Mövzuya aid suallar
1.
Lipidlərin əsas fizioloji funksyalarını izah edin.
2.
Turşu və sabunlaşma ədədi və onların əlaqəsi nə cürdür?
3.
Mumlar və steridlərin kimyəvi tərkibi haqqında məlumat
verin.
4.
Xolinfosfatidlərin və kolaminfosfatidlərin bioloji rolunu
aydınlaşdırmalı.
5.
İnozitfosfatidlər və asetalfosfatidlərin orqanizmdə yayılması
və bioloji rolu haqqında məlumat verin.
6.
Qlikolipidlərin quruluşu, bioloji rolunu aydınlaşdırın.
7.
Mumların tərkibini hansı turşular təşkil edir?
8.
Lesitinlərin təbiətdə yayılmasını misallarla izah edin.
9.
Lipidlər nə üçün turş xassəyə malikdirlər?
10.
Lipidlər əsas hansı funksyaları yerinə yetirir?
11.
Bitki və heyvani yağların tərkibini əsas hansı turşular təşkil
edir?
65
III FƏSİL
3. Zülalllar
3.1 Zülalların tərkibi və funksiyaları. Zülallar bütün
canlıların orqanizmlərinin əsasını təşkil edən, hidroliz məhsulları
α aminturşuları olan yüksəkmolekullu azottərkibli təbii polimer-
lərdir.
Zülalların ümumi formulunu aşağıdakı kimi təsəvvür etmək
olar.
H
2
N─CH─C─ ─NH─CH─C─ ─NH─CH─COOH
│ ║ │ ║ │
R O R O n R
Zülalların tərkibində elementlərin miqdarı müxtəlifdir.
Karbon ......50-55% Oksigen ......21-24%
Hidrogen .....6,5-7,3% Kükürd .......0-3,4%
Azot ............15-18% Kül ............0-0,5%
İnkişafda olan canlı hüceyrənin quru maddəsinin 55-85%-ni
zülal təşkil edir. Ən sadə bakteriyaların hüceyrələrində 2000-ə
qədər müxtəlif zülallar müəyyən edilmişdir.
Bitkilərdə ən çox paxlalıların toxumlarında (23-40%), yağlı
bitkilərdə isə (16-20%) zülal olur. İnsan və heyvanlarda zülal ən
çox dalaqda, əzələlərdə, ağciyərdə, böyrəklərdə və qeyri üzvlərdə
olur. Bunlarda zülal quru maddənin 72-84%-ni təşkil edir.
Zülallar canlı materiyanın yaranmasının və inkişafının
əvəzedilməz komponentidir.
Bu funksyalardan başqa zülallar hüceyrələrin və qanın
osmotik təzyiqinin və pH-ın tənzimində iştirak edir. Zülallar bir-
birindən tərkibinə və quruluşuna görə fərqlənirlər.
66
3.2 Zülalların ayrılması və təmizlənməsi üsulları. Zülal-
ların fiziki, kimyəvi xassələrini və fizioloji rolunu öyrənmək üçün
onları bioloji materialdan təmiz halda ayırmaq lazımdır. İlk dəfə
1728-ci ildə U. Bekkari buğda unundan zülali maddəni ayırmağa
müvəffəq olmuşdur. Zülalları ayırmaq və təmizləmək üçün elə
üsullar seçmək lazımdır ki, onların kimyəvi təbiətində və bioloji
funksyalarında heç bir dəyşiriklik getməsin. Bu məqsədlə denatu-
rasiya prosesinin qarşısını almaq üçün əməliyyatlar aşağı tempera-
turda (+5
0
C-dən aşağı) aparılmalıdır.
Əvvəlcə toxuma (əzələ, qaraciyər, böyrək, bitki və s.) nazik
kiçik hissələrə bölünür, müasir homogenizator vasitəsilə homogen
məhlul (ekstrakt) hazırlanır. Bu məqsədlə neytral duz məhlulu (8-
10%-li ammonium sulfat, natrium xlorid, natrium sulfat) və ya
spirt (70%-li metanol, etanol məhlulu) götürülür və zülal çökdürü-
lür. Çökdürmə əməliyyatı -5, -10
0
C temperaturda aparılır.
