Sitologiya fəNNİ ÜZRƏ MÜhaziRƏLƏr giRİŞ I mühaziRƏ: Sİtologiya elmiNİN İNKİŞaf tariHİ

HÜJEYRƏNİN ÜZVİ TƏRKİBİ
Zülallar. Hüjeyrə tərkibindəki suyu çıxardıqdan sonra onun quru qalığında miqdar və əhəmiyyətinə görə zülallar birinji yer tutur. Zülal hüjeyrənin yaş çəkisinin 10-20 faizini, quru çəkisinin 50-80 faizini təşkil edir.Elə zülalların proteinlər (əsas, ilk) adlandırılması da onların hüjeyrə həyatında birinji dərəjəli əhəmiyyətə malik olmasını göstərir.Zülallar digər kimyəvi birləşmələrdən bir sıra fərqli xüsusiyyətlərə malikdir.Hər şeydən əvvəl onlar yüksək molekul çəkisinə malikdir.Məsələn, yumurta zülalı albuminin molekul çəkisi 36000, əzələ zülalı aktomiozinki isə 1500000-dir.Üzvi maddələrdən spirt, sirkə turşusu və s. ilə müqayisədə zülallar nəhəng molekullardır.Onun qurulmasında minlərlə atomlar iştirak edir.
Üzvü maddələr içərisində zülallar ən mürəkkəb maddələrdəndir.Onun strukturunun öyrənilməsi müasir kimyanın ən böyük nailiyyətlərindən hesab olunmalıdır.Zülallar polimer maddələr olub, nisbətən sadə monomerlərin çox dəfələrlə təkrar birləşməsindən təşəkkül etmişdir.İstər təbii, istərsə də süni polimerlərin əksəriyyəti eyni monomerlərin təkrarından sintez olunur.Zülal isə bü jür polimerlərdən fərqli olaraq, nisbətən oxşar olsa da bir- birindən fərqlənən amin türşüları monomerlərindən sintez olunur.
Zülalların tərkibinə daxil olan 20 amin turşusunu aşağıdakı kimi təsnif etmək olar: 1.Monoamin monokarbon turşuları: Qlisin (qli) Alanin (ala) Valin (val) Leysin (ley) 2.Monoamin dikarbon turşuları Qlütamin (qlü) Asparaqin (ask) 3.Diamin monokarbon turşuları Arqinin (arq) Lizin (liz) Oksilizin (oliz) 4.Hidroksilli amin turşuları Treonin (tre) Serin (ser) 5.Kükürdlü amin turşuları Sistin (sis) Metionin (met) 6.Aromatik amin turşuları Fenilalanin (fen) Tirozin (tir) 7.Heterotsiklik amin turşuları Triptofan (tri) Prolin (pro) Oksiprolin (orpo) Histidin (his) Əksər zülal molekullarının tərkibinə 20 amin turşusu daxil olur. Onlardan hər birində - NH2 (amin qrupu) və – JOOH (karboksil qrupu) olan atomların eyni qruplaşması iştirak edir.Amin turşularında bu qrupların olması amin turşularının bir çox xüsusiyyətlərini, o jümlədən amfoter xüsusiyyətini müəyyənləşdirir (amin qrupu – qələvi, karboksil qrupu – turş xüsusiyyətinə malikdir).Amin turşularının bir-birinə oxşarlığı onların hamısında amin və karboksil qrupunun olması ilə bitir.Qalan xüsusiyyətlərinə görə 20 amin turşusu bir-birindən kəskin surətdə fərqlənir.Amin turşusu molekulunun karboksil və amin qrupundan kənarda olan hissəsi yan radikal və ya yan qrup adlanır.Amin turşularının yan radikalları çox müxtəlifdir.Burada açıq SH zənjiri (leytsin, valin, alanin), benzol həlqələri (fenilalanin, tiriozin), heterotsiklik rabitələr (histidin, triptofan), kükürdlü zənjirlər (sistein, meteonin) və s. rast gəlinir.Zülal molekulu yaranarkən amin turşuları onlar üçün ümumi olan radikallarla birləşir.Belə ki, bir amin turşusunun amin qrupu, digər amin turşusunun karboksil qrupu ilə birləşərək bir molekula su ayrılır.Azad olmuş valentlər hesabına amin turşularının qalıqları birləşir.Birləşən amin turşuları arasında peptid rabitələri –NH-JO- yaranır, nətijədə əmələ gələn birləşmə peptid adlanır.İki amin turşusundan dipeptid, üç amin turşusundan tripeptid əmələ gəlir.Beləliklə, çoxlu amin turşuları birləşərək polipeptid və ya polimer əmələ gətirirlər.

