Makromolekul yüksək molekulyar çəkiyə malik olan molekuldur. Onun strukturu dəfələrlə təkrarlanan keçidlər şəklində təqdim olunur. Bu cür birləşmələrin xüsusiyyətlərini, canlıların həyatı üçün əhəmiyyətini nəzərdən keçirin.
Tərkibin xüsusiyyətləri
Bioloji makromolekullar yüz minlərlə kiçik başlanğıc materialdan əmələ gəlir. Canlı orqanizmlər üç əsas makromolekul növü ilə xarakterizə olunur: zülallar, polisaxaridlər, nuklein turşuları.
Onlar üçün ilkin monomerlər monosaxaridlər, nukleotidlər, amin turşularıdır. Makromolekul hüceyrə kütləsinin demək olar ki, 90 faizini təşkil edir. Amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığından asılı olaraq spesifik zülal molekulu əmələ gəlir.
Yüksək molekulyar çəki 103 Da-dan çox molyar kütləə malik olan maddələrdir.
Termin tarixi
Makromolekul nə vaxt meydana çıxdı? Bu konsepsiya 1922-ci ildə kimya üzrə Nobel mükafatı laureatı Hermann Staudinger tərəfindən təqdim edilmişdir.
Polimer top təsadüfən açılma nəticəsində yaranan dolaşıq sap kimi görünə bilərrulon otağı boyunca. Bu rulon sistematik olaraq öz konformasiyasını dəyişir; bu, makromolekulun məkan konfiqurasiyasıdır. O, Broun hərəkətinin trayektoriyasına bənzəyir.
Belə bir rulonun əmələ gəlməsi, müəyyən məsafədə polimer zəncirinin istiqamət haqqında məlumatı "itirməsi" səbəbindən baş verir. Yüksək molekullu birləşmələrin uzunluğu struktur fraqmentin uzunluğundan xeyli uzun olduğu halda rulondan danışmaq olar.
Qlobul konfiqurasiya
Makromolekul sıx bir konformasiyadır ki, burada polimerin həcm hissəsini vahidlə müqayisə etmək olar. Qlobular hal o hallarda həyata keçirilir ki, ayrı-ayrı polimer vahidlərinin öz aralarında və xarici mühit arasında qarşılıqlı təsiri altında qarşılıqlı cazibə yaranır.
Makromolekulun strukturunun nüsxəsi suyun belə bir strukturun elementi kimi daxil edilmiş hissəsidir. Bu, makromolekulun ən yaxın nəmləndirici mühitidir.
Zülal molekulunun xarakteristikası
Protein makromolekulları hidrofilik maddələrdir. Quru bir protein suda həll edildikdə, əvvəlcə şişir, sonra məhlula tədricən keçid müşahidə olunur. Şişkinlik zamanı su molekulları zülala daxil olur, strukturunu qütb qrupları ilə bağlayır. Bu, polipeptid zəncirinin sıx bağlamasını gevşetir. Şişmiş zülal molekulu arxa həll hesab olunur. Su molekullarının sonrakı udulması ilə zülal molekullarının ümumi kütlədən ayrılması müşahidə olunur vədağılma prosesi də var.
Lakin zülal molekulunun şişməsi bütün hallarda əriməyə səbəb olmur. Məsələn, su molekullarının udulmasından sonra kollagen şişmiş vəziyyətdə qalır.
Hidrat nəzəriyyəsi
Bu nəzəriyyəyə görə yüksək molekullu birləşmələr sadəcə adsorbsiya etmir, həm də mənfi yüklü amin turşularının yan radikallarının qütb fraqmentləri ilə, eləcə də müsbət yük daşıyan əsas amin turşuları ilə elektrostatik olaraq su molekullarını birləşdirir.
Qismən nəmlənmiş su, su molekulları ilə hidrogen bağları yaradan peptid qrupları ilə bağlıdır.
Məsələn, qütb olmayan yan qrupları olan polipeptidlər şişir. Peptid qruplarına bağlandıqda, polipeptid zəncirlərini itələyir. Zəncirlərarası körpülərin olması zülal molekullarının tamamilə parçalanmasına, məhlul halına gəlməsinə imkan vermir.