Ayrılmış zülalları təmizləmək müxtəlif adsorbentlərdən
istifadə etməklə iondəyişmə, adsorbsiya və afin xromotoqrafiya
üsullarından istifadə etməklə aparılır.
Duzlarla çökdürmə qüsurludur. Beləki, hər bir zülalın müx-
təlif duzlara qarşı münasibəti fərqlidir. Belə çökdürmədə zülallar
denaturasiyaya uğrayırlar.
Elektroforez üsulu ilə zülalların ayrılması daha effektlidir.
Elektroforez kolloid hissəciklərin, o cümlədən zülalların elektrik
sahəsində anoda və katoda doğru hərəkətinə deyilir. Zülal moleku-
lunun böyüklüyündən, yüklərin işarəsindən və elektrik yükünün
miqdarından asılı olaraq onların elektrodlara hərəkər sürəti də
fərqli olur. Elektroforez yaş filtr kağızı üzərində bərk mühitdə
(nişasta, aqar-aqar, poliakrilamid və s.) tənzimlənmiş cərəyan
şiddətində və müəyyən pH-a malik olan bufer məhlul mühitində
aparılır. Bu cür ayrılmış zülallar turş (6n HCI), əsasi (2n NaOH)
67
və ya fermentativ mühitdə hidroliz olunaraq aminturşu tərkibinə
ayrılır. Aminturşu tərkibi xromatoqrafiya üsulu ilə öyrənilir. Bu
üsul ayrı-ayrı birləşmələrin inert maddələr üzərində müxtəlif dərə-
cədə adsorbsiya olunmaq qabiliyyətinə əsaslanır. Müasir avtoma-
tik aminturşu analizatorlarının köməyi ilə (iondəyişmə xromatoq-
rafiya üsulu ilə) 1-1,5 saat müddətində zülalların tərkibində olan
20-ə qədər α –aminturşularının keyfiyyətcə miqdarını təyin etmək
mümkün olur.
3.3 Zülalların xassələri, molekulunun forması və nisbi
molekul kütləsi. Zülal molekulunda atomların yerləşməsini və
molekulun fəza quruluşunu – hidrodinamik və işıq xassələrinə
əsaslanaraq rentgenoqrafiya, elektronomikroskopiya analiz üsulla-
rı ilə müəyyən olunmuşdur ki, zülal hissəcikləri asimmetrik dartıl-
mış formada yerləşmişdir. Zülal hissəciklərinin asimmetriyasını
xarakterizə etmək üçün asimmetriya dərəcəsindən istifadə edilir.
;
c
b
a
burada α
a
-asimmetriya dərəcəsi; b-hissəciklərin uzunlu-
ğunun simmetriya oxu, c-hissəciklərin qısa simmetriya oxu
1
a
olan zülalların molekullarının fəza quruluşu ellips və ya dairə-
vidir. Belə zülallara az rast gəlinir.
1
6
3
a
olan zülalların
molekullarının fəza quruluşu çubuqvarıdır. Bu zülallar çox yayıl-
mışdır.
200
80
olan zülalların molekullarının fəza quruluşu
dartılmış formadadır. Zülal molekulunun formaları və xassələri
arasında qarşılıqlı əlaqə mövcuddur. Bu qarşılıqlı əlaqə ən çox
əzələ zülalında (aktın, miozin) və ipək zülalında (fibroin) daha
çox özünü göstərir.
Zülalların molekul kütlələri 100 min hətta daha çox mln dal-
tonla (atom kütləsinin ölçü vahididir) ifadə olunur. Zülalların
molekul kütləsini fiziki üsullarla ən çox istifadə olunan ultrasen-
68
trafuqlaşma üsulu ilə müəyyən edilir. Bundan başqa elektronmik-
roskopiya, nüvə maqnit rezonans (NMR), gel-süzmə, gel-elektro-
forez üsulları ilə zülalların molekul kütlələri müəyyən edilir.
