Zülallar orqanizmin istənilən canlı hüceyrəsinin mühüm üzvi elementlərindən biridir. Onlar bir çox funksiyaları yerinə yetirirlər: dəstəkləyici, siqnal, fermentativ, nəqliyyat, struktur, reseptor və s. Zülalların ilkin, ikincili, üçüncü və dördüncü strukturları mühüm təkamül uyğunlaşmalarına çevrilmişdir. Bu molekullar nədən ibarətdir? Bədənin hüceyrələrində zülalların düzgün uyğunlaşması niyə bu qədər vacibdir?
Zülalların struktur komponentləri
Hər hansı polipeptid zəncirinin monomerləri amin turşularıdır (AA). Bu aşağı molekulyar ağırlıqlı üzvi birləşmələr təbiətdə olduqca yaygındır və öz funksiyalarını yerinə yetirən müstəqil molekullar kimi mövcud ola bilər. Onların arasında maddələrin daşınması, fermentlərin qəbulu, inhibəsi və ya aktivləşdirilməsi daxildir.
Cəmi 200-ə yaxın biogen amin turşusu var, lakin onlardan yalnız 20-si protein monomeri ola bilər. Onlar suda asanlıqla həll olunur, kristal quruluşa malikdir və çoxlarının dadı şirindir.
C kimyəviAA nöqteyi-nəzərindən bunlar mütləq iki funksional qrup ehtiva edən molekullardır: -COOH və -NH2. Bu qrupların köməyi ilə amin turşuları bir-biri ilə peptid bağı ilə bağlanaraq zəncirlər əmələ gətirir.
20 proteinogen amin turşusunun hər birinin kimyəvi xüsusiyyətlərindən asılı olaraq öz radikalı var. Belə radikalların tərkibinə görə bütün AA-lar bir neçə qrupa bölünür.
- Qütbsüz: izolösin, qlisin, leysin, valin, prolin, alanin.
- Qütblü və yüksüz: treonin, metionin, sistein, serin, qlutamin, asparagin.
- Aromatik: tirozin, fenilalanin, triptofan.
- Qütb və mənfi yüklü: qlutamat, aspartat.
- Qütblü və müsbət yüklü: arginin, histidin, lizin.
Zülal strukturunun istənilən səviyyədə təşkili (ilkin, ikincil, üçüncü, dördüncü) AA-dan ibarət polipeptid zəncirinə əsaslanır. Yeganə fərq, bu ardıcıllığın kosmosda necə qatlandığı və bu konformasiyanın hansı kimyəvi bağların köməyi ilə saxlanmasıdır.
Proteinin ilkin quruluşu
İstənilən zülal ribosomlarda - polipeptid zəncirinin sintezində iştirak edən membransız hüceyrə orqanellərində əmələ gəlir. Burada amin turşuları güclü peptid bağından istifadə edərək bir-birinə bağlanaraq birincil struktur əmələ gətirir. Bununla belə, bu ilkin zülal strukturu dördüncü zülaldan çox fərqlidir, ona görə də molekulun daha da yetkinləşməsi lazımdır.
Zülallar kimielastin, histonlar, glutatyon, onsuz da belə sadə bir quruluşa sahibdirlər, bədəndə öz funksiyalarını yerinə yetirə bilirlər. Zülalların böyük əksəriyyəti üçün növbəti addım daha mürəkkəb ikincili konformasiyanın formalaşmasıdır.
İkinci dərəcəli protein strukturu
Peptid bağlarının formalaşması əksər zülalların olgunlaşmasında ilk addımdır. Onların öz funksiyalarını yerinə yetirə bilmələri üçün onların lokal uyğunluğu müəyyən dəyişikliklərə məruz qalmalıdır. Bu, hidrogen bağlarının - kövrək, lakin eyni zamanda amin turşusu molekullarının əsas və turşu mərkəzləri arasında çoxsaylı əlaqələrin köməyi ilə əldə edilir.
Zülalın ikincili strukturu belə əmələ gəlir ki, bu da dördüncü strukturdan yığılma sadəliyi və yerli uyğunlaşması ilə fərqlənir. Sonuncu, bütün zəncirin transformasiyaya məruz qalmaması deməkdir. Hidrogen bağları bir-birindən müxtəlif məsafələrdə olan bir neçə yerdə yarana bilər və onların forması da amin turşularının növündən və yığılma üsulundan asılıdır.
Lizozim və pepsin ikinci dərəcəli quruluşa malik zülalların nümayəndələridir. Pepsin həzmdə iştirak edir və lizozim orqanizmdə qoruyucu funksiya yerinə yetirərək bakteriyaların hüceyrə divarlarını məhv edir.
İkincil strukturun xüsusiyyətləri
Peptid zəncirinin yerli konformasiyaları bir-birindən fərqlənə bilər. Bir neçə onlarla artıq tədqiq edilmişdir və onlardan üçü ən çox yayılmışdır. Onların arasında alfa spiral, beta təbəqələr və beta bükülmə var.
