Mavzu: Oqsilla molekulalarida gomonolgik dominlarini izlash. Reja: Oqsillar identifikatsiyasiyalash va ahamiyati

1.2. Oqsil tuzilmasi va funksiyasini identifikatsiyasiyalash resursi.
Oqsillarning spirallashish darajasi har xil. Masalan, promiozinda — 100%, mioglobinda — 70%, ribonukleozada — 50%, pepsinda—28%, ximotripsinogenda —11% bo`ladi. Tuxum oqsillaridan biri lizotsinda spirallanish — 42% bo`ladi. YA`ni, uning molekulasida 129 aminokislota qoddigidan faqat 55 tasi spiral hosil bo`lishida ipggarok etadi.
Polipeptid spiral yanada taxlanib boradi. Natijada oqsilning uchlamchi tuzilmasi hosil bo`ladi. Polipeptid zanjirning ixcham (yigiq) fazoviy konformatsiyasi oqsillarning uchlamchi tuzilmasi deyshgadi (21-rasm).
Mioglobinning fazoviy identifikatsiyasiyalash.
Hozirgi kunda oqsillarning 100 dan ortiq uchlamchi tuzilmalari aniqlangan. Ulardan, ayniqsa insulin, ribonukleoza, ximotripsinogen, mioglobin, pepsin, gemoglobin, subtilizin, lizotsin, kaltsiy boglovchi oqsil, karboksipeptidaza A va boshqalar to`liq o`rganilgan . Oqsilning uchlamchi tuzilmasi. Karp baligidan ajratib olingan kaltsiy boglovchi muskul.
SHunday qilib, bir-biriga o`xshash bo`lgan oqsillarning identifikatsiyasiyalash su` muhitida oqsil molekulasini ma`lum bir tartibli tuzilmaga kirishga go`yo majbur etadi va biologik faol bo`lib, muxitning ta`siriga qarab o`zgarib turishi mumkin. Ulardagi chuqur o`zgarishlar oqsil molekulasining butunlay yo`qolishiga olib kelishi mumkin. Funktsiyasi o`xshash bo`lgan kolloid oqsillarning uchlamchi tuzilmasi dinamik holatda oqsillarning tuzilmasi ham (mioglobin, gemoglobin, degidrogenazalar) bir-birigao`xshashbo`ladi.
Oqsillarning to`rtlamchi tuzilmasi kichik birliklardan tashkiltopgan oqsilmolekulalarining fazoviy konfiguratsiyasi oqsilning to`rtlamchi tuzilmasi deyiladi. Hozirgi kunda ultratsentrifugalash va gelfiltratsiya yordamida sifat jihatidan oqsillarning 500 dan ortiq to`rtlamchi tuzilmalari aniqlangan.
Ko`pincha molekulyar massasi 50 - 60 mingdan katga bo`lgan oqsillar to`rtlamchi tuzilmaga, chigal molekulyar massasi undan kichik bo`lganlari asosan uchlamchi tuzilmaga ega bo`ladi.
Oqsilning to`rtlamchi tuzilmasiga: gemoglobin, immunoglobulin, laktatdegidrogenaza, katalaza, tamaki mozaikasi virusi kiradi. To`rtlamchi tuzilmali oqsillar ichida fermentlar ko`p. Oqsillarning molekulyar massasi yuqori bo`lgani uchun ular kolloid xossaga ega. Oqsil molekulasi suvda mayda zarrachalarga bo`linib, suv dipollari bilan o`ralgan kolloid eritma hosil qiladi. Oqsil fazodagi ma`lum fizik -kimyoviy va biologik xossalarga ega. Uning tabiiy nativ holati turli tuzlar eritmasi ta`sirida o`zgaradi.
Oqsil zarrachalari cho`kadi, nativ holatining bunday yo`nalishiga denaturatsiya deyiladi
Denaturatsiyaning chizmaviy tasviri: a-nativ molekula; b-globulaning yoyilishi; v-tasodifiy.
Uning biologik funktsiyasi o`zgarib, erish xususiyati yo`qoladi. Bu jarayonda oqsiddagi peptid boglar uzilmaydi, ammo -5-5-boglar, vodorod boglari echilib, oqsilning tabiiy shakli buziladi. Ta`sir etuvchi agent chetlatilsa, denaturatsiya ma`lum chegarada qaytarilib, oqsilning nativ holati tiklanishimumkin. Buhodisarenaturatsiya deyiladi. Oqsillarning identifikatsiyasiyalash:
katalitik funktsiyasi — kimyoviy reaktsiyalarni yuksak
darajadagi spetsifiklik bilan tezlapggaradi;
tuzilma funktsiyasi — terining shox qatlami, soch va
tirnokdarda bo`lib, keratinlar deb ataladi. Agar muskul va
jigarda - 22% oqsil bo`lsa, miyada - 11%, yog to`qimasida - 6%
oqsil bor. Miozin va aktin muskullarda uchraydi, albumin,
gemoglobin, globulin va boshqalar qonda aylanib yuradi;
energetik funktsiyasi — 1g oqsil to`liq parchalanganda 17,6 kJ energiya ajralib chiqadi; transport funktsiyasi — organizmni kislorod bilan
ta`minlanishi va karbonat angidrid gazining chiqarilib
yuborilishi murakkab oqsil gemoglobin orqali amalga oshiriladi.
