Hayotning ta'riflaridan biri quyidagicha: "Hayot oqsil jismlarining mavjud bo'lish usulidir". Sayyoramizda, istisnosiz, barcha organizmlarda oqsillar kabi organik moddalar mavjud. Ushbu maqolada oddiy va murakkab oqsillar tasvirlanadi, molekulyar tuzilishdagi farqlar aniqlanadi, shuningdek ularning hujayradagi vazifalari ko‘rib chiqiladi.
Oqsillar nima
Biokimyo nuqtai nazaridan bular yuqori molekulyar organik polimerlar boʻlib, ularning monomerlari 20 xil aminokislotalardan iborat. Ular kovalent kimyoviy bog'lar orqali o'zaro bog'langan, aks holda peptid bog'lanishlari deyiladi. Protein monomerlari amfoter birikmalar bo'lganligi sababli ular aminokislotalarni ham, karboksil funktsional guruhini ham o'z ichiga oladi. Ular orasida CO-NH kimyoviy bog'i paydo bo'ladi.
Agar polipeptid aminokislota qoldiqlaridan iborat boʻlsa, u oddiy oqsil hosil qiladi. Qo'shimcha ravishda metall ionlari, vitaminlar, nukleotidlar, uglevodlarni o'z ichiga olgan polimer molekulalari murakkab oqsillardir. Keyingi bizpolipeptidlarning fazoviy tuzilishini ko'rib chiqing.
Oqsil molekulalarining tashkiliy darajalari
Ular toʻrt xil konfiguratsiyaga ega. Birinchi tuzilish chiziqli, u eng oddiy va polipeptid zanjiri shakliga ega, uning spiralizatsiyasi paytida qo'shimcha vodorod aloqalari hosil bo'ladi. Ular ikkilamchi struktura deb ataladigan spiralni barqarorlashtiradi. Uchinchi darajali tashkilot oddiy va murakkab oqsillarga, ko'pchilik o'simlik va hayvon hujayralariga ega. Oxirgi konfiguratsiya, to'rtlamchi, kofermentlar bilan birlashtirilgan mahalliy tuzilishning bir nechta molekulalarining o'zaro ta'siridan kelib chiqadi, bu organizmda turli funktsiyalarni bajaradigan murakkab oqsillarning tuzilishi.
Oddiy oqsillarning xilma-xilligi
Bu polipeptidlar guruhi koʻp emas. Ularning molekulalari faqat aminokislotalar qoldiqlaridan iborat. Proteinlarga, masalan, gistonlar va globulinlar kiradi. Birinchisi yadro tuzilishida taqdim etilgan va DNK molekulalari bilan birlashtirilgan. Ikkinchi guruh - globulinlar - qon plazmasining asosiy komponentlari hisoblanadi. Gamma globulin kabi protein immunitetni himoya qilish funktsiyalarini bajaradi va antikor hisoblanadi. Ushbu birikmalar murakkab uglevodlar va oqsillarni o'z ichiga olgan komplekslarni hosil qilishi mumkin. Kollagen va elastin kabi fibrillyar oddiy oqsillar biriktiruvchi to'qima, xaftaga, tendon va terining bir qismidir. Ularning asosiy vazifalari qurilish va qoʻllab-quvvatlashdir.
Protein tubulin mikronaychalar tarkibiga kiradi, ular kirpikchalar, evglenalar, parazitar flagellatlar kabi bir hujayrali organizmlarning kiprikchalari va flagellalarining tarkibiy qismidir. Xuddi shu oqsil ko‘p hujayrali organizmlarda (sperma flagellasi, tuxum kiprikchasi, ingichka ichakning kirpiksimon epiteliysida) uchraydi.
Albumin oqsili saqlash funktsiyasini bajaradi (masalan, tuxum oqi). Donli o'simliklar urug'lari - javdar, sholi, bug'doy - endospermida oqsil molekulalari to'planadi. Ular hujayrali qo'shimchalar deb ataladi. Bu moddalar urug'lik mikrobi tomonidan rivojlanishning boshida ishlatiladi. Bundan tashqari, bug'doy donalarida yuqori protein miqdori un sifatining juda muhim ko'rsatkichidir. Kleykovinaga boy undan pishirilgan non yuqori ta'mga ega va sog'lomroqdir. Kleykovina qattiq bug'doy deb ataladigan navlarda mavjud. Chuqur dengiz baliqlarining qon plazmasida ularning sovuqdan o'lishining oldini oluvchi oqsillar mavjud. Ular past suv haroratida tananing o'limini oldini olish, antifriz xususiyatlariga ega. Boshqa tomondan, geotermal buloqlarda yashovchi termofil bakteriyalarning hujayra devorida +50 dan + 90 °S gacha bo'lgan harorat oralig'ida denaturatsiyaga uchramaydigan tabiiy konfiguratsiyani (uchlamchi yoki to'rtlamchi tuzilish) saqlab qola oladigan oqsillar mavjud.
