Maqolamiz Yerdagi hayot hodisasining asosi boʻlgan moddalarning xossalarini oʻrganishga bagʻishlanadi. Protein molekulalari hujayrasiz shakllarda mavjud - viruslar, prokaryotik va yadro hujayralarining sitoplazmasi va organellalarining bir qismidir. Ular nuklein kislotalar bilan bir qatorda irsiyat moddasi - xromatinni hosil qiladi va yadroning asosiy tarkibiy qismlari - xromosomalarni hosil qiladi. Signal, qurilish, katalitik, himoya, energiya - bu oqsillar bajaradigan biologik funktsiyalar ro'yxati. Oqsillarning fizik-kimyoviy xossalari ularning erishi, cho’ktirishi va tuzlanishidir. Bundan tashqari, ular denaturatsiyaga qodir va kimyoviy tabiatiga ko'ra amfoter birikmalardir. Keling, oqsillarning ushbu xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqaylik.
Oqsil monomerlarining turlari
20 turdagi a-aminokislotalar oqsilning tarkibiy birliklari hisoblanadi. Uglevodorod radikalidan tashqari ular tarkibida NH2- amino guruhi va COOH-karboksil guruhi. Funktsional guruhlar oqsil monomerlarining kislotali va asosiy xususiyatlarini aniqlaydi. Shuning uchun organik kimyoda bu sinfga kiruvchi birikmalar amfoter moddalar deb ataladi. Molekula ichidagi karboksil guruhining vodorod ionlari bo'linishi va aminokislotalar bilan bog'lanishi mumkin. Natijada ichki tuz hosil bo'ladi. Agar molekulada bir nechta karboksil guruhlari mavjud bo'lsa, unda birikma kislotali bo'ladi, masalan, glutamik yoki aspartik kislota. Agar aminokislotalar ustunlik qilsa, aminokislotalar asosli (histidin, lizin, arginin). Teng miqdordagi funktsional guruhlar bilan peptid eritmasi neytral reaktsiyaga ega. Har uch turdagi aminokislotalarning mavjudligi oqsillarning qanday xususiyatlarga ega bo'lishiga ta'sir qilishi aniqlandi. Oqsillarning fizik-kimyoviy xossalari: eruvchanligi, pH, makromolekula zaryadi kislotali va asosli aminokislotalarning nisbati bilan aniqlanadi.
Peptidlarning eruvchanligiga qanday omillar ta'sir qiladi
Oqsil makromolekulalarining hidratsiyasi yoki yechilishi jarayonlari bogʻliq boʻlgan barcha kerakli mezonlarni bilib olaylik. Bular: fazoviy konfiguratsiya va molekulyar og'irlik, aminokislotalar qoldiqlari soni bilan belgilanadi. Shuningdek, uchlamchi tuzilishdagi oqsil yuzasida joylashgan qutbli va qutbsiz qismlar - radikallar nisbati va polipeptid makromolekulasining umumiy zaryadini hisobga oladi. Yuqoridagi barcha xususiyatlar oqsilning eruvchanligiga bevosita ta'sir qiladi. Keling, ularni batafsil ko'rib chiqaylik.
Globulalar va ularning namlanish qobiliyati
Agar peptidning tashqi tuzilishi sharsimon shaklga ega boʻlsa, unda uning globulyar tuzilishi haqida gapirish odat tusiga kiradi. U vodorod va hidrofobik aloqalar, shuningdek, makromolekulaning qarama-qarshi zaryadlangan qismlarini elektrostatik tortishish kuchlari bilan barqarorlashadi. Masalan, kislorod molekulalarini qon orqali olib yuruvchi gemoglobin o'zining to'rtlamchi shaklida gem bilan birlashtirilgan to'rtta miyoglobin bo'lagidan iborat. Albominlar, a- va s-globulinlar kabi qon oqsillari qon plazmasi moddalari bilan osongina o'zaro ta'sir qiladi. Insulin sutemizuvchilar va odamlarda qon glyukoza darajasini tartibga soluvchi yana bir globulyar peptiddir. Bunday peptid komplekslarning hidrofobik qismlari ixcham strukturaning o'rtasida, gidrofil qismlari esa uning yuzasida joylashgan. Bu ularni tananing suyuq muhitida tabiiy xususiyatlarni saqlashni ta'minlaydi va ularni suvda eriydigan oqsillar guruhiga birlashtiradi. Istisno - inson va hayvon hujayralari membranalarining mozaik tuzilishini tashkil etuvchi globulyar oqsillar. Ular glikolipidlar bilan bog'langan va hujayralararo suyuqlikda erimaydi, bu ularning hujayradagi to'siq rolini ta'minlaydi.
