Белоктар химиясына сипаттама курс
байланыс» деген атқа ие болды және белок молекуласындағы аминқышқылдарының негізгі байланысын көрсетті.
1902 жылы Э.Фишер полипептид теориясын тұжырымдады, яғни белоктар күрделі полипептидтер, ондағы әрбір жеке аминқышқылы бір-бірімен пептидті байланыстармен байланысқан.
Дипептидке ұқсас тәсілмен оған басқа да аминқышқылдары –три,-тетра, -пентапептид түзіліп, белоктың полипептидті ірі молекуласын құра алады. Пептидтерді атау үшін, аминқышқылының N–соңының бос NH2-тобынан бастап келесі аминқышқылдарын және C-соңының аминқышқылдарын толық атаумен бітеді. Мысалы:пентапептид, 5 аминқышқылынан құралған, толық былай аталуы мүмкін:глицил-аланил-серил-цистейнил-аланин немесе қысқаша Гли-Ала-Сер-Цис-Ала.
Полипептидтердің химиялық синтезі және қазіргі физико-химиялық зерттеу әдістері белок құрылымында пептидті байланыстың болатынын дәлелдеді. Белоктар құрылысының полипептидті теориясы экспериментальды түрде дәлелденді.
1. Табиғи белоктарда титрленетін бос COOH- және NH2-топтары мейлінше аз, олардың көпшілігі пептидті байланысты түзуге қатысып, бір-бірімен баланысқан түрде болады; титрлеуге тек бос COOH-және NH2-топтарының, яғни C жәнеN соңдары жатады.
2. Белоктардың қышқылды-сілтілі гидролиз процесі барысында титрленетін COOH және NH2 топтарының стехиометриялық саны құрылады, бұл пептидті байланыстың бірқатарының ыдырағанын көррсетеді.
3. Протеолитикалық ферменттердің әсерінен белоктар белгілі бөліктерге ыдырайды, олар полипептидтер деп аталады. Кейбір толық гидролизденбеген бөліктердің құрылымыолардың әрі қарай химиялық синтезімен дәлелденеді.
4. Биуретен реакциясын пептидті байланысы бар белоктар биурет ретінде береді, сол сияқты белоктар да ұқсас байланыстардың болуы.
5. Белоктардың кристалдарына рентгенограмма анализін жасағанда белоктардың полипептидті құрылымдарының барын дәлелдеді. Сонымен рентген құрылымды анализ 0,15-0,2 нм жасағанда полипептид тізбегінде амминқышқыл қалдығының орналасуын және кеңістіктегі конформациясын толық көруге мүмкіндік береді..
6. Белоктардың құрылысының полипептидті теориясын дәлелдеу ол белгілі құрылысы бар белоктарды және полипептидтерді таза химиялық әдіспен синтездеуі. Мысалы: инсулинде –51 аминқышқыл қалдығы, рибонуклеоазалар 124 аминқышқыл қалдығынан тұрады.
Синтез нәтижесінде алынған белоктар табиғи белоктар сияқты биологиялық активті және физико –химиялық қасиеттері де ұқсас болып келеді.
Белоктардың бірінші реттік құрылымы
Осы уақытқа дейін көптеген әртүрлі белоктардың 1-реттік құрылымы анықталды. Ол биохимияның негізгі жетістіктерінің бірі болып саналады. Белоктардың бірінші реттік құрылымы дегеніміз пептидті тізбектегі аминқышқыл қалдықтарының кезектесіп ретпен орналасуы.
H2N-CH-CO-NH-CH-CO-HN-CH-COOH
R1 R2 R3
1-реттік құрылымды біле отырып, егер ол бір полипептид тізбегімен берілсе белок молекуласының формуласын жазуға болады. Егер белок құрамына бірнеше полипептид кіретін болса, онда бірінші реттік құрылымын анықтау қиынырақ, сондай-ақ бұл тізбектерді алдын-ала жекелеу қажет.Бірінші кезектебелоктың кішкене бөлігінің амин-қышқылдықұрамын анықтайды, дәлірек айтқанда,гомогенді белоктағы 20 аминқышқылының әрқай-сысының қатынасын анықтайды Бұны гидролиз әдісімен жүзеге асырады, яғнибір бос NH2 тобын және бір бос COOHтобын.
