Məqaləmiz Yer kürəsində həyat fenomeninin əsasını təşkil edən maddələrin xassələrinin öyrənilməsinə həsr olunacaq. Protein molekulları qeyri-hüceyrə formalarında mövcuddur - viruslar, prokaryotik və nüvə hüceyrələrinin sitoplazma və orqanellələrinin bir hissəsidir. Nuklein turşuları ilə yanaşı, irsiyyət maddəsini - xromatini əmələ gətirir və nüvənin əsas komponentlərini - xromosomları əmələ gətirirlər. Siqnal, tikinti, katalitik, qoruyucu, enerji - bu, zülalların yerinə yetirdiyi bioloji funksiyaların siyahısıdır. Zülalların fiziki-kimyəvi xüsusiyyətləri onların həll olunma, çökmə və duz çıxarma qabiliyyətidir. Bundan əlavə, onlar denaturasiya qabiliyyətinə malikdirlər və kimyəvi təbiətlərinə görə amfoter birləşmələrdir. Gəlin zülalların bu xassələrini daha ətraflı araşdıraq.
Protein monomerlərinin növləri
20 növ α-amin turşuları zülalın struktur vahidləridir. Karbohidrogen radikalına əlavə olaraq onların tərkibində NH2- amin qrupu və COOH-karboksil qrupu. Funksional qruplar zülal monomerlərinin turşu və əsas xassələrini müəyyən edir. Buna görə də üzvi kimyada bu sinfə aid birləşmələrə amfoter maddələr deyilir. Molekulun içindəki karboksil qrupunun hidrogen ionları parçalana və amin qruplarına bağlana bilər. Nəticə daxili duzdur. Molekulda bir neçə karboksil qrupu varsa, o zaman birləşmə qlutamik və ya aspartik turşu kimi asidik olacaqdır. Amin qrupları üstünlük təşkil edirsə, amin turşuları əsasdır (histidin, lizin, arginin). Bərabər sayda funksional qrupla peptid məhlulu neytral reaksiya verir. Müəyyən edilmişdir ki, hər üç növ amin turşusunun olması zülalların hansı xüsusiyyətlərə malik olacağına təsir edir. Zülalların fiziki-kimyəvi xassələri: həllolma qabiliyyəti, pH, makromolekul yükü, turşu və əsas amin turşularının nisbəti ilə müəyyən edilir.
Peptidlərin həllinə hansı amillər təsir edir
Protein makromolekullarının nəmləndirilməsi və ya həlli proseslərinin asılı olduğu bütün zəruri meyarları öyrənək. Bunlar: amin turşusu qalıqlarının sayı ilə müəyyən edilən məkan konfiqurasiyası və molekulyar çəki. O, həmçinin üçüncü strukturda zülalın səthində yerləşən qütb və qeyri-polyar hissələrin - radikalların nisbətini və polipeptid makromolekulunun ümumi yükünü nəzərə alır. Yuxarıda göstərilən bütün xüsusiyyətlər zülalın həllinə birbaşa təsir göstərir. Gəlin onlara daha yaxından nəzər salaq.
Qlobullar və onların nəmləndirmə qabiliyyəti
Peptidin xarici quruluşu sferik formadadırsa, o zaman onun kürə quruluşundan danışmaq adətdir. O, hidrogen və hidrofobik bağlarla, həmçinin makromolekulun əks yüklü hissələrinin elektrostatik cazibə qüvvələri ilə sabitləşir. Məsələn, qan vasitəsilə oksigen molekullarını daşıyan hemoglobin dördüncü formada hem ilə birləşmiş miyoqlobinin dörd fraqmentindən ibarətdir. Albuminlər, α- və ϒ-qlobulinlər kimi qan zülalları qan plazması maddələri ilə asanlıqla qarşılıqlı əlaqədə olur. İnsülin məməlilərdə və insanlarda qan qlükoza səviyyəsini tənzimləyən başqa bir qlobul peptiddir. Belə peptid komplekslərinin hidrofobik hissələri kompakt strukturun ortasında, hidrofilik hissələri isə onun səthində yerləşir. Bu, bədənin maye mühitində yerli xüsusiyyətlərin qorunmasını təmin edir və onları suda həll olunan zülallar qrupuna birləşdirir. İstisna insan və heyvan hüceyrələrinin membranlarının mozaika quruluşunu təşkil edən qlobulyar zülallardır. Onlar qlikolipidlərlə əlaqələndirilir və hüceyrələrarası mayedə həll olunmur, bu da onların hüceyrədə maneə rolunu təmin edir.
