1-ma`ruza. 8s Mavzu. Nuklein kislotaning genetik roli. Reja

Oqsilning uchlamchi strukturasi

Oqsillarning uchlamchi strukturasi deyilganda, polipeptid zanjirning muayyan fazoda ixcham, yig’iq joylashish konformatsiyasi tushuniladi. Oqsillar molekulasining hajmiy shaklini, ya’ni ularning fazoviy konfiguratsiyasini belgilovchi uch o’lchamli (bo’yi, eni, balandligi) strukturalar, ularning uchlamchi strukturasini belgilaydi.

Oqsillarning biologik faolligi polipeptid zanjirining fazoviy strukturasiga bog’liq bo’lib, bunday struktura ularning nativ holati deyiladi. Oqsillar uchlamchi strukturasini mustahkamlashda polipeptid zanjirining yonida joylashgan aminokislota qoldiqlarining radikallari o’rtasida hosil bo’ladigan kimyoviy bog’lar asosiy rolni o’ynaydi. Bunday bog’lar ikki xil bo’lib, stabil va labil turlariga bo’linadi. Mustahkam, stabil bog’larga disulьfid ko’prigi kirib, bular hal qiluvchi rolь o’ynaydi. Lekin polipeptid zanjir qismlarining bir-biriga yaqinlashishi bilan kelib chiqadigan radikallararo labil (ion, vodorod va boshqa) bog’larning ahamiyati ham muhimdir. Demak, bunday kuchlar gidrofob va gidrofil guruhlarning o’zaro ta’siri natijasida hosil bo’ladi.

Aminokislota qoldiqlaridagi uglevodorod radikallari qutblanmagan yoki van-der-valьs bog’lari globulyar oqsilning ichki qismida gidrofob yadroni (yog’ tomchilari) shakllantiradi, ya’ni uglevodorod radikallari suv molekulalari bilan bog’lanishdan chetlashadi. Gidrofil radikallar esa tashqarida bo’ladi.

Demak, oqsil molekulasida qutblanmagan aminokislotalar soni ko’p bo’lsa, ular o’rtasidagi van-der-valьs bog’lari, uchlamchi strukturani shakllantirishda ishtirok etadi.

6 –rasm. Oqsillarning uchlamchi strukturasi

7-rasm. Polipeptid zanjiridagi aminokislotalar radikallari o’rtasidagi bog’lanish turlari

a) elektrostatik bog’lanish; b) vodorod bog’lanish; v)gidrofobli guruhlarning o’zaro ta’siri; g) disulьfid bog’lanish
Oqsillardagi birlamchi struktura qanday genetik ahamiyat kasb etsa, uning uchlamchi strukturasi ham shunday biologik ahamiyatga ega. Uchlamchi strukturaning fazodagi aniq joylanishi uning faolligini belgilaydi. Oqsillardagi uchlamchi strukturani buzuvchi turli xil tashqi ta’sirlar ularning strukturasini o’zgartirib, biologik faolligini yo’qotadi.
Oqsillarning to’rtlamchi strukturasi

Oqsillarning molekulyar massasi 100 kDa dan (Dalьton (Da)-massa birligi bo’lib, vodorodning atom massasiga teng) ortiq bo’lsa, u bir necha (molekulyar massasi kichik bo’lgan) polipeptid zanjirlaridan iborat bo’ladi. Undagi har bir polipeptid zanjir protomer (kichik birlik) molekulaning o’zi esa mulьtimer yoki epimolekula deb ataladi. SHunday kichik birliklardan tashkil topgan oqsil molekulalarining fazoviy konfiguratsiyasi uning to’rtlamchi strukturasi deyiladi. To’rtlamchi strukturani tashkil qilishda qatnashayotgan protomer (subbirliklar) alohida bo’lganida biologik faolligi yo’qoladi.

To’rtlamchi strukturali oqsil molekulasini mustahkam, stabil holatga keltirishda qutblangan aminokislota qoldiqlarining radikallari o’rtasidagi hosil bo’lgan kuchlar ishtirok etadi. Ular subbirliklarning ustki qismida shakllanib, protomerlarni kompleks holda mustahkam ushlab turadi. Subbirliklarni bir-birlari bilan bog’lanadigan qismlarini kontaktli maydonchalar deyiladi.

To’rtlamchi strukturasi o’rganilgan oqsillardan gemoglobin, immunoglobulin, tamaki mozaikasi virusining oqsili va boshqalar.

