MA’ruza №1. Oqsillar tuzilishi, funksiyasi va muhandisligi faniga kirish
MA’RUZA №1. OQSILLAR TUZILISHI, FUNKSIYASI VA MUHANDISLIGI FANIGA KIRISH
Reja
Oqsillar tuzilishi, funksiyasi va muhandisligi faninig axamiyati va vazifalari. Oqsillar kimyosining rivojlanish tarihi va asosiy yo’nalishlari.
Oqsillarning biopolimerlar sifatida tasavvur qilinishi. Oqsillar xaqida umumiy tushunchalar. Oqsillarning klassifikatsiyasi prinsiplari, ularning xilma-xilligi.
Oqsillar tarkibidagi ularga xos bo’lmagan kompanentlar, metalloproteidlar, xromoproteidlar glikoproteid va boshqalar. Oqsil molekulasining tashkiliy tuzilish darajalari
Tayanch iboralar. Biopolymer, komponentlar, metalloproteidlar, xromoproteidlar glikoproteid
Oqsillar tuzilishi, funksiyasi va muhandisligi tirik materiya tarkibiga kiruvchi moddalaming kimyoviy tuzilishi va ulami modda almashinuvidagi o’rni funksional ahaniiyatini o'rganuvchi fandir. Oqsillar tuzilishi, funksiyasi va muhandisligi biokimyo, biologiya va kimyo fanlarini bir-birlariga bog'lovchi vositachi ko'prik bo'lib, mazkur soha hayot kimyosi ham deb ataladi. Jonzodlardagi hayotiy jarayonlar tashqi muhit bilan to'xtovsiz uzviy bog'liqlikda va energiya almashinuvi natijasida sodir bo'lib turadi. Mazkur fanning asosiy vazifasi biokimyoviy jarayonlarni asosiy qonuniyatlarini, ularda ishtirok etuvchi biomolekulalar strukturasi va vazifalarini hamda ularning o'zaro bog'liq holdagi faoliyalini qamrovchi metabolizmni tadqiq qilishdan iborat.
Oqsillar tuzilishi, funksiyasi va muhandisligi fani jonli labialni, keng ma'noda aytganda insondan boshlab, umurtqalilar, umurlqasizlar, o'simliklar, bakteriyalar va viruslami o'rganuvchi fandir. Ular bilan muayyan kimyoviy jarayonlar o'rtasidagi tafovutga qaramay u turlami birlashtiruvchi biokimyoviy birlik bo'lib.bunday ilmiy qarashga umumiy biokimyo sferasi deyiladi.
An'anaga muvofiq biologik kimyo fanida biomolekulalami kimyoviy strukturasini o'rganish sohasi statik. modda almashinuvi va enetgiya bo'limi dinamik, alohida (o'qima va a'zolardagi kimyoviy jarayonlami tashkil qiluvchi bo'lim esa funktsional biokimyo deb ataladi. Albalta, biokimyo fanini bunday bo'limlarga bo'lish nisbiy hisoblanadi.
Fundamental biokimyo biologiya fanining sohalari bo'lmish genetika, fiziologiya, immunologik va mikrobiologiya asoslarini tashkil etadi. Biologik kimyoning so'nggi yillardagi yutuqlari asosida shakllangan hujayra va gen muhandisligi mazkur sohani zoologiya va botanika yo'nalishlariga yaqinlashtirdi.
Tibbiyot, farmakologiya, qishloq xo'jaligi sohalarida va sanoatda biokimyo fanining ahamiyati benihoya kattadir. XIX asrda biokimyo sohasi fiziologik kimyo va u mustaqil fan sifatida XX aiming boshlaxida shakllangan. XIX asrda organik kimyo taraqqiyoti statik biokimyoning rivojlanishiga sabab bo'ldi. Jumladan, yog'lar, uglevod, oqsil, nuklein kislotalaming kimyoviy strukturasi. achish jarayonlarini o'rganish biokimyo fanining taraqqiyotiga turtki bo'ldi.