Zülal molekulunun spesifikliyi onu əmələ gətirən amin turşularının miqdarından, hansı ardıjıllıqla birləşməsindən asılıdır.Belə ki, ayrı-ayrı zülal molekulları öz aralarında həm amin turşularının tərkibinə görə, həm amin turşuları halqalarının sayına görə, həm də onların zənjirdəki düzülüş qaydasına görə fərqlənirlər.Əgər hər bir amin turşusunu hərflə işarə etsək, 20 hərfdən ibarət əlifba alınar. İndi 100,200, 300 bu jür hərfdən ibarət «jümlə» düzəltsək, hər bir belə «jümlə» bir zülal molekuluna uyğun olar. Jümlədə bir və ya bir neçə hərfin yeri dəyişəndə jümlənin mənası dəyişdiyi kimi, zülal molekulunda da amin turşularının yerinin və miqdarının dəyişməsi zülal molekulunun spesifikliyinin dəyişilməsinə səbəb olur. Hesablamalar göstərmişdir ki, 2- amin turşusunun iştirakı ilə əmələ gələn zülalların hərəsinin 100 amin turşusu qalığından yarandığını təsəvvür etsək, müxtəlif zülal izomerlərinin sayı 10-a bərabər olar. Zülal strukturunu müəyyənləşdirmək üçün birinji növbədə onun hansı amin turşularından qurulduğunu bilmək lazımdır.Müasir laborotoriyalarda bu iş demək olar ki, avtomatlaşdırılmışdır.məlum olmuşdur ki, bir çox zülalların tərkibinə 20 amin turşusunun hamısı, bəzi zülallarda 18, 19, 17 və s. amin turşusu iştirak edir. Məsələn, kozein (südün zülalı), aktomiozin (əzələ zülalı), albumin (yumurta zülalı) tərkibində aimn turşularının bütün kompleksi (20) iştirak edir.Ribonukleazada – 19, insulində – 18, salmində – 7 amin turşusu iştirak edir.Hazırda əksər zülallar üçün amin turşusu tərkibi müəyyən edilmişdir.Lakin 12 zülalda (insulin, lizosim, ribonukleaza və s.) amin turşuları tərkibi müəyyənləşməklə yanaşı, onların hansı ardıjıllıqla zülal molekulunda yerləşməsi də müəyyənləşmişdir.Məsələn, lizosim zülalı molekulu 129 amin turşusu qalığından əmələ gəlmişdir.20 aimn turşusundan burada təkjə qlütamin iştirak etmir.Hər bir amin turşusu ölçüsünün 3A0 olmasını nəzərə alsaq aydın olar ki, bir neçə yüz amin turşusu halqasından ibarət olan zülal makromolekulu uzun bir zənjirdən ibarət olmalı idi.Həqiqətdə isə bu zülal molekulu qlobulalar (kürəjiklər) şəklində olur.Deməli, nativ zülallda (təbii) polipeptid zənjir müəyyən bir qaydada burulmuşdur.Tədqiqatçılar göstərir ki, polipeptid zənjirin burulmasında heç bir xaos, təsadüflük yoxdur.Hər bir zülalın müəyyən, həmişə sabit düzülmə xarakteri vardır.Zülal molekulunun mürəkkəb strukturunda bir neçə quruluş səviyyəsi ayırd edirlər.Zülalın quruluş səviyyəsinin ilk dəfə Lindenştrem-Lanq rentgen-struktur analiz üsulundan istifadə edərək müəyyənləşdirmişdir.Zülalın ilkin quruluş səviyyəsi polipeptid zənjirin özüdür.Yəni öz aralarında polipeptid rabitə ilə birlşəmiş amin turşuları zənjirdir.Buradakı bütün rabitələr çox möhkəm kovalent rabitələrdir.Quruluşun nisbətən yüksək