Biologik kimyo asoslari

Oqsil molekulasining ikkilamchi tuzilishi
Polipeptid zanjirda spiral holatda o’ralgan aminokislota radikallari spiralning tashqi tomoniga yo’nalgan bo’ladi. Bu esa uchlamchi tuzilishning hosil bo’lishi uchun ahamiyatli. Oqsil molekulasidagi ayrim ferment (bo’lak)larning o’zaro ta’sirlashuviga uning uchlamchi tuzilishi deyiladi. Hamma vaqt ham barcha polipeptid zarjirlar spiralsimonlashmagan. Turli oqsillar har xil darajada chpirallanganligi bilan ifodalanadi. Oqsillarda spirallanish darajasi 11 dan 100 % gacha bo’lishi aniqlangan.

Ba’zi bir oqsillar, masalan, soch keratini cho’zilgan -spirallar shakli chiziqsimon shaklga yaqinlashadi. Qo’shni molekulalar orasida molekulalararo vodorod bog’lanishlar vujudga keladi. Oqsillarning bunday ikkilamchi tuzilishi -tuzilish deb ataladi.

Ba’zi bir murakkab oqsillar molekulasida ularning uchlamchi va hatto to’rtlamchi tuzilishi ham mavjud bo’ladi. Uchlamchi tuzilish polipeptid zanjiriga birikkan funksional guruhalrning o’zaro ta’siri natijasida saqlanib turadi. Masalan, karboksil –COOH-guruhlar bilan amino - NH₂-guruhlar tuz ko’prigini, oltingugurt atomlari disulfid –S–S- ko’priklarni hosil qiladi. Gidroksil – OH- va karbokisl – COOH-guruhlar murakkab efir ko’priklarini hosil qiladi. Ya’ni polipeptid zanjirdagi funksional guruhlar o’zaro ta’sirlanib, fazoda ma’lum shaklni egallaydilar, oqsilni uchlamchi tuzilishini hosil qiladilar. Uchlamchi tuzilishning fazoda joylashuvi o’ziga xos biologik faollikni ifodalaydi.

Bir nechta uchlamchi tuzilishga ega bo’lgan polipeptidlardan tashkil topgan birikmalarga to’rtlamchi tuzilishli oqsillar deyiladi. Molekulasidagi hamma uchlamchi tuzilishli polipeptid zanjirlari birgalikda yagona oqsil moddaning hususiyatini aks ettiradi. To’rtlamchi tuzilish alohida-alohida polipeptid zanjirlar orasidagi vodorod bog’lanishlar va gidrofob o’zaro ta’sirlanishlar hisobiga saqlanib turadi. Oqsillar yuqori shaklda rivojlangan organik birikmalardir.

Polipeptidlar va oqsillarning sintezi haqida tushuncha

Oqsillarni sintetik usulda olish muammosi juda katta nazariy, amaliy va falsafiy ahamiyatga ega.

Oqsillarni sintez qilish ularning tuzilishiga o’xshash bo’lgan polipeptidlarni sintez qilishdan boshlanadi. Oqsil molekulasini sintez qilish juda mushkul masala. Masalan, 20 ta aminokislota qoldig’idan tuzilgan polipeptidni sintez qilishda, agar, har bir bosqichda peptid hosil bo’lish unumi dastlabki mahsulotga hisoblanganda 0,9^10. 100 = 12 % ni tashkil etadi.

Oddiy polipeptidlar kristall moddalar bo’lib, suvda yaxshi eriydi, spirtda esa deyarli erimaydi. Ular uchun Bnuro reaksiyasi xosdir. Polipeptidlar oqsillar kabi inson, hayvon va o’simliklar hayot faoliyatida muhim rol o’ynaydilar. Ular oqsillarning qismli gidrolizlanishi natijasida hosil bo’ladi.

Polipeptidlarning sintezi turli usullar bilan amalga oshirilishi mumkin. Bu usullardan eng oddiylarini E. Fisher va Abdergaldenlar asrimizning boshlarida taklif etganlar. Keyingi yillarda murakkab polipeptidlarni olishga imkon beradigan yangi usullar yaratildi.

Polipeptidlarning sintezi uch bosqida amalga oshiriladi.

