Gemoproteinlar
Gemoproteinlar guruhiga gemoglobin va uning unumlari, mioglobin,
xlorofill saqlovchi oqsillar va fermentlar (sitoxrom sistemasi, katalaza
va peroksidaza) kiradi. Ularni hammasi oqsil bo‘lmagan komponent
sifatida struktura jihatidan o‘xshash bo‘lgan temir – (yoki magniy)
porfirinlarni saqlaydi, lekin tarkibi va strukturasi bo‘yicha turli oqsillarni
saqlaydi. Shuning natijasida, ular turli biologik funksiyalarni bajaradilar.
Odam va hayvon faoliyati uchun eng muhim bo‘lgan gemoglobinning
kimyoviy tuzilishini batafsil ko‘rib chiqamiz.
Gemoglobin oqsil komponenti sifatida globin, oqsil bo‘lmagan –
gem saqlaydi. Gemoglobinning turga bog‘liq spetsifikligi globinga
bog‘liq, ayni vaqtda barcha turlardagi gemoglobinda gem bir xil.
Ko‘pchilik gem saqlovchi oqsillar prostetik guruhining asosini
porfirin halqasi tashkil etadi, u o‘z navbatida tetrapirrol birikma –
porfirinning unumi hisoblanadi. Porfirin 4 ta pirrollarning metin
ko‘prikchalari (-CH=) bilan birikishidan hosil bo‘ladi.
Protoporfirin-lX Gem
Almashinmagan porfirin porfin deb ataladi. Gem molekulasida
porfin protoporfirin IX shaklida bo‘ladi, to‘rtta metil guruhi (-CH
3
),
ikkita vinil guruhi (-CH=CH
2
) 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 bog‘langan, ikki boshqa azot atomlari
bilan koordinatsion bog‘ yordamida bog‘langan, ular punktir chiziqlar
bilan belgilangan. Yon zanjirda joylashgan guruhlarning kimyoviy
tabiatiga ko‘ra porfirinlar etio-, mezo-, ko‘pro-, protoporfirinlarga
48
tasniflanadi. Mumkin bo‘lgan protoporfirinlarning 15 izomeridan 3 ta
turli o‘rnini bosuvchilar bo‘lganligi sababli eng keng tarqalgan bo‘lib
protoporfirin IX hisoblanadi.
Gem – porfirin sifatida nafaqat gemoglobin va uning unumlarining,
balki mioglobin, katalaza, peroksidaza va sitoxrom b, c, c
1
larning
prostetik guruhidir; ayni vaqtda sitoxromoksidaza deb atalgan a va a
3
sitoxromlarda gem a saqlanadi va formilporfirin deb ataladi:
Gem a metil guruhi o‘rniga formil qoldig‘ini (8-holatda) va bitta
vinil guruhi (2-holatda) o‘rniga izoprenoid zanjirini saqlaydi. Temir
o‘zining to‘rt bog‘i bilan porfirin bilan kompleks hosil qiladi. Qolgan
temirning 5- va 6-koordinatsion bog‘lari gemoglobin va sitoxrom
molekulalarida oqsil qismi bilan turlicha bog‘lanadi. Xususan,
gemoglobinda (mioglobinda ham) 5-koordinatsion bog‘ bo‘lganligi
sababli temir oqsil molekulasidagi gistidin imidazol guruhining azot
atomi bilan bog‘lanadi. Temirning oltinchi koordinatsion bog‘i
kislorodni (oksigemoglobin va oksimioglobin hosil qilib) yoki boshqa
ligandlarni: CO, sianid va hokazolarni bog‘laydi.
49
Sitoxromlarda, aksincha, temirning
5- va 6-koordinatsion bog‘lari oqsil
molekulasidagi gistidin va metioning
qoldiqlari bilan bog‘langan (sitoxrom c
da ikkala vinil guruhi sistein qoldiqlariga
ham bog‘langan). Shu bilan, ehtimol,
gemoglobin molekulasida temir
kislorodga bog‘langanda uning
valentligi o‘zgarmasligini (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‘pkadan to‘qimalarga
kislorodni va to‘qimalardan o‘pkaga uglerod ikki oksidini transport
qiladi. Bu hayotning elementar ko‘rinishi – nafas olish oddiy bo‘lib
ko‘rinadi, ko‘p turdagi atomlarning gemoglobin gigant molekulasida
o‘zaro bog‘lanishiga asoslangan. Hisoblanishicha, bitta eritrotsitda
340000000 molekula gemoglobin bo‘ladi, ularning har birida taxminan
10
3
atom C, H, O, N, S va 4 atom temir saqlanadi.