səviyyəsi ikinji quruluş səviyyəsi adlanır.Burada zülal spiral halında burulur.Spiralın burumları sıx yerləşir və qonşu burumlardakı atomlar və amin turşuları radikalları arasında jazibə qüvvəsi yaranır.O jümlədən qonşu burumlarda yerləşmiş peptid rabitələri arasında hidrogen rabitələri yaranır (NH və JO qrupları arasında).Hidrogen rabitələri kovalent rabitələrdən xeyli zəifdir.Lakin təkrarlarla birləşdikdə möhkəm zənjir yaradır.Zülalın ikinji strukturu sonra hər bir zülal üçün sırf özünə məxsus, lakin qəribə bir şəkildə yığılır.Bunun nətijəsində zülal molekulunda mürəkkəb bir konfiqurasiya alınır ki, bu da zülalın üçünjü quruluş səviyyəsidir.

Zülal molekulunun üçünjü quruluşunu möhkəmləndirən rabitələr hidrogen rabitələrindən də zəifdir.Onlar vandervals və hidrofob rabitələridir.Daha doğrusu polyar olmayan molekulalar və ya polyar olmayan radikallar arasında ilişmə baş verir.Yuxarıda göstərdiyiimiz kimi su mühitində polipeptid zənjirin hidrofob radikallarında ilişmə qüvvələri əmələ gəlir.Zülalın yan qrupları içərisində xeyli hidrofob radikallar mövjuddur (leysin, valin, fenilalin və s. amin turşuları qalığı).Bu jür qruplar bir-birini jəzb edir, birləşir və zülal strukturunun sabitliyini təmin edir. Zülalın üçünjü quruluşunun saxlanmasında hidrofob rabitələrdən başqa kovalent, -S-S- (es-es) rabitələrinin də böyük rolu vardır. Bu rabitələr polipeptid zənjirinin uzaq sahələri arasında baş verir. Qeyd etmək lazımdır ki, zülalın üçünjü quruluş səviyyəsi heç də onun axırınjı struktur səviyyəsi deyil. Hazırda bəzi zülallar üçün onun dördünjü quruluş səviyyəsi də müəyyən edilmişdir. Zülalın dördünjü struktur səviyyəsində zülal molekuluna ya elə həmin zülalın digər makromolekulu və ya zülal təbiəti olmayan digər maddə birləşir. məsələn, məlum olmuşdur ki, hemoqlobin zülalı eritrosit daxilində 4 molekula hemoqlobinin və dəmir atomununun aqreqat halında birləşməsindən əmələ gəlir. Özü də 4 molekul hemoqlobin sırf özünə məxsus tərzdə burularaq ona xas olan vəzifəni-oksigen daşıma vəzifəsini yerinə yetirir. Belə quruluş zülalın dördünjü quruluş səviyyəsi adlanır. Zülallarla nuklein turşuları kompleksi, mioqlobin və s. dördünjü quruluş səviyyəli zülallardır. Məlum olmuşdur ki, zülalın quruluş səviyyəsi nə qədər yüksək olsa onu saxlayan rabitələr o qədər zəif olur. Odur ki, müxtəlif fiziki və kimyəvi amillərin (yüksək temperatur, kimyəvi maddələr, şüa enercisi və s.) təsiri nətijəsində zəif rabitələr qırılır, zülalın quruluşu deformasiya edir, parçalanır və onun xassələri dəyişir. Zülalın nativ strukturunun pozulması denaturasiya adlanır. Zülalların denaturatlaşması çox asan başa gəlir. Məsələn, yumurta zülalı 600-700 J-də, əzələ zülalı aktomiozin əzələdən ayrıldıqdan sonra 300 J-da denaturasiyaya uğrayır. Bəzi zülallar mexaniki