Gemoglobin molekulasi to’rtta kichik birlikdan tashkil topgan. Ularni har birining molekulyar massasi 17000. To’rtta polipeptid zanjirning har ikkitasi  - juft zanjir 141 ta, ikkinchi  -juft zanjirlarida 146 ta aminokislotalar qoldig’i joylashgan. Bu kichik birliklarning uchlamchi strukturalari xuddi mioglobinning tuzilishiga o’xshaydi. Gemoglobin molekulasidagi kichik birliklar shunday joylashganki, go’yo ular muntazam tarzda tetraedr burchaklarida turgandek ko’rinadi. SHuning uchun tashqaridan qaraganda, molekula xuddi yumaloq sharga o’xshaydi.

8 – rasm. Oqsillarning to’rtlamchi strukturasi

Tamaki mozaikasi virusining oqsili (M-40000000) nukleoprotein bo’lib, unda ribonuklein kislota 6 %ga to’g’ri keladi. Oqsil qismi 2130 ta kichik subbirlikdan tashkil topgan (har birining molekulyar massasi 8000 ga teng). Virus molekulasining markazida spiral ko’rinishda nuklein kislota joylashgan bo’lib, uning atrofini oqsilli kichik birliklar o’rab turadi. Spiralning har bir o’ramiga 16 tadan protomer to’g’ri keladi.

Oqsillarning to’rtlamchi strukturasini shakllantirishda, ion, vodorod va gidrofob bog’lar ishtirok etadi. Mazkur strukturada kovalent bog’lar (disulьfid bog’) kam qatnashadi. Ion bog’lanishda ko’proq metil ionlari qatnashadi.

To’rtlamchi strukturali oqsillarni oligomerli polipeptidlar deyiladi. Oqsillar gomomer va geteromerlilarga bo’linadi. Gomomerli oqsillardagi subbirliklarning strukturasi bir xil bo’lib, bularga katalaza oqsili misol bo’ladi. U qimmati bir xil 4 ta protomerdan tuzilgan. Geteromerli oqsillarning subbirliklari tuzilishi bo’yicha bir–birlaridan farq qilib, ular yana har xil vazifalarni bajaradilar. Oqsillarning to’rtlamchi strukturalilari biror biologik vazifani bajarish jarayonida dinamik holatda bo’ladilar. Jumladan, gemoglobin molekulasi kislorodni biriktirib olishda muayyan darajada siqilib, uni uzatishda esa kengayadi.
2.3. Oqsillarning fizik–kimyoviy xossalari

Oqsillarning fizik–kimyoviy xossalari ular tarkibidagi aminokislota qoldiqlarining radikallariga bog’liq. oqsillar kimyoviy, fizikaviy va biologik xossalari bo’yicha bir-birlaridan farqlanadilar.

Oqsillarning muhim fizik xossalaridan biri ularning optik jihatdan faol bo’lishidir. Ular qutblangan nur sathini chap yoki o’ngga og’dira oladi. SHuningdek, ular yorug’lik nurini sindirish, tarqatish, ulьtrabinafsha nurlarni yutish xususiyatiga ega. Oqsillarning bu xossalaridan ularning miqdorini, molekulyar massasini aniqlashda foydalaniladi.

Oqsillar oq kristall (rangli oqsillar ham bor-gemoglobin ) modda bo’lib, molekulyar massasi 6000 dan bir necha yuz dalьtongacha boradi. Oqsillar katta makromolekulyar bo’lganligi uchun suvda kolloid eritmalar hosil qiladi. Ular suvda eriganda molekulasi ma’lum zaryadga ega bo’lganligi uchun suvning qutbli molekulalari bilan o’zaro munosabatda bo’ladi. Bunda oqsil molekulasi suv pardasi (dipol) bilan o’raladi.

Oqsillarning eruvchanligi ularning tarkibidagi aminokislotalarga va eritmalarga bog’liq. Misol uchun, alьbuminlar suvda va kuchsiz tuzli eritmalarda eriydi. Kallogen va karatinlar ko’pchilik eritmalarda erimaydi. Eritmalarda oqsillarning stabil, turg’un holatda bo’lishi undagi zaryadlarga va gidratli qobiqlarga bog’liq. Eritmaning pH muhiti oqsilning zaryadiga bu esa o’z navbatida eruvchanligiga bevosita ta’sir qiladi.

Gidrofil kolloidlarning eng muhim xususiyatlaridan biri gelь hosil qilishidir. Bunda kolloid zarrachalari bir-biri bilan yopishib, g’ovaksimon struktura hosil qiladi. Mazkur bo’shliqlar g’ovaklar hisobiga suv biriktirib, ular turli darajada bo’kishi mumkin. Ularning bunday xossalari biologik vazifalarni bajarishda muhim ahamiyat kasb etadi.