Temir atomi gem-pigmentining markazida 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
α−
zanjirlar deb atalib, bir xil birlamchi strukturaga ega, 141 ta aminokislota
qoldig‘i saqlaydi. Ikkita boshqasi
β
-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
α
- va
β
- 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
ketma-ketligi ularda bir xil bo‘lib, gemoglobinlar funksiyasini
belgilaydi; ulardan ba’zilari gem yaqinida, kislorod bilan bog‘lanish
qismi tarkibida, boshqalari esa globulaning ichki nopolyar strukturasi
tarkibida bo‘ladi.
Asosiy gemoglobinga HbA1 ga qo‘shimcha katta odamlar qonida
elektroforezda kam harakat tezligiga ega bo‘lgan HbA2 ning mavjudligi
isbotlangan, u 4 subbirlikdan: 2 ta
α
-zanjir va 2 ta
δ
-zanjirlardan iborat.
HbA2 barcha gemoglobinning 2,5% ini tashkil etadi. Bundan tashqari,
HbF deb ataladigan fetal gemoglobin (chaqaloqlar gemoglobini)
50
ma’lum, u 2 ta
α
-zanjir va 2 ta
γ
-
zanjirlardan tuzilgan. Fetal gemog-
lobin HbA1dan nafaqat aminokislota
tarkibi, balki fizik-kimyoviy
xususiyatlari: spektral ko‘rsatkichi,
elektroforetik harakatchanligi,
ishqoriy denaturatsiyaga chidamligi
va boshqalar bilan farqlanadi.
Chaqaloqlar qonida 80%gacha HbF
bo‘ladi, lekin bola 1 yoshga kirganida
u HbAga to‘liq almashinadi (katta
odamlar qonida 1,5%gacha HbF
bo‘lishi mumkin). Gemoglobin
γ
- va
δ
-zanjirlaridagi aminokislotalar
ketma-ketliklari to‘liq ochilmagan
Gemoglobin molekulasi subbir-
liklari birlamchi strukturasini aniqlash anomal gemoglobinlar tuzilishini
aniqlash bo‘yicha ishlarni tezlashtirdi. Odam qonida umuman olganda
mutant gemoglobinlarning 150 ga yaqin turlari ochilgan. Qonda
gemoglobinning mutant shakllari genlarning mutatsiyasi natijasida
paydo bo‘ladi. O‘zgargan molekula qismining topografiyasiga qarab
mutatsiya 3 sinfga bo‘linadi. Agarda gemoglobin molekulasining
yuzasida aminokislotalar o‘zgarishi yuz bersa, bu birinchi sinf mutatsiya;
bunday mutatsiyalar odatda og‘ir patologiyaning rivojlanishi bilan
kechmaydi va kasallik belgisiz kechadi; o‘roqsimon-hujayra anemiyasi
istisno hisoblanadi. Gem yaqinidagi aminokislotalar almashinganda
kislorodni bog‘lash buziladi – bu ikkinchi sinf mutatsiya bo‘lib, kasallik
rivojlanishi bilan boradi. Agarda almashinish gemoglobin
molekulasining ichki qismida bo‘lsa, 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
molekulasi polipeptid zanjirida qandaydir bir aminokislota boshqasiga
almashinadi. Ko‘pchilik hollarda kislota tabiatiga ega bo‘lgan
aminokislota neytral yoki ishqoriy aminokislotaga almashinadi
9-rasm.
Oqsil strukturasi
51
(7-jadval). Bu o‘rin almashishlar
α
- yoki
β
-zanjirlarning ikkala
polipeptid zanjirlarida sodir bo‘lganligi sababli hosil bo‘lgan anomal
gemoglobin me’yordagi gemoglobindan zaryadi va elektroforetik
harakatlanish tezligi bilan farqlanadi.
|