Alfa spiralı –əksər zülalların ikincil strukturunun ən ümumi konformasiyalarından biridir. Bu, 0,54 nm vuruşa malik sərt çubuq çərçivəsidir. Amin turşusu radikalları xaricə baxır
Sağ əlli spirallar ən çox yayılmışdır və bəzən solaxaylara da rast gəlmək olar. Formalaşdırma funksiyası qıvrımları sabitləşdirən hidrogen bağları tərəfindən həyata keçirilir. Alfa spiralını təşkil edən zəncir çox az prolin və qütb yüklü amin turşularından ibarətdir.
- Beta növbəsi ayrıca uyğunlaşmaya təcrid olunub, baxmayaraq ki, onu beta qatının bir hissəsi adlandırmaq olar. Əsas xətt hidrogen bağları ilə dəstəklənən peptid zəncirinin əyilməsidir. Adətən əyilmə yerinin özü 4-5 amin turşusundan ibarətdir, bunların arasında prolinin olması məcburidir. Bu AK sərt və qısa skeletə malik yeganədir ki, bu da ona öz-özünə dönüş yaratmağa imkan verir.
- Beta təbəqəsi bir neçə əyilmə əmələ gətirən və onları hidrogen bağları ilə sabitləşdirən amin turşuları zənciridir. Bu uyğunluq akkordeona qatlanmış bir vərəqə çox bənzəyir. Çox vaxt aqressiv zülallar bu formaya malikdir, lakin bir çox istisnalar var.
Paralel və antiparalel beta qatını fərqləndirin. Birinci halda, zəncirin əyilmələrində və uclarında C- və N- ucları üst-üstə düşür, ikinci halda isə üst-üstə düşmür.
Üçüncü struktur
Daha zülal qablaşdırması üçüncü dərəcəli strukturun formalaşmasına gətirib çıxarır. Bu konformasiya hidrogen, disulfid, hidrofobik və ion bağlarının köməyi ilə sabitləşir. Onların çoxluğu ikinci dərəcəli quruluşu daha mürəkkəb bir quruluşa çevirməyə imkan verir.formalaşdırın və sabitləşdirin.
Qlobulyar və fibrilyar zülalları ayırın. Qlobular peptidlərin molekulu sferik quruluşdur. Nümunələr: albumin, qlobulin, üçüncü quruluşda histonlar.
Fibrilyar zülallar uzunluğu enindən çox olan güclü zəncirlər əmələ gətirir. Belə zülallar ən çox struktur və formalaşdırma funksiyalarını yerinə yetirirlər. Nümunələr fibroin, keratin, kollagen, elastindir.
Molekulun dördüncü strukturunda zülalların quruluşu
Bir neçə qlobul bir kompleksdə birləşərsə, dördüncü quruluş adlanan quruluş əmələ gəlir. Bu konformasiya bütün peptidlər üçün xarakterik deyil və mühüm və spesifik funksiyaları yerinə yetirmək lazım olduqda əmələ gəlir.
Mürəkkəb zülaldakı hər qlobul ayrıca domen və ya protomerdir. Bir molekulun dördüncü strukturunun zülallarının strukturuna toplu olaraq oliqomer deyilir.
Adətən, belə bir zülal ya hər hansı xarici amillərin təsirindən asılı olaraq, ya da müxtəlif funksiyaları yerinə yetirmək lazım olduqda bir-birini daim dəyişən bir neçə sabit konformasiyalara malikdir.
Zülalın üçüncü və dördüncü quruluşu arasındakı mühüm fərq bir neçə qlobulu birləşdirməkdən məsul olan molekullararası bağlardır. Bütün molekulun mərkəzində çox vaxt molekullararası əlaqələrin yaranmasına birbaşa təsir edən metal ionu olur.
Əlavə protein strukturları
Zülalın funksiyalarını yerinə yetirmək üçün həmişə bir amin turşusu zənciri kifayət etmir. ATƏksər hallarda belə molekullara üzvi və qeyri-üzvi təbiətli digər maddələr bağlanır. Bu xüsusiyyət çox sayda ferment üçün xarakterik olduğundan, mürəkkəb zülalların tərkibi adətən üç hissəyə bölünür:
- Apoenzim amin turşusu ardıcıllığı olan molekulun zülal hissəsidir.
- Koenzim zülal deyil, üzvi hissədir. Buraya müxtəlif növ lipidlər, karbohidratlar və hətta nuklein turşuları daxil ola bilər. Buraya bioloji aktiv birləşmələrin nümayəndələri daxildir, onların arasında vitaminlər də var.
- Kofaktor - qeyri-üzvi hissədir, əksər hallarda metal ionları ilə təmsil olunur.