Zülalların çoxusu suda həll olur və kolloid məhlul əmələ
gətirir. Ona görə də kolloidlərə aid bütün xassələri daşıyır. Yəni
Broun hərəkətini, osmos xassəsini, optik xassəsini (Tindal effekti)
özündə əks etdirir. Temperaturun və elektrolitlərin təsirindən
koaqulyasiyaya uğrayırlar. Temperatur artıq olduqda denaturasi-
yalaşır. Yəni ikinci, üçüncü və dördüncü quruluşu pozulur, yalnız
birinci quruluş qalır. Etil spirti və aseton zülalları denaturasiya-
laşdırır. Denaturasiyanın əksi renaturasiya adlanır.
Zülallar amfoter elektrolitlərdir, bu da onların tərkibindəki
amin (-NH
2
) və karboksil (-COOH) qrupları ilə əlaqədardır. Bu
qruplar məhlulda ionlaşaraq anionlara və kationlara ayrılır.
Turş mühitdə
) bipolyar ion müsbət, əsasi mühitdə
) bipolyar ion mənfi yüklənir.
COO
-
R─CH─COOH → R─CH─COO
-
(bipolyar ion)
│ │
NH
3
+
NH
2
NH
3
+
69
Zülallar elektrik yükü daşıdığından izoelektrik halda olurlar.
Bu hal zülalın kolloid hissəciklərinin elektroneytral vəziyyətinə
deyilir. İzoelektrik hal elektrolitlərin təsiri ilə yaranır. Hidrogen
ionları qatılığının bu haldakı qiyməti (yəni pH-ı) həmin zülalın
izoelektrik nöqtəsi adlanır. İzoelektrik nöqtə zülalın tərkibində
olan aminturşunun (turş və ya əsasi xassəli) miqdarından asılıdır.
Bəzi zülalların molekul kütləsi, asimmetriya dərəcəsi və
izoelektrik nöqtəsi
Cədvəl 7.
Zülal
Molekul
kütləsi Da
Molekulun
asimmetriya
dərəcəsi α
a
İzoelektrik
nöqtəsi pH-ı
Balinanın mioqlobini
17600
3,0
7.0
Pepesin
35000
4,0
1,1
Yumurta albumini
46000
4,4
4,6
At hemoqlobini
68000
4,3
6,6
İnsanın γ-qlobini
160000
6,0
7,3
Katalaza
250000
5,8
6,7
Ureaza
483000
4,8
4,9
İlbiz hemosianini
6600000
4,8
4.7
Aktomiozin
5000000
5,0
6,2
Zülalların bioloji xassələri-onların fermentativ, yəni biokatalitik
aktivliyi ilə əlaqədardır. Bəzi zülalların molekulunun quruluşu, həmçi-
nin tərkiblərində funksional qrupların olması biokimyəvi reaksiyaların
sürətini artırır. Zülalların bioloji xassələrindən biri də harmonal aktivliyi
ilə əlaqədardır ki, bu da orqanizmdə baş verən bir çox biokimyəvi
reaksiyaların qrup halında aktivləşməsinə səbəb olur.
3.4 Zülalların aminturşu tərkibi. Zülalların kimyəvi tərkibini öy-
rənmək üçün turş, əsasi və ya fermentativ mühitdə hidroliz aparılır. Ha-
COO
-
COOH COO
-
COO
-
+ H
+
↔ ; + OH
-
↔ + H
2
O
NH
3
+
NH
3
+
NH
3
+
NH
2
+
70
zırda yüzlərlə zülalların tərkibində aminturşuların keyfiyyətcə və kəmiy-
yətcə miqdarı öyrənilmişdir.
Zülalların tərkibində olan aminturşular iki yerə ayrılır: bütün zü-
lalların tərkibində həmişə rast olunan aminturşular. Bunlar 18 α-amin-
turşusu və iki aminturşunun amidi-asparagin turşusunun amidi asparagin
(Asn) və qlutamin turşusunun amidi – qlutamın (Qln).
