Zülallarin kimyasi

1.ATSIKLIK AMINTURŞULAR
Monoaminmonokarbon turşular

Monoaminmonokarbon turşuların molekullarında amin qruplarının sayı karboksil qruplarının sayına müvafiq gəlir. Buna görə də onların suda məhlulları neytral reaksiyalı olub, lakmusa təsir etmir. Bu qrupun ən sadə nümayəndəsi qlikoqol və ya qlisindir. Bu turşunun kimyəvi adı aminosirkə turşusudur:

Qlisin (aminosirkə turşusu)		qli.
l(+) Alanin (-аmino propion turşusu)		ala.
l(–) Serin (-amino--hidroksipropion turşusu)		ser.
l(–) Treonin (-amino--hidroksiyağ turşusu )		tre.
l(+) Valin (-aminoizovalerian turşusu )		val.
l(+) Leysin (-aminoizokapron turşusu )		ley.
l(+) İzoleysin (-amino--metil--etil propion turşusu )		iley.

Monoamindikarbon turşuları

Adından məlum olduğu kimi, monoamindikarbon turşularının molekuluna bir amin və iki karboksil qrupu daxildir. Tərkiblərində karboksil qrupları amin qruplarına nisbətən çox olduğuna görə, bu turşuların məhlulları turş reaksiya verir. Bu qrupa asparagin, qlütamin və -hidroksiqlütamin turşuları aiddir.

L(+) Asparaqin turşusu (amino kəhrəba turşusu)		asp.
L(+) Qlütamin turşusu (-amino qlutar turşusu)		qlu.
-hidroksiqlutamin turşusu (-amino--hidroksiqlutar turşusu)

M üvafiq turşuların amidləşməsi nəticəsində əmələ gələn asparagin və qlütamin bitki toxumalarında həm sərbəst, həm də zülallarla birləşmiş şəkildə olur.

Asparaqin
Qlütamin

Diaminmonokarbon turşuları

D iaminmonokarbon turşularına lizin və arginin aiddir.

L(+) Lizin (,-diaminokapron turşusu)		liz.
L(+) Arginin (-amino--quanidinvalerian turşusu)		arq.

Tsiklik aminturşular

T siklik aminturşular homotsiklik və heterotsiklik olmaqla iki qrupa bölü­nürlər. Homotsiklik aminturşulara fenilalanin və tirozin aiddir.

l(-) Fenilalanin (-amino--fenil propion turşusu)		fen.
Tirozin (parahidroksifenilalanin)		tir.

H eterotsiklik aminturşulara triptofan, histidin, prolin və hidroksiprolin aiddir.

L(+) Triptofan (-amino--indolilpropion turşusu)
L(+) Histidin (-amino--imidazolilpropion turşusu)
L(-) Prolin (pirrolidin -kapron turşusu)
L(-) Hidroksiprolin (-hidroksipirrolidin--karbon turşusu)

Onu da qeyd etmək lazımdır ki, bu iyirmi aminturşulardan heyvani orqanizmlərdə yalnız yarısı (50%) sintez olunur, qalanları isə orqanizmdə sintez olunmur və orqanizmə bu aminturşular mütləq xaricdən daxil olmalıdır.

Orqanizmdə sintez olunmayan turşulara əvəzolunmayan turşular, sintez olunanlara isə əvəzolunan turşular deyilir.

Əvəz olunmayan	Əvəz olunan
Treonin	Qlisin	Arginin
Valin	Alanin	Tirozin
Leysin	Serin	Histidin
Izoleysin	Sistein	Prolin
Metionin	Sistin	Oksiprolin
Lizin	Asparagin turşusu
Fenilalanin	Qlütamin turşusu
Triptofan

Bitki orqanizmlərində bütün aminturşular sintez olunur.