Metabolitik jarayolarni o'rganish ham XIX asrdan boshlangan. Fransuz olimi A. Lavuaze nafas olish jarayonini tadqiq qilib, unda kislorodning rolini alohida qayd qilgan. A. Lavuazening ilmiy ishlari organizmdagi energetik metabolizmni o'rganishga asoslangan bo'lib, bir gramm yog', oqsil va uglevodlar yondirilganda qancha energiya ajralib chiqishi aniqlangan edi. XX asrda biokimyo sohasida qo'lga kiritilgan ilmiy yutuqlar mazkur sohada inqilobiy o'zgarishlar yuz berishiga sabab bo'ldi. Enzimologiya. oqsillar, lipidlar, uglevodlar sohasidagi fundamental izlanishlar, shuningdek genom strukturasi va vazifasini o'rganish biologik kimyoni biologiya fanining asosiy pog'onasiga ko'tardi. Bu sohada rus olimlarining hizmati ham benihoya kattadir. Jumladan, oqsil va aminokislotalar bo'yicha A.Danilovskiy, S.S.Salavkin: vilaminlar bo'yicha N.I.Lunin; to'qimalaming nafas olishi bo'yicha A.N.Bax, V.l.Palladin; oksidlanish bilan bog'liq bo'lgan fosforlanish, unda ATF roli bo'yicha V.A.Engelgard; nuklein kislotalar strukturasi va vazifasi oqsillar biosintezi bo'yicha A.N.Belozerskiy, A.S.Spirin; bioenergetika bo'yicha V.P.Skulachev; genom strukturasi va vazifasi bo'yicha G.P.Georgiyev boshqa rus olimlarining ilmiy ishlari dunyo miqyosida biokimyo fani rivojiga ulkan hissa qo'shdilar. Biokimyo fani O'zbekislon Respublikasida ham XX asrning o'rtalaridan boshlab rivojlana boshladi. Bu sohada benihoya katta ilmiy xizmat qilgan olimlardan akademik Y.X.To'raqulov (1916-2005) Oliy o'quv yurtlarida biokimyo kafedralarini tashkil qilish va Respublikada Biokimyo ilmiy-tadqiqot institutini ochilishiga (1967 yil) bevosita asos solgan. Y.X.To'raqulov biokimyo faniga bag'ishlangan o'zbek tilidagi nashr etilgan darslik va o'quv qo'llanmalarining ilk muallifidir. Olimning ilmiy ishlari qalqonsimon bez patologiyasining ba'zi turlarida tireoid garmonlar biokimyosiga bag'ishlangan. Y.X.To'raqulov biokimyo sohasida o 'z maktabini yaratgan yetuk olimdir. U tibbiyot va biologiya sohasi bo'yicha tahsil oluvchi talabalarga uzoq yillar davomida biokimyo fanidan dars bergan. O'zbeklardan birinchi biokimyogar, O'zbekistonda xizmat ko'rsatgan fan arbobi. professor D.N.Sohibovdir (1907-1990). Olimning ilmiy izlanishlari asosan ilon zaharidan turti biologik faol moddalar ajratib olish, ularning organ izmga la'sirini o'rganishga bag'ishlangan.Bu sohada ko'zga ko'ringan yetuk olimlardan yana akademik J.H.Hamidov (1930) ni ko'rsatish mumkin. Olim biologiyaga oid bir necha darslik o'quv qo'llanmalar muallifidir. Uning ilmiy izlanishlari endokrin tizimi organlarining nurlanishi kasalligiga bag'ishlangan. Respublikamizda biofizika fanidan maktab yaratgan olimlardan akademik B.O.Toshmuhamedovni (1935) tilga olsa arziydi. Olim biologiya, ekologiya va biofizika yo'nalishlariga bag'ishlangan darslik, risola va monografiyalar muallifidir. Respublikada birinchi bo'lib, biofizika kafedrasiga asos solgan va biologik membranani ta’sir mexanizmini o’rgangan. Respublikamizda g’o’za radiobiologiyasi va biokimyosi ustida akademik A.P. Ibrahimov (1928-2008 y) ilmiy ishlarida g’o’za turlari va navlarida oqsil va NK biosintezining malekulyar genetik hususiyati kasalliklari chidamligiga bag’ishlangan. Darslik va amaliy mashg’ulotlar muallifi A. Qosimov (1937-2004y) radiaktiv nurlanish metallar, past temperatura, tuzlarning hujasyradagi jarayonlariga tasirini o’rgangan. Qalqonsimon bez oqsillari, membrana lipidlari biokimyosini T.S. Soatov (1940) ni o’rgandi. Respubliamizda genom strukturasi va vazifasini A. Abdukarimov (1942) o’rgandi.
Oqsillar hujayrada boshqa birikmalarga qaraganda ancha ko’p jarayonlarda xilna hil funksiyalarni bajaradilar. Hamma proteinlarning struktura elementlari bir xil aminokislotalardan iborat bo’lsa ham, ularning oqsil malekulasidagi nisbiy miqdorlar vajoylashish o’rinlari turlichadir. Ko’p minglab oqsillarni sistematik va mantiqiy klassifikatsiyasi ularning ximyaviy strukturasiga asoslangan bo’lishi kerak. Ammo bu vaziva juda mushkil va hozircha bajarilishi mumkin bo’lmagani uchun, klassifikatsiyasi soddaroq prinsiplar- ularnig funksiyasi , kelib chiqishi joylashishi, erish xususiyati sodda yokimurakkabliga asosida tuzilgan. Proteinlar bajaradigan funksiyalari faqat oqsil malekulari uchungina xos bo’lib, aksaei takrorlanmasdir.
