Турмуштун аныктамаларынын бири мындай: «Жашоо – бул белок денелеринин жашоо жолу». Биздин планетада, башкасы жок, бардык организмдер белоктор сыяктуу органикалык заттарды камтыйт. Бул макалада жөнөкөй жана татаал белоктор сүрөттөлөт, молекулярдык түзүлүштөгү айырмачылыктар аныкталат, ошондой эле алардын клеткадагы функциялары каралат.
Белоктор деген эмне
Биохимиянын көз карашы боюнча булар жогорку молекулалуу органикалык полимерлер, алардын мономерлери ар кандай аминокислоталардын 20 түрү. Алар коваленттик химиялык байланыштар менен байланышкан, башкача айтканда пептиддик байланыштар деп аталат. Белок мономерлери амфотердик кошулмалар болгондуктан, аларда аминотоп жана карбоксил функционалдуу топ бар. Алардын ортосунда CO-NH химиялык байланыш пайда болот.
Эгер полипептид аминокислота калдыктарынан турса, ал жөнөкөй белокту түзөт. Кошумча металл иондорун, витаминдерди, нуклеотиддерди, углеводдорду камтыган полимердик молекулалар татаал белоктор болуп саналат. Кийинки бизполипептиддердин мейкиндик түзүлүшүн карап көрөлү.
Белок молекулаларынын уюмдашуу деңгээли
Алар төрт түрдүү конфигурацияда болот. Биринчи структура сызыктуу, ал эң жөнөкөй жана полипептиддик чынжыр түрүнө ээ, анын спиралдашуусунда кошумча суутек байланыштары пайда болот. Алар экинчилик структура деп аталган спиралды турукташтырат. Үчүнчү даражадагы уюмда жөнөкөй жана татаал белоктор, өсүмдүктөрдүн жана жаныбарлардын клеткаларынын көбү бар. Акыркы конфигурация, төртүнчүлүк, коферменттер менен бириккен жергиликтүү структуранын бир нече молекулаларынын өз ара аракеттенүүсүнөн келип чыгат, бул организмде ар кандай функцияларды аткарган татаал белоктордун түзүлүшү.
Жөнөкөй белоктордун көп түрдүүлүгү
Бул полипептиддер тобу көп эмес. Алардын молекулалары бир гана аминокислота калдыктарынан турат. Белокторго, мисалы, гистондор жана глобулиндер кирет. Биринчиси ядронун түзүлүшүндө берилген жана ДНК молекулалары менен бириккен. Экинчи топ - глобулиндер - кан плазмасынын негизги компоненттери болуп саналат. Гамма глобулин сыяктуу бир белок иммундук коргоо функцияларын аткарат жана антитело болуп саналат. Бул кошулмалар татаал карбонгидрат жана белокторду камтыган комплекстерди түзө алат. Коллаген жана эластин сыяктуу фибриллярдык жөнөкөй белоктор тутумдаштыргыч ткандын, кемирчектин, тарамыштардын жана теринин бир бөлүгү болуп саналат. Алардын негизги функциялары - куруу жана колдоо.
Белок тубулин кирпиктер, эвглена, мите желекчелер сыяктуу бир клеткалуу организмдердин кирпикчелеринин жана желектеринин компоненттери болуп саналган микротүтүкчөлөрдүн бир бөлүгү. Ушул эле белок көп клеткалуу организмдерде (сперматозоид, жумуртка кирпикчелери, ичке ичегинин кирпиктүү эпителийи) кездешет.
Альбумин белогу сактоо функциясын аткарат (мисалы, жумуртканын агы). Дан өсүмдүктөрүнүн уруктарынын эндосперминде - кара буудай, күрүч, буудай - белок молекулалары чогулат. Алар клеткалык кошулмалар деп аталат. Бул заттарды үрөн микробдору өнүгүүнүн башталышында колдонот. Мындан тышкары, буудай данында белоктун көп болушу ундун сапатынын абдан маанилүү көрсөткүчү болуп саналат. Глютенге бай ундан бышырылган нандын даамы жогору жана ден соолукка пайдалуу. Глютен катуу буудай деп аталган сорттордо камтылган. Деңиздин тереңинде жашаган балыктардын кан плазмасында алардын сууктан өлүшүнө тоскоол болгон белоктор бар. Алар суунун төмөн температурасында дененин өлүмүнө жол бербөө үчүн антифриздик касиетке ээ. Экинчи жагынан, геотермалдык булактарда жашаган термофильдүү бактериялардын клетка дубалында +50дөн + 90 °Сге чейинки температура диапазонунда денатураланбай, табигый конфигурациясын (үчүнчү же төртүнчү түзүлүш) сактай алган белоктор бар.
Протеиддер
Бул татаал протеиндер, алар аткарган кызматтарынын аркасында көп түрдүүлүк менен мүнөздөлөт. Жогоруда айтылгандай, бул полипептиддер тобу белок бөлүгүнөн тышкары протездик топту камтыйт. Ар кандай факторлордун таасири астында, мисалы, жогорку температура, оор металлдардын туздары, концентрацияланган щелочтор жана кислоталар, татаал белоктор өздөрүнүнмейкиндик формасы, аны жөнөкөйлөтүү. Бул кубулуш денатурация деп аталат. Татаал белоктордун түзүлүшү бузулат, суутек байланыштары бузулат, молекулалар касиеттерин жана функцияларын жоготот. Эреже катары, денатурация кайтарылгыс. Бирок каталитикалык, кыймылдаткыч жана сигналдык функцияларды аткарган кээ бир полипептиддер үчүн ренатурация мүмкүн - протеиндин табигый структурасын калыбына келтирүү.
Эгерде стабилдештирүүчү фактордун аракети узакка созулса, белок молекуласы толук бузулат. Бул баштапкы түзүлүштүн пептиддик байланыштарынын үзүлүшүнө алып келет. Белокту жана анын функцияларын калыбына келтируу мындан ары мумкун эмес. Бул көрүнүш кыйроо деп аталат. Мисал катары тоок жумурткасын кайнатуу: суюк протеин - үчүнчү даражадагы түзүлүштөгү альбумин толугу менен жок кылынат.
Белок биосинтези
Тирүү организмдердин полипептиддеринин составында 20 аминокислота бар экенин дагы бир жолу эске сала кетели, алардын арасында маанилүүлөрү да бар. Булар лизин, метионин, фенилаланин ж. Негизги эмес аминокислоталарды (аланин, пролин, серин) синтездөө үчүн козу карындар жана жаныбарлар азотту камтыган бирикмелерди колдонушат. Өсүмдүктөр автотроф болуп, комплекстүү протеиндерди камтыган бардык керектүү кошулма мономерлерди өз алдынча түзүшөт. Бул үчүн алар ассимиляция реакцияларында нитраттарды, аммиакты же бош азотту колдонушат. Микроорганизмдерде кээ бир түрлөрү өзүн аминокислоталардын толук комплекси менен камсыз кылса, башкаларында кээ бир мономерлер гана синтезделет. Этаптарыбелок биосинтези бардык тирүү организмдердин клеткаларында болот. Транскрипция ядродо, ал эми трансляция клетканын цитоплазмасында болот.
Биринчи этап - мРНК прекурсорунун синтези РНК полимераза ферментинин катышуусу менен ишке ашат. ДНК тилкелеринин ортосундагы суутек байланыштарын үзөт жана алардын биринде комплементардуулук принцибине ылайык, пре-мРНК молекуласын чогултат. Ал кесилүүгө дуушар болот, башкача айтканда, жетилип, андан кийин цитоплазмага ядродон чыгып, матрицалык