Həyatın təriflərindən biri belədir: "Həyat zülal cisimlərinin varlıq yoludur." Planetimizdə istisnasız olaraq bütün orqanizmlərdə zülal kimi üzvi maddələr var. Bu məqalə sadə və mürəkkəb zülalları təsvir edəcək, molekulyar quruluşdakı fərqləri müəyyən edəcək və həmçinin onların hüceyrədəki funksiyalarını nəzərdən keçirəcək.
Zülallar nədir
Biokimya baxımından bunlar yüksək molekullu üzvi polimerlərdir, monomerləri 20 növ müxtəlif amin turşularıdır. Onlar peptid bağları adlanan kovalent kimyəvi bağlarla bir-birinə bağlıdır. Zülal monomerləri amfoter birləşmələr olduğundan onların tərkibində həm amin qrupu, həm də karboksil funksional qrupu var. Onların arasında CO-NH kimyəvi bağı yaranır.
Əgər polipeptid amin turşusu qalıqlarından ibarətdirsə, sadə zülal əmələ gətirir. Əlavə olaraq metal ionları, vitaminlər, nukleotidlər, karbohidratlar olan polimer molekulları mürəkkəb zülallardır. Növbəti bizpolipeptidlərin məkan quruluşunu nəzərdən keçirin.
Zülal molekullarının təşkili səviyyələri
Onlar dörd müxtəlif konfiqurasiyada gəlir. Birinci quruluş xəttidir, ən sadədir və polipeptid zəncirinin formasına malikdir, onun spirallaşması zamanı əlavə hidrogen bağları əmələ gəlir. Onlar ikincil quruluş adlanan spiralı sabitləşdirirlər. Üçüncü səviyyəli təşkilat sadə və mürəkkəb zülallara, əksər bitki və heyvan hüceyrələrinə malikdir. Son konfiqurasiya, dördüncü, kofermentlərlə birləşən yerli strukturun bir neçə molekulunun qarşılıqlı təsirindən yaranır, bu, orqanizmdə müxtəlif funksiyaları yerinə yetirən mürəkkəb zülalların quruluşudur.
Sadə zülalların müxtəlifliyi
Bu polipeptidlər qrupu çox deyil. Onların molekulları yalnız amin turşusu qalıqlarından ibarətdir. Zülallara, məsələn, histonlar və qlobulinlər daxildir. Birincisi nüvənin strukturunda təqdim olunur və DNT molekulları ilə birləşir. İkinci qrup - qlobulinlər - qan plazmasının əsas komponentləri hesab olunur. Qamma-qlobulin kimi bir zülal immun müdafiə funksiyalarını yerinə yetirir və antikordur. Bu birləşmələr kompleks karbohidratlar və zülalları ehtiva edən komplekslər yarada bilər. Kollagen və elastin kimi fibrilyar sadə zülallar birləşdirici toxuma, qığırdaq, tendon və dərinin bir hissəsidir. Onların əsas funksiyaları tikinti və dəstəkdir.
Protein tubulin kirpiklər, evqlena, parazit bayraqcıqlar kimi birhüceyrəli orqanizmlərin kirpikləri və bayraqcıqlarının tərkib hissəsi olan mikrotubulların bir hissəsidir. Eyni zülal çoxhüceyrəli orqanizmlərdə (sperma flagellaları, yumurta kirpikləri, nazik bağırsağın kirpikli epiteli) olur.
Albumin zülalı saxlama funksiyasını yerinə yetirir (məsələn, yumurta ağı). Taxıl bitkilərinin - çovdar, düyü, buğda toxumlarının endospermində zülal molekulları toplanır. Onlara hüceyrə daxilolmaları deyilir. Bu maddələr toxum rüşeyminin inkişafının başlanğıcında istifadə olunur. Bundan əlavə, buğda dənələrində yüksək protein tərkibi unun keyfiyyətinin çox mühüm göstəricisidir. Qlütenlə zəngin olan undan bişmiş çörək yüksək dada malikdir və daha sağlamdır. Gluten bərk buğda sortlarının tərkibində olur. Dərin dəniz balıqlarının qan plazmasında onların soyuqdan ölməsinin qarşısını alan zülallar var. Onlar aşağı su temperaturunda bədənin ölümünün qarşısını alan antifriz xüsusiyyətlərinə malikdirlər. Digər tərəfdən, geotermal bulaqlarda yaşayan termofil bakteriyaların hüceyrə divarında təbii konfiqurasiyasını (üçüncü və ya dördüncü struktur) saxlaya bilən və +50 ilə + 90 °С temperatur diapazonunda denaturasiya etməyən zülallar vardır.