Kattalik funksiyasi- shu vaqtgacha kashf etilgan barcha biologik katalizatorlar- fermentlar oqsillaridir. Bir hujayrada 2000dan ortiq. Bu fubksiya faqat oqsilar uchun xosdir.
Chtiyot ozuqa moddasi sifatida oqsillar chegaralangan miqdorda qonda, bazi to’qimalarda, ko’p miqdorda o’sayotgan homilada, o’simliklar donida, tuxumida va sutda bo’lib zarur bo’lgan sharoitdasarflanadi.
Tranport funksiyasi- qonda kislorodni tashish tamomila oqsil-gemoglobin tomonidan bajariladi. Proteinlar qonda lipidalar, bazi gormonlar, vitaminlar, metall ionlar bilan kompleks hosil qilib, ularni tegishli to’qimalarga yetkasadilar.
Qo’riqlash funksiyasi- barcha immun tanalar oqsillardir. Ular organizmga kirgan bakteriyalarni, yot oqsillarni yuksak sfesifiklik bilan bog’laydilar, parchalaydilar, zararsizlartiradilar.
Qisqarish funksiyasi- Muskullarning qisqarishi oqsillar ishtirokida kechadi. Ularning eng muhimlari aktin va miozin qisqaruvchi muskul tolalarini tashkil qiladilar. Miozin yana fermetlik faoliyatiga ham ega.
Oqsil garmonlar- bir qator ichki sektetsiya bezlarinig mahsulatlari peptid va oqsil tabiatiga ega. Masalan, isulin , o’sish gormoni va boshqalar. Ular organizmda maddalar almashinuvini rostlab turalar
Struktura funksiyasi- oqsilar biriktiruvchi to’qimaning asosiy ko’rish materiolidir: ketatin, kollogen, elastin ana shular jumlasidan. Lekin oqsillar hujayra skleti, xromosomalar, membranalar, ribosomalar,repseptorlar tarkibida bishqa moddalar biln birgaliklda qatnashadilar.
Ba’zi aminokislotalar (treonion, oksiprolin, izoleysin) tarkibida assimetrik uglerod atomi bo’lib, ular to’rtta izomer hosil qiladi.Aminokislotalar amfoter elektrolitlar. Suvli eritmalarda aminokislotalarning har ikkala funktsional guruhlari dissotsiyalanadi. Bunda karboksil guruhidan vodorod ioni (proton) ajraladi, amino guruhi esa uni biriktiradi. Bunday ko'rinishdagi aminokislotalar bipolyar ionlar deb ataladi R
H3N—CH—CO
Kislotali muhitda yoki vodorod ionlari kontsentratsiyasi yuqori bo'lganda aminokislotalaming karboksil guruhi kam dissotsiyalanadi. Natijada, ularning malekulasi musbat zaryadga ega bo'lib, elektr maydonida kation sifatida harakat qiladi:
R R
H2N-CH-COOH + H*—N-CH—SOON
Ishqoriy sharoitda, ya'ni gidroksil ionlari kontsentratsiyasi yuqori bo'lganda. aminokislotalaming amin guruhi oz miqdorda dissotsiyalanadi. Shuning uchun ularning molekulasi manfiy zaryadga ega bo'lib, anion sifatida harakat qiladi.
Yuqorida ta'kidlangandek. aminokislotalar eritmaning pH ga qarab, kation, anion yoki neytral holatga ega bo'ladi. Shu asnoda aminokislotalar ishqoriy, kislotali va neytral holatida bo'lgan guruhlarga ajraladi.
Radikalida karboksil guruhi bo'lgan aminokislotalar asparagin va gulutaminlar kislotali guruhga mansub. molekula radikalida amino, guanidin va imidazol guruhlarini tutgan aminokislotalar lizin, arginin, gistidinlar ishqoriy hisoblanadi. Qolgan aminokislotalar neytral bo'lib. ularning radikallari na ishqoriy, na kislotali xususiyatga ega emas. Aminokislotalar neytral holatda, umumiy zaryadi nolga teng bo'lganda izoelektrik nuqta deyiladi.