Alanin, asparagin və qlütamin turşuları orqanizmdə sintez olunduqları üçün birmənalı aminturşular hesab olunur, başqaları isə ikinci növbəli aminturşular hesab olunur, çünki onlar orqanizmdə aminlərsiz reaksiyaları nəticəsində əmələ gəlir.
ZÜLALLARIN MOLEKUL ÇƏKİSİ VƏ ONUN TƏYİNEDİLMƏ ÜSULLARI
Zülalların molekul çəkilərinin kifayət qədər dəqiqliklə təyin edilməsi çox çətin məsələdir. Xırda molekullu maddələrin molekul çəkilərini təyin etmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə olunur (krioskopiya – məhlulun donma temperatu­ru­nun aşağı enməsinə əsaslanan üsul, ebulioskopiya – qaynama temperaturunun yüksəlməsinə əsaslanan üsul və s.). Zülalların molekul çəkiləri yüksək olduğu üçün, onların hətta ən qağı məhlullarının da molyar konsentrasiyası çox aşağı olur. Buna görə də, zülalların ən qatı məhlullarının donma temperaturu, suyun donma nöqtəsinə cüzi dərəcədə təsir edir. Onların molekul çəkilərinin ebulioskopik metodla təyin edilməsi daha böyük çətinliklə əlaqədardır. Bu çətinlik zülal məhlullarının qızdırılarkən, qaynama nöqtəsindən çox aşağı olan hərarətdə denaturatlaşmasından (laxtalanmasından) ibarətdir.

Zülalların molekul çəkilərinin təyini üçün zülalların tərkibində olan metalların miqdarının təyin edilməsinə əsaslanırlar. Bu üsulla zülalın minimal molekul çəkisini təyin etmək üçün aşağıdakı düsturdan istifadə olunur:

Məsələn, hemoqlobinin tərkibində 0,335% dəmir olduğunu nəzərə alaraq, onun molekul çəkisini aşağıdakı şəkildə hesablamaq olar:

Sonralar fiziki üsullarla təyin edilmişdir ki, hemoqlobinin həqiqi molekul çəkisi -64450-dir. Buradan belə nəticə çıxarmaq olar ki, hemoqlobin molekulu hər birində 1 ədəd dəmir atomu olan dörd hissədən ibarətdir.

Zülalların molekul çəkilərinin təyini üçün hazırda ən geniş tətbiq edilən üsulu 1925-ci ildə İsveç alimi Svedberq təklif etmişdir. Bu üsul irimolekullu maddə məhlullarını ultrasentrifuqada dəqiqədə 80.000 və daha artıq sürətlə fırlatdıqda, onların hissəciklərinin forma və çəkilərindən asılı olaraq, müxtəlif sürətlə çökməsinə əsaslanır.

Zülallar suda, su-duz məhlullarında və bəzi üzvi həlledicilərin (məsələn, spirtin) sulu məhlullarında həll olurlar. Onlar irimolekullu birləşmələr olduqlarına görə, kolloid məhlullar əmələ gətirirlər.

ZÜLALLAR – AMFOTER ELEKTROLİTLƏRDİR
Z ülal molekullarında müxtəlif miqdarda sərbəst amin və karboksil qrupları olur. Bu qrupların olması, onlara amfoter elektrolit xassəsi verir. Çünki suda həll edilən zülal molekullarında, karboksil qruplarının dissosiasiyası nəticəsində ayrılan hidrogen ionları sərbəst amin qrupları ilə birləşərək, eyni zamanda həm mənfi, həm də müsbət yüklərə malik olan hissəciklər əmələ gətirir:

Əks adlı yüklərə malik olan zülal hissəcikləri (amfionlar) mühitin reaksiyasından asılı olaraq, həm turşu, həm də qələvi xassəsi göstərirlər.

T urş mühitdə H⁺ ionlarının konsentrasiyası yüksək olduğuna görə, onlar amfionların karboksil qrupları ilə birləşib müsbət yüklü hissəciklər əmələ gətirirlər:

H ikdoksil (OH^–) ionlarının konsentrsiyası yüksək olan mühitdə isə zülal hissəcikləri anion formasına keçirlər:

Zülallar amfoter elektrolitlər olduqlarına görə, turş mühitdə katoda, qələvi mühitdə isə anoda doğru hərəkət edirlər.

Zülal molekullarında mənfi və müsbət yüklənmiş hissəciklərin sayı bir-birinə bərabər olarsa, onlar elektrik sahəsində özlərini elektroneytral hissəciklər kimi aparır və heç bir elektroda doğru hərəkət etmirlər. Hər bir zülal hissəciyi, tərkibindəki sərbəst amin və karboksil qruplarının bir-birinə nisbətindən asılı olaraq, mühitin pH-nın yalnız müəyyən bir qiymətində elektroneytral olur.

Elektrik sahəsində zülal hissəciklərinin həm katoda, həm də anoda doğru hərəkətinin dayanmasına səbəb olan mühitin pH-ı, həmin zülalın izoelektrik nöqtəsi adlanır.