Fibrillyar peptidlar
Dermisning bir qismi bo'lgan va uning mustahkamligi va elastikligini belgilovchi kollagen va elastin ipsimon tuzilishga ega. Ular o'zlarining fazoviy konfiguratsiyasini o'zgartirib, cho'zishga qodir. Fibroin ipak qurti lichinkalari tomonidan ishlab chiqarilgan tabiiy ipak oqsilidir. U kichik massa va molekulyar uzunlikdagi aminokislotalardan tashkil topgan qisqa strukturali tolalarni o'z ichiga oladi. Bular, birinchi navbatda, serin, alanin va glisindir. Uningpolipeptid zanjirlari kosmosda vertikal va gorizontal yo'nalishlarda yo'n altirilgan. Modda strukturaviy polipeptidlarga tegishli va qatlamli shaklga ega. Globulyar polipeptidlardan farqli o'laroq, fibrillalardan tashkil topgan oqsilning eruvchanligi juda past bo'ladi, chunki uning aminokislotalarining hidrofobik radikallari makromolekulaning yuzasida yotadi va qutbli erituvchi zarralarini qaytaradi.
Keratinlar va ularning tuzilishi xususiyatlari
Fibroin va kollagen kabi fibrillyar shakldagi strukturaviy oqsillar guruhini hisobga olsak, tabiatda keng tarqalgan peptidlarning yana bir guruhi - keratinlar haqida to'xtalib o'tish kerak. Ular inson va hayvonlar tanasining soch, tirnoq, pat, jun, tuyoq va tirnoq kabi qismlari uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Biokimyoviy tuzilishi jihatidan keratin nima? Peptidlarning ikki turi mavjudligi aniqlangan. Birinchisi spiral ikkilamchi struktura (a-keratin) shakliga ega va sochlarning asosi hisoblanadi. Ikkinchisi esa qattiqroq qatlamli fibrillalar bilan ifodalanadi - bu b-keratin. Uni hayvonlar tanasining qattiq qismlarida topish mumkin: tuyoqlar, qushlarning tumshug'i, sudraluvchilarning tarozilari, yirtqich sutemizuvchilar va qushlarning tirnoqlari. Uning valin, fenilalanin, izolösin kabi aminokislotalarida ko'p miqdordagi hidrofobik radikallar mavjudligiga asoslanib, keratin nima? Bu suvda va boshqa qutbli erituvchilarda erimaydigan oqsil bo'lib, himoya va strukturaviy funktsiyalarni bajaradi.
Muhitning pH qiymatining oqsil polimerining zaryadiga ta'siri
Avvalroq biz proteinning funktsional guruhlari haqida gapirgan edikmonomerlar - aminokislotalar, ularning xususiyatlarini aniqlang. Endi biz polimerning zaryadi ham ularga bog'liqligini qo'shamiz. Ion radikallari - glutamik va aspartik kislotalarning karboksil guruhlari va arginin va gistidning aminokislotalari polimerning umumiy zaryadiga ta'sir qiladi. Ular kislotali, neytral yoki ishqorli eritmalarda ham o'zini boshqacha tutadi. Proteinning eruvchanligi ham shu omillarga bog'liq. Shunday qilib, pH <7 da eritmada vodorod protonlarining ortiqcha konsentratsiyasi mavjud bo'lib, ular karboksilning parchalanishiga to'sqinlik qiladi, shuning uchun oqsil molekulasidagi umumiy musbat zaryad oshadi.
Neytral eritma muhitida va arginin, histidin va lizin monomerlari ko'p bo'lsa, oqsilda kationlarning to'planishi ham ortadi. Ishqoriy muhitda polipeptid molekulasining manfiy zaryadi ortadi, chunki vodorod ionlarining ortiqcha miqdori gidroksil guruhlarini bogʻlash orqali suv molekulalarini hosil qilishga sarflanadi.
