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

II.Bob. Oqsil identifikatsiyasiyalash qatnashadigan fermentlar va ularni ahamiyati.
2.1. Oqsil identifikatsiyasiyalash qatnashadigan fermentlar.
Oqsillarning identifikatsiyasiyalash. Oqsillar hujayra sitoplazmasining asosiy qismini tashkil etib molekulyar massasi 5-5.000.kDa bo`lishi mumkin. Ular aminokislotalardan tuzilgandir. Oqsillar tarkibiga 20 dona aminokislota kiradi. Ammo oqsillar tarkibiga kirmaydigan aminokislotalarning soni birmuncha ko`proq. Oqsillar tarkibiga kiruvchi aminokislotalar α-aminokislotalar deyiladi va L-qatoriga talluqlidir. Ularning tuzilishini quyidagi umumiy formula orqali ifodalash mumkin:
R-CH-COOH NH₂-R radikali o`rniga N atomi, uglerod (alifatik yoki aromatik) guruhi, qutbli guruhlar, karboksil yoki ishqorli guruh bo`lishi mumkin.
Oqsil molekulasidagi aminokislotalar bir-biri bilan peptid bog`lari -NH-CO- orqali bog`langandir. Ikkita aminokislotaning bog`lanishi dipeptid, uchtasi-tripeptid va hokazo. O`simliklardagi ayrim polipeptidlar erkin holda ham uchrashi va fiziologik jihatidan faol bo`lishi mumkin. Masalan, glutation tripeptidi. Peptid bog`laridan tashqari oqsil molekulasida boshqa bir kovalent bog`lari disulfid -S-S- bog`lari ham uchrashi mumkin. Ular oqsil molekulasining ayrim uchastkalarini yoki alohida polipeptidni bir-biri bilan bog`lashi mumkin (XI.7-rasm).
Oqsil tarkibida uchrovchi boshqa bog`lar masalan, vodorod yoki ishqoriy va nordan guruhlarni bog`lovchi ion bog`lari va ayrim polipeptidlarning uzaro ta`siridan hosil buluvchilarning suv bilan o`zaro ta`sirini kamaytiruvchi gidrofob bog`lar va hokazolar juda kuchsiz bog`lar hisoblanadi. Masalan kovalent bog`larni uzish uchun -464 kJ energiya sarflansa vodorod bog`larini uzilishi uchun -18 kJ energiya yetarlidir Har bir oqsilning tuzilishini peptid bog`lari hosil qilib uning tarkibiga kiruvchi aminokislotalarning ketma-ketligi belgilaydi va bu holat oqsillarning birlamchi tuzilishini belgilaydi.
Oqsilning yon molekulalarining o`zaro ta`siri natijasida vodorod bog`lari vujudga keladi va oqsil molekulasiining buralishiga ya`ni α-spiral holatiga utishiga olib keladi. Oqsillarning α-tuzilishidan tashqari β-tuzilish ham mavjud. Agarda ct-tuzilishda vodorod bog`lari polipeptidning o`zichida vujudga kelsa, β-tuzilishda vodorod bog`lari peptid molekulalari orasida vujudga keladi. Ushbu ikkala a va (3-tuzilishlar birgalikda oqsilning ikkilamchi ko`rinishini yuzaga keltiradi.
Oqsil molekulalarining turli tuman ko`rinishda joylashishi va oqsil zanjirlari orasdagi masofalar to`rlicha bo`lishligi sababli oqsilning uchlamchi
tuzilishi ham vujudga keladi.
Fermentlar va ayrim oqsil hosilalari ko`pchilik hollarda bir birlari bilan nokovalent ya`ni vodorod va van-der-vals bog`lari bilan bog`langan bo`ladi. Ushbu kompleks oqsillarning to`rtlamchi tuzilishini belgilaydi. To`rtlamchi tuzilishga ega oqsillar alohida subbirliklarga dissotsiyalanishi va yana yangidan kompleks hosil qilishi mumkin. Buni biz oqsillarni etil spirti yordamida chuktirish va suv qushib yana avvalgi holga olib kelish orqali kuzatishimiz mumkin.