Proteidlar
Bu murakkab oqsillar boʻlib, ular bajaradigan funktsiyalari tufayli juda xilma-xilligi bilan ajralib turadi. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, bu polipeptidlar guruhi, oqsil qismiga qo'shimcha ravishda, protez guruhini o'z ichiga oladi. Turli omillar ta'sirida, masalan, yuqori harorat, og'ir metallarning tuzlari, konsentrlangan ishqorlar va kislotalar, murakkab oqsillar o'z xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin.fazoviy shakl, uni soddalashtirish. Bu hodisa denaturatsiya deb ataladi. Murakkab oqsillarning tuzilishi buziladi, vodorod aloqalari buziladi, molekulalar o'z xossalarini va funktsiyalarini yo'qotadi. Qoida tariqasida, denaturatsiya qaytarilmasdir. Ammo katalitik, vosita va signal funktsiyalarini bajaradigan ba'zi polipeptidlar uchun renaturatsiya mumkin - oqsilning tabiiy tuzilishini tiklash.
Beqarorlashtiruvchi omilning ta'siri uzoq vaqt davomida sodir bo'lsa, oqsil molekulasi butunlay yo'q qilinadi. Bu birlamchi strukturaning peptid bog'lanishining ajralishiga olib keladi. Proteinni va uning funktsiyalarini tiklash endi mumkin emas. Bu hodisa halokat deb ataladi. Tovuq tuxumining qaynashini misol qilib keltirish mumkin: suyuq oqsil - uchinchi darajali tuzilishga ega albumin butunlay yo'q qilinadi.
Protein biosintezi
Yana bir bor eslaylikki, tirik organizmlar polipeptidlari tarkibiga 20 ta aminokislotalar kiradi, ular orasida muhimlari ham bor. Bular lizin, metionin, fenilalanin va boshqalardir, ular ingichka ichakdan qon oqimiga, undagi protein mahsulotlari parchalanganidan keyin kiradi. Muhim bo'lmagan aminokislotalarni (alanin, prolin, serin) sintez qilish uchun zamburug'lar va hayvonlar azotli birikmalardan foydalanadilar. O'simliklar avtotrof bo'lib, murakkab oqsillarni ifodalovchi barcha kerakli birikma monomerlarni mustaqil ravishda hosil qiladi. Buning uchun ular assimilyatsiya reaktsiyalarida nitratlar, ammiak yoki erkin azotdan foydalanadilar. Mikroorganizmlarda ba'zi turlar o'zini aminokislotalarning to'liq to'plami bilan ta'minlaydi, boshqalarida esa faqat ba'zi monomerlar sintezlanadi. Bosqichlaroqsil biosintezi barcha tirik organizmlarning hujayralarida sodir bo'ladi. Transkripsiya yadroda, translatsiya esa hujayra sitoplazmasida sodir bo'ladi.
Birinchi bosqich - mRNK prekursorining sintezi RNK polimeraza fermenti ishtirokida sodir bo'ladi. U DNK zanjirlari orasidagi vodorod aloqalarini buzadi va ulardan birida komplementarlik printsipiga ko'ra, u mRNKdan oldingi molekulani yig'adi. U dilimlanishdan o'tadi, ya'ni pishib, so'ngra yadrodan sitoplazmaga chiqib, matritsa ribonuklein kislotasini hosil qiladi.
Ikkinchi bosqichni amalga oshirish uchun maxsus organellalar - ribosomalar, shuningdek, axborot va transport ribonuklein kislotalarining molekulalari bo'lishi kerak. Yana bir muhim shart - bu ATP molekulalarining mavjudligi, chunki oqsil biosintezini o'z ichiga olgan plastik almashinuv reaktsiyalari energiya so'rilishi bilan sodir bo'ladi.
Fermentlar, ularning tuzilishi va funktsiyalari
Bu hujayralardagi biokimyoviy reaktsiyalar tezligiga ta'sir qiluvchi moddalar vazifasini bajaradigan oqsillarning katta guruhi (taxminan 2000). Ular oddiy (trepsin, pepsin) yoki murakkab bo'lishi mumkin. Murakkab oqsillar koenzim va apofermentdan iborat. Oqsilning o'zi ta'sir qiladigan birikmalarga nisbatan o'ziga xosligi kofermentni aniqlaydi va oqsillarning faolligi faqat oqsil komponenti apoferment bilan bog'langanda kuzatiladi. Fermentning katalitik faolligi butun molekulaga bog'liq emas, faqat faol nuqtaga bog'liq. Uning tuzilishi printsip bo'yicha katalizlangan moddaning kimyoviy tuzilishiga mos keladi"key-lock", shuning uchun fermentlarning ta'siri qat'iy o'ziga xosdir. Murakkab oqsillarning vazifalari metabolik jarayonlarda ishtirok etish va ulardan qabul qiluvchi sifatida foydalanishdir.