Oqsillarning eruvchanligini belgilovchi omillar
Oqsil spiralidagi musbat va manfiy zaryadlar soni bir xil boʻlgan vaziyatni tasavvur qilaylik. Bu holda muhitning pH qiymati izoelektrik nuqta deb ataladi. Peptid makromolekulasining umumiy zaryadi nolga aylanadi va uning suvda yoki boshqa qutbli erituvchida eruvchanligi minimal bo'ladi. Elektrolitik dissotsilanish nazariyasining qoidalari shuni ko'rsatadiki, dipollardan tashkil topgan qutbli erituvchida moddaning eruvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa, erigan birikmaning zarralari shunchalik qutblangan bo'ladi. Ular eruvchanlikni belgilovchi omillarni ham tushuntiradilaroqsillar: ularning izoelektrik nuqtasi va peptidning gidratatsiyasi yoki solvatatsiyasining uning makromolekulasining umumiy zaryadiga bog'liqligi. Bu sinfdagi polimerlarning aksariyati -COO- dan ortiq guruhlarni o'z ichiga oladi va ozgina kislotali xususiyatlarga ega. Oldin qayd etilgan membrana oqsillari va peptidlar bundan mustasno bo'lib, ular irsiyatning yadroviy moddasi - xromatindir. Ikkinchisi gistonlar deb ataladi va polimer zanjirida ko'p miqdordagi aminokislotalarning mavjudligi sababli aniq asosiy xususiyatlarga ega.
Elektr maydonidagi oqsillarning harakati
Amaliy maqsadlarda koʻpincha, masalan, qon oqsillarini fraksiyalarga yoki alohida makromolekulalarga ajratish kerak boʻladi. Buning uchun siz zaryadlangan polimer molekulalarining elektr maydonidagi elektrodlarga ma'lum tezlikda harakat qilish qobiliyatidan foydalanishingiz mumkin. Turli massa va zaryadli peptidlarni o'z ichiga olgan eritma tashuvchiga joylashtiriladi: qog'oz yoki maxsus jel. Elektr impulslarini, masalan, qon plazmasining bir qismi orqali o'tkazish orqali 18 tagacha alohida oqsillar olinadi. Ular orasida: globulinlarning barcha turlari, shuningdek, nafaqat eng muhim komponent (u qon plazmasi peptidlari massasining 60% ni tashkil qiladi), balki osmoz jarayonlarida markaziy rol o'ynaydigan protein albumin. va qon aylanishi.
Tuz konsentratsiyasi oqsilning eruvchanligiga qanday ta'sir qiladi
Peptidlarning nafaqat jellar, ko'piklar va emulsiyalar, balki eritmalar hosil qilish qobiliyati ularning fizik-kimyoviy xususiyatlarini aks ettiruvchi muhim xususiyatdir. Masalan, ilgari o'rganilgandon urug'lari, sut va qon zardobidagi endospermda topilgan albuminlar tezda 3 dan 10 foizgacha bo'lgan natriy xlorid kabi neytral tuzlarning konsentratsiyasi bilan suvli eritmalar hosil qiladi. Xuddi shu albuminlar misolidan foydalanib, oqsil eruvchanligining tuz konsentratsiyasiga bog'liqligini aniqlash mumkin. Ular ammoniy sulfatning to'yinmagan eritmasida yaxshi eriydi va o'ta to'yingan eritmada ular teskari cho'kmaga tushadi va suvning bir qismini qo'shish orqali tuz konsentratsiyasining yanada pasayishi bilan ularning hidratsion qobig'ini tiklaydi.
Tuzlash
Peptidlarning kuchli kislotalar va ishqorlar hosil qilgan tuzlar eritmalari bilan yuqorida tavsiflangan kimyoviy reaksiyalari tuzlanish deyiladi. U oqsilning zaryadlangan funktsional guruhlarini tuz ionlari - metall kationlari va kislota qoldiqlarining anionlari bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmiga asoslanadi. Peptid molekulasida zaryadning yo'qolishi, uning suv qobig'ining pasayishi va oqsil zarralarining yopishishi bilan yakunlanadi. Natijada ular cho'kadi, bu haqda keyinroq muhokama qilamiz.
Yoʻgʻir va denaturatsiya
Aseton va etil spirti uchinchi darajali tuzilishdagi oqsilni oʻrab turgan suv qobigʻini yoʻq qiladi. Biroq, bu unga umumiy to'lovni zararsizlantirish bilan birga kelmaydi. Bu jarayon cho'kma deb ataladi, oqsilning eruvchanligi keskin kamayadi, lekin denaturatsiya bilan tugamaydi.
Peptid molekulalari o'zlarining tabiiy holatida ko'plab atrof-muhit parametrlariga juda sezgir, masalan,kimyoviy birikmalarning harorati va konsentratsiyasi: tuzlar, kislotalar yoki ishqorlar. Bu ikkala omilning izoelektrik nuqtada ta'sirini kuchaytirish polipeptiddagi stabillashuvchi intramolekulyar (disulfid ko'priklar, peptid bog'lari), kovalent va vodorod aloqalarining to'liq yo'q qilinishiga olib keladi. Ayniqsa, bunday sharoitda globulyar peptidlar fizik-kimyoviy va biologik xossalarini butunlay yo'qotib, denaturatsiyaga uchraydi.