Zülallar α-aminturşularından (qlisin, prolin və oksiprolindən baş-
qa) əmələ gəlmişdir. Bütün zülal aminturşuları (qlisindən başqa) optiki
aktivdir və L (sol) izomer halındadırlar.
Zülalların tərkibində 18 α aminturşudan və iki amiddən başqa
bəzi hallarda oksiprolinə (oksiprolidin 2-karbon turşusu), ornitinə (α,δ
diaminvalerian turşusu), α-aminyağ turşusuna və selensistein (sistein
turşusunda Se-də olur) turşusuna rast gəlinir. α-aminturşularının tərki-
bində olan funksional qruplar orqanizmdə gedən biokimyəvi reaksiya-
lara müxtəlif cür xassələr verir. Beləki, ─NH
2
və ─COOH qrupları duz
əmələgətirmə, ─SH və ─S─S─ qrupları reduksiyaedici-oksidləşdirici,
─NH
2
, ─OH, ─COOH qrupları alkilləşmə, ─OH qrupu fosforlaşma
reaksiyalarını verir.
Aminturşuların fiziki xassələri tərkibindəki aminturşu radikalların
polyarlığından, uzunluğundan və ölçüsündən asılı olaraq müxtəlif cür-
dür. Aminturşu radikalı zülalların polipeptid zəncirinin quruluşuna,
zülalın fəza görünüşünə də təsir edir. Beləki, qlisində olan fəal radikal
(─CH
2
─CHNH
2
─COOH) polipeptid zəncirinin hərəkət aktivliyini artırır
və zülalların digər quruluşlarının yaranmasını tezləşdirir.
Alanin, valin, leysin, izoleysin, fenilalanin və triptofanın radikal-
ları az polyardır, digər aminturşuların radikalları polyardır. Bu da onla-
rın müxtəlif həlledicilərdə həll olma xassəsində özünü biruzə verir.
O O
HOOC─CH─CH
2
─C HOOC─CH─CH
2
─CH
2
─C
│
NH
2
│
NH
2
NH
2
NH
2
Asparagin Qlutamın
71
72
Histidinin radikalı mühitin pH-dan asılı olaraq düzünə və tərsinə
ionlaşaraq (protonlaşaraq) fermentlərin aktiv mərkəzlərinin fəallaşma-
sında iştirak edir.
Amin turşuları tərkib və quruluşlarına görə 2 qrupa bölünürlər.
1. Asiklik–açıq zəncirli aminturşuları: qlisin, alanin serin, sistein,
metionin və s.
2. Siklik-qapalı zəncirli aminturşuları: treptofan, histidin, prolin,
fenilalanin və s.
Asiklik aminturşuları da öz növbəsində karboksil və amin
qruplarının sayına görə monoaminmonokarbon pH=7 (qlisin,
alanin, fenilalanin), monoamindikarbon pH
7 (asparagin turşusu
qlütamin turşusu) və diaminmonokarbon pH
7 (arginin, lizin,
ornitin) turşularına bölünür.
Aminturşu radikallarının müxtəlifliyi onların fiziki və kim-
yəvi xassələrinə təsiri zülalların bir çox funksyalar daşımasına,
digər biopolimerlərdən fərqlənməsinə və həyatın ən vacib kompo-
nenti olmasını təmin edir.
3.5 Peptidlər. Tərkibində 50-yə qədər aminturşusu saxlayan
birləşmələr peptidlər adlanır.
Aminturşuların tərkibində amin (─NH
2
) və karboksil
(─COOH) qruplarının olması, onların bir-biri ilə birləşərək poli-
kondensləşmə reaksiyası nəticəsində peptidlərin əmələ gəlməsini
təmin edir. Aminturşu qalıqları arasında yaranan rabitə
(─CO─NH─) peptid və ya amid rabitəsi adlanır.
CH
2
-
─
CH
2
─
-
HN
+
HN
H
+
-
N
-
CH
2
-
─
NH
NH
+
NH
73
Bu zaman alınan tripeptidin 6 izomeri ola bilər.