Fibrilyar peptidlər
Dermisin bir hissəsi olan və möhkəmliyini və elastikliyini təyin edən kollagen və elastin filamentli quruluşa malikdir. Məkan konfiqurasiyasını dəyişdirərək uzana bilirlər. Fibroin, ipəkqurdu sürfələri tərəfindən istehsal olunan təbii ipək zülalıdır. Kiçik bir kütlə və molekulyar uzunluğa malik amin turşularından ibarət qısa struktur lifləri ehtiva edir. Bunlar, ilk növbədə, serin, alanin və qlisindir. Onunpolipeptid zəncirləri kosmosda şaquli və üfüqi istiqamətlərdə yönəldilmişdir. Maddə struktur polipeptidlərə aiddir və laylı formaya malikdir. Qlobulyar polipeptidlərdən fərqli olaraq, fibrillərdən ibarət zülalın həll qabiliyyəti çox aşağıdır, çünki onun amin turşularının hidrofobik radikalları makromolekulun səthində yerləşir və qütb həlledici hissəcikləri dəf edir.
Keratinlər və onların quruluşunun xüsusiyyətləri
Fibroin və kollagen kimi fibrilyar formalı struktur zülallar qrupunu nəzərə alaraq təbiətdə geniş yayılmış peptidlərin daha bir qrupu - keratinlər üzərində dayanmaq lazımdır. Onlar insan və heyvan bədəninin saç, dırnaq, lələk, yun, dırnaq və pəncə kimi hissələrinin əsasını təşkil edir. Biokimyəvi quruluşu baxımından keratin nədir? İki növ peptid olduğu müəyyən edilmişdir. Birincisi spiral ikincil struktur (α-keratin) formasına malikdir və saçın əsasını təşkil edir. Digəri daha sərt laylı fibrillərlə təmsil olunur - bu β-keratindir. Heyvanların bədəninin sərt hissələrində tapıla bilər: dırnaqlarda, quş dimdiklərində, sürünənlərin pulcuqlarında, yırtıcı məməlilərin və quşların pəncələrində. Onun valin, fenilalanin, izolösin kimi amin turşularının çoxlu sayda hidrofobik radikal ehtiva etməsinə əsaslanaraq keratin nədir? Suda və digər qütb həlledicilərdə həll olunmayan zülaldır, qoruyucu və struktur funksiyalarını yerinə yetirir.
Mühitin pH-nin protein polimerinin yükünə təsiri
Daha əvvəl zülalın funksional qruplarını qeyd etmişdikmonomerlər - amin turşuları, onların xassələrini təyin edin. İndi əlavə edirik ki, polimerin yükü də onlardan asılıdır. İon radikalları - qlutamik və aspartik turşuların karboksil qrupları və arginin və histidinin amin qrupları polimerin ümumi yükünə təsir göstərir. Turşu, neytral və ya qələvi məhlullarda da fərqli davranırlar. Zülalın həll olması da bu amillərdən asılıdır. Beləliklə, pH <7-də məhlulda karboksilin parçalanmasını maneə törədən hidrogen protonlarının artıq konsentrasiyası var, beləliklə, zülal molekulunun ümumi müsbət yükü artır.
Neytral məhlul mühitində və arginin, histidin və lizin monomerlərinin çoxluğu ilə zülalda kationların yığılması da artır. Qələvi mühitdə polipeptid molekulunun mənfi yükü artır, çünki hidrogen ionlarının artıqlığı hidroksil qruplarını birləşdirərək su molekullarının əmələ gəlməsinə sərf olunur.
Zülalların həll olunma qabiliyyətini təyin edən amillər
Bir zülal spiralındakı müsbət və mənfi yüklərin sayının eyni olduğu bir vəziyyəti təsəvvür edək. Bu vəziyyətdə mühitin pH-ı izoelektrik nöqtə adlanır. Peptid makromolekulunun ümumi yükü sıfıra bərabər olur və onun suda və ya digər qütb həlledicidə həllolma qabiliyyəti minimal olacaqdır. Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsinin müddəalarında deyilir ki, dipollardan ibarət qütb həlledicidə maddənin həllolma qabiliyyəti nə qədər yüksək olarsa, həll olunmuş birləşmənin hissəcikləri bir o qədər qütbləşir. Həll qabiliyyətini təyin edən amilləri də izah edirlərzülallar: onların izoelektrik nöqtəsi və peptidin hidratasiya və ya həllinin onun makromolekulunun ümumi yükündən asılılığı. Bu sinfə aid polimerlərin çoxunda -COO- qrupları çoxdur və bir qədər turşuluq xassələri var. İstisna irsiyyətin nüvə maddəsinin bir hissəsi olan əvvəllər qeyd olunan membran zülalları və peptidlər olacaq - xromatin. Sonuncular histon adlanır və polimer zəncirində çoxlu sayda amin qruplarının olması səbəbindən əsas xassələrə malikdir.