Oqsillar o’z sathlarida kichik molekulali organik birikmalarni va anorganik ionlarni adsorblash xususiyatiga ega. Bu ularning transportli vazifani bajarishida qo’l keladi

Oqsillarning kimyoviy xossalari rang–barangdir, chunki aminokislota radikallarida (-NH_2, -COOH,-OH,-SH va boshqalar) turli xil funktsional guruhlar mavjuddir.Polipeptid zanjirida erkin karboksil, erkin amino guruhlari kislotali va asosli xususiyat beruvchi radikallar bo’lganligi uchun ular amfoter xossaga ega.

Agar n > m bo’lsa, oqsil zarrachasining yig’indi zaryadi manfiy, n

Oqsillarning neytral tuzlar (NaCl, KCl, MgSO₄, Na₂SO₄, (NH₄)₂SO₄) ta’sirida cho’kishi tuzlanish hodisasi deyiladi. Tuzlanish orqali cho’ktirish usuli oqsillarni turli moddalar aralashmalaridan ajratib olishda qo’llaniladi.
Oqsillar denaturatsiyasi

Oqsillar turli fizik-kimyoviy agentlar ta’sirida fazoviy konformatsiyasi o’zgarib, tabiiy, nativ holati buzilib, biologik vazifalari keskin o’zgarsa, bu hodisa oqsillarning denaturatsiyasi deb ataladi. Oqsillarning denaturatsiyasi va degradatsiya xususiyatlarini bir-biridan ajratish lozim. Oqsillar degradatsiyaga uchraganda birlamchi strukturasi buzilib, makromolekulaning turli xil bo’laklari, fragmentlari hosil bo’ladi. Polipeptid zanjirida denaturatsiya bo’lganida fragmentlarga bo’linmaydi. Lekin, disulьfid ko’priklari, vodorod, gidrofob va elektrostatik bog’lar uzilishi mumkin. Natijada oqsillarning to’rtlamchi strukturalari (agar bo’lsa) o’zgarib, uchlamchi va ikkilamchi strukturalari kamroq shikastlanishi mumkin.

Denaturatsiyaga sababchi bo’lgan agentlar odatda ikki xil: kimyoviy va fizikaviy bo’lishi mumkin. Harorat, jumladan muzlatish yoki issiqlik, bosim, ulьtratovush ta’siri, nurlanish va boshqalar fizikaviy agentlardir. Ikkinchi xil agentlarga-organik eritmalar (atseton, xloroform, spirt) kiradi. Laboratoriya amaliyotida denaturatsiya omili sifatida siydikchil (mochevina) yoki guaninxlorid bo’lib, ular vodorod va gidrofob bog’larini uzib, to’rtlamchi strukturali oqsillarni uchlamchiga aylantirishlari mumkin. Oqsillar denaturatsiyasini 50-60⁰ S dagi harorat uchlamchi strukturaga aylantiradi.

Oqsil denaturatsiyasi qaytalama ham bo’lishi mumkin. Bunday holat denaturatsiya ta’sir kuchi yengil bo’lganida sodir bo’ladi. Denaturatsiyaga uchragan oqsil ferment bo’lsa, u ma’lum vaqtdan so’ng yana biologik faollikka ega bo’lib qolishi mumkin. Oqsillarning qaytadan nativ holatga kelishi renaturatsiya deb ataladi. Bu jarayon 9-rasmda chizma ravishda ko’rsatilgan.

Oqsillarning renaturatsiyasi organizmda katta biologik ahamiyat kasb etishi mumkin. Masalan, xaddan tashqari issiq sharoitda ayrim o’simliklar so’lib, egilib qoladi, suv berilsa yoki salqin tushishi bilan ular o’z holatiga qaytadi. SHunday noqulay sharoitda oqsillar qayta denaturatsiyaga uchrab, tashqi muhitga moslashadilar.

9-rasm. Oqsil denaturatsiyasi I-nativ oqsil, II-denaturlangan oqsil.

2.4. Oqsillarning sinflarga bo’linishi

Barcha oqsillar sodda va murakkab tuzilishiga qarab ikki katta guruhga: oddiy oqsillar, bular bir komponentli bo’lib, ular gidroliz qilinganda faqat aminokislotalar hosil bo’ladi. Ikkinchisi esa murakkab oqsillar bo’lib, tarkibida aminokislota va qo’shimcha guruhlar bo’ladi. Qo’shimcha modda prostetik guruhlardan iborat bo’lib, ular lipid, uglevod, nuklein kislotalar bo’lishi mumkin. Murakkab oqsillarni prostetik guruhiga qarab lipoprotein, glikoprotein, xromoprotein va nukleoproteinlar deb ataladi.