Deyilənlərdən aydın olur ki, molekulunda sərbəst karboksil qrupları ilə amin qruplarının sayı bərabər olan zülallar üçün izoelektrik nöqtəsi neytral, yəni pH-ı 7-yə bərabər olan mühitdir. Suda həll olan zülalların əksəriyyətinin izoelektrik nöqtəsi zəif turş mühitdə (pH=4-6,9 qiymətlərində) olur.

ZÜLALLARIN DENATURATLAŞMASI
Denaturatlaşma – zülalların mühüm xassələrindən biridir. Zülallar bu xassə­lə­ri­nə görə bütün üzvi maddələrdən, o cümlədən aminturşu və xırda mole­kul­lu peptidlərdən fərqlənirlər. Müxtəlif amillərin təsiri ilə zülalların öz ilkin xassə­lə­ri­ni dəyişməsinə denaturatlaşma deyilir. Denaturatlaşmanın əsas əlamətləri bun­lar­dır:

1. 
   zülalların spesifik bioloji aktivliyinin azalması;
   
2. 
   həllolma qabiliyyətinin dəyişməsi;
   
3. 
   optik aktivliyin dəyişməsi;
   
4. 
   molekulun konfiqurasiyasının dəyişməsi;
   
5. 
   zülal molekulunun adsorbsiyaedicilik xüsusiyyətində gedən dəyişikliklər;
   
6. 
   ilkin zülal molekulunda olmayan bəzi kimyəvi qrupların meydana çıxması (məsələn SH qrupu, imidazol qrupu, tirozinə məxsus olan –OH).
   

Denaturatlaşdırıcı amillər fiziki və kimyəvi olmaqla iki qrupa bölünürlər. Fiziki amillərə qızdırılma, təzyiq (5000 atmosferə qədər), dondurulma, rentgen şüaları və s. kimyəvi amillərə isə turş və qələvi mühit (H⁺ və OH^– ionları), üzvi həlledicilər (aseton, spirt, sidik cövhəri və s.) ağır metal duzları. Zülalların əksəriyyəti pH-ı 3-dən aşağı və 10-dan yuxarı olan mühitdə denaturatlaşırlar.

Sübut edilmişdir ki, denaturatlaşma zamanı zülalların birincili quruluşlarında dəyişiklik olmur, yəni onların peptid rabitələri parçalanmır. Ona görə də Jyuli (1968) bu prosesə aşağıdakı şəkildə tərif vermişdir:

“Zülalların ikincili, üçüncülü və dördüncülü quruluşlarında, kovalent rabitə­lərin tamlığının saxlanması şərtilə, baş verən hər bir dəyişiklik denaturatlaşma adlanır”.

Adətən, bütün zülallar denaturatlaşma zamanı yenidən həllolma qabiliyyətini tamamilə itirmiş çöküntüyə çevrilirlər. Belə çöküntü almaq üçün zülalları 70-100⁰C-yə qədər qızdırmaq kifayətdir. Lakin, bəzi şəraitdə denaturatlaşmış zülal məhlul­da qala bilər. Qan zərdabında olan zülallara kifayət dərəcədə turş və ya qələvi məhlullarda 100⁰C-yə qədər qızdırdıqda çöküntü verməməsi buna misal ola bilər (belə məhlulu neytrallaşdırdıqdan sonra çöküntü əmələ gəlir).

Denaturatlaşmış zülallar təbii halda olan zülallara nisbətən daha intensiv rəngli reaksiyalar verirlər. Bu, denaturatlaşma zamanı zülal molekullarında olan bəzi kimyəvi qrupların (SH, –OH, imidazol, quanidin və s.) rabitəli haldan sərbəst hala keçməsi ilə əlaqədardır.

Əvvəllər denaturatlaşmanı geri dönməyən proses hesab edirdilər. Hazırda sübut olunmuşdur ki, prosesin mərhələlərində denaturatlaşmış zülal yenidən əvvəlki halına qayıda bilər. Pepsinin qələvi mühitdə tripsinin turş mühitdə denaturatlaşmasının mühitin pH-nın təsiri ilə geri dönməsi aşkar edilmişdir.

ZÜLALLARIN KİMYƏVİ CƏHƏTDƏN

TƏMİZ HALDA ALINMASI

Zülallarin kimyəvi quruluşlarını və bioloji xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün, onları təmiz halda almaq lazım gəlir. Lakin təbii mənbələrdən alınan zülalların təmizlənməsi böyük çətinliklərlə əlaqədardır.