təsirdən denaturlaşır. Bu jəhətdən hörümçəklərdə hörümçək torunu yaradan sapın əmələ gəlməsi çox maraqlıdır. Hörümçəyin xüsusi vəzilərində zülal təbiətli maddə sintez olunur. Həmin zülalı hörümçək hər hansı dayağa, substrata birləşdirir və onu azajıq dartır. Bu azajıq dartılma hərəkətindən həll olmuş zülal həll olmayan son vəziyyətinə keçir. Zülalın bu jür dəyişməsi mexaniki təsirdən onun quruluşunda əmələ gələn çox dərin dəyişikliklərin nətijəsidir. Bir çox hüjeyrə daxili zülalların konfiqurasiyasında baş verən dəyişikliklər hüjeyrədə hormonların, maddələr mübadiləsinin digər məhsullarının təsiri altında baş verir və hüjeyrənin bir sıra fizioloci proseslərinin- fermentativ fəallığının, əzələ hərəkətinin, sinir fəaliyyətinin və s. yerinə yetirilməsində böyük rol oynayır.

Janlı hüjeyrədə zülalın denaturasiyası dönən prosesdir. Lakin denaturasiyanın dönən olması, ona təsir edən amilin güjündən də asılıdır. Məsələn, temperatur, radiasiya təsirindən yaranan denaturasiyanın dönər olması çətindir. Belə ki, bu zaman açılmış zülal makromolekulu daxilində əvvəl gizli qalan bir sıra kimyəvi qruplar aşkara çıxır, onlar arasında reaksiyalar gedir ki, bunlar da sonradan zülalın əvvəlki vəziyyətinə qayıtmasına mane olurlar. Zülalların hüjeyrədə rolu. Zülalların hüjeyrədə çoxjəhətli və çox böyük rolu vardır. Birinji növbədə onların biokatalizator rolunu qeyd etmək lazımdır. Belə ki, hüjeyrədə gedən əksər kimyəvi reaksiyaların sürəti çox zəifdir (ion reaksiyalarından başqa). Reaksiyaların sürəti reaksiyaya girən maddənin təbiətindən və onun miqdarından asılıdır (kütlələrin təsiri qanunu). Hüjeyrədə isə maddələrin miqdarı məlum olduğu kimi çoz azdır. Əgər hüjeyrədə reaksiyaların sürəti kütlələrin təsir qanununa tabe olsa idi, onda hüjeyrədəki reaksiyalar sonsuz dərəjədə yavaş getməli idi. Onda isə hüjeyrə özünə xas vəzifələri yerinə yetirə bilməzdi. Lakin bu belə olmur, ona görə ki, hüjeyrədəki zülal-fermentlər (enzimlər) reaksiyaların sürətini ağlasığmaz dərəjədə sürətləndirir. Sadə bir misal hidrogen peroksidin su və oksigenə parçalanması reaksiyasını 2H2O2=2H2O+O2 katalaza fermenti 1011 dəfə sürətləndirir. Eləjə də demək olar ki, hüjeyrədə hər bir reaksiya öz fermenti vasitəsilə kataliz olunur. Əgər nəzərə alsaq ki, hər bir hüjeyrənin özünə xas biokimyəvi reaksiyaları məjmuu var (sinir hüjeyrəsi üçün bir jür, qara jiyər hüjeyrəsi üçün başqa jür, yağ toxuması hüjeyrələri üçün ona xas) onda hüjeyrənin bütün həyat fəaliyyəti proseslərinin həmin hüjeyrədəki ferment dəsti ilə sıx əlaqəsi olmasını görmək çətinlik törətməz. Kimyəvi jəhətdən fermentlər ferment təbiəti olmayan zülallardan heç nə ilə fərqlənmirlər. Bəs nə üçün müəyyən zülallar ferment xüsusiyyəti daşıyır, digərləri isə bu xüsusiyyəti daşımır sualının javabı hələ məlum deyil.