1)
A – S – F alanilserilfenilalanin
2)
A – F – S alanilfenilalanilserin
3)
S – A – F serilalanilfenilalanin
4)
S – F – A serilfenilalanilalanin
5)
F – A – S fenilalanilalanilserin
6)
F – S – A fenilalanilserilalanin
Peptidləri adlandırmaq üçün karboksil qrupu hesabına birlə-
şən aminturşusunun adının axırıncı şəkilçisi ―il‖ amin qrupu hesa-
bına birləşmiş aminturşusu olduğu kimi saxlanılır. Tetrapeptidin
(1
x
2
x
3
x
4) – 24; pentapeptidin – 120, nonapeptidin hərəsi bir
dəfə iştirak etmək şərti ilə - 362 min izomeri ola bilər. Çoxlu
sayda (50-dən az) aminturşuların polikondensləşməsi nəticəsində
alınan birləşmə polipeptid adlanır. Peptidlər həmçinin zülalların
natamam hidrolizindən də alına bilər.
Demək olar ki, bütün hüceyrələrdə peptidlərə sərbəst halda
rast gəlinir. Hazırda təbii mənbələrdən 100-dən çox peptidlər alın-
mış, onların quruluşu, xassələri və bioloji aktivliyi öyrənilmişdir.
H
2
N─CH─COOH + H
2
N─CH─COOH + H
2
N─CH─COOH →
│ │ │
CH
3
CH
2
OH CH
2
│
Alanin Serin
C
6
H
5
Fenilalanin
→ H
2
N ─ CH ─ C ─ N ─ CH ── C ─ N ─ CH ─ COOH + 2H
2
O
│ ║ │ │ ║ │ │
CH
3
O H CH
2
OH O H CH
2
│
C
6
H
5
Alanilserilfenilalanin (tripeptid)
74
XX əsrin əvvəllərində (1920-ci ilə qədər) tərkibində 19-a
qədər aminturşu olan peptidlər sintez edildiyi halda (E. Fişer, A.
Abderhalden) hazırda məlum peptidlərin çoxu (oksitosin, vozop-
ressin, qlükaqon, adrenakortikotropin və s.) sintez edilmişdir.
Qlükaqonda – 29, kalsitonində - 32, adrenokortikotropində -
39 aminturşu qalığının olması məlumdur. Təbii peptidlərin tərki-
bində zülal molekulunda olmayan aminturşular və digər kimyəvi
rabitə növləri olur. Bəzi təbii peptidlər – antibiotiklər tsiklik quru-
luşda (vazopressin oksidi, qramisidin S, basitrisin – A, siklosporin
A) olur və zülalların tərkibində olmayan aminturşulardan əmələ
gəlmişdir. Bu peptidlərdə mikroorqanizmlərdə zülal molekulun-
dan fərqli mexanizm ilə sintez olunurlar.
Təxminən 800 antibiotik növündən 100-ə qədəri peptid
quruluşa malikdir. Penisillini misal göstərmək olar. Onun tərki-
binə sistein və d valin daxildir.
Təbii peptidlər təsir xüsusiyyətindən asılı olaraq orqanizmin
həyat fəaliyyətinə müxtəlif cür təsir göstərirlər. 1) Hormonal
aktivliyə malik olanlar (vazopressin, oksitosin, adrenokortikotron,
qlükaqon, kalsitonin, insulin). 2) Həzm prosesində iştirak edənlər
(qastrin, sekretin). 3) Qan zərdabında olanlar (angiotenzin, bradi-
kinin, kallidin). 4) Güclü zəhər təsirinə malik olanlar - ilan və
həşaratların zəhəri, zəhərli göbələklər, mikroblar. 5) Antibiotik
təsirə malik olanlar. 6) Hüceyrənin fəaliyyətini artıranlar. 7) Bio-
üzvi kompleks və birləşmələri hüceyrə membranından keçirənlər.