Сонымен,жоғарыда көрсетілген әдістер арқылы C және N-сынды аминқышқылдары анықтаймыз.Жұмыстың келесі этапы аминқышқылдары-
ның полипептидті тізбегінің ішінде кезектесіп келуін анықтау.Бұл үшін бастапқыда таңдамалы, бөлшектік түрде полипептид тізбегінң қысқа пептидтерге гидролиз жүреді,бұл аминқышқылдарының кезектесуін нақты дәлдікпен анықтайды.Таңдамалы және толық емес гидролиздің химиялық әдісі химиялық реактивтерді қолдануға негізделген,яғни белгілі амин-қышқылдарынан құралған пептидті байланыстың селективті ыдырауына және қалған пептидтібұзылмаған қалпында қалдыруға негізделген.Осы таңдамалы гидролизденетін затқа бромциан,гидроксиламин,арқылы N-бромсукцинамиид жатады.
Басқа аминқышқылдарына қарағанда,белок құрамында метионин аз болып келеді,өңдеу бромцианмен жүреді жәнесол кезде бірнеше пептид түзіледі.Сонымен қатарC және N-сынды аминқышқылының табиғатын анықтаймыз.
Гидролиздің ферментативті әдістері протеолиттік ферменттердің ңдамалы әсеріне негізделген, пептидті байланысты үзіп жаңа аминқышқылдарының түзілуіне әкеледі.
Көбіне пепсин, фенилаланин, тирозин және глутамин қышқылынан, трипсин –аргенин және лизин, химотрипсин трип-тофан, тирозин және фенилаланин қышқылдарынан құралған байланыстардың гидролизін тездетеді. Басқа ферменттер қатары , мысалы: субти –лизин,, проназе және басқа бактерияларды протелаздарда толық емес белок гидролизіне қолданылады. Нәтижесінде полипептидті тізбек майда –ұсақ пептидтерге ыдырайды. Яғни оларды бір-бірінен электрофорездік және хромотографиялық әдіспен өздеріне тән өзгеше пептидті карталарын аламыз. Әрі қарай әрбір жеке пептидтегі аминоқышқылдарының кезегін анықтай отырып, полипептид тізбегінің 1-реттік құрылымын қалыптастырумен бітеді. Пептидті карта құау әдісі «Саусақ іздері» деген атпен белгілі, оны гомологиялық белоктардың 1-реттік құрылымының ұқсастығы мен айырмашылығын анықтауға қолданады. Белок қандай да бір протеолиттік ферментпен инкубирленеді, көбіне белок порциялары пепсинмен де сондай-ақ трипсинмен де инкубирленеді. Бұл кезде гидролиз соңында қатаң анық пептидтің байланысқан қысқа пептидті қоспа түзіледі, оларды хромотографиялық әдіспен бір бағытта оңай бөлуге болады және электрофорез әдісімен 90 градус бұрыш жасай біріншісінен бастап бөлуге болады. Онан кейін мәселе әрбір пептидтен бөлінген аминқышқылдарының кезекті ретпен орналасуына, барлық молекуланың 1-реттік құрылымының беелгіленуіне жіне сәйкестенуіне байланысты шешіледі. Белок молекуласындағы аминқышқылдарының белгілі ретін анықтауға рентген құрылымды анализді қолдануға болатыны жоғарыда айтылады. Осы мәселені шешуге тағы бір жаңа тәсіл белок молекуласындағы аминқышқылдарының ретпен кезектесіп орналасуына, яғни матрицалық рибонуклейн қышқылдарының кодындағы нуклеотидті кезекпен орналасу мақсатын көрсетуге болады.
Қазіргі уақытта белоктың 1-реттік құрылымын анықтаудың негізгі мәселесі лабараторияларды қазіргі заманның талабына сәйкес техникамен жабдықтау арқылы анықтау. Көптеген табиғи белоктардың 1-реттік құрылымы толығымен зерттелген. Олардың ең бірінші инсулин, 51 аминқышқылы қалдығынан тұрады. 1-реттік құрылымы анықталған ең ірі белок иммуноглобулин. Ол 4 полипептидті тізбектен тұрады және онда 1300 аминқышқыл қалдығы бар.
Белоктардың екінші реттік құрылымы.