1. Amin- yoki karboksil guruhi himoyalangan aminokislotalarni hosil qilish.

2. Peptid bog’lar hosil qilish.

3. Himoyalovchi guruhni ajratib olish.

Birinchi bosqich. Amino- yoki karboksil guruhini vaqtincha himoyalash aminoksilotalarni kerakli tartibda ketma-ket biriktirish imkonini beradi. Ikki asosli aminoksilotalar uchun qo’shimcha ikkinchi karboksil guruhini himoyalash, diaminoksilotalar uchun esa qo’shimcha ikkinchi aminoguruhni himoyalash va sulfgidril (CH-) guruh saqlovchi aminoksilotalar uchun esa bu guruhni himoyalash talab etiladi. Himoyalovchi guruhlar sintez sharoitiga barqaror bo’lishlari, ularni kiritilishi aminoksilotalarda ratsenat hosil qilmasligi kerak. Aminoguruhlarni himoyalash uchun quyidagi guruhlardan foydalaniladi.

Karbobenzoksil guruh – C₆H₅CH₂OCO-. Bu guruh karbobenzooksi-xlorid – C₆H₅CH₂OCOCI yordamida kiritiladi va katalitik gidrogenlash yoki ammoniy bromidning suyuq ammiakdagi eritmasi yordamida ajratib olinadi.

n-toluolsulfanil (tozil) nCH₃–C₆H₄ – SO₂- guruhi. Bu guruh n-toluolsulfoxlorid nCH₃ – C₆H₄ – SO₂ – Cl yordamida kiritiladi va vodorod yodid hamda fosfoniy yodid aralashmasi yordamida ajratiladi.

Trifenilmetil (C₆H₅)₃S- guruhi trifenilxlormetan (C₆H₅)₃SCl yordamida kiritiladi va katalitik gidrogenlash orqali ajratib olinadi.

Karboksiguruhini himoyalash uchun asosan ular metil-uchlamchi butil, etil-, benzil efirlariga, amidlar, gidrazidlarga aylantiriladilar.

Sulfogidril guruhini himoyalashning eng qulay usuli uning vodorodini benzil guruhiga aylantirish hisoblanadi, bu guruh natriy metallining suyuq ammiakdagi eritmasi yordamida juda oson ajratib olinadi.

Ikkinchi va uchunchi bosqichlar.

Y

uqori polipeptid va oqsillar sintezida juda ko’p usullardan foydalaniladi. Bu usullar orasida karbodiimid usuli eng qulay usul hisoblanadi. Ditsiklogeksil – garbondiimid (I) komponentning konsentrlangan eritmasiga qo’shiladi. Aminoguruhi himoyalangan aminokislota (II) bilan ta’sir etish natijasida o-atsillangan ditsiklogeksilmocheivna (III) hosil bo’ladi. Hosil bo’lgan birikma (III) juda osonlik bilan aminoksilota efiri (IV) bilan ta’sirlanadi va dipeptid (V) ni hosil qiladi. Qiyin eriydigan ditsiklogeksilmochevina (VI) peptid tarkibidan oson ajratib olinadi:

Bu yerda R-aminoksilota radikali.

Aminoguruh karboksixlorid – C₆H₅CH₂OCOCI yordamida himoyalanishi mumkin. Benziloksikarbonil guruhi katalitik qaytarilish orqali oson ajratib olinadi.

Barcha o’zgarishlar ketma ketligini quyidagi sxema orqali ifodalash mumkin:

Yangi usullardan foydalanish natijasida oqsillar sintezida sezilarli muoffaqiyatlarga erishildi. 1954 yildan boshlab murakkab polipeptidlarni o’zida saqlanib qator garmonlar sintez qilina boshlandi. 8ta aminokislota qoldig’idan tashkil topgan garmon oksitotsin, 30 ta aminokislota qorldig’idan tashkil topgan insulin garmoni va boshqalar sintez usulida hosil qilindi.

O’simliklar organizmida oqsillar anorganik birikmalardan enzimlar yordamida; hayvon va insonlar organizmida esa aminokislotalardan sintez qilinadilar.

Inson yoki hayvon organizmlari almashtirib bo’lmaydigan aminokislotalarni yetarli miqdorda qabul qilmasligi turli kasalliklar kelib chiqishiga sabab bo’ladi.