Toshkent farmatsevtika instituti
Download 4.3 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Hujayraning kimyoviy tarkibi.
- 1-bob. Oqsillarning tuzilishi va vazifalari 1.1. Oqsillarning umumiy tavsifi. Oqsil - tirik to`qimaning muhim tarkibiy qismi.
- Oqsillarning muhim belgilari.
- Oqsillarning tarkibidagi elementlar.
- Oqsillarning struktura tarkibi yoki monomerlarini
- Oqsillarning molekula og`irligi.
- Oqsillar tuzilish darajasining murakkabligi.
- Oqsillarni ajratib olish va tozalash.
- C H 3 C H 3
- COOH COOH D - Alanin L - Alanin
|
Xromatografiya. Xromatografiya har xil aralashmalarni o`z tarkibiy qismlariga taqsimlanishini o`rganadi. Xromatografiyaning asosan to`rt turi mavjud. 12
a) Informatsion kolonkali xromatografiya - bu usul ion ko`rinishida bo`lgan eruvchi moddalarni taqsimlashda qo`llaniladi. Usulni harakatsiz va harakatli fazalari farqlanib, harakatsiz fazasi asosini ion almashuvchilardan iborat bo`lgan organik polimerlar - smolalar tashkil etadi. b) Suyuqlikli xromatografiyada harakatsiz faza o`rnida mikroskopik zarralar qo`llaniladi. Bu usul katta tezlikka ega bo`lib, qisqa vaqt oralig`ida deyarli har qanday birikmani taqsimlay oladi. v) Taqsimlovchi xromatografiyada aralashma tarkibidagi moddalar radikallarining katta-kichikligi, funktsional (gidrofil) guruhlarining bor-yo`qligi, harakatli va harakatsiz eritmalarda har xil erishiga qarab o`z individual komponentlariga taqsimlanadilar. Xromatografik qog`oz tasmasining pastki chegarasidan 1 sm yuqoriga bir tomchi tekshirilayotgan modda tomizilib, tagida harakatlanuvchi eritma, ko`pincha, organik eritma saqlagan xromatografiya kamerasiga joylashtiriladi. Kamera atmosferasidagi suv bug`lariga to`yingan modda harakatsiz (polyar) eritmani hosil qiladi. Harakatlanuvchi eritma yuqoriga o`zi bilan birga gidrofob moddani olib harakatlanadi, gidrofil moddalar esa suvda erigani uchun startda qoladi. Xromatogrammadagi moddalar bo`yalgandan so`ng har birini individual Rf lari o`lchanadi yoki standart modda bilan identifikatsiya qilinadi.
eritma rangining ravshanlik darajasi (kontsentratsiyasi) avvaldan ma`lum bo`lgan standart eritma rangi bilan solishtiriladi. Kolorimetrik aniqlashda miqdori o`lchanayotgan moddaning boshqa modda bilan rangli birikma hosil qilish reaktsiyasidan foydalaniladi. Olingan eritma rangini jadalligi bo`yalgan moddaning miqdoriga to`g`ri proportsional. Rang jadalligi qanchalik ko`p bo`lsa, optik zichlik ham shunchalik yuqori bo`ladi. Grafik bog`liqlikni aniqlashda abtsissa o`qiga mol'/l (S) da modda miqdori, ordinata o`qiga esa eritmaning optik zichligi (D) qo`yiladi. Uslubni qo`llash uchun D va S ko`rsatkichlari o`rtasida proportsional bog`liqlik bo`lishi shart. 13
Spektrofotometrik tahlil usulida eritmadagi yoki qattiq muhitdagi moddaning nur yutishi ma`lum to`lqin uzunligiga to`g`ri kelishi aniqlanadi. Spektrofotometrni qo`llab spektrni ko`zga ko`rinadigan (600 dan 1100 nm), ultrabinafsha spektr qismida (220 dan 650 nm gacha) ishlash mumkin. Biologik birikmalarning tuzilishi, almashinuvi va vazifalarini o`rganish uchun kimyo, fizik-kimyo, matematika, fiziologiya usullari bilan bir qatorda biologik kimyoning o`zining xususiy tadqiqot usuli – fermentativ tahlil usuli ham bor. Bu usul amaliy tibbiyotda, farmasiya va ilm-fanning turli sohalarida hamda xalq xo`jaligida keng qo`llaniladi.