Murakkab oqsillar sinflari
Ular biokimyogarlar tomonidan 3 ta mezon asosida ishlab chiqilgan: fizikaviy va kimyoviy xossalari, funksional xususiyatlari va oqsillarning oʻziga xos strukturaviy xususiyatlari. Birinchi guruhga elektrokimyoviy xossalari bilan farq qiluvchi polipeptidlar kiradi. Ular asosiy, neytral va kislotali bo'linadi. Suvga nisbatan oqsillar gidrofil, amfifil va hidrofobik bo'lishi mumkin. Ikkinchi guruhga avvalroq biz ko'rib chiqqan fermentlar kiradi. Uchinchi guruhga prostetik guruhlarning kimyoviy tarkibida farq qiluvchi polipeptidlar kiradi (bular xromoproteinlar, nukleoproteinlar, metalloproteinlar).
Keling, murakkab oqsillarning xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqamiz. Masalan, ribosomalarning bir qismi bo'lgan kislotali oqsil 120 ta aminokislotadan iborat va universaldir. U prokaryotik va eukaryotik hujayralarning oqsil sintezlovchi organellalarida uchraydi. Ushbu guruhning yana bir vakili S-100 oqsili k altsiy ioni bilan bog'langan ikkita zanjirdan iborat. Bu neyronlar va neyrogliyaning bir qismi - asab tizimining qo'llab-quvvatlovchi to'qimasi. Barcha kislotali oqsillarning umumiy xususiyati ikki asosli karboksilik kislotalarning yuqori miqdori: glutamik va aspartik. Ishqoriy oqsillarga gistonlar - DNK va RNK nuklein kislotalari tarkibiga kiruvchi oqsillar kiradi. Ularning kimyoviy tarkibining o'ziga xos xususiyati ko'p miqdorda lizin va arginindir. Gistonlar yadro xromatini bilan birgalikda xromosomalarni - hujayra irsiyatining eng muhim tuzilmalarini hosil qiladi. Bu oqsillar transkripsiya va tarjima jarayonlarida ishtirok etadi. Amfifil oqsillar hujayra membranalarida keng tarqalgan bo'lib, lipoprotein ikki qavatini hosil qiladi. Shunday qilib, yuqorida ko'rib chiqilgan murakkab oqsillar guruhlarini o'rganib chiqib, ularning fizik-kimyoviy xossalari oqsil komponenti va protez guruhlari tuzilishi bilan aniqlanishiga amin bo'ldik.
Ba'zi murakkab hujayra membranasi oqsillari turli xil kimyoviy birikmalarni, masalan, antijenlarni taniy oladi va ularga javob beradi. Bu oqsillarning signalizatsiya funktsiyasi bo'lib, u tashqi muhitdan keladigan moddalarni tanlab singdirish jarayonlari va uni himoya qilish uchun juda muhimdir.
Glikoproteinlar va proteoglikanlar
Ular protez guruhlarning biokimyoviy tarkibida bir-biridan farq qiluvchi murakkab oqsillardir. Agar oqsil komponenti va uglevod qismi o'rtasidagi kimyoviy bog'lanishlar kovalent-glikozidli bo'lsa, bunday moddalar glikoproteinlar deb ataladi. Ularning apoenzimi mono- va oligosakkaridlar molekulalari bilan ifodalanadi, bunday oqsillarga protrombin, fibrinogen (qon ivishida ishtirok etadigan oqsillar) misol bo'ladi. Kortiko- va gonadotropik gormonlar, interferonlar, membrana fermentlari ham glikoproteinlardir. Proteoglikan molekulalarida oqsil qismi faqat 5% ni tashkil qiladi, qolgan qismi protez guruhiga to'g'ri keladi (heteropolisakkarid). Ikkala qism ham OH-treonin va arginin guruhlari va NH₂-glutamin va lizin guruhlarining glikozid aloqasi bilan bog'langan. Proteoglikan molekulalari hujayraning suv-tuz almashinuvida juda muhim rol o'ynaydi. QuyidaBiz oʻrgangan murakkab oqsillar jadvalini taqdim etadi.