1930 жылдары У. А стбюри алған белоктың бірінші рентге-нограммасы және сонан кейін Л.Полинг пен Р. Кори зерттеулері белоктағы сызықты полипептид тізбегімен қоса, белгілі бөліктерінде шиыршықтың болатынын көрсетті.
Белоктың екінші реттік құрылымы астарында полипептидті тізбектің конфигурациясы жатыр, яғни полипептид тізбегінің шиыршықталуы немесе қандайда бір басқа конформацияға өзгеруіне негізделген. Бұл процес ретсіз жүрмейді, ал бірінші реттік құрылым бағдарламасына сәйкес жүреді. Полипептид тізбегінің екі негізгі конфигурациясы толық зерттелген, олар құрылымды талап пен экспериментальды берілулерге жауап береді: а-шиыршық, в-құрылым.
Полипептид тізбегінің ширатылу бағыты сағат бағытымен бағыттас болады және ол табиғи белоктардың а-аминқышқылды құрамымен сәйкестенеді. а-спиральдың шығуына әсер етуші күшіне аминқышқылдарының сутекті байланыс түзу қабілеті жатады. а-шиыршық құрылымында бірқатар заңдылықтар ашылды. Шиыршықтын әрбір оралымына 3,6 амиқышқылы сәйкес келеді. Шиыршық қадамы әр оралым 0,54 нм-ге тең, ал бір аминқышқыл қалдығына 0,158 нм келеді. Шиыршықтың көтерілу бұрышы 26 градусқа тең. Шиыршықтың әрбір бес орамынан кейін полипептид тізбегінің құрылымдық конфигурациясы қайталанады. Бұл а-шиыршық құрылымының қайталану периоды 2,7 нм екенін көрсетеді. Әрбір белокқа, оның полипептид тізбегіне белгілі шиыршықталу дәрежесі тән. Шиыршықталу дәрежесін поляризацияланған жарықтың жазықтығын жеке бұру жолымен өлшейді Соңғысының өзгеруі белок молекуласының шиыршықталу дәрежесін тікелей тәуелділікте болады. Барлық шар тәрізді белоктар полипептид тізбегінің ұзына бойында ширшықталмаған. Белок молекуласында а-шиыршық бөлімшелер сызықты бөліммен кезектесіп отырады. Көбіне, егер гемоглобиннің а-және в-тізбегі шиыршықталған болса, мысалы 75%-ке, онда лизоцем 42% ал пепсин бар болғаны 30% шиыршықталады. Осы жағдаймен, екінші реттік құрылымның тұрақтылығы негізінен сутекті байланыстармен қамтамасыз етіледі.
Сутегі атомдардың құрылыс ерекшелігіне байланысты судың 2 молекуласын қажетті мөлшерде жақындатқанда, бір молекуланың оттегі атомымен екінші молекуланың сутегі атомы арасында электростатикалық әсер пайда болады. Осының нәтижесінде әрбір су молекуласындағы Н және О атомдары арасындағы байланыс әлсіреп, әлсіз тұрақсыз байланыс пайда болады. Бірінші молекула сутегі атомымен және судың екінші молекуласының оттегі атомымен арасында пайда болады. Осы әлсіз байланысты сутекті байланыс деп атау қабылданған. Белок молекуласында маңызды сутекті байланыстар ковалентті байланысқан сутекті атомдар арасында түзіледі, аздап оң заряд тасиды және теріс зарядты ковалентті байланысқан оттегі атомдары арасында да түзіледі. Төменде белок молекуласындағы сутекті байланыстар: а) пептидті тізбектер арасында; ә) екі гидроксил топтары арасындағы; б) иондалған СООН топтары мен ОН топтары арасындағы; в)сериннің ОН тобымен пептидті байланыс арасындағы сутекті байланыс көрсетілген.
Акцептор-атомының химиялық табиғатына байланысты сутекті байланыстар бір-бірімен байланыстың қаттылық дәрежесімен ерекшеленеді. Белок молекуласындағы сутекті байланыс санын изотопты әдістің берілуімен талдайды, көбіне дейтеридегі сутекті байланыс түзуші сутек атомының алмасу уақытымен. Полипептид тізбегінің конфигурациясының басқа типі, яғни шаш белогынан, бұлшық ет және б
| |  скачать работу |
Белоктар химиясына сипаттама курс |