Oqsillar xujayrada boshqa brikmalarga (ximiyaviy komponentlarga) karaganda ancha kup jarayonlarda xilma-xil funktsiyalarni bajaradilar. Xamma proteinlarning struktura elementlari bir xil aminokislotalar dan iborat bulsa xam, ularning oksil molekulasidagi nisbiy mikdorlari va joylashish urinlari turlichadir. Kup minglab oklillarni sistemali va mantikiy klassifikatsiyasi ularning ximiyaviy strukturasiga asoslangan bulishi kerak. Ammo bu klassifikatsiya soddarok printsiplar-ularning funktsiyasi, kelib chikishi, joylanishi, erish xususiyati, sodda yoki murakkabligi asosida tuzilgan. Proteinlar bajaradigan funnktsiyalar fakat oksil molekulalari uchungina xos bulib, aksari takrorlanmasdir. Eng muxim identifikatsiyasiyalash kuydagilar:
— katalitik funktsiyasi — shu vaktgacha kashf etilgan barcha biologik katalizatorlar - fermentlar oksilardir. Bir xujayrada ularni soni 2000 dan ortik. Katalitik fakat oksilargagina xosdir.
— extiyot ozika moddasi sifatida — oksilar chegaralangan mikdorda konda, ba‘zi, tukimalarda, kup mikdorda usayotgan xomilada, usimliklar donida, tuximdan va sutda bulib, zarur bulgan sharoitda sariflandilar.
— transport funktsiyasi — konda kislorodni tashish funktsiyasini oksil- gemoglobin tomonidan bajariladi. Proteinlar konda lipidlar ba‘zi garmonlar, metal ionlari bilan kompleks xosil kilib ularni tegishli tukimalarga yetkazidilar.
— ximoya funktsiyasi —barcha immun tanalar oksilardir. Ular organizimga kirgan bakteriyani, yot oksilarni yuksak spetsifiklik bilan boglaydilar, parchalaydilar, zararsizlantiradilar.
— kiskarish funktsiyasi muskullarning kiskarishi oksillarning ishtirokida sodir buladi. Ularning eng muximlari aktin va meozin kiskaruvchi muskul tolalarini xosil kiladi. Meozin yana fermentlik faoliyatiga ega.
— oksil garmonlar — barcha ichki sekretsiya bezlarining maxsulotlari peptid va oksil tabiatiga ega masalan: insulin, oshkozon osti bezi garmoni, usish garmoni va boshkalar. Ular organizimni moddalar almashinuvini roslab turadilar.
— struktura funktsiyasi —  oksilar biriktiruvchi tukimalarning asosiy kurilish materialidir: keratin, kologen, elastin anashular jumlasidan lekin oksilar xujayra skleti, xramosomalar, membrana,ribosomalar, retseptorlar tarkibida boshka moddalar bilan katnashadilar. Oksilarni ularni tartibiga karab ikki kategoriyaga bulish mumkin: sodda oksilar-proteinlar va murakab oksilar proteidlar. Birinchi kategoriyaga tegishli oksilar fakat protein molekulasidan iborat bulib, boshka kushimcha komponentlar tutmaydilar. Murakkab oksillar polipeptid zanjiridan tashkari, unga boglangan peptid bulmagan organik yoki onorganik grupasi saklaydilar. Prostetik grupa yunoncha kushimcha demak. Bu komponentning kimyovi tabiatiga karab murakab oksilar kuydagi grupalarga bulinadi: gliko proteidlar, uglevod, metolo proteidlar, metal ioni, gimo proteinlar, gem, flavoproteinlar-flavinlar fosfor proteinlar, fakat kislota koldigi va lipo proteinlar-lipid grupasini tutadi.