| Glikoproteinlar | Proteoglikanlar |
| Protez guruhlarning strukturaviy komponentlari | |
| 1. Monosaxaridlar (glyukoza, galaktoza, mannoz) | 1. Gialuron kislotasi |
| 2. Oligosakkaridlar (m altoza, laktoza, saxaroza) | 2. Xondroitik kislota. |
| 3. Monosaxaridlarning atsetillangan amino hosilalari | 3. Geparin |
| 4. Deoksisaxaridlar | |
| 5. Neyramik va sialik kislotalar | |
Metalloproteinlar
Bu moddalar molekulalarida bir yoki bir nechta metallarning ionlari mavjud. Yuqoridagi guruhga mansub murakkab oqsillarning misollarini ko'rib chiqing. Bular birinchi navbatda sitoxrom oksidaza kabi fermentlardir. U mitoxondriyalarning kristallarida joylashgan va ATP sintezini faollashtiradi. Ferrin va transferrin temir ionlarini o'z ichiga olgan oqsillardir. Birinchisi ularni hujayralarga joylashtiradi, ikkinchisi esa qondagi transport oqsilidir. Yana bir metalloprotein alfa-amelaza bo'lib, u k altsiy ionlarini o'z ichiga oladi, so'lak va oshqozon osti bezi shirasining bir qismi bo'lib, kraxmalning parchalanishida ishtirok etadi. Gemoglobin ham metalloprotein, ham xromoproteindir. U kislorodni tashuvchi transport oqsili funktsiyalarini bajaradi. Natijada oksigemoglobin birikmasi hosil bo'ladi. Uglerod oksidi, aks holda uglerod oksidi nafas olayotganda, uning molekulalari eritrotsit gemoglobin bilan juda barqaror birikma hosil qiladi. U tezda organlar va to'qimalar orqali tarqalib, zaharlanishni keltirib chiqaradi.hujayralar. Natijada, karbon monoksitni uzoq vaqt inhalatsiyalash bilan, bo'g'ilishdan o'lim sodir bo'ladi. Gemoglobin shuningdek, katabolizm jarayonlarida hosil bo'lgan karbonat angidridni ham qisman o'tkazadi. Qon oqimi bilan karbonat angidrid o'pka va buyraklarga, ulardan esa - tashqi muhitga kiradi. Ba'zi qisqichbaqasimonlar va mollyuskalarda gemosiyanin kislorod tashuvchi oqsil hisoblanadi. U temir o'rniga mis ionlarini o'z ichiga oladi, shuning uchun hayvonlarning qoni qizil emas, balki ko'k rangga ega.
Xlorofil funktsiyalari
Yuqorida aytib o'tganimizdek, murakkab oqsillar pigmentlar - rangli organik moddalar bilan komplekslar hosil qilishi mumkin. Ularning rangi quyosh nurlarining ma'lum spektrlarini tanlab yutadigan xromoform guruhlarga bog'liq. O'simlik hujayralarida yashil plastidlar - xlorofill pigmentini o'z ichiga olgan xloroplastlar mavjud. U magniy atomlari va polihidrik spirt fitolidan iborat. Ular oqsil molekulalari bilan bog'langan va xloroplastlarning o'zida tilakoidlar (plastinkalar) yoki qoziqlar - grana bilan bog'langan membranalar mavjud. Ularda fotosintetik pigmentlar - xlorofillar va qo'shimcha karotinoidlar mavjud. Bu erda fotosintetik reaktsiyalarda ishlatiladigan barcha fermentlar mavjud. Shunday qilib, xlorofilni o'z ichiga olgan xromoproteinlar metabolizmda, ya'ni assimilyatsiya va dissimilyatsiya reaktsiyalarida eng muhim funktsiyalarni bajaradilar.
Virusli oqsillar
Ular Vira olamining bir qismi boʻlgan hujayrali boʻlmagan hayot shakllari vakillari tomonidan saqlanadi. Viruslarning o'ziga xos oqsil sintez qiluvchi apparati yo'q. Nuklein kislotalar, DNK yoki RNK sintezga olib kelishi mumkinvirus bilan zararlangan hujayraning o'zi tomonidan o'z zarralari. Oddiy viruslar faqat tamaki mozaikasi virusi kabi spiral yoki ko'pburchak tuzilmalarga ixcham tarzda yig'ilgan oqsil molekulalaridan iborat. Murakkab viruslar mezbon hujayraning plazma membranasining bir qismini tashkil etuvchi qo'shimcha membranaga ega. U glikoproteinlarni (gepatit B virusi, chechak virusi) o'z ichiga olishi mumkin. Glikoproteinlarning asosiy vazifasi hujayra membranasidagi maxsus retseptorlarni tanib olishdir. Qo'shimcha virusli konvertlar DNK replikatsiyasini yoki RNK transkripsiyasini ta'minlaydigan ferment oqsillarini ham o'z ichiga oladi. Yuqorida aytilganlarga asoslanib, quyidagi xulosaga kelish mumkin: virusli zarralarning konvert oqsillari xost hujayraning membrana oqsillariga bog'liq bo'lgan o'ziga xos tuzilishga ega.
Ushbu maqolada biz murakkab oqsillarni tavsifladik, ularning tuzilishi va turli tirik organizmlar hujayralaridagi funksiyalarini oʻrgandik.