Zülalların elektrik sahəsində davranışı
Praktik məqsədlər üçün, məsələn, qan zülallarını fraksiyalara və ya fərdi makromolekullara ayırmaq çox vaxt lazım olur. Bunun üçün yüklü polimer molekullarının elektrik sahəsində elektrodlara müəyyən sürətlə hərəkət etmək qabiliyyətindən istifadə edə bilərsiniz. Müxtəlif kütlə və yüklü peptidləri ehtiva edən bir həll daşıyıcıya yerləşdirilir: kağız və ya xüsusi bir gel. Elektrik impulslarını, məsələn, qan plazmasının bir hissəsindən keçirərək, 18 fraksiyaya qədər fərdi zülal əldə edilir. Onların arasında: bütün növ qlobulinlər, həmçinin ən vacib komponenti (qan plazması peptidlərinin kütləsinin 60%-ə qədərini təşkil edir) deyil, həm də osmos proseslərində mərkəzi rol oynayan protein albuminlər. və qan dövranı.
Duz konsentrasiyası zülalın həllinə necə təsir edir
Peptidlərin təkcə gel, köpük və emulsiya deyil, həm də məhlul əmələ gətirmə qabiliyyəti onların fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərini əks etdirən mühüm xüsusiyyətdir. Məsələn, əvvəllər öyrənilmiştaxıl toxumlarının, südün və qan serumunun endospermində olan albuminlər tez bir zamanda 3-10 faiz aralığında natrium xlorid kimi neytral duzların konsentrasiyası ilə sulu məhlullar əmələ gətirir. Eyni albuminlərin nümunəsindən istifadə edərək, zülalın həllolma qabiliyyətinin duz konsentrasiyasından asılılığını öyrənmək olar. Onlar ammonium sulfatın doymamış məhlulunda yaxşı həll olurlar və həddindən artıq doymuş məhlulda onlar tərsinə çökürlər və suyun bir hissəsini əlavə etməklə duz konsentrasiyasının daha da azalması ilə onların nəmləndirici qabığını bərpa edirlər.
Duzlama
Peptidlərin güclü turşuların və qələvilərin əmələ gətirdiyi duzların məhlulları ilə yuxarıda təsvir edilən kimyəvi reaksiyalarına duzlama deyilir. Zülalın yüklü funksional qruplarının duz ionları - metal kationları və turşu qalıqlarının anionları ilə qarşılıqlı təsir mexanizminə əsaslanır. Peptid molekulunda yük itkisi, onun su qabığının azalması və zülal hissəciklərinin yapışması ilə başa çatır. Nəticə olaraq onlar çökür, biz bunu daha sonra müzakirə edəcəyik.
Yağışma və denaturasiya
Aseton və etil spirti üçüncü quruluşda proteini əhatə edən su qabığını məhv edir. Bununla belə, bu, üzərinə düşən ümumi yükün neytrallaşdırılması ilə müşayiət olunmur. Bu proses çökmə adlanır, zülalın həllolma qabiliyyəti kəskin şəkildə azalır, lakin denatürasiya ilə bitmir.
Doğma vəziyyətində olan peptid molekulları bir çox ətraf mühit parametrlərinə, məsələn,kimyəvi birləşmələrin temperaturu və konsentrasiyası: duzlar, turşular və ya qələvilər. Bu amillərin hər ikisinin izoelektrik nöqtədə təsirinin gücləndirilməsi polipeptiddə sabitləşdirici molekuldaxili (disulfid körpüləri, peptid bağları), kovalent və hidrogen bağlarının tam məhvinə səbəb olur. Xüsusilə belə şəraitdə qlobul peptidlər fiziki-kimyəvi və bioloji xassələrini tamamilə itirməklə yanaşı, denatürasiyaya uğrayırlar.