Proteidlər
Bunlar yerinə yetirdikləri müxtəlif funksiyalara görə böyük müxtəliflik ilə xarakterizə olunan kompleks zülallardır. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, bu qrup polipeptidlər, zülal hissəsi ilə yanaşı, protez qrupu da ehtiva edir. Yüksək temperatur, ağır metalların duzları, qatılaşdırılmış qələvilər və turşular kimi müxtəlif amillərin təsiri altında mürəkkəb zülallar öz xüsusiyyətlərini dəyişə bilirlər.məkan forması, onu sadələşdirir. Bu fenomen denatürasiya adlanır. Mürəkkəb zülalların quruluşu pozulur, hidrogen bağları pozulur, molekullar xassələrini və funksiyalarını itirir. Bir qayda olaraq, denatürasiya geri dönməzdir. Lakin katalitik, motor və siqnal funksiyalarını yerinə yetirən bəzi polipeptidlər üçün renaturasiya mümkündür - zülalın təbii strukturunun bərpası.
Sabitləşdirici faktorun təsiri uzun müddət baş verərsə, zülal molekulu tamamilə məhv olur. Bu, ilkin strukturun peptid bağlarının parçalanmasına gətirib çıxarır. Artıq protein və onun funksiyalarını bərpa etmək mümkün deyil. Bu fenomen məhv adlanır. Buna misal olaraq toyuq yumurtasının qaynadılmasını göstərmək olar: maye zülal - üçüncü dərəcəli strukturda olan albumin tamamilə məhv olur.
Protein biosintezi
Bir daha xatırladaq ki, canlı orqanizmlərin polipeptidlərinin tərkibinə 20 amin turşusu daxildir ki, onların arasında vacib olanlar da var. Bunlar lizin, metionin, fenilalanin və s. Onlar nazik bağırsaqdan qan dövranına daxil olur, oradakı protein məhsulları parçalandıqdan sonra. Əsas olmayan amin turşularını (alanin, prolin, serin) sintez etmək üçün göbələklər və heyvanlar azot tərkibli birləşmələrdən istifadə edirlər. Avtotrof olan bitkilər müstəqil olaraq kompleks zülalları təmsil edən bütün zəruri mürəkkəb monomerləri əmələ gətirirlər. Bunun üçün onlar assimilyasiya reaksiyalarında nitratlar, ammonyak və ya sərbəst azotdan istifadə edirlər. Mikroorqanizmlərdə bəzi növlər özlərini amin turşularının tam dəsti ilə təmin edir, digərlərində isə yalnız bəzi monomerlər sintez olunur. Mərhələlərprotein biosintezi bütün canlı orqanizmlərin hüceyrələrində baş verir. Transkripsiya nüvədə, tərcümə isə hüceyrənin sitoplazmasında baş verir.
Birinci mərhələ - mRNT prekursorunun sintezi RNT polimeraza fermentinin iştirakı ilə baş verir. O, DNT zəncirləri arasında hidrogen bağlarını qırır və onlardan birində, tamamlayıcılıq prinsipinə əsasən, pre-mRNT molekulunu yığır. O, dilimlənməyə məruz qalır, yəni yetkinləşir və sonra nüvədən sitoplazmaya daxil olaraq matrisli ribonuklein turşusu əmələ gətirir.
İkinci mərhələnin həyata keçirilməsi üçün xüsusi orqanoidlərə - ribosomlara, həmçinin informasiya və nəqliyyat ribonuklein turşularının molekullarına malik olmaq lazımdır. Digər vacib şərt ATP molekullarının olmasıdır, çünki zülal biosintezini əhatə edən plastik mübadilə reaksiyaları enerjinin udulması ilə baş verir.
Fermentlər, onların quruluşu və funksiyaları
Bu, hüceyrələrdə biokimyəvi reaksiyaların sürətinə təsir edən maddələr kimi çıxış edən böyük bir zülal qrupudur (təxminən 2000). Onlar sadə (trepsin, pepsin) və ya mürəkkəb ola bilər. Kompleks zülallar koenzim və apofermentdən ibarətdir. Zülalın özünün təsir etdiyi birləşmələrə nisbətən spesifikliyi kofermenti təyin edir və zülalların aktivliyi yalnız zülal komponenti apofermentlə əlaqəli olduqda müşahidə olunur. Fermentin katalitik fəaliyyəti bütün molekuldan deyil, yalnız aktiv yerindən asılıdır. Onun strukturu prinsipə görə katalizləşdirilmiş maddənin kimyəvi quruluşuna uyğundur"açar kilidi", buna görə də fermentlərin hərəkəti ciddi şəkildə spesifikdir. Mürəkkəb zülalların funksiyaları həm metabolik proseslərdə iştirak etmək, həm də qəbuledici kimi istifadə etməkdir.