moddalar almashinuvini, ya’ni organizmga tashqaridan ovqat tariqasida qabul qilingan moddalardan tortib to chiqarib tashlanadigan oxirgi mahsulotlargacha bo`lgan jarayonni tekshirar ekan, birinchi navbatda organizmning kimyoviy tarkibini, ya’ni turli kimyoviy moddalarning to`qima va organlarda, hujayra va hujayra komponentlarida tarqalishi to`g`risida to`la ma’lumot bera oladi. Tirik organizmlarda hozirgacha 40 ga yaqin elementlarning birikmalari topilgan. Ulardan eng muhimlari C, H, N, O, P va S bo`lib, ular organism to`qimalari tarkibida asosiy o`rinni egallaydi. Bulardan tashqari, oz miqdorda uchraydigan CI, F, I, Na, K, Ca, Mg, Fe va juda oz uchrydigan Cu, Mn, Zn, Mo va Co kabi elementlarning har birini ham organizm uchun o`ziga xos ahamiyati aniqlangan. Bu elementlar organizmda organik birikmalar, qisman mineral tuzlar tarkibiga kirgan holda uchraydi. Turli hujayralarda oqsil, lipid, uglevodlar, nuklein kislotalar va mineral tuzlarning miqdori har xil bo`ladi, jumladan, o`simlik hujayralari tarkibida oqsil miqdori hayvon hujayralariga qaraganda nisbatan kam, nuklein kislotalari esa o`simlik hujayralarida hayvon hujayralariga nisbatan ko`proq. Yog` to`qimalari lipidlarga boy, polisaxaridlar esa o`simlik hujayralarida, jigar va mushak to`qimalarida ko`proq to`planadi. Har bir organizm tanasining asosiy massasini suv tashkil qiladi. Uning o`rtacha miqdori organism vaznining 60-70 %iga teng, ammo uning miqdori 40 %
14
(o`simlik hujayralari, yog` to`qimalari) dan 99 % (meduzalar) gacha bo`lishi mumkin.
Anorganik birikmalar suv bilan birgalikda hujayradagi barcha jarayonlar borishi uchun muhit hosil qiladi. Hujayra tarkibidagi anorganik ionlarning turi nisbatan kam bo`lsada, ular organizmning ko`pchilik hayotiy vazifalarini belgilab beradi.
15
1-bob. Oqsillarning tuzilishi va vazifalari 1.1. Oqsillarning umumiy tavsifi. Oqsil - tirik to`qimaning muhim tarkibiy qismi. Oqsillar tarkibida azot saqlovchi yuqori molekulali organik birikmalar bo`lib, molekulalari aminokislotalar qoldiqlaridan tashkil topgan. Bu moddalarning protein (grekcha protos – birinchi darajali) deb nomlanishi ularning hayot uchun muhim ahamiyatga ega ekanligini ifodalaydi. Oqsil nomi esa tuxum oqi so`zidan kelib chiqqan atama bo`lib, uni tovuq tuxumi pishganda oq rangli bo`lishi (denaturatsiya) bilan tushuntirish mumkin. Oqsillar barcha tirik organizmlar - o`simliklar, hayvonlar hamda odam organizmi bilan jonsiz tabiat chegarasida turuvchi viruslar tarkibining ajralmas qismidir. Hujayrada yuz beradigan har qanday kimyoviy o`zgarish oqsillar ishtirokisiz amalga oshmaydi. Odam organ va to`qimalaridagi oqsil miqdori turlicha. Masalan, mushak, o`pka, buyrak quruq vazninig 70-80 % ini, butun tananing esa 45-50 % ini oqsil tashkil etadi. Oqsillarning kimyoviy tarkibi, tuzilishi va xususiyatlarini o`rganishda ular suyuq to`qimalardan yoki hayvonlarning oqsilga boy organlaridan qon zardobi, sut, mushak, jigar, teri, sochdan maxsus usullar yordamida