Üzvi maddələrin qarışıqlardan ayrılmasında kondensasiya və kristallaşdırma kimi ümumi üsullardan istifadə edilir. Zülallar isə qızdırılmaya, turşu, qələvi və üzvi həlledicilərin təsirinə həssas olduqlarına görə, onların təmizlənməsində həmin bu üsullardan istifadə etmək olmur. Təmiz halda zülal almaq üçün ilk növbədə elə təbii material seçmək lazımdır ki, onun tərkibində əldə edilməsi nəzərdə tutulan zülal nisbətən çox olsun. Bundan sonra zülalları toxumalardan ayırırlar. Heyvan və bitki toxumalarından zülalları çıxarmaq üçün, onları suda və ya su-duz məhlullarında həll edir, sonra isə suçıxarıcı maddələrlə çökdürürlər. Hüceyrə orqanoidləri ilə (məsələn, mitoxondrilərlə) rabitəli şəkildə olan zülalları ayırmaq üçün üzvi həllecidən istifadə etmək lazım gəlir.

Göstərilən üsullarla alınmış toxuma ekstraktını həll olmayan zülal hissəciklərindən təmizləmək üçün, sentrifuqadan keçirirlər. Bundan sonra məhlul qeyri-üzvi duzlardan və digər təbiətli, xırda molekullu maddələrdən təmizlənir: zülalları qeyri-üzvi duzlardan təmizləmək üçün dializ üsulundan istifadə edilir: zülal molekulları çox iri ölçülərə (0,1-0,001 mk) malik olduqlarına görə bitki və heyvan zarlarından (perqament, sellofan və s.) keçə bilmirlər.Xırda molekullu maddələr isə belə zarlardan asanlıqla keçirlər. Buna görə də məsələn, sellofandan düzəldilmiş kisə içərisinə toxumalardan alınmış zülal ekstraktı dolduraraq, onu təmiz həlledici (məsələn, su) içərisinə saldıqda, zülallarla birlikdə toxumalardan ayrılmış xırda maddələr tədricən kisənin divarından həllediciyə keçirlər. Həlledicini tez-tez dəyişdikdə, bu proses sürətlənir. Dializ metodunun əsasını yuxarıda təsvir olunan hadisə təşkil edir. Dializ zamanı istifadə olunan kisənin içərisində məhlulda götürülən ilkin materialın (toxumanın) tərkibindəki zülalların qarışığı qalır. Bu qarışığı müxtəlif həlledicilərin köməkliyi ilə ayrı-ayrı zülallardan ibarət olan fraksiyalara ayırıb, kristallaşdırma yolu ilə, nəzərdə tutulan

zülali kimyəvi cəhətdən təmiz halda əldə edirlər. Zülalları bir neçə dəfə həll edərək, yenidən kristallaşdırmaqla, onların təmizlik dərəcəsini tyüksəltmək olar. Zülallar kristallaşma qabiliyyətlərinə görə bir-birindən kəskin surətdə fərqlənirlər.

Əvvəllər bir neçə dəfə həll edilərək, yenidən kristallaşdırılmış zülallar kimyəvi cəhətdəq təmiz hesab olunurdu. Lakin hazırda sübut edilmişdir ki, təkcə zülalların kristal halında alınması faktına əsaslanaraq, onların homogenliyi haqqında nəticə çıxarmaq olmaz, çünki çox vaxt xassələrinə görə bir-birinə yaxın olan zülallar birlikdə kristallaşırlar. Belə kristalların tərkibində müxtəlif zülallar qarışıq və kompleks birləşmə şəklində olurlar. Məsələn: yumurta albumini iki, qan zərdabının qlobulini isə ,  və -qlobulinlər adlanan üç komponentdən ibarətdir.

Zülalları müxtəlif fraksiyalara ayırmaq üçün çoxlu üsullar təklif olunmuşdur. Bu üsullardan nisbətən sadəsi ayrı-ayrı zülalların çökdürücü maddələrə qarşı həssaslığının müxtəlifliyinə əsaslanır. Çökdürücü maddə kimi, duz məhlullarından (ammonium-sulfat, natrium-xlorid, natrium-sulfat, maqnezium sulfat) və üzvi həlledicilərdən (aseton, etil və metil spirtləri) istifadə etmək olar. Müxtəlif zülalların qarışığından ibarət olan məhlullar çökdürücü maddənin konsentrasiyasını yavaş-yavaş artırırlar, bu zaman hər bir zülal fraksiyası çökdürücü maddənin qatılığının müəyyən bir səviyyəsində çöküntüyə keçir. Bu əməliyyatı nisbətən aşağı temperaturda aparmaq məqsədəuyğundur. Çökdürücü maddə olaraq, çox vaxt ammonium-sulfatdan istifadə edilir. Zülalların ammonium-sulfatla yarım doymuş məhlullarda çökən fraksiyası qlobulinlər, doymuş məhlulda çökən hissəsi ilə albuminlər adlanır. Zülalları çökdürmək üçün mühitin pH-nın təsirindən də istifadə oluna bilər.