Mürəkkəb zülalların sinifləri
Onlar biokimyaçılar tərəfindən 3 kriteriya əsasında hazırlanıb: fiziki və kimyəvi xassələr, funksional xüsusiyyətlər və zülalların spesifik struktur xüsusiyyətləri. Birinci qrupa elektrokimyəvi xassələri ilə fərqlənən polipeptidlər daxildir. Onlar əsas, neytral və turşuya bölünür. Suya münasibətdə zülallar hidrofilik, amfifil və hidrofobik ola bilər. İkinci qrupa əvvəllər bizim tərəfimizdən nəzərdən keçirilən fermentlər daxildir. Üçüncü qrupa protez qruplarının kimyəvi tərkibinə görə fərqlənən polipeptidlər daxildir (bunlar xromoproteinlər, nukleoproteinlər, metalloproteinlərdir).
Mürəkkəb zülalların xassələrini daha ətraflı nəzərdən keçirək. Məsələn, ribosomların bir hissəsi olan turşu zülalında 120 amin turşusu var və universaldır. Həm prokaryotik, həm də eukaryotik hüceyrələrin zülal sintez edən orqanoidlərində olur. Bu qrupun başqa bir nümayəndəsi olan S-100 zülalı bir kalsium ionu ilə bağlanmış iki zəncirdən ibarətdir. Bu neyronların və neyrogliyaların bir hissəsidir - sinir sisteminin dəstəkləyici toxuması. Bütün turşu zülalların ümumi xüsusiyyəti iki əsaslı karboksilik turşuların yüksək tərkibidir: glutamik və aspartik. Qələvi zülallara histonlar - DNT və RNT-nin nuklein turşularının bir hissəsi olan zülallar daxildir. Onların kimyəvi tərkibinin bir xüsusiyyəti çox miqdarda lizin və arginindir. Histonlar nüvənin xromatini ilə birlikdə hüceyrə irsiyyətinin ən vacib strukturları olan xromosomları əmələ gətirirlər. Bu zülallar transkripsiya və tərcümə proseslərində iştirak edir. Amfifilik zülallar hüceyrə membranlarında geniş şəkildə mövcuddur və ikiqat lipoprotein əmələ gətirir. Beləliklə, yuxarıda nəzərdən keçirilən kompleks zülalların qruplarını tədqiq edərək əmin olduq ki, onların fiziki-kimyəvi xassələri zülal komponentinin və protez qruplarının quruluşu ilə müəyyən edilir.
Bəzi kompleks hüceyrə membranı zülalları müxtəlif kimyəvi birləşmələri, məsələn, antigenləri tanıya və onlara cavab verə bilir. Bu, zülalların siqnal funksiyasıdır, xarici mühitdən gələn maddələrin seçici sorulması prosesləri və onun qorunması üçün çox vacibdir.
Qlikoproteinlər və proteoqlikanlar
Onlar protez qruplarının biokimyəvi tərkibinə görə bir-birindən fərqlənən mürəkkəb zülallardır. Zülal komponenti ilə karbohidrat hissəsi arasında kimyəvi bağlar kovalent-qlikoziddirsə, belə maddələr qlikoproteinlər adlanır. Onların apoenzimi mono- və oliqosakaridlərin molekulları ilə təmsil olunur, belə zülallara misal olaraq protrombin, fibrinogen (qanın laxtalanmasında iştirak edən zülallar) ola bilər. Kortiko- və gonadotrop hormonlar, interferonlar, membran fermentləri də qlikoproteinlərdir. Proteoqlikan molekullarında zülal hissəsi cəmi 5%, qalan hissəsi protez qrupuna (heteropolisaxarid) düşür. Hər iki hissə OH-treonin və arginin qruplarının və NH₂-qlutamin və lizin qruplarının qlikozid bağı ilə bağlanır. Proteoqlikan molekulları hüceyrənin su-duz mübadiləsində çox mühüm rol oynayır. Aşağıdatədqiq etdiyimiz kompleks zülalların cədvəlini təqdim edir.