ajratib olinadi. Hujayrada oqsil xillari cheksiz darajada ko`p. Har bir organizm turi o`ziga xos oqsillarga ega. Eng sodda organizmlardan bo`lgan, biokimyoviy tomondan yaxshi o`rganilgan bakteriya – ichak tayoqchasi (E. coli) hujayrasida 3000 turga yaqin oqsil molekulalari mavjud. Odam organizmida oqsil xillari 5000000 ga yetadi, lekin hozirga qadar ularning juda kam qismi - taxminan 2000 ga yaqini aniqlangan va yaxshi tekshirilgan. Ammo, oqsillarning miqdor jihatdan ustunligi ularning muhim vazifalarini belgilab bermaydi. Ular boshqa organik moddalar uchun xos bo`lmagan quyidagi xususiyatlarga ega:
16
oqsillar tabiatdagi eng murakkab tuzilgan organik birikmalardir. Oqsil molekulalarining soni va turi cheksiz-chegarasiz bo`lib, organizmlarning tur, organ va to`qima darajasidagi o`ziga xosligini ta’minlaydi;
konformatsiyasining murakkablik darajasi bilan organizm biologik vazifalari asosidagi turli-tuman reaktsiyalarni amalga oshiradi;
komplekslari hujayra ichki strukturasini tashkil etgan holda turli molekulalar orasida kerakli molekulani tanishi va unga tanlab birikishi imkoniyatini beradi. Bunday xususiyat tirik hujayradagi moddaning struktura tuzilishini, moddalar metabolizmini yo`nalishini va ketma-ketlik tartibini belgilab beradi.
molekula konformatsiyasini o`zgarish qonuniyatlari orqali ichki va tashqi ta’sirlarga javob berish hamda ta’sirdan keyin molekulaning o`z holatiga qaytish qobiliyatini boshqaradi;
oqsillarning biokatalitik (fermentativ) xususiyati, biosintezi va uning boshqarilishi, nuklein kislotalari bilan birgalikda genetik axborotning ko`chirilishida qatnashishi - hujayraning o`sishi va differentsiallanishi jarayonlaridagi ishtirokini ta’minlaydi. Oqsillarning muhim belgilari. Oqsillar yuqori molekulali, tarkibida azot saqlovchi organik birikmalar bo`lib, peptid bog`lari yordamida birlashgan aminokislotalar zanjiridan tashkil topgan, murakkab tuzilishga ega bo`lgan moddalardir. Oqsillarga xos muhim belgilar quyidagilardan iborat: 1)
tarkibidagi azot miqdorini doimiy (quruq vazninig 16 % i ) bo`lishi; 2)
tuzilish birligi bo`lgan aminokislotalardan hosil bo`lishi; 3)
peptid zanjirida aminokislotalarni birlashtiruvchi peptid bog`larining mavjudligi; 4)
daltongacha); 17
5)
oqsillarning fizik-kimyoviy va biologik xossalarini belgilab beruvchi polipeptid zanjirning murakkab tuzilganligi. Oqsillarning tarkibidagi elementlar. Birinchi belgisi oqsildagi elementlar tarkibiga bog`liq (oqsil quruq massasiga nisbatan % larda): uglerod………..51-55 vodorod………………….6-7 kislorod……….21-23 oltingugurt………………0,3-2,5 azot……………15-18 anorganik moddalar…….0-0,5
