bilan bog'lashga qodir.
Oqsil-gaz kompleksi hosil bo'lganda, oksigemoglobin va karbogemoglobin deb ataladigan moddalar hosil bo'ladi. Biroq, yana bittasi borjuda barqaror bo'lgan turli xil assotsiatsiyalar: karboksigemoglobin. Bu oqsil va uglerod oksidi majmuasi bo'lib, uning barqarorligi bo'g'ilish xurujlarini haddan tashqari toksiklik bilan izohlaydi.
Xlorofil
Toʻrtlamchi tuzilishga ega boʻlgan oqsillarning yana bir vakili, uning domen aloqalari allaqachon magniy ioni bilan quvvatlanadi. Butun molekulaning asosiy vazifasi o'simliklardagi fotosintez jarayonlarida ishtirok etishdir.
Xlorofilllarning har xil turlari mavjud, ular porfirin halqasining radikallari bilan bir-biridan farq qiladi. Ushbu navlarning har biri lotin alifbosining alohida harfi bilan belgilanadi. Masalan, quruqlikdagi o'simliklar xlorofill a yoki xlorofill b mavjudligi bilan ajralib turadi, suv o'tlari esa bu oqsilning boshqa turlarini ham o'z ichiga oladi.
Gemocyanin
Ushbu molekula koʻplab quyi hayvonlarda (boʻgʻim oyoqlilar, mollyuskalar va boshqalar) gemoglobinning analogidir. To'rtlamchi molekulyar tuzilishga ega bo'lgan oqsilning tuzilishidagi asosiy farq temir ioni o'rniga sink ionining mavjudligidir. Gemosiyanin koʻk rangga ega.
Ba'zida odamlar gemoglobinni gemosiyanin bilan almashtirsak nima bo'ladi deb o'ylashadi. Bunday holda, qondagi moddalarning, xususan, aminokislotalarning odatiy tarkibi buziladi. Gemosiyanin karbonat angidrid bilan kompleks hosil qilish uchun ham barqaror emas, shuning uchun "ko'k qon" qon quyqalarini hosil qilish tendentsiyasiga ega bo'ladi.