Oqsillarni shakli bo`yicha ikki guruhga fibrillyar va globulyar guruhlarga bo`lish mumkin.
Oqsillar, ularning tarkibiga kiruvchi aminokislotalar singari erkin karboksil va amin guruhlarini tutishi mumkin. Shuning uchun ham ular amfoter birikmalar hisoblanadi,ya`ni ular kislotalik va ishqoriy xossalarni namoyon qilishi mumkin. Masalan, oqsillar nordon muhitlarda ishqoriy sifatlarni namoyon qilsa, ishqoriy muhitda kislotalik xossalarini namoyon qiladi. Shuning uchun ham kislotalik muhitda oqsil molekulalari musbat zaryadga ega bo`lsa, ishqoriy muhitda uning teskarisi manfiy zaryadlangan bo`ladi. Agar biz oqsil eritmasi orqali elektr tokini yuborsak ishqoriy eritmada oqsil molekulalari anodga tomon, kislotalik eritmada esa katodga tomon harakatlanadi.
Nordon muhit Izoelektrik nuqta Ishqoriy muhit
R – CH – COOH R – CH – COO<sup>–</sup> R – CH – COO<sup>–</sup>
NH<sub>3</sub><sup>+</sup> NH<sub>3</sub><sup>–</sup> NH<sub>2</sub>
Oqsillarning mana shu xususiyatidan ularni poliakrilamid gelida elektroforez usulida ajratishda foydalaniladi.
Agarda reaksion muhitda manfiy va musbat zaryadlarning miqdori bir-biriga teng bo`lsa bu izoelektrik nuqta deyiladi. Oqsillar bunday holatda juda ham kam eruvchanlikga ega bo`lib eritmalarda yengil cho’kmaga tushadi.
Oqsil molekulalarining turli qismlari har xil gidrofillik xususiyatlariga ega. Masalan karboksil (COOH) guruhi to`rt molekula suvni bog`lash xususiyatiga ega bo`lsa amin guruhi (NH₂) bir molekula suvni bog`lash xossasiga ega. Mana shu holat tufayli oqsil molekulasi doimo suv molekulasi bilan o`ralgan bo`ladi va oqsilga yaqin suv molekulalari qatiy ravishda oqsil tomonga bo`rilgan bo`ladi, α sal nariroqda esa tartibsizroq bo`ladi.
Oqsillarning suv qobig`i molekulaning turg`unligini belgilaydi. Oqsil molekulalariga suvning birikishiga yana bir sabab har bir suv molekulasining to`rtta qutbga ya`ni ikkita manfiy va ikkita musbat qutbga egaligidir.
Ayrim sharoitlarda masalan eritmalarda (sitoplazmada) oqsillar gel holatida bo`lishi mumkin. Bu hol erkin oqsil molekulalarining, o`rtasida suv molekulalarini tutgan to`rsimon holatga o`tishi bilan bog`liqdir. Mana tursimon holatning buzilishi va sitoplazmadagi oqsillarning kam yopishqoq holatga o`ishi oqsillarning suvlilanishi tufayli ro`y beradi va zol holati deyiladi. Mana shu sitoplazma holatining gel-zol va zol-gel holatlariga utishi o`simliklarning chidamliligida alohida ahamiyatga ega.
Oqsil molekulalarining har-biri faqat ungagina xos inokislotalar ketma-ketligiga ega va bu holat DNK asosida sintezlanadigan mRNK molekulasining tuzilishi tufaylidir.Oqsilning tuzilishi haqidagi informatsiya mRNK molekulasida har biri bitta aminokislotani ifodalovchi kodonlarda joylashgandir. Har bir kodon uchta azotli asosdan (tripletdan) tuzilgan bo`lib ushbu azotli asoslar meflum bir ketma-ketlikda joylashgandir. Oqsillarning sintezlanishi translyatsiya jarayonida sitoplazmadagi mRNK asosida amalga oshadi. Translyatsiyaning mexanizmi transkriptsiyaga nisbatan anchagina murakkabdir (XI.8-rasm). Masalan transkriptsiya jarayonining borishi uchun 15-20 xil oqsil molekulasi zarur bo`lsa translyatsiya jarayonining borishi uchun 50 xildan ko`proq maxsus oqsillar zarurdir.