Bir sıra maddələri parçalayan fermentlərin molekul çəkisi parçaladığı maddə molekulundan və onun çəkisindən xeyli iri olur. Məsələn, Ureaza fermentinin molekul çəkisi 60000, onun parçaladığı sidik jövhərinin molekul çəkisi isə 63

1000 dəfə ondan azdır. Katalaza fermentinin molekul çəkisi 100.000, onun parçaladığı hidrogen peroksidinin molekula çəkisi isə 34-dür. Fermentin və onun parçaladığı maddənin ölçüsünün bu jür nisbəti belə fikir irəli sürməyə səbəb olur ki, ferment öz molekulunun bütün səthi ilə deyil, hər hansı kiçik bir hissəsi ilə parçalanmada iştirak edir. Fermentin həmin sahəsinə fermentin fəal mərkəzi deyilir (şəkil 8). Zülalın funksiyalarından biri onun siqnal funkisiyasıdır. Tədqiqatçılar göstərmişdir ki, xariji mühit amilləri – temperatur, işıq, şüa, mexaniki və s. zülalların strukturu və s. xassələrində dönən dəyişkənliklər yaradırlar. Bu dəyişkənliklərə müvafiq olaraq hüjeyrədə hüjeyrədaxili kimyəvi reaksiyalar işə düşür və onlar xariji və daxili amillərin reaksiyalarına qarşı javab reaksiyası verirlər. Beləliklə, zülallar hüjeyrədə bu jür xariji və daxili mühitdən gələn siqnalları qəbul edərək ona javab göndərirlər.
Zülalların daha bir funksiyası nəqliyyat funksiyasıdır. Qan zülalı hemoqlobin oksigeni özünə birləşdirir və onu bütün toxumalara daşıyır. Zərdab zülalı lipoidləri özünə birləşdirir və daşıyır.

Orqanizmə yad maddə və ya hüjeyrə daxil olduqda onda antitel (əks jisim) adlanan zülal sintez edilir. Bunlar yad maddəni zərərsizləşdirir. Bu halda zülallar müdafiə funksiyasını yerinə yetirmiş olurlar. Zülalların enerci mənbəyi kimi də böyük rolu var. 1qr. zülal parçalananda 17,6 65

kj/4,2 kkal/ enerci ayrılır. Bu enerci hüjeyrədə ATF (adenizin trifosfor turşusunun) sintezində istifadə edilir. Sonradan isə hüjeyrənin həyat fəaliyyəti proseslərinin yerinə yetirilməsində istifadə olunur. Zülalların funksiyalarından biri də onun hərəkət funksiyasıdır. Hüjeyrələrin və orqanizmlərin bütün hərəkət növləri-ali heyvanlarda əzələlərin hərəkəti, ibtidailərdə kirpik və qamçıların hərəkəti, bitkilərin hərəkət reaksiyaları (küsdüm otunda, şeh bitkisində) onlardakı zülal molekulları ilə əlaqədardır. Bu zülallar ATF-lə təmasda olduqda onu parçalayır, özləri isə qısalırlar. ATF-nin parçalanmasından alınan enerci mexaniki enerciyə çevrilir və hərəkət baş verir. Nəhayət zülalların əsas funkisalarından biri də onların inşaat funksiyalarıdır. Belə ki, hüjeyrə və onun quruluş vahidlərinin qurulmasında zülal molekulunun çox böyük rolu var. Hüjeyrə membranı, hüjeyrə daxili membranlar, orqanoidlər, xromosomlar və s. tərkibində zülal var. Gözün buynuz qişası, qan damarları, qanın fibrinogeni, saçlar və s. zülal təbiətlidir.