Gemoproteinlar
Gemoproteinlar guruhiga gemoglobin va uning unumlari, mioglobin,
xiorofill saqlovchi oqsillar va fermentlar (sitoxrom sistemasi, katalaza
va peroksidaza) kiradi. Ulami hammasi oqsil b oim agan komponent
sifatida struktura jihatidan o‘xshash b o ig an ternir - (yoki magniy)
porfirinlami saqlaydi, lekin tarkibi va strukturasi bo‘yicha turli oqsillami
saqlaydi. Shuning natijasida, ular turli biologik funksiyalami bajaradilar.
Odam va hayvon faoliyati uchun eng muhim bo‘lgan gemoglobinning
kimyoviy tuzilishini batafsil ko‘rib chiqamiz.
Gemoglobin oqsil komponenti sifatida globin, oqsil boim agan -
gem saqlaydi. Gemoglobinning turga b o g iiq spetsifîkligi globinga
bogiiq, ayni vaqtda barcha turlardagi gemoglobinda gem bir xil.
K o‘pchilik gem saqlovchi oqsillar prostetik guruhining asosini
porfïrin halqasi tashkil etadi, u o ‘z navbatida tetrapirrol birikma -
porfirinning unumi hisoblanadi. Porfïrin 4 ta pirrollarning metin
ko'prikchalari (-CH=) bilan birikishidan hosil boiadi.
C H = C H a
H2C — ¿ H 2
H 2C — C H 2
C O O H
C O O H
Protoporfaïn-lX
C O O H
C O O H
Gem
Almashinmagan porfïrin porfin deb ataladi. Gem molekulasida
porfin protoporfirin IX shaklida boiadi, to'rtta metil guruhi (-CH 3),
ikkita vinil guruhi (-CH=CH,) va ikkita propion kislota qoldig'ini
saqlaydi. Protoporfirin temir biriktirib gemga aylanadi.
Formuladan ko‘rinib turibdiki, temir protoporfirin molekulasidagi
2 ta azot atomi bilan kovalent bogiangan, ikki boshqa azot atomlari
bilan koordinatsion bog‘ yordamida bogiangan, ular punktir chiziqlar
bilan belgilangan. Yon zanjirda joylashgan guruhlarning kimyoviy
tabiatiga ko‘ra porfirinlar etio-, mezo-, ko ‘pro-, protoporfirinlarga
tasniflanadi. Mumkin bo‘lgan protoporfirinlarning 15 izomeridan 3 ta
turli o ‘m in i bosuvchilar bo'lganligi sababli eng keng tarqalgan bo‘lib
protoporflrin IX hisoblanadi.
Gem - porfirin sifatida nafaqat gemoglobin va uning unumlarining,
balki m ioglobin, katalaza, peroksidaza va sitoxrom b, c, c, laming
prostetik guruhidir; ayni vaqtda sitoxromoksidaza deb atalgan a va a3
sitoxromlarda gem a saqlanadi va formilporfirin deb ataladi:
C O O H
C O O H
Gem
(formilporfinn)
Gem a metil guruhi o‘miga formil qoldig'ini (8-holatda) va bitta
vinil guruhi (2-holatda) o‘miga izoprenoid zanjirini saqlaydi. Ternir
o ‘zining to ‘rt bog‘i bilan porfirin bilan kompleks hosil qiladi. Qolgan
tem irning 5- va 6-koordinatsion bog'lari gemoglobin va sitoxrom
m o lek u lalarid a oqsil qismi bilan turlicha bogManadi. Xususan,
gem oglobinda (mioglobinda harn) 5-koordinatsion bog‘ bo'lganligi
sababli ternir oqsil molekulasidagi gistidin imidazol guruhining azot
atom i b ilan bogManadi. Tem irning oltinchi koordinatsion b o g ‘i
kislorodni (oksigemoglobin va oksimioglobin hosil qilib) yoki boshqa
ligandlarni: CO, sianid va hokazolami bog‘laydi.