Oksillarni ximiyaviy urganishdagi dastlabki ish ularni xujayra masasidan yoki biologik suyukliklardan toza xolda ajratib olishdir, lekin oksilarni ajratib olish uncha xam oson emas. Oksilarni ajratishdagi asosiy kiynchilik ularning bekarorligi bilan boglik. Ular yukori temperatura, kuchli kislota va ishkorlar, juda kup reaktivlar ta‘sirida uzlarini tabiy “nativ” xususiyatlarini yukotadilar. Bu jarayon d ye n a t u r a ts i ya deyladi. Oksilarni ajratib olish va tozalashning xama boskichlarni, ularning bekarorligini xisobga olib, yumshok sharoitda utkazilishi oksilar ximiyasini asosiy shartidir. Oksilarni ajratib olishda uchraydigan navbatdagi kiynchilik biologik materialardan olinadigan murakkab aralashmalarda oksil molekulalarida ular bilan aralashgan xolda birga buladigan va ular bilan komplekslar xosil kiladigan boshka organik brikmalar lipidlar, uglevodlar, nukleid kislotalarda kutilishdi. Masalan: oksilarni ajratish kup xujayra proteinlarning suvda eriydigan lipidlar bilan boglanishi tufayli ularning ekstraktsiyasini kiynlashtiradi. Xujayra komponentlari yoki boshka moddalar bilan birikan oksilarni eritma shaklida utishini detergentlar (parchalovchi moddalar) modalarning kuchsiz eritmalari va organik eritmalar yengilashtiradi. Oksillarni suvli eritmalardan ajratish uchun eritmaga onorganik tuzlarning yetarli mikdorini kushib chuktirish usuli kup kulaniladi. Bu maksad uchun eng kup ishlatiladigan tuz suvda yukori erish xususiyatiga ega bulgan ammoniy sulfatdir bu tuzni kushib eritmani turli darajada tuyintirish yuli bilan oksillar bir - biridan ajratiladi. Boshka sulfatlar, masalan: magniy sulfat eruvchanligi amoniy sulfatga karaganda ularning afzalligi shundaki bu tuzlar bilan chuktirilgan oksilarda azot mikdorini bevosita analiz kilish mumkin sulfatlardan tashkari natriy, kaliy fosfatlardan chuktiruvchi omil sifatida foydalaniladi. Metall tuzlarning yana bir muxim xususiyati shuki, ular oksillarni eritmada turginlashtiradi, temperatura xamda kislotalilikni buzuvchi tasiridan saklaydi.
Organik erituvchilar jumladan etanol, atsitonlar xam, oksillarni suvli eritmalardan chuktirishda foydalaniladi. Bu usul kuyi xaroratda (-10⁰С ga yakin) temperaturada yaxshi natija beradi. Oksillarni ajratib olish va tozalash uchun ularning satxi katta turli kalloid zarachalar yuzasida turlicha adsorbtsiya kilinishi va elektr maydonila turli tezlikda xarakatlanishidan foydalanadigan xromatografiya va elektroforez usularining turli variantlari ayniksa yukori samara bilan ishlatiladi.
Bu usul preporativ maksad uchun, ayniksa okstlarni aralashmalardan tozalashda molekulyar elak usuli bilan gel xromotografiyasi keng kulaniladi. Bu usulda sefadeks deb ataladigan donachalar shaklidagi preporatlardan foydalaniladi. Donachalar suvni yaxshi kurganlaridan suvli muxitda katik ishib gel xosil kiladilar. Xromotografiya xronka shu gel bilan tulatiladi. Bu usul buycha moddalarni ajratish xamda katta molekulyar gulni statsionar pardasi bulgan ichki muxitga kira olmasdan tashkarida kolishlari va xarakatchan faza bilan kolonka buycha pastga siljishga asoslangan. Aksincha kichik molekulyar donachalar gel ichiga erkin shimiladilar va shuning uchun kolonka buylab sekinrok ruriladilar. Katta molekulyar masaga bir kattalika ega oksilar sefadeks donachalarning ichiga diffundirlanmay kolonkadan molektslyar masadan kattaligiga karab suyuklik bilan birga birinchi bulil kolonkadan chikadilar. Bu usuldan foydalanib turli oksilalarnimolekulalarning ulchamiga karab bir - biridan ajratib ularning molekulyar ogirliklarini belgilash mumkin.
Elektroforez usulari bilan oksilarni ajratish oksil zarachalarning elektor maydonidagi xarakatchanligini belgilashga asoslangan oksilar molekulasida kup NH₃⁺ (amoniy gruxi) va COO- (karbooksil gruxi) mavjud bulganidan ular manviy va musbat zaracha lardir. Elektor maydonida siljish tezligi asosan molekulalar zaryadigan, xamda shakllar ulchamiga boglik.
Eritmada zaryadlangan molekulalarning maydondagi erkin xarakati elektroforotik jixozda belgilanadi.
Keyingi yillarda oksillarni turli tashuvchilar xususan kattik tutib koluvchi muxitlar - kogoz, kraxmal geli, agar geli, poleaklamid geli, va boshkalarda xududiy elektroforez keng kullanmokda. Bu usulda oksilarning tekshirish uchun bufer bilan xulangan lenta shaklidagi filter kogozi gel karovatiga nukta yoki chizik xolatida bir necha oksil eritmasi tomiziladi kogozning uchi elektrodlar urnatilgan bufer eritmasiga botirib kuyiladi. Elektronlar turgun elektr okimi yuborilganda paydo bulgan elektr maydoni kuchi ta‘sirida kogozga tomizilgan oksillar zaryadning mikdori va belgisiga karab anod yoki katod tomonga bir necha santimetr siljiydi. Bufer bilan namlangan tutib turuvchi muxitlar shunday elektroforetik muxit tugdiradiki ularda oksil xam elektr uki xamda molekulaning kattaligi buyicha xarakat kiladi, chunki gel molekulasi elak sifatida xarakat kiladi.