Translyatsiya jarayonining yo`nalishi va jadalligi asosan uchta omilga bog`liq bo`lishi mumkin: a) informatsion matritsalarning miqdori ya`ni maxsus mRNKlar. Maxsus RNKlar miqdori esa ularning sinteziga, tashiluviga, saqlanishiga, faollanishiga va parchalanishiga bog`liqdir. b) Translyatsiya apparatining boshqa komponentlarining mavjudligiga, ya`ni ribosomalar, tRNK, aminokislotalar, ATF, GTF, sintetazalarga, translyatsiya`ning ribosomalardan tashqarigi komponentlariga, regulyator oqsillarning mavjudligiga bog`liqdir. v) zarur fizik-kimyoviy sharoitlarning (pH) mavjudligiga.
Oqsillar sintezining boshqariluvi tashabbuskor kompleksning shakllanishiga ham bog`liqdir.
Oqsillarning sintezlanishi jarayoni initsiatsiyadan tashqari elongatsiya va terminatstya jarayonlarini ham utadi. Aminokislotalar polipeptidlarning tarkibiga kirishi uchun ular avvalo faollanishi zarur. Ushbu jarayon ATF va tRNK-sintetaza fermenti ishtirokida borib aminoatsiladenilat hosil bo`lishi bilan qaror topadi. Bu birikma esa yuqoridagi fermentlar ishtirokida maxsus tRNKga birikadi. Bu yerda shuni aytib o`tish lozimki, har bir aminokislota uchun eng kamida bitta maxsus tRNK va bitta aminoatsil-tRNK-sintetaza mavjuddir.
Polipeptid zanjirining ortishi mRNK molekulasining 5-tomonidan boshlanib oqsil sintezining uchta bosqichi davriy ravishda, to polipeptid zanjiri to`la shakllangunicha davom etadi.
Oqsil sintezining birinchi bosqichida aminokislotani ribosomaga tashib kelgan maxsus tRNK o`zining triplet antikodoni bilan aminoatsil markazidagi (A) mRNK molekulasining uxshash kodoni bilan birikadi (10.3-rasm). Bu bog`lanish elongatsiya`ning ikki faktori EG` mavjudligiga bog`liq. Bularning bittasi GTF bilan uzaro bog`lanadi.
Oqsil sintezining ikkinchi bosqichida peptidiltransferaza fermenti ishtirokida tRNK bilan birikkan aminokislota va polipetid zanjiridagi mavjud aminokislota o`rtasida peptid bog`i vujudga keladi. Bunda peptidil markazda (P) joylashgan polipeptid yangi aminokislota o`rniga, ya`ni A-markazga suriladi. Shuning bilan birgalikda GTF parchalanadi va elongatsiya omili hamda GDF ajraladi.
Oqsil sintezining uchinchi bosqichida peptidil-tRNK A-markazdan P-markazga tomon siljiydi va shuning bilan birgalikda P-markazdagi tRNK ajraladi. Ammo tRNK molekulasining P-markazdan ajralishi uchun elongatsiya`ning uchinchi omili zarur. Ushbu uchinchi omilning ribosoma bilan uzaro ta`siri GTFaza faolligini beradi. Ribosomaning surilishi natijasida mRNK kodonining navbatdagisi A-markazga tushadi. Translokatsiya jarayoni uchun ikkinchi GTF energiyasi ishlatiladi.
Ribosomalardagi polipeptid zanjirining sintezi to mRNK kodonlarining oxiriga (terminal mRNK kodoniga)yetmagunicha davom etadi. Bu kodon bilan terminatsiya`ning oqsil omili (RF) bog`lanadi.
Terminasiya`ning oqsil omili (RF) faqatgina kerakli kodonni tanib qolmasdan badkim polipeptid zanjirining tRNK molekulasidan ajralishini ham taminlaydi. Polipeptid ajralganidan so`ng deatsillashgan tRNK va mRNK molekulalari ham ajraladi. Ammo mRNK molekulasining ajralishi ikkita ribosomadan tashqarigi oqsilli omil va STF energiyasi zarur.