| Qlikoproteinlər | Proteoqlikanlar |
| Protez qruplarının struktur komponentləri | |
| 1. Monosaxaridlər (qlükoza, qalaktoza, mannoz) | 1. Hialuron turşusu |
| 2. Oliqosakaridlər (m altoza, laktoza, saxaroza) | 2. Xondroit turşusu. |
| 3. Monosaxaridlərin asetilləşdirilmiş amin törəmələri | 3. Heparin |
| 4. Deoksisaxaridlər | |
| 5. Neyramik və sialik turşular | |
Metalloproteinlər
Bu maddələrin molekullarında bir və ya bir neçə metalın ionları var. Yuxarıdakı qrupa aid olan kompleks zülalların nümunələrini nəzərdən keçirin. Bunlar ilk növbədə sitoxrom oksidaz kimi fermentlərdir. O, mitoxondrilərin kristallarında yerləşir və ATP sintezini aktivləşdirir. Ferrin və transferrin dəmir ionları olan zülallardır. Birincisi onları hüceyrələrə yerləşdirir, ikincisi isə qanda daşıyıcı zülaldır. Başqa bir metalloprotein alfa-amelazadır, tərkibində kalsium ionları var, tüpürcək və pankreas suyunun bir hissəsidir, nişastanın parçalanmasında iştirak edir. Hemoqlobin həm metalloprotein, həm də xromoproteindir. O, oksigen daşıyan nəqliyyat zülalının funksiyalarını yerinə yetirir. Nəticədə mürəkkəb oksihemoqlobin əmələ gəlir. Karbon monoksit, başqa cür dəm qazı tənəffüs edildikdə, onun molekulları eritrosit hemoglobin ilə çox sabit birləşmə əmələ gətirir. Tez orqan və toxumalara yayılaraq zəhərlənməyə səbəb olur.hüceyrələr. Nəticədə, karbonmonoksitin uzun müddət inhalyasiyası ilə boğulma nəticəsində ölüm baş verir. Hemoqlobin katabolizm proseslərində əmələ gələn karbon dioksidi də qismən ötürür. Qan axını ilə karbon qazı ağciyərlərə və böyrəklərə, onlardan isə xarici mühitə daxil olur. Bəzi xərçəngkimilərdə və mollyuskalarda hemosiyanin oksigen daşıyan zülaldır. Dəmir əvəzinə onun tərkibində mis ionları var, ona görə də heyvanların qanı qırmızı deyil, mavi olur.
Xlorofil Funksiyaları
Daha əvvəl qeyd etdiyimiz kimi, mürəkkəb zülallar piqmentlərlə - rəngli üzvi maddələrlə komplekslər yarada bilər. Onların rəngi günəş işığının müəyyən spektrlərini seçici şəkildə udan xromoform qruplarından asılıdır. Bitki hüceyrələrində yaşıl plastidlər - xlorofil piqmentini ehtiva edən xloroplastlar var. Maqnezium atomlarından və polihidrik spirt fitolundan ibarətdir. Onlar zülal molekulları ilə əlaqələndirilir və xloroplastların özlərində tilakoidlər (lövhələr) və ya yığınlarda bağlanmış membranlar - qrana var. Onların tərkibində fotosintetik piqmentlər - xlorofillər və əlavə karotenoidlər var. Fotosintetik reaksiyalarda istifadə olunan bütün fermentlər buradadır. Beləliklə, tərkibində xlorofil olan xromoproteinlər maddələr mübadiləsində, yəni assimilyasiya və dissimilyasiya reaksiyalarında ən mühüm funksiyaları yerinə yetirirlər.
Viral zülallar
Onlar Vira Aləminin bir hissəsi olan qeyri-hüceyrəli həyat formalarının nümayəndələri tərəfindən saxlanılır. Virusların öz zülal sintez aparatları yoxdur. Nuklein turşuları, DNT və ya RNT sintezə səbəb ola bilərvirusla yoluxmuş hüceyrənin özü tərəfindən öz hissəcikləri. Sadə viruslar yalnız tütün mozaikası virusu kimi spiral və ya çoxüzlü strukturlara yığcam şəkildə yığılmış zülal molekullarından ibarətdir. Kompleks viruslar ev sahibi hüceyrənin plazma membranının bir hissəsini təşkil edən əlavə bir membrana malikdir. Buraya glikoproteinlər (hepatit B virusu, çiçək virusu) daxil ola bilər. Qlikoproteinlərin əsas funksiyası ev sahibi hüceyrə membranında xüsusi reseptorların tanınmasıdır. Əlavə viral zərflərə DNT replikasiyasını və ya RNT transkripsiyasını təmin edən ferment zülalları da daxildir. Yuxarıda deyilənlərə əsasən, aşağıdakı nəticəyə gəlmək olar: viral hissəciklərin zərf zülalları ev sahibi hüceyrənin membran zülallarından asılı olan spesifik quruluşa malikdir.
Bu məqalədə biz mürəkkəb zülalları xarakterizə etdik, onların müxtəlif canlı orqanizmlərin hüceyrələrində quruluşunu və funksiyalarını öyrəndik.