Makromolekulların strukturu qızdırıldıqda məhv olur, nəticədə polipeptid zəncirlərinin qırılması və sərbəst buraxılması baş verir.
Jelatinin xüsusiyyətləri
Jelatinin kimyəvi tərkibi kollagenə bənzəyir, su ilə özlü maye əmələ gətirir. Jelatinin xarakterik xüsusiyyətləri arasında onun gelləşmə qabiliyyəti var.
Bu tip molekullar hemostatik və plazma əvəzedici maddələr kimi istifadə olunur. Jelatinin gel əmələ gətirmə qabiliyyəti əczaçılıq sənayesində kapsul istehsalında istifadə olunur.
Holluq xüsusiyyətimakromolekullar
Bu tip molekulların suda həll olma qabiliyyəti fərqlidir. Amin turşusu tərkibi ilə müəyyən edilir. Quruluşda qütblü amin turşularının olması ilə suda həll olma qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə artır.
Həmçinin bu xassə makromolekulun təşkilinin özəlliyi ilə bağlıdır. Qlobulyar zülallar fibrilyar makromolekullardan daha yüksək həll qabiliyyətinə malikdir. Çoxsaylı təcrübələr zamanı həlletmənin istifadə olunan həlledicinin xüsusiyyətlərindən asılılığı müəyyən edilmişdir.
Hər bir zülal molekulunun ilkin quruluşu fərqlidir, bu da zülala fərdi xüsusiyyətlər verir. Polipeptid zəncirləri arasında çarpaz əlaqələrin olması həllolma qabiliyyətini azaldır.
Zülal molekullarının ilkin strukturu peptid (amid) bağları hesabına formalaşır, o məhv edildikdə zülal denatürasiyası baş verir.
Duzlama
Zülal molekullarının həllolma qabiliyyətini artırmaq üçün neytral duzların məhlullarından istifadə edilir. Məsələn, oxşar şəkildə zülalların selektiv çökdürülməsi həyata keçirilə bilər, onların fraksiyalaşdırılması həyata keçirilə bilər. Nəticədə molekulların sayı qarışığın ilkin tərkibindən asılıdır.
Duzlama yolu ilə əldə edilən zülalların özəlliyi duzun tam çıxarılmasından sonra bioloji xüsusiyyətlərinin saxlanmasıdır.
Prosesin mahiyyəti makromolekulun sabitliyini təmin edən nəmlənmiş zülal qabığının duzunun anionlar və kationlar tərəfindən xaric edilməsindən ibarətdir. Sulfatlar istifadə edildikdə, protein molekullarının maksimum sayı duzlanır. Bu üsul zülal makromolekullarını təmizləmək və ayırmaq üçün istifadə olunur, çünki onlar mahiyyət etibariləyükün böyüklüyünə, hidratasiya qabığının parametrlərinə görə fərqlənir. Hər bir zülalın özünün duzlanma zonası var, yəni bunun üçün müəyyən konsentrasiyanın duzunu seçmək lazımdır.
Amin turşuları
Hazırda zülal molekullarının bir hissəsi olan iki yüzə yaxın amin turşusu məlumdur. Quruluşundan asılı olaraq iki qrupa bölünürlər:
- makromolekulların bir hissəsi olan proteinogen;
- qeyri-proteinogen, zülalların əmələ gəlməsində fəal iştirak etmir.
Alimlər heyvan və bitki mənşəli bir çox protein molekullarında amin turşularının ardıcıllığını deşifrə edə biliblər. Zülal molekullarının tərkibində olduqca tez-tez rast gəlinən amin turşuları arasında serin, qlisin, lösin, alanini qeyd edirik. Hər bir təbii biopolimerin öz amin turşusu tərkibi var. Məsələn, protaminlərdə təxminən 85 faiz arginin var, lakin onların tərkibində asidik, siklik amin turşuları yoxdur. Fibroin qlisinin təxminən yarısını ehtiva edən təbii ipəyin zülal molekuludur. Kollagen digər protein makromolekullarında olmayan hidroksiprolin, hidroksilizin kimi nadir amin turşularını ehtiva edir.