Süçəkən maddələrin təsir mexanizmini belə anlamaq olar. Süçəkən birləş­mə­lə­rin molekulları suyun çox hissəsi ilə birləşir. Bunun nəticəsində zülal moleku­lu­nun ətrafındakı su qişası dağılmağa başlayır, daimi nizamsız Braun hərəkətində olan və öz müdafiə qişasından məhrum olan zülal hissəcikləri bir-biri ilə toqquşur və molekul qüvvəsinin bəndlənməsi təsir ilə birləşərək daha böyük aqreqatlar əmələ gətirir. Məhlul əvvəl bulanır, sonra isə lopa-lopa çöküntü halında qabın dibinə çökür. Bununla belə, kolloidlərin duzlar, spirt və digər amillər vasitəsi ilə çökdürülməsi, şübhəsiz ki, təfsilatı hər zaman aydın olmayan çox mürəkkəb prosesdir.

Müxtəlif duzların əlavə edilməsi yolu ilə zülalın məhluldan ayrılması prosesinə duzlaşdırma deyilir.

Hazırda zülalları fraksiyalaşdırmaq üçün istifadə olunan üsullardan ən əlverişlisi elektroforez hadisəsinə əsaslanır.

Mayedə olan yüklü hissəciklərin elektrik sahəsinin təsiri ilə hərəkəti elektroforez adlanır. Zülalların elektrik sahəsindəki hərəkətini 1869-cu ildə Reys kəşf etmişdir. 1937-ci ildə Tizelius zülalların elektroforezini müşahidə etməyə imkan verən cihaz düzəltmişdir. Bufer məhlulda olan zülal hissəciklərinin elektrik sahəsindəki hərəkət sürəti, onların ion yüklərindən asılıdır. Müxtəlif zülal hissəciklərinin ion yükləri bir-birindən fərqləndiyinə görə, onlar elektrik sahəsində müxtəlif sürətlə hərəkət edərək, biri digərindən ayrılır.

Tizeliusun elektroforez cihazı bu prinsipə əsaslanır. Elektrik sahəsində albuminlər ən yüksək sürətlə hərəkət edirlər; onların ardınca qlobulinlər gəlir.

Zülalların fraksiyalaşdırmaq üçün, yuxarıda göstərilən üsullardan başqa xromatoqrafiya və ultrasentrifuqalaşdırma üsullarından da istifadə etmək olar. Zülalların təmizlənməsi prosesinin tamamilə başa çatdığının təyin olunması çox çətin məsələdir.

Bunu təyin etmək üçün müxtəlif əlamətlərə fikir vermək lazımdır. Göstərilən əla­mətlərdən birincisi züalların kristallaşma qabiliyyətidir. Lakin təkcə kristal­laş­ma qabiliyyətinə əsaslşanaraq, zülalların təmizliyi haqqında nəticə çıxarmağın düz­gün olmadığı artıq qeyd edilmişdir.

Ədəbiyyat

1.Ю.Б.Филипович»Основы биохимии».

2. К.Ф.Сорвачов 1971 г. «Биологическая химии»

3.А.Ленинджер «Биохимия» 1974 г.

4. Д.Ж.Девидсон « Биохимии нуклеиновых кислот» 1976 г.

5. В.Т.Комов , В.Н.Шведева» биохимии» 2004 г.

6. Ə.Həsənov , H.Rzayev, F.İslamzadə, A.Əfəndiyev “ Bioloji kimya” 1993 cü il

7. “Biologi kimyadan təcrübi məşğələlər “ R.Q.Ələkbərov, R.K.Məmmədova, N.T.Mehmandarova, V.S.Həsənov. 1990-cı il

8. “Həyat fəaliyyətinin kimyəvi əsasları və bioloji kimyadan yoxlama testləri”,V.S.Həsənov, R.K.Məmmədova, N.T.Mehmandarova, Y.C.Qasımova, Ə.Ə.Mahmudova, G.V.Babayeva. ADPU, 2010