Molekulun dördüncü strukturunda zülalların quruluşu müxtəlif mənşəli bir neçə molekulun iştirakını tələb edir, buna görə də bir çox ferment eyni anda üç komponentə malikdir. Məsələn, fosfokinaz, fosfat qrupunun ATP molekulundan ötürülməsini təmin edən fermentdir.
Zülal molekulunun dördüncü quruluşu harada əmələ gəlir?
Polipeptid zənciri hüceyrənin ribosomlarında sintez olunmağa başlayır, lakin zülalın daha da yetişməsi digər orqanellələrdə baş verir. Yeni əmələ gələn molekul nüvə membranı, ER, Qolji aparatı və lizosomlardan ibarət nəqliyyat sisteminə daxil olmalıdır.
Zülalın məkan strukturunun mürəkkəbləşməsi endoplazmatik retikulumda baş verir, burada təkcə müxtəlif növ bağlar (hidrogen, disulfid, hidrofobik, molekullararası, ion) əmələ gəlmir, həm də koenzim və kofaktor əlavə olunur. Bu dördüncülük meydana gətirirprotein quruluşu.
Molekul işə tam hazır olduqda ya hüceyrənin sitoplazmasına, ya da Qolji aparatına daxil olur. Sonuncu halda, bu peptidlər lizosomlara qablaşdırılır və hüceyrənin digər bölmələrinə daşınır.
Oliqomerik zülalların nümunələri
Dördüncü quruluş canlı orqanizmdə həyati funksiyaların yerinə yetirilməsinə töhfə vermək üçün nəzərdə tutulmuş zülalların quruluşudur. Üzvi molekulların mürəkkəb konformasiyası, ilk növbədə, bir çox metabolik proseslərin (fermentlərin) işinə təsir göstərməyə imkan verir.
Bioloji əhəmiyyətli zülallar hemoglobin, xlorofil və hemosiyanindir. Porfirin halqası bu molekulların əsasını təşkil edir və onların mərkəzində metal ionu yerləşir.
Hemoqlobin
Hemoqlobin zülal molekulunun dördüncü strukturu molekullararası bağlarla birləşən 4 qlobuldan ibarətdir. Mərkəzdə dəmir ionu olan bir porfindir. Zülal eritrositlərin sitoplazmasında daşınır, burada onlar sitoplazmanın ümumi həcminin təxminən 80%-ni tuturlar.
Molekulun əsasını daha qeyri-üzvi təbiətə malik olan və qırmızı rəngə boyanmış hem təşkil edir. O, həm də qaraciyərdə hemoglobinin əsas parçalanma məhsuludur.
Hamımız bilirik ki, hemoglobin mühüm nəqliyyat funksiyasını yerinə yetirir - oksigen və karbon dioksidin bütün insan orqanizminə ötürülməsi. Zülal molekulunun kompleks konformasiyası müvafiq qazları hemoglobinə bağlaya bilən xüsusi aktiv mərkəzlər əmələ gətirir.
Zülal-qaz kompleksi əmələ gələndə oksihemoqlobin və karbohemoqlobin deyilənlər əmələ gəlir. Bununla belə, daha biri varkifayət qədər sabit olan bir sıra belə birliklər: karboksihemoqlobin. Bu, zülal və karbon monoksit kompleksidir, onun stabilliyi boğulma hücumlarını həddindən artıq toksiklik ilə izah edir.
Xlorofil
Domen bağları artıq bir maqnezium ionu ilə dəstəklənən dördüncü quruluşlu zülalların başqa bir nümayəndəsi. Bütün molekulun əsas funksiyası bitkilərdəki fotosintez proseslərində iştirak etməkdir.
Porfirin halqasının radikalları ilə bir-birindən fərqlənən müxtəlif növ xlorofillər var. Bu növlərin hər biri latın əlifbasının ayrıca hərfi ilə qeyd olunur. Məsələn, quru bitkiləri xlorofil a və ya xlorofil b olması ilə xarakterizə olunur, yosunlarda isə bu zülalın digər növləri də var.
Hemosiyanin
Bu molekul bir çox alçaq heyvanlarda (buğumayaqlılar, mollyuskalar və s.) hemoglobinin analoqudur. Dördüncü molekulyar quruluşa malik zülalın strukturunda əsas fərq dəmir ionunun əvəzinə sink ionunun olmasıdır. Hemosiyanin mavi rəngə malikdir.
Bəzən insanlar düşünürlər ki, insan hemoglobinini hemosiyaninlə əvəz etsək nə baş verərdi. Bu vəziyyətdə qandakı maddələrin, xüsusən də amin turşularının adi tərkibi pozulur. Hemosiyanin karbon dioksid ilə kompleks əmələ gətirmək üçün də qeyri-sabitdir, ona görə də "mavi qan" qan laxtalanmasına meylli olacaq.