S
CH
3
│
C─CH
3
CHCOOH
─CH
2
─C─NH─CH─HC
║ │
O CO ──N
Penisillin
75
8) Beyində gedən prosesləri nizamlayan hormonlar (neyrohor-
monlar).
Müasir elmin inkişafı yeni polipeptid quruluşlarının açılma-
sı, canlı orqanizmdə gedən biokimyəvi proseslərin dərindən öyrə-
nilməsinə təkan verəcəkdir.
3.6 Zülalların quruluşunun müasir izahı. Hazırda 1000-
dən çox zülal növünün kimyəvi tərkibi öyrənilmişdir. Zülal
molekulu haqqında tam təsəvvür əldə etmək üçün aminturşuların
zülal molekulunda hansı ardıcıllıqla yerləşməsini aydınlaşdırmaq-
dan ibarətdir. Bundan ötrü əvvəlcə zülalları hidroliz prosesinə
uğradaraq kiçikmolekullu peptidlərə parçalayır və ayrılıqda götü-
rülmüş peptidlərin terminal hissələrində yerləşən aminturşiları
təyin edirlər.
Hazirda zülalların aminturşu tərkibini və onların molekul
zəncirində monomer qalıqlarının yerləşmə ardıcıllığını təyin
etmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə edilir. Zülal molekulunda
aminturşuların molekulyar nisbətini aydınlaşdırmaq üçün onları
tam hidroliz edir və müxtəlif aminturşu növlərinə ayırırlar. Sərbəst
aminturşuların bir-birindən ayrılması üçün xromatoqrafiya üsulun-
dan istifadə edilir.
Xromatoqrafiya üsulunu ilk dəfə rus botaniki M. S. Svet
(1903) təklif etmişdir. Bu üsulu peptidlərin müxtəlif fraksiyalara
ayrılmasında ilk dəfə tətbiq edən isə Kreq olmuşdur.
Zülalların tərkibi haqqında tam təsəvvür əldə etmək üçün
onların hansı aminturşu qalıqlarından ibaət olduğunu öyrənilməsi
kifayət etmir. Əsas məsələ aminturşuların zülal molekulunda
hansı ardıcıllıqla yerləşməsini aydınlaşdırmaqdan ibarətdir. Bun-
dan ötrü, zülalları hidroliz prosesinə uğradaraq kiçik molekullu
peptidlərə parçalayır və ayrılıqda götürülmüş peptidlərin terminal
hissələrində yerləşən aminturşuları təyin edirlər. N-terminal amin-
76
turşunu təyin etmək üçün ən əlverişli üsullardan biri Sengerin
təklif etdiyi dinitrofenilaminturşu sınağıdır. Müəyyən şəraitdə
zülallara dinitroflüorbenzolla təsir edərək, alınan məhsulu hidroliz
reaksiyasına uğratdıqda N-terminal aminturşu dinitrofenil qalığı
ilə birləşmiş şəkildə ayrılır, qalan aminturşular isə sərbəst olur.
Götərilən üsulla aparılmış tədqiqat zamanı bir neçə növ
DNF-aminturşu törəməsinin alınması, tədqiq olunan zülalın bir
neçə polipeptid zəncirindən əmələ gəldiyini göstərir. Dinitroflüor-
benzolun, zülalla qarşılıqlı təsirindən sonra reaksiya hidroliz
edilir.
Hidrolizatda olan dinitrofenilaminturşu xromatoqrafiya üsu-
lu ilə digər aminturşulardan ayrılır və onun tərkibinə hansı amin-
turşu qalığı daxil olduğu təyin edilir.
N-terminal aminturşunu təyin etmək üçün Edmond tərəfin-
R O
O
2
N─ ─F+H
2
N─CH─C─NH∙∙∙ zülal
→
│
NO
2
1-flüor 2,4-dinitrobenzol
O
→ O
2
N─ ─NH─CH─C─NH∙∙∙ zülal
→
│ │
hidroiz
NO
2
R
R O
│
→ O
2
N─ ─NH─CH─C + Aminturşular
│ OH
NO
2
Dostları ilə paylaş: |