Ko`pchilik o`simlik, hayvon va mikroblar oqsili tarkibida azot miqdori boshqa elementlardan farqli o`laroq doimiy – taxminan 16 %; ushbu raqam bo`yicha oqsilning miqdorini hisoblash mumkin: tahlil natijasida topilgan azot miqdorini 6,25 koeffitsiyenti (100:16=6,25) ga ko`paytiriladi. Lekin ba’zi oqsillar uchun bu ko`rsatkich mos kelmaydi. Masalan, protamin tarkibida azot miqdori 30% ga yetadi, shunga ko`ra oqsilni elementar tarkibi bo`yicha azot tutuvchi boshqa moddalardan aniq ajratish qiyin. Oqsillarning struktura tarkibi yoki monomerlarini kislotali gidroliz yo`li bilan aniqlash mumkin. Bu usuldan ko`proq oqsil tarkibini o`rganishda foydalaniladi. L-qatoridagi α-aminokislotalar oqsil monomerlari hisoblanadi. Aminokislotalar zanjirda kovalent peptid bog`lari bog`lanadi. Oqsillarning molekula og`irligi. Oqsillarning molekula massasining kattaligi ularning muhim xossasi hisoblanadi. Barcha polipeptidlarni zanjirining uzunligiga qarab uch guruhga bo`lish mumkin: 1)
peptidlar – 2-10 ta aminokislota; 2)
polipeptidlar – 10-40 ta aminokislota; 3)
oqsillar – 40 tadan ortiq aminokislotadan tashkil topgan. Agar har bir aminokislota molekula og`irligini o`rtacha 100 deb qabul qilinsa, unda peptidlarning molekula og`irligi - 1000, polipeptidlarniki - 4000, oqsillarniki esa 4000-5000 dan bir necha millionga yaqinlashadi. Oqsillar tuzilish darajasining murakkabligi. Ayrim tabiiy (faqat bir xil aminokislotdan tashkil topgan) va sun’iy usulda olingan polipeptidlarni faqatgina 18
yuqori molekula og`irligiga ega bo`lganligiga qarab, oqsillarga kiritib bo`lmaydi, chunki tabiiy oqsillar ulardan farqli o`laroq denaturatsiyaga uchraganda, peptid bog`larini saqlab qolgan holda oqsillarning noyob belgisi bo`lgan fizik-kimyoviy, asosiysi biologik vazifalarini ham yo`qotadi. Denaturatsiya xususiyati oddiy polipeptidlarda bo`lmay, tabiiy oqsil molekulasining murakkab fazoviy tuzilishini anglatadi. Oqsillarni ajratib olish va tozalash. Oqsillar hayvonlar to’qimasidan, makroorganizmlardan maxsus usullar yordamida ajratib olinadi. Oqsillarning ajratib olishda gomogеnizatsiya usuli. Oqsillarni ajratib olish uchun avvalo to’qimalar yaxshilab maydalanadi, ya’ni gomogеnizatsiyalanadi. Bunda hujayra strukturasi buziladi va oqsillar eritmaga o’tadi. Gomogеnizatsiyada quyidagi usullardan foydalaniladi: 1.Chinni hovonchada to’qimani qum bilan ezish ( maydalash); 2.Pottеr – Elvеgay gomogеnizatorlarida maydalash; 3.Sharsimon tеgirmonchalarda maydalash; 4.Kuchli ravishda muzlatib, keyin eritish yo’li bilan; 5.Ultratovush ta’sirida maydalash; 6.Bosim ta’sirida (muzlatilgan to’qimani mayda tеshikli po’lat to’rdan o’tkazish); 7.Azot gazi yordamida (azot gazini bosim ostida to’yintiriladi, so’ng kеskin bosim pasaytiriladi. Natijada azot hujayrani oson parchalab, oqsilni eritmaga o’tkazadi). Yuqoridagi usullar yordamida tayyorlangan gomogеnatdan oqsillarni ajratib olishda ekstraktsiya usuli qo`llaniladi. Olingan gomogеnatni 8-10 % li tuz eritmasida eritiladi. Oqsillarni ekstraktsiyalash uchun ko’pincha ma’lum pH ga ega bo’lgan bufеr eritmalaridan, organik erituvchilardan va ionsiz dеtеrgеntlardan foydalaniladi. Bu maqsadda ko’pdan bеri ishlatib kеlinadigan organik modda eritmalaridan: glitsеrinning suvdagi eritmasi, saxaroza eritmasi, limon kislota va borat aralashmali bufеr eritmalardan foydalaniladi.
19
Qon zardobi oqsilini ajratish uchun uni etil spirti, atsеton, butil spirti ta’sirida cho’ktiriladi. Gomogеnatdan toza holda oqsillarni ajratishda har xil dеtеrgеntlar ishlatiladi. Ular oqsil-yog’ komplеksini va oqsil – oqsil bog’larini uzadi. Oqsillarni (fеrmеntlarni) tozalashda mitoxondriya biomеmbranasi yoki hujayra organoidlari bilan birikadigan modda - triton X-100 va natriy dezoksixolat qo`llaniladi. Bu dеtеrgеntlar oqsil – oqsil komplеkslarini parchalab, oqsillarning to’rtlamchi strukturasini buzadi. Oqsillarni gomogen holda ajratib olinishi - ularning birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi, to’rtlamchi qurilish darajalarini o’rganish imkonini beradi. Oqsillarni gidrolizlanishi natijasida hosil bo`lgan erkin aminokislotalarni maxsus analizatorlar yordamida tekshiriladi. Oqsillarni fraktsiyalash yo’li orqali ajratish - oqsillarni ekstratsiya qilingandan so’ng ekstraktni sеntrifugalab, to’qima elеmеntlaridan tozalanadi va eritmaga o’tgan oqsillarni fraktsiyalash yo’li bilan ajratiladi. Hozirgi vaqtda oqsillarni fraktsiyalarga ajratishda qo`llaniladigan usullar: tuzlar ta’sirida cho’ktirish, issiqlik ta’sirida dеnaturatsiyalash, organik erituvchilar yordamida cho’ktirish, xromatografiya, gеlfiltratsiya, elеktroforеz, ultratsеntrifugalash. Oqsillarni tuzlar ta’sirida cho’ktirib, ajratish – oqsillarni ishqoriy va ishqoriy yеr mеtall tuzlari ta’sirida cho’ktirib, fraktsiyalanganda ular o’z xossalarini saqlab qoladi, chunki dializ yoki gеlfiltratsiya usuli bilan tuzlar oqsil cho’kmasidan ajratib olinsa, oqsil eritmaga o’tadi. Bu usul biologik faol fеrmеntlarni ajratib olishda katta ahamiyatga egadir.
molеkulali moddalarni yarim o’tkazuvchi mеmbranalar yordamida ajratish usuliga - dializ dеyiladi. Dializ usuli kollid zarrachalarini yarim o`tkazuvchi membranalardan o`ta olmasligiga asoslangan. Yarim o`tkazuvchi membranalarga kollodi, sellofan, pergament qog`ozlari misol bo`ladi. Inson va hayvon buyragi Boumen-Shumlyanskiy kapsulasining pardalari ham yarim o`tkazuvchidir. Dializ uchun ishlatiladigan asbob dializator deyiladi. Kollodiy va sellofan qopchasi oddiy dializator sifatida ishlatiladi.
20
Elеktroforеz usuli – oqsillarni elеktr maydonida har xil tezlikda harakatlanishida fraktsiyalarga bo’linishiga asoslangan. Filtr qog`ozida o`tkaziladigan elektroforez usulida inson qon zardobidagi oqsillarni 6 fraktsiyaga ajratish mumkin. Hozirgi vaqtda qog`oz elektroforezidan tashqari oqsillarni eraktsiyalarga ajratishda kraxmal, poliakrilamid va sellyuloza gellari ham qo`llaniladi.
Klinik lobaratoriyalarda qon zardobidan globulin oqsillarini ajratib olishda ammoniy sulfatni yarim to’yingan eritmasi, albumin oqsillarini esa to’la to’yingan eritma ta’sirida cho’ktirib, ajratib olinadi. Oqsillar aralashmasi ion almashuvchi, adsorbtsiyalovchi xromatografiya, gel filtratsiyalash va afin xromatografiyasi yordamida ham fraktsiyalarga ajratiladi.
1.
Biologik kimyo fani nimani o`rganadi? 2.
Biokimyoviy tadqiqotlarda qanday usullardan foydalaniladi? 3.
Fanning qanday tarmoq va yo`nalishlari mavjud? 4.
Biologik kimyo fani qanday fanlar bilan o`zaro bog`langan? 5.
Hujayraning tarkibida qanday moddalar bor va ularning organizm uchun ahamiyati qanday? 6.
7.
Oqsillar deb qanday organik moddalarga aytiladi? 8.
Oqsillarning eng muhim belgilari nimalardan iborat? 9.
Oqsillar tarkibiga qaysi elementlar kiradi? 10.
Oqsillar molekula og`irligi bo`yicha qanday guruhlarga ajratiladi? 21
1.2.Aminokislotalarning tuzilishi va xossalari Aminokislotalar – oqsillarning tuzilish birligi. Aminokislotalar organik karbon kislotalar bo`lib, uning uglevodorod zanjirida kamida bitta vodorod atomi aminoguruhga almashingan bo`ladi. Tabiatda 300 ga yaqin aminokislotalar ma’lum. Ularning yarmidan ortig`i umuman oqsillar tarkibiga kirmaydi, qolgan yarmining ko`pchilik qismi faqat ayrim organizmlarda, ba’zilari alohida oqsillar va peptidlar tarkibida bo`ladi. Barcha organizmlarda oqsillar tarkibiga kiruvchi aminokislotalar soni 20 ta. Ularni proteinogenli aminokislotalar deb ataladi. Qolgan aminokislotalar oqsil tuzilishida ishtirok etmaydi, ular hujayrada erkin holda (almashinuv mahsuloti sifatida) bo`lishi yoki oqsil bo`lmagan birikmalar tarkibiga kirishi mumkin. Masalan, aminokislotalar - ornitin va sitrullin proteinogenli aminokislota argininning oraliq mahsuloti hisoblanib, siydikchil sintezida ishtirok etadi; erkin holdagi gamma- aminomoy kislotasi nerv impulslarini o`tkazilishida mediator vazifasini o`taydi; beta-alanin esa vitamin-pantotenat kislotaning tarkibiga kiradi. Qalqonsimon bezning asosiy gormoni - tiroksin tireoglobulin oqsili tarkibiga kiradi, qonda erkin holda uchraydi. Melanin – pigment, adrenalin sintezidagi muhim oraliq mahsulot. Bulardan tashqari, turli tabiiy mahsulotlar - antibiotiklar va alkoloidlar tarkibida bir qator g`ayritabiiy stereoizomerlar, aminokislotalarning D-izomerlari ko`rinishida (D-fenilalanin, D-leysin, D-alanin) ham uchraydi. Agar aminokislotaning α–uglеrod atomidagi barcha valеntlari boshqa guruhlar bilan o’rin almashsa, bunday uglеrod atomi asimmеtrik markaz dеyiladi (R mavjud guruhlarni takrorlamaydi ), aminokislotani esa optik faol deb ataladi, ya’ni u qutblangan nur sathini burish qobiliyatiga ega. L, D stеreoizomеrlari bor. Glitsindan tashqari barcha aminokislotalar optik faollikga ega. Masalan, alaninning ikki stеrеoizomеri α –uglеrod atomidagi aminoguruhning joylashishi bilan farqlanadi.
22
3 C H 3 H --- C --- NH 2 H 2 N --- C --- H
COOH COOH D - Alanin L - Alanin
Oqsillarning tarkibiga kiruvchi barcha aminokislotalar L- aminokislotalar bo`lib, ulardagi NH 2
α R – CH –
COOH
l funktsional guruhlar
NH 2
Aminokislotalarning 3 xil tasnifi qabul qilingan: 1)
strukturali - yon radikalini tuzilishi bo`yicha; 2)
elektokimyoviy – aminokislotalarning kislota-ishqoriy xossalari bo`yicha; 3)
biologik yoki fiziologik, ya’ni organizm uchun aminokislotalarning almashtirib bo`lmaslik darajasi bo`yicha.
|