Amin turşusu tərkibi təkcə amin turşularının xüsusiyyətləri ilə deyil, həm də protein makromolekullarının funksiyaları və təyinatı ilə müəyyən edilir. Onların ardıcıllığı genetik kodla müəyyən edilir.
Biopolimerlərin struktur təşkili səviyyələri
Dörd səviyyə var: ibtidai, orta, üçüncü və həmçinin dördüncü. Hər bir strukturfərqli xüsusiyyətlər var.
Zülal molekullarının əsas strukturu peptid bağları ilə bağlanmış amin turşusu qalıqlarının xətti polipeptid zəncirindən ibarətdir.
Bir amin turşusunun karboksil qrupu ilə digər molekulun aminqrupu arasında peptid kovalent bağları ehtiva etdiyi üçün ən sabit olan bu strukturdur.
İkincil struktur hidrogen bağlarının köməyi ilə polipeptid zəncirinin spiral şəklində yığılmasını nəzərdə tutur.
Üçüncü tip biopolimer polipeptidin məkanda qablaşdırılması ilə əldə edilir. Onlar üçüncü dərəcəli strukturların spiral və lay-qatlanmış formalarını bölürlər.
Qlobulyar zülallar elliptik, fibrilyar molekullar isə uzunsov formaya malikdir.
Makromolekulda yalnız bir polipeptid zənciri varsa, zülal yalnız üçüncü quruluşa malikdir. Məsələn, oksigenin bağlanması üçün zəruri olan əzələ toxuması zülalıdır (miyoqlobin). Bəzi biopolimerlər hər biri üçüncü dərəcəli quruluşa malik olan bir neçə polipeptid zəncirindən qurulur. Bu halda makromolekul böyük struktura birləşmiş bir neçə qlobuldan ibarət dördüncü quruluşa malikdir. Hemoqlobin təxminən 8 faiz histidin ehtiva edən yeganə dördüncü zülal hesab edilə bilər. Məhz o, eritrositlərdə aktiv hüceyrədaxili tampondur və bu, qanın pH dəyərini sabit saxlamağa imkan verir.
Nuklein turşuları
Onlar fraqmentlərdən əmələ gələn makromolekulyar birləşmələrdirnukleotidlər. RNT və DNT bütün canlı hüceyrələrdə olur, onlar irsi məlumatların saxlanması, ötürülməsi və həyata keçirilməsi funksiyasını yerinə yetirirlər. Nukleotidlər monomer rolunu oynayır. Onların hər birində azotlu əsasın, karbohidratın, həmçinin fosfor turşusunun qalığı var. Tədqiqatlar göstərmişdir ki, müxtəlif canlı orqanizmlərin DNT-sində tamamlayıcılıq (komplementarlıq) prinsipi müşahidə olunur. Nuklein turşuları suda həll olunur, lakin üzvi həlledicilərdə həll olunmur. Bu biopolimerlər artan temperatur, ultrabənövşəyi şüalanma nəticəsində məhv olur.
Nəticə əvəzinə
Müxtəlif zülallara və nuklein turşularına əlavə olaraq, karbohidratlar makromolekullardır. Tərkibindəki polisaxaridlər xoş şirin dadı olan yüzlərlə monomerə malikdir. Makromolekulların iyerarxik quruluşuna misal olaraq nəhəng zülal molekulları və mürəkkəb alt vahidlərə malik nuklein turşuları daxildir.
Məsələn, qlobulyar zülal molekulunun məkan quruluşu amin turşularının iyerarxik çoxsəviyyəli təşkilinin nəticəsidir. Fərdi səviyyələr arasında sıx əlaqə var, daha yüksək səviyyənin elementləri aşağı təbəqələrlə əlaqələndirilir.
Bütün biopolimerlər mühüm oxşar funksiyanı yerinə yetirirlər. Onlar canlı hüceyrələr üçün tikinti materialıdır, irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsindən məsuldurlar. Hər bir canlı özünəməxsus zülallarla xarakterizə olunur, ona görə də biokimyaçılar çətin və məsuliyyətli bir vəzifə ilə üzləşirlər və bunun həlli ilə canlı orqanizmləri müəyyən ölümdən xilas edirlər.