Biologik ahamiyatiga ko'ra aminokislotalar almashadigan. Yarim almashadigan va almashmaydiganlarga bo'linadi. Almashadigan aminokislotalar inson organizmida yetarli miqdorda sintezlanadi. Bularga glitsin. alanin, serin, sistein, tirozin, asparagin kislota. glutamin kislota, asparagin va glutaminlar mansubdir. Yarim almashadigan aminokislotalar inson organizmida kam miqdorda sintezlanib, o'rni oziq-ovqat bilan ta'minlanadi. Bunday aminokislotalarga tirozin. arginin va gistidinlar kiradi. Almashmaydigan aminokislotalar inson organizmida mutlaqo sintezlanmaydi, deb qabul qilingan edi. Lekin oxirgi tekshirishlar shuni ko'rsatdiki, insonning yo'g'on ichak tarkibidagi mikroorganizmlar majmuasi ishtirokida almashmaydigan aminokislotalar sintezlanar ekan. Mazkur sintezlanish oz miqdorda bo'lganligi uchun oziq-ovqatlar tarkibidagi aminokislotalar bilan qoplanishi zarur. Almashmaydigan aminokislotalarga valin. leytsin, izoleysin, trionin, lizin, metioain, fenlialanin va triptofanlar kiradi.
Barcha oqsillar sodda va murakkab tuzilishiga qarab ikki katta guruhga: oddiy oqsillar, bular bir komponentli bo'lib, ular gidroliz qlllnganda faqat aminokislotalar hosil bo'ladi. Ikkinchisi esa murakkab oqsillar bo'lib, tarkibida aminokislota va qo'shimcha guruhlar bo'ladi. Qo'shimcha modda prostetik guruhlardan iborat bo'lib. ular lipid, uglevod. nuklein kislotalar bo'lishi mumkin. Murakkab oqsillarni prostetik guruhiga qarab lipoprotein, glikoprotein. xromoprotein va nukleoproteinlar deb alaladi.
Oddiy oqsillar turli xil erituvchilarda erish xususiyatiga qarab bir-biridan farq qiladi.
Albuminlar-hayvon va o'simlik to'qimalarining tarkibida bo'ladi. Qon tarkibidagi albumin 575 aminokislota qoldig'idan iborat bo'lib. mazkur oqsilda asparagin va glutamin amnokislotalarining miqdori ko'p. Uning molekulyar massasi 69 kDa. Bu globulyar oqsil qon plazmasining muhim tarkibi bo'lib, transport va ozuqa sifatida xizmat qiladi. To’qimalardagi umumiy oqsillarning 50% ni albuminlar tashkil qiladi. O'simlik tanasi albuminlarga juda boy. jumladan, soya o'simligida ikki xil albumin mavjud bo'lib, ularning sedimentatsiya konstantasi 2s va 7s, tarkibida metionin, triptofanlar miqdori yuqori. Bu guruhga kiruvchi oqtlllar suvda va tuzlaming kuchsiz eriimasida yaxshi eriydi.
Globulinlar -qon tarkibida –a, b - va u - fraktsiyalaridan iborat bo'lib, har qaysi fraktsiya geterogen holatida bir necha oqsillardan iborat. Qon tarkibidagi globulinlar suvda deyarli erimaydi, molekulyar massasi 150 kDa.
O'simlik globulinlari ham geterogen bo'lib, 11s va 7s sedimentatsiya ikkita konstantali fraktsiyadan iborat. 1ls-globulinlar asosan glitsinin oqsilidan iborat, u soya o'simligidan ajratib olingan, molekulyar massasi 300-400 kDa. Tarkibida arginin, asparagin va glyutaminlar miqdori ko'p bo'ladi. Moyli o'simliklar donining moyi ajratib olingandan keyin qoladigan kunjarada ko'p miqdorda oqsil bo'lib. ular ham globulinlarga kradi.
Globulinlar - yadroviy oqsillar bo'lib, genlarning ekspressiyasida ishtirok etadi. Ularning molekulyar massasi 11-22 kDa atrofida bo'lib. tarkibida lizin va arginin aminokislotalar miqdori k o ' p bo'lganligi uchun ishqoriy xarakterga ega.
P r o t a m i n l a r - musbat zaryadli, yadroviy oqsillar bo'lib, molekulyar massasi 10-12 kDa. Ular ham gistonlarga o'xshab genlarning faoliyatida massasi 10-12 kDa. Ular ham gistonlarga o'xshab genlaming faoliyatida ega bo'lganligi uchun ular ion bog'lari orqali nuklein kislotalar bilan bog'lanadi. Bular asosan hayvonlar organizmida uchrab, ayniqsa baliqlari ko'p bo'ladi.
|