, ^
„
Sitoxromlarda, aksincha, tem iming
N (imidazol)
’ .
’
.
°
5- va 6-koordm atsion bog lari oqsil
molekulasidagi gistidin va m etioning
qoldiqlari bilan bog'langan (sitoxrom c
da ikkala vinil guruhi sistein qoldiqlariga
ham bog‘langan). Shu bilan, ehtimol,
q
g e m o g lo b in m o le k u la s id a
te m ir
2
k islo ro d g a
b o g 'la n g a n d a
u n in g
valentligi o'zgarinasligini (sitoxromlardagi temir valentligidan farqli
ravishda) tushuntirish mumkin: kislorodni biriktirish yoki berishdan
qat’i nazar gemoglobinda temir ikki valentli bo‘lib qoladi.
Gemoglobin noyob vazifani bajaradi: o'p kadan to 'q im alarg a
kislorodni va to‘qimalardan o ‘pkaga uglerod ikki oksidini transport
qiladi. Bu hayotrang elementar ko'rinishi - nafas olish oddiy b o ‘lib
ko'rinadi, ko‘p turdagi atomlarning gemoglobin gigant molekulasida
o'zaro'bog'lanishiga asoslangan. Hisoblanishicha, bitta eritrotsitda
340000000 molekula gemoglobin boMadi, ularning liar birida taxminan
10’ atom C, H, O, N, S va 4 atom temir saqlanadi.
Temir atomi gem -pigm entining m arkazida joylashgan, qonga
xarakterli qizil rang beradi. 4 molekula gemning har biri bitta polipeptid
zanjir bilan «o‘ralgan». Katta odam gemoglobini molekulasida HbA
(ingl. Adult - katta) to‘rtta polipeptid zanjir bo‘lib, ular birgalikda
molekulaning oqsil qismi - globinni tashkil etadi. Ulardan 2 tasi a -
zanjirlar deb atalib, bir xil birlamchi strukturaga ega, 141 ta aminokislota
qoldig‘i saqlaydi. Ikkita boshqasi (i-zanjirlardan iborat bo‘lib, bir xil
tuzilgan va 146 aminokislota qoldiqlarini saqlaydi (9-rasm). Shunday
qilib, gemoglobin oqsil qismi molekulasi 574 aminokislotadan iborat.
Ko‘p holatlarda a - va (3- zanjirlar turli aminokislota ketma-ketligini
saqlaydi, lekin deyarli bir xil fazoviy strukturaga ega. 20 turdan ortiq
gemoglobin strukturasini o ‘rganish shuni ko ‘rsatdiki, 9 aminokislota
ketm a-ketligi ularda bir xil b o ‘lib, gem oglobinlar fu nk siyasini
belgilaydi; ulardan ba’zilari gem yaqinida, kislorod bilan bog‘lanish
qismi tarkibida, boshqalari esa globulaning ichki nopolyar strukturasi
tarkibida bo'ladi.
Asosiy gemoglobinga HbAl ga qo‘shimcha katta odamlar qonida
elektroforezda kam harakat tezligiga ega bo'lgan HbA2 ning mavjudligi
isbotlangan, u 4 subbirlikdan: 2 ta a-zanjir va 2 ta 6-zanjirlardan iborat.
HbA2 barcha gemoglobinning 2,5% ini tashkil etadi. Bundan tashqari,
HbF deb ataladigan fetal gem oglobin (chaqaloqlar gem oglobini)
ma’lum, u 2 ta a-zanjir va 2 ta y-
zanjirlardan tuzilgan. Fetal gemog-
lobin Hb A 1 dan nafaqat aminokislota
tarkibi,
balki
fizik -k im yo viy
xususiyatlari: spektral ko‘rsatkichi,
elektroforetik harakatchanligi,
ishqoriy denaturatsiyaga chidamligi
va boshqalar bilan farqlanadi.
Chaqaloqlar qonida 80%gacha HbF
boiadi, lekin bola 1 y oshga kirganida
u HbAga to iiq almashinadi (katta
odamlar qonida l,5% gacha HbF
boiishi mumkin). Gemoglobin y- va
S-zanjirlaridagi am inokislotalar
ketma-ketliklari to iiq ochilmagan
Gemoglobin molekulasi subbir-
liklari birlamchi strukturasini aniqlash anomal gemoglobinlar tuzilishini
aniqlash bo‘yicha ishlami tezlashtirdi. Odam qonida umuman olganda
mutant gemoglobinlaming 150 ga yaqin turlari ochilgan. Qonda
gemoglobinning mutant shakllari genlaming mutatsiyasi natijasida
paydo boiadi. 0 ‘zgargan molekula qismining topografiyasiga qarab
mutatsiya 3 sinfga b oiinadi. Agarda gemoglobin molekulasining
yuzasida aminokislotalar o'zgarishi yuz bersa, bu birinchi sinf mutatsiya;
bunday mutatsiyalar odatda o g ‘ir patologiyaning rivojlanishi bilan
kechmaydi va kasallik belgisiz kechadi; o'roqsimon-hujayra anemiyasi
istisno hisoblanadi. Gern yaqinidagi aminokislotalar almashinganda
kislorodni bogiash buziiadi - bu ikkinchi sinf mutatsiya boiib, kasallik
riv o jla n ish i bilan boradi. Agarda almashinish gem oglobin
molekulasining ichki qismida b oisa, bunga uchinchi sinf mutatsiya
deyiladi; bunday mutatsiyalar fazoviy struktura va bundan kelib chiqqan
holda gemoglobin funksiyasining buzilishiga olib keladi.
Shakli, kimyoviy tarkibi, zaryadining kattaligi bilan farqlanadigan
anomal gemoglobinlar elektroforez va xromatografiya yordamida
ajratilgan. Nasldan-naslga o'tadigan o ‘zgarishlar ko'pincha bitta
tripletning mutatsiyasi natijasi hisoblanadi, uning natijasida gemoglobin
■uolekulasi polipeptid zanjirida qandaydir bir aminokislota boshqasiga
almashinadi. K o‘pchilik hollarda kislota tabiatiga ega b o ig a n
am inokislota neytral yoki ishqoriy aminokislotaga almashinadi
9-rasm. Oqsil strukturasi
(7-jadval). Bu o ‘rin almashishlar a - yoki ß-zanjirlarning ikkala
polipeptid zanjirlarida sodir boiganligi sababli hosil boigan anomal
gemoglobin m e’yordagi gemoglobindan zaryadi va elektroforetik
harakatlanish tezligi bilan farqlanadi.
7-jadval
Odam anomal gemoglobinida aminokislotalarning almashinishi
Gemoglobin
turi
Peptid zanjirlar
tarkibi
Anomal qoldiq va
uning zanjirda
joylashish o ‘mi
Almashinuv
A,
«,P,
A ,
a,8.
C
a ,ß ,
Glu 6 ß-zanjirda
Liz
D
a ,3 .
Glu 23 a-zaniirda
?
D„
a ,ß ,
Ley 28 ß-zanjirda
Glu
E
«A
Glu 26 ß-zanjirda
Liz
F
«,Y,
G
a,P,
Glu 43 ß-zanjirda
Ala
G„H
Asp 68 a-zanjirda
Liz
H
ß.
I
a ,ß .
Liz 16 a-zaniirda
Asp
M
a ,ß ,
Val 67 ß-zanjirda
Glu
o
a ,ß .
Glu 116 a-zaniirda
Liz
s
« ,ß ,
Glu 6 ß-zanjirda
Val
Jadvalda anomal gemoglobin ba’zi turlari, ular polipeptid zanjirining
tarkibî, a - yoki ß-zanjirlardagi mumkin bo‘lgan o ‘zgarish lar
ko'rsatilgan. Anomal gemoglobinlarda aminokislotaning almashinuvi
a - hamda ß-zanjirlarda b oiishi mumkin. Istisno sifatida gem oglobin
N boiadi, uning 4 polipeptidi ß-zanjirdan iborat, u gemoglobin A,dagi
ß-zanjir bilan
Struktur
jihatidan o'xshash.
Gemoglobin strukturasi va funksiyasining o'zgarishini vujudga
keltiruvchi ba’zi mutatsiyalar individumning ilk yosh davrida o iim ig a
olib keladi. Lekin ba’zi mutatsiyalarda aminokislotalarning o ‘zgarishi
gemoglobin funksiyasini o‘zgartirmaydi, bunday hollarda kasallik
belgisiz kechadi.
Gemoglobin kasalliklari (ular 200 dan ortiq) gemoglobinozlar deb
ataladi. Ulami gemoglobinopatiyalarga bo iish qabul qilingan. Ular
rivojlanishi asosida normal gemoglobin u yoki bu zanjiri strukturasining
irsiy o'zgarishi yotadi (ulam i ko'pincha «molekulyar kasalliklar»ga
kiritadilar), gemoglobin u yoki bu normal zanjiri sintezining irsiy
o'zgarishi bilan bog‘liq b o ‘lgan talassemiya ularga kiradi. Shuningdek,
temir tanqislik anemiyalari tafovut etiladi.
Irsiy gem oglobinopatiyaning klassik misoli bo‘lib o ‘roqsimon-
hujayra anemiyasidir, u Janubiy Amerika, Afrika va Janubi-sharqiy
O siyo davlatlarida k eng tarqalgan (10-rasm ). Bu patologiyada
eritrotsitlar kislorodning past parsial bosimi sharoitida o ‘roqsimon
shaklga ega bo'ladi.
10 -rasm . Normal va o'roqsimon eritrositlar
L. Poling va boshqalar gemoglobin S ning normal gemoglobindan
farq qiluvchi xususiyatlarini k o ‘rsatdilar: xususan to‘qimalarga kislorod
bergandan keyin u yomon eriydigan dezoksishaklga aylanadi va taktoid
deb atalgan arqonsimon kristalloid shaklida cho‘kmaga tushadi. Ular
hujayrani deformatsiyalaydi va gemolizni vujudga keltiradi. Kasallik
tez kechadi va mutant gen b o ‘yicha gomozigot bolalar k o ‘pincha ilk
yosh davrda oiadilar.
V. Ingrem tomonidan o'roqsimon-hujayra anemiyaning kimyoviy
nuqsoni aniqlangan. Bunda HbS gemoglobin molekulasi P-zanjiri N-
o x irid a 6 -o ‘rinda jo y lash g an glutam in valinga alm ashingan. Bu
gem oglobin P -za n jiri sintezin i kodlovchi DNK m olekulasidagi
mutatsiyaning natijasidir. Boshqa aminokislotalar ketma-ketligi va soni
norm al gemoglobin HbA bilan bir xildir (8-jadval).
8-jadval
1
?
3
4
5
6
7
8
HbA:
Val-
Gis-
Ley-
Tre-
Pro-
Glu-
Glu-
Liz-
HbS:
Val-
Gis-
Ley- Tre-
Pro-
Val-
Glu-
Liz-
Bitta aminokislotaning almashinishi eritrotsit shaklini o‘zgartirib
qolmay, balki og‘ir irsiy kasallikning rivojlanishiga - o'roqsimon-
hujayra anemiyasiga olib keladi.
Talassemiyalar gemoglobinopatiyalar emas. Ular gem oglobin
normal zanjiridan birining sintezi genetik buzilishi natijasida vujudga
keladi. Agarda P-zanjir sintezi buzilsa, (3-talassemiya, a-zanjir sintezi
genetik nuqsonida a-talassemiya rivojlanadi. a-talassemiya qonda HbA,
bilan bir vaqtda 15% gacha HbA, paydo b o ia d i va HbF ning miqdori
15-60%gacha keskin ortadi. Kasallik giperplaziya va miya ko'migining
buzilishi, jigar, taloq jarohatlanishi, kalia suyagi deformatsiyasi bilan
kechadi. Talassemiyada eritrotsitlar nishonsimon shaklga ega b oiad i.
Eritrotsitlar shaklining o'zgarish mexanizmini tahlil qilishga muvaffaq
boiinmagan.
Tibbiyot amaliyotida ko'pincha qon pigmentlarining tahlili
o ‘tkaziladi. U gemoglobin gemining, aniqrog'i, uning oksidlanish
mahsulotlarini, spektrosko'pik xususiyatlarini aniqlashga asoslangan.
Sulfît ammoniy bilan gematin globin ishtirokida qaytarilganida
gem oglobinning hosilasi - gem oxrom ogen hosil b o ia d i, unda
denaturlangan globin gem bilan bog‘langan. Hosil boigan kompleks
o'ziga xos nur yutish spektriga ega. Bu usul sud tibbiyotida qon
dogiarini tekshirishda keng qoilaniladi.
Shifokorlarda qiziqish tug'diradigan gemoglobin unumlaridan
awalambor, gemoglobinning molekulyar kislorod bilan birikmasi -
oksigemoglobinni ko'rsatish lozim. Gemoglobin molekulasidagi har
bir gem bilan kislorod temiming koordinatsion bogiari yordamida
bogianadi. Tetramerga bir molekula kislorodning bogianishi ikkinchi
m olekula, s o ‘ngra uchinchi va to*rtinchilarni b o g ia n is h in i
yengillashtiradi. Shuning uchun gemoglobirming kislorod bilan to‘yinish
egri ch izig 'i s ig ‘ma shaklida b o ii b , kislorod b ogia n ish in in g
kooperativligini k o ‘rsatadi. Bu k ooperativlik nafaqat o'pkada
kislorodning maksimal bogianishini, balki kislorodning periferik
to‘qimalarda ajralishini ta’minlaydi; bunga jadal almashinuvli
to'qimalarda H+va CO, ionlarining b o iish i ham yordam beradi. 0 ‘z
navbatida o ‘pka to'qimasida kislorod C 0 2 va H* ionni chiqarilishini
tezlashtiradi. Bu H+, O, va C 0 2 b o g ia n ish i o ‘rtasidagi allosterik
bogiiqlik «Bor effekti» deb nomlangan.
Kisloroddan tashqari gemoglobin boshqa gazlar, xususan CO, NO
va boshqalar, b ilan ham oson birikadi. U glerod oksid bilan
zaharlanganda gemoglobin u bilan oson birikadi va karboksigemoglobin
(HbCO) hosil qiladi. Bunda gemoglobinning COga birikish qobiliyati
yuqori boiganligi uchun kislorodga bogianish qobiliyatini yo'qotadi
va to‘qimalaming kislorod bilan yetarli ta’minlanmasligidan o iim sodir
b o‘ladi. Lekin nafas olinayotgan havo tarkibida kislorod parsial
bosimining tez ko'tarilishi natijasida gemoglobindan COni siqib
chiqarish va o ‘limning oldini olish mumkin.
Azot oksidi, nitrobenzol bug‘i va boshqa birikmalar bilan
zaharlanganda gemoglobinning bir qismi uch valentli temir saqlovchi
metgemoglobingacha (HbOH) oksidlanadi. Metgemoglobin o'pkadan
to'qimalarga kislorod tashish qobiliyatini yo‘qotadi. Shuning uchun,
metgemoglobmemiyada (oksidlovchilar bilan zaharlanish natijasida)
zaharlanish darajasiga bog'liq ravishda kislorod yetishmasligidan
oiim ga olib keladi. Agarda, vaqtida yordam berilsa, ya’ni kislorodning
parsial bosimi ko‘tarilsa (toza kislorod bilan nafas oldirish), bunda
bemomi xavfli holatlardan chiqarish mumkin.
Gemoglobin turli unumlarini sifat jihatidan aniqlashning eng yaxshi
usuli boiib, ulami nur yutish spektrini tekshirish hisoblanadi.
Transferrinlar (siderofilinlar)- murakkab oqsillar guruhi bo'lib, turli
manba’lardan ajratilgan va mustahkam temir ionlari Fe (III) va boshqa
o'zgaruvchan metallami bogiash qobiliyatiga ega. Bu guruh oqsillardan
eng yaxshi o'rganilgani qon zardobi transferrinidir. Transferrinning
vazifasi gemoglobin biosintezi sodir boiadigan retikulotsitlarga temir
ionini transport qilish. Transferrin - retikulotsit sistemasi metalining
oqsil va oqsil molekulasining hujayra bilan ta’sirini o ‘rganishda
ahamiyatga egadir.
Flavoproteinlar
Flavoproteinlar oqsillar bilan mustahkam bog‘langan prostetik
guruhni saqlaydi. Prostetik guruh izoallo k sa zin unumlari -
flavinmononukleotid (FMN) va flavinadeninukleotid (FAD) dan
iboratdir. Flavoproteinlar hujayradagi oksidlanish-qaytarilish
reaksiyalarini katalizlovchi fermentlar - oksidoreduktazalar sinfiga
kiradi. Ba’zi flavoproteinlar metall ionlarini saqlaydilar. Gem
boimagan temir saqlovchi flavoproteinlarning tipik vakili bo‘lib
ksantioksidaza, aldegidoksidaza, SDG, degidroorotatdegidrogenaza,
atsil-KoAdegidrogenaza va elektronlarni transport qiluvchi flavoprotein
kiradi. Oxirgi 2 ferment mitoxondrial flavoproteinlaming taxminan 80%
ini tashkil etadi. Ternir oqsil molekulasidagi sisteinning oltingugurti
bilan kovalent bogiangan. Bunday oqsil kislotaii gidroliz qilinganda
ternir va H2S ajraladi. Sitoxromlardan Struktur jihatdan farq qilishiga
qaramay, gemsiz flavoproteinlar elektron tashishda bir xil vazifani
bajaradilar.
Nukleoproteinlar
Nukleoproteinlar oqsil va nuklein kislotalardan tarkib topgan.
Nuklein kislotalar prostetik guruh sifatida ko'riladi. Tabiatda bir-biridan
farq qiladigan 2 xil nukleoproteinlar topilgan dezoksiribonuk-
leoproteinlar (DNP) va ribonukleoproteinlar (RNP) (11-rasm).
Nukleoproteinlar nomi nuklein
kislotalar tarkibiga kiruvchi
uglevod qismining (pentozalar)
tab iatiga b o g 'liq . RNPda
uglevod qismini riboza, DNPda
esa dezoksiriboza tashkil etadi.
«N u k leoprotein lar» termini
hujayra yadrosining nomi bilan
b o g ‘liq , lekin DNP va RNP
hujayraning boshqa organel-
lalarida ham b o ‘ladi. DNP
asosan yadroda, RNP esa -
sitoplazm ada b o‘ti$hi isbot-
langan. Ayni vaqtda DNP
mitoxondriyada, yadro va yadrochada esa yuqori molekulali RNP
topilgan.
Tekshiruvchilaming diqqat e’tibori oqsil va nuklein kislotalar
kompleksiga kiruvchi makromolekulalaming struktura va fimksiyâsiga
qaratilgan. Chunki hayot ko'rinishining turli-tumanligi hujayralarda
sintezlangan oqsilning tabiati birinchi navbatda DNPga bog‘liq,
aniqrog'i DNKga, tirik organizmning xususiyatlari esa sintezlangan
oqsilning xususiyatlari bilan belgilanadi.
DNK irsiy axborcttni saqlaydi. Buning isboti sifatida bakteriyalarda
kuzatiladigan va shuningdek, odam hujayrasi kulturasidagi
transformatsiyani keltirish mumkin. Bu holatning asosida bir turdagi
hujayralar genetik turining boshqasiga o'tishi DNK tabiatining o'^ganshi
Dostları ilə paylaş: |