Toshkent farmatsevtika instituti
Oqsillar – emulgator sifatida
Download 4.3 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Denaturatsiya va unga olib keluvchi fizik-kimyoviy omillar.
- 1.14-rasm. Oqsillarning denaturatsiyasi va renaturatsiyasi
- Denaturatsiyalangan oqsillarning xossalari
- 1.5. Oqsillarning tasnifi, nomlanishi va vazifalari Oqsillarning tasnifi va nomlanishi.
- Fizik-kimyoviy tasniflash
- Funktsional tasniflash
- Oddiy oqsillar va ularning vakillari.
- 1.15-rasm. Oddiy oqsillarning tasniflanishi
- Albuminlar va globulinlar
- Oqsillarning biologik vazifalari.
- 2. Oqsil gormonlar
Oqsillar – emulgator sifatida. Oqsil tarkibidagi gidrofil va gidrofob guruhlar hisobiga emulgator sifatida boshqa moddalarning eruvchanligiga ta’sir etishi mumkin. Emulgatorlar – bir-birida erimaydigan (yog`-suv) suyuqlik hosil qiluvchi, emulsiyuani turg`unlashtiruvchi moddalardir. Oqsil yog` tomchisining yuzasida yupqa parda hosil qilganida gidrofob guruhlari yog` tomchisining yuza qatlamida, gidrofil qismi esa uning suvli fazaga qaragan tomonida bo`ladi. Oqsilli emulgatorlardan dori vositalari, kapsulalarni, masalan, jelatinani tayyorlashda foydalaniladi. Odam organizmida qon va limfaning lipidlari emulgirlangan holatda bo`ladi. Buyrak va o`tda tosh hosil bo`lishining sabablaridan biri organizm shilliq
56
qavatida glikoproteid – mutsinning yetishmasligi oqibatida bo`lishi mumkin, chunki muhim gidrofob mikrozarrachalarni parchalab, organizmdan chiqarib yuboruvchi modda hisoblanadi. Sutni emulsiya sifatida qarash mumkin, chunki unda mayda yog` tomchilari kazeinogen (sut oqsili) bilan emulgirlanib, tekis taqsimlanadi, shu sababli ham sutning rangi oq.
xarakterli xossalaridan biri ularning turli fizik va kimyoviy ta’sirlar ostida birlamchi strukturasi saqlangan holda yuqori tuzilish darajasi bo`lgan – ikkilamchi, uchlamchi va to`rtlamchi strukturalarining buzilib, nativ (tabiiy) fizik-kimyoviy, eng muhimi biologik xususiyatlarini yo`qotilishidir. Bu hodisa denaturatsiya deb atalib, eritmani qizdirish natijasida yaqqol namoyon bo`ladi va avvalo, oqsilning erish qobiliyati o`zgarishi bilan xarakterlanadi. Denaturatsiya faqat murakkab fazoviy tuzilishga ega bo`lgan molekulalar uchungina xos bo`lib, sintetik va tabiiy peptidlar bunday xossaga ega emaslar. Denaturatsiya vaqtida to`rtlamchi, uchlamchi va hatto ikkilamchi strukturani mustahkamlovchi bog`lar uziladi. Natijada polipeptid zanjir yoyilib tartibsiz o`ram holatiga keladi. Bular oqsilni gidrat qobig`ini yo`qolishiga va cho`kmaga tushishiga sabab bo`ladi. Lekin bu cho`kma tuzlanishdan hosil bo`lgan cho`kmadan farq qiladi. Tuzlanishda cho`kmaga tushgan oqsil o`zining tabiiy holatini saqlab qoladi, denaturatsiyada esa oqsil o`z xossalarini yo`qotadi. Kuzatilgan holat denaturatsiya va tuzlanishga olib keluvchi moddalarning ta’sir etish mexanizmlari turlicha ekanligini ko`rsatadi. Denaturatsiyalovchi omillar ikki guruhga bo`linadi: fizik va kimyoviy. Fizik omillarga harorat, bosim, mexanik ta’sirlar, ultratovush va ionlashtiruvchi nurlar kiradi.
57
Oqsillarni issiqlik ta’sirida denaturatsiyalanishi nisbatan ko`proq o`rganilgan. Ma’lumki, oqsillar qizdirilganda iviydi (koagulyatsiyalanadi) va cho`kmaga tushadi. Ko`pchilik oqsillar termolabil, ammo qizdirishga chidamli oqsillar ham ma’lum. Tripsin, ximotripsin, lizotsim va biologik membranalarning ayrim oqsillari bunga misol bo`la oladi. Qaynoq buloqlarda uchraydigan bakteriyalar oqsillari qizdirishga alohida chidamliligi bilan farq qiladi. Bunday oqsillar qizdirilganda harorat oqsil molekulasining ichki qismidagi bog`larni uzish uchun yetarli bo`lmaydi. Oqsillar izoelektrik nuqtasida juda tez issiqlik denaturatsiyasiga uchraydi. Oqsillarning bu xossasidan amaliyotda foydalaniladi. Ayrim oqsillar esa aksincha, past haroratda denaturatsiyalanadi. Denaturatsiyaga olib keluvchi kimyoviy omillarga kislota va ishqorlar, organik erituvchilar (spirt, atseton), detergentlar (yuvish vositalari), ayrim amidlar (siydikchil, guanidin tuzi), alkoloidlar, og`ir metallar (mis, qo`rg`oshin, bariy, ruh, kadmiyning tuzlari) kiradi. Kimyoviy moddalarning denaturatsiyalovchi ta’sir mexanizmi ularning fizik-kimyoviy xossalariga bog`liq. Kislota va ishqorlar oqsil cho`ktiruvchi moddalar sifatida keng qo`llaniladi. Ko`pchilik oqsillar muhit pH
58
ning qiymati 2 dan past va 10-11 dan yuqori bo`lganda denaturatsiyalanadi. Ammo ayrim oqsillar, masalan giston va protaminlar hattoki pH=2 yoki pH=10 bo`lganda ham denaturatsiyalanmaydi. Og`ir metallar, alkoloidlar ham cho`ktiruvchi sifatida ishlatiladi, chunki ular oqsillarning qutbli guruhlari bilan bog`lanib, vodorod va ion bog`larini uzadi.
xos belgilar: 1)
2 , SH
2 , OH)
guruhlar soni ortiq bo`lib, bir qismi odatda oqsil molekulasini ichida bo`ladi. Denaturatsiyada polipeptid zanjirning yoyilishi natijasida qo`shimcha guruhlar yuzaga chiqadi; 2)
oqsil molekulasining yoyilishi natijasida gidrofob radikallar yuzaga chiqadi, gidrat qobig`i va zaryadini yo`qolishi oqsilni eruvchanligi kamaytiradi va cho`kmaga tushiradi; 3)
oqsil molekulasini konfiguratsiyasi o`zgaradi; 4)
molekulaning tabiiy struktura tuzilishini buzilishi oqibatida biologik faolligi yo`qoladi; 5)
ta’sirida oson parchalanadi. Chunki tabiiy oqsilning ixcham strukturasi yoyilib, u g`ovak shakliga o`tadi va uning peptid bog`iga fermentlar ta’sir qilishi osonlashadi. Shu sababli tarkibida oqsil saqlovchi mahsulotlar (ayniqsa go`shtni) issiqlik ta’sirida yoki boshqa yo`l bilan ishlangandan so`ng, ovqat hazm qilish a’zolarida proteolitik fermentlar ishtirokida oson hazm bo`ladi. Odam va hayvonlar oshqozonidagi tabiiy denaturatsiyalovchi agent – xlorid kislota oqsilni denaturatsiyalab, uning fermentlar ta’sirida parchalanishiga yordam beradi. Ammo oshqozondagi xlorid kislota va proteolitik fermentlar oqsil tabiatli dori moddalarini og`iz orqali qabul qilishga yo`l qo`ymaydi, chunki ular denaturatsiyalanib, shu joyning o`zida parchalanadi va biologik faolligini yo`qotadi. 59
Denaturatsiyalangan oqsillarning fizik-kimyoviy va biologik xossalarini tiklanishiga renaturatsiya yoki renativatsiya deyiladi. Bunda oqsilning strukturasi avvalgi holatiga kelsa, uning biologik faolligi ham qayta tiklanadi. Oqsillarning denaturatsiya jarayonidan klinika, farmatsiya va biologik tadqiqotlarda oqsil bo`lmagan va past molekulali moddalarni ajratib olishda biologik materialda oqsilni borligini va uning miqdorini aniqlashda; qo`rg`oshin, mis, simob bilan zaharlanganda davolash va profilaktikada og`ir metallarni bog`lash uchun foydalaniladi. Farmatsevtika amaliyotida oqsilni denaturatsiyasidan oqsil preparatlari, masalan, ampuladagi oqsil preparatlarining sifatini nazorat qilishda foydalaniladi.
1.
Oqsillarni amfoterlik xossalarini namoyon bo`lishining qanday sabablari bor? 2.
Izoelektrik nuqta nima? 3.
Oqsillarning kolloidlik xossalari nimaga bog`liq? 4.
Osmotik va onkotik bosim nima? 5.
Oqsillarning erishiga ta’sir etuvchi omillar qaysilar? 6.
Oqsillarning gel hosil qilish qobiliyati nimaga asoslangan? 7.
Tuzlanish nima va undan amaliyotda qanday foydalaniladi? 8.
Denaturatsiya qanday jarayon? 9.
Denaturatsiyalovchi omillarga qanday omillar kiradi? 10.
Denaturatsiyalangan oqsillar qanday xossalari bilan tabiiy oqsillardan farq qiladi?
60
1.5. Oqsillarning tasnifi, nomlanishi va vazifalari Oqsillarning tasnifi va nomlanishi. Turli o`simliklar, hayvonlar va mikrob hujayralaridan, hujayra komponentlaridan, to`qimalar ekstraktlaridan xilma-xil oqsil preparatlari ajratib olingan. Organizmning a’zo va to`qimalarida o`ziga xos oqsillar uchraydi. O`simlik va hayvon oqsillari qaysi turga mansubligiga qarab ham bir-biridan farq qiladi, umuman oqsillarning turga xosligi tabiat qonunidir. Olimlar ularni ayrim guruhlarga bo`lish ustida ko`pdan beri ish olib borsalar ham haligacha qoniqarli tasnif topilgani yo`q. Buning sababi ularning bir xil elementlardan tuzilganliklari, shuningdek xilma-xil struktura variantlari va funktsional xususiyatlaridir. Shunga asosan oqsillarni fizik-kimyoviy, funktsional va struktura belgilari bo`yicha tasniflashga harakat qilinadi. Fizik-kimyoviy tasniflash – oqsillarni elektrokimyoviy va qutbli xossalariga asoslanadi. Ushbu belgilarga ko`ra oqsillar qutbli yoki gidrofil (tarkibida qutbli guruhlari ko`p, yaxshi eriydigan), qutbsiz yoki gidrofob (tarkibida qutbsiz qoldiqlar bo`ladi, deyarli erimaydi) va amfipatik yoki amfifil (ikki tomonlama belgilarga ega – molekulaning bir qismi qutbsiz, boshqa qismi esa qutbli; asosan membrana oqsillari) guruhlariga bo`linadi. Funktsional tasniflash – oqsillarning biologik vazifalariga asoslanadi. Struktura belgilariga ko`ra oqsillar ikkita yirik guruhga bo`linadi: oddiy oqsillar (protein, apoprotein) – gidrolizlanganda faqat aminokislotalarga ajraladi va murakkab oqsillar (proteid, goloproteid) – gidrolizlanganda aminokislotalardan tashqari oqsil bo`lmagan komponentlar ham hosil bo`ladi, masalan uglevod, yog`, nuklein kislotalari va hokazolar. Oqsillarning tasnifi ularning ikkilamchi va uchlamchi strukturalarining xossalaridan kelib chiqishi ham mumkin. Bunga asosan globulyar oqsillar orasida 4 ta sinf farq qilinadi: α, β, α+β, α/β oqsillar. α-oqsillarga tarkibida 60% dan kam bo`lmagan α-spiral saqlovchi; β-oqsillarga esa faqat β-struktura saqlovchi globulyar oqsillari kiradi. 61
α+β oqsillar tarkibiga ikkala struktura ham kiradi. Bunda bir domen α- spiraldan, ikkinchisi β-qatlamdan; α/β –oqsil sinfi esa polipeptid zanjiri bo`ylab α- spiral va β-qatlamning navbatlashib kelishidan yoki bir va bir nechta β-qatlam har biri bir nechta α-spiral bilan o`ralgan bo`ladi. Oqsillar tasodifiy belgilariga asoslanib, ko`pincha ular ajratib olingan manba yoki molekulaning eruvchanligi, konfiguratsiyasiga qarab ham nomlanadi. Oddiy oqsillar va ularning vakillari. Oddiy oqsillar eruvchanligiga, aminokislota tarkibiga va boshqa ba’zi xususiyatlariga asosan quyidagi guruhlarga bo`linadi: gistonlar, protaminlar, albuminlar, globulinlar, prolaminlar, glutelinlar va proteinoidlar (skleroproteinlar).
Gistonlar (gr. histos – to`qima) – ko`p hujayrali organizmlarning to`qima oqsili bo`lib, xromatin DNK bilan bog`langan. Bu oqsillarning molekula og`irligi nisbatan kichik (11000-24000); elektrokimyoviy xususiyatlariga ko`ra – kuchli asos xossalari izoelektrik nuqtasi 9,5-12,0 atrofida. Gistonlar faqat uchlamchi strukturaga ega. Ular 5 turga bo`linadi: H 1 , H 2a , H
2b , H
3 , H
4 . Guruhlarga bo`linishi Protenoidlar Glyutelinlar Albuminlar va globulinlar Prolaminlar Protaminlar Gistonlar
62
gistonlar tarkibidagi arginin va lizinning nisbatiga asoslangan. Gistonlarning qo`shimcha yana bir turi – H 5 qushlar, amfibiyalar va baliqlarni eritrotsitlaridan ham ajratib olingan. Ko`p hujayrali organizmlar to`qimalarida giston/DNK nisbati 1 atrofida. Tabiiy sharoitda gistonlar DNK bilan mustahkam bog`langan nukleoproteid shaklida uchraydi. Giston-DNK bog`i elektrostatik bog` hisoblanadi, chunki gistonlar tarkibidagi diaminokislotalar – arginin va lizin miqdorini musbat zaryadi katta, DNK zanjiri esa manfiy zaryadga ega. Gistonsimon oqsillar hujayra sitoplazmasi ribosomalarida uchraydi. Bakteriyalarda tipik gistonlar uchramaydi, viruslarda esa gistonsimon oqsillar bor. Gistonlar yadroda struktura va boshqaruv vazifasini bajaradi. Ular DNKning fazoviy strukturasini va o`z navbatida xromatin va xromosomalarning strukturalarini turg`unlashtirishda ishtirok etadi. H 1
gistonidan boshqa barcha 4 turdagi gistonlar xromatinning struktura birligi bo`lgan nukleosomalarning asosini tashkil etadi; H 1
gistoni esa nukleosomalar orasidagi DNK fragmentlarini to`ldirib turadi. Boshqaruv vazifasi genetik axborotni DNK dan RNK ga o`tkazilishini blokirovka qilishdan iborat. Gistonlarga globin (gemoglobin), bo`qoq bezi gistoni, skombron (skumbriya balig`idan olingan) oqsillari kiradi.
hisoblansa ham gistonlardan aminokislotalari tarkibi va strukturasi bilan farq qiladi. Ular eng sodda tuzilgan oqsillar bo`lib, molekula og`irligi ham eng past - 4000-12000 gacha. Ammo ularning tarkibida arginin va lizinning miqdori – 80% gacha va undan ham ortiq bo`lganligi sababli kuchli ishqor xossasiga ega. Gistonlar singari protaminlar ham – polikation oqsillar, sperma xromatinida DNK bilan bog`langan. Protaminlar baliq urug`idagi nukleoprotamin tarkibida ko`proq bo`ladi. Protaminlar olingan manbasiga ko`ra quyidagicha nomlanadi: salmin – lososning, truttin – forelning, skumbrin – skumbriyaning, klupein – seldning urug`idan olingan. 63
Protaminlar ham gistonlar kabi spermatozoidlarning DNK sida struktura vazifasini bajaradi. Prolaminlar – o`simlik oqsillari guruhi, donli o`simliklarning urug`ida mavjud. Prolaminlarning asosiy xususiyati - suvda, tuzli eritmalarda, mutlaq spirtda, kislota va ishqorlarda erimasligidir. Ular 70°li etanol bilan ekstraktsiya qilinadi. Bu muhitda erish xossasi ular tarkibidagi qutbsiz aminokislotalar va prolinga bog`liq. Prolaminlarning nomlanishiga ular ajratib olingan manbalarga asoslangan. Gliadin – bug`doy va javdardan, gordein – arpadan, avenin – sulidan, zein – makkajo`xori donidan olingan.
etanolda erimaydi, ammo kuchsiz eritmalar – suyultirilgan kislota va ishqorlarda eriydi. Ularni prolaminlarga nisbatan erituvchilarda erishi tarkibida argininni miqdori ko`proq prolinni miqdori kamroq bo`lishiga bog`liq. Glutelinlar – bug`doy, arpa donlari tarkibida uchraydi. Guruchdan olingan orizenin, bug`doydan olingan glutenin shu guruh oqsillariga kiradi. Albuminlar va globulinlar barcha hayvon va o`simlik to`qimalarida uchraydi. Ular qon plazmasi, hujayra va biologik suyuqliklardagi oqsillarning asosiy qismini tashkil etadi. Albuminlar va globulinlar neytral tuzlar – ammoniy yoki natriy sulfatning har xil miqdorida cho`kmaga tushuvchi (tuzlanuvchi) oqsillar guruhiga kirib, 50% to`yingan tuzli eritmada – globulinlar; to`la – 100% to`yintirilganda esa albuminlar cho`kmaga tushadi. Albuminlar – molekula og`irligi uncha katta bo`lmagan (15 – 70 ming) oqsillar. Ularning tarkibidagi katta miqdordagi glutamin kislotasi hisobiga manfiy zaryadli, kislotalik xossasiga ega (izoelektrik nuqtasi 4,7). Ular kuchli gidratlangan oqsillar bo`lganligi sababli, suv tortib oluvchi moddalar bo`lgandagina cho`kmaga tushadi. Yuqori darajada adsorbtsiya qilish albuminlarga xos xususiyat bo`lib, ular qutbli va qutbsiz molekulalarni adsorbtsiyalaydi. Qon plazmasi albuminlari turli moddalarni nospetsifik adsorbtsiyalashi tufayli muhim fiziologik funksiya – tashish vazifasini bajaradi. 64
Albuminlarning asosiy vakillari: sut albumini, tuxum albumini, zardob albumini, leykozin (bug`doy donidan olingan albumin)dir. Kimyoviy tarkibiga ko`ra albuminlar leytsinni miqdorini ko`p bo`lishi (15%) bilan tavsiflanadi. Albuminlarning asosiy vazifasi – osmotik jarayonlarni boshqarish va tashish. Albuminlar miqdorini kamayishi lipidlar tashilishini buzilishiga sabab bo`ladi. Ular shuningdek qon plazmasi tarkibidagi Ca 2+ ionlari, steroid gormonlar, ayrim dori preparatlari -dikumarin, penitsillin, aspirin bilan kompleks hosil qilib, ular miqdorini boshqarishda ishtirok etadi. Globulinlarning molekula og`irligi albuminlarga qaraganda kattaroq (100000 dan yuqori). Albuminlardan farqi toza suvda erimaydi; kuchsiz (suyultirilgan) tuzli eritmalarda eriydi. Globulinlar kuchsiz kislotali yoki neytral (izoelektrik nuqtasi pH 6-7,3 oralig`ida) va kuchli gidratlangan oqsillar bo`lganligi sababli ammoniy sulfatning kam kontsentratsiyali eritmalarida cho`kadi. Asosiy vakillari: mushak miozinogeni, kanop urug`i - edestin, no`xatdan olingan- legulin oqsili, tuxum sarig`i globulini, qon zardobi globulini va boshqalar. Globilinlar kimyoviy tarkibini ko`prog`ini glitsin (5% atrofida) tashkil etadi. Qon zardobi oqsilini elektroforez usulida taqsimlaganda quyidagicha fraktsiyalarga ajraladi: albiminlar 54-58%, globilinlar fraktsiyasi esa bir necha fraktsiyalarga ajralgan: α 1 -globulinlar (6-7%), α 2 -globulinlar (8-9%), β-globilinlar (13-14%), γ- globulinlar (11-12%).
bog`lam, muguz, tirnoqda uchraydi. Ularning hammasi fibrillyar oqsillarga (fibroin, kollagen, keratin, elastin) mansub bo`lib, faqat maxsus erituvchilarda eriydi. Tolali tuzilishdagi bu oqsillar – amorf xossali, qisqarish va bo`shashish qobiliyatiga ega.
strukturasi bilan bog`lanmagan – erkin holatda uchraydi. Tabiiy peptidlarga bo`lgan qiziqish ularning yuqori darajadagi biologik faollikka ega ekanliklari bilan bog`liq. Ularning ko`pchiligi kuchli farmakologik faollikka ega bo`lganligi uchun 65
dori vositasi sifatida qiziqish uyg`otadi. Tabiiy peptidlar ta’sir qilish xususiyati va kelib chiqishi bo`yicha bir necha guruhlarga bo`linadi: gormonal faollikka ega bo`lgan peptidlar (vazopressin, oksitotsin, kaltsitonin, glyukagon, kortikotropin); boshqaruvchi peptidlar (gipotalamus peptidlari – liberinlar va statinlar; mushak peptidlari – anserin va karnozin); miyadagi neyropeptidlar (enkefalin, endorfin, skotofobin, xotira va uyquning peptidi); ovqat hazm qilishda ishtirok etuvchi peptidlar (gastrin, sekretin), to`qima gormonlari (angiotenzin, bradikinin, kallidin, atriopeptidlar), antibiotiklar (A, B, C gramitsidinlar va D aktinomitsin); alkoloidlar (ergotamin, pandamin). ko`rinib turibdiki, ko`pchilik peptidlarning biologik faolligi ularning boshqaruvchilik vazifasi bilan bog`liq. Ayrim peptidlar bir qator muhim va qiziqarli vazifalarni bajaradi: uyquni induktsiyasiga javobgar gormonlar; xotira, aqliy rivojlanish, shartli reflekslarni ishlab chiqilishida ishtirok etuvchi peptidlar ochilgan; hozirda insonning ruhiy faoliyatining normaga nisbatan o`zgarishi bilan miyadagi ayrim peptidlarning miqdori o`rtasida bog`liqlik mavjudligi kuzatilmoqda.
komponentlarga) qaraganda hujayrada jarayonlarida xilma-xil vazifalarni bajaradilar. Hamma
proteinlarning struktura elementlari o`xshash aminokislotalardan iborat bo`lsa ham, ularning oqsil molekulasidagi nisbiy miqdorlari va joylanish o`rinlari turlichadir. Oqsillarning asosiy vazifalari quyidagilardan iborat:
katalizatorlar – fermentlar oqsillardir. Bitta hujayrada 10 4 ferment molekulasi bo`lib, ular 2000 dan ortiq reaktsiyani katalizlaydi. Bunday vazifa faqat oqsillar uchungina xosdir. 2. Oqsil gormonlar – ichki sekretsiya bezlarining bir qator mahsulotlari peptid va oqsil tabiatiga ega. Masalan, insulin, o`sish gormoni va boshqalar.Ular hujayra ichida va butun organizmda moddalar almashinuvini boshqaradilar.
(gormonlar, mediatorlar, siklik nukleotidlar) ta’sirini tanlab o`tkazishi. |
ma'muriyatiga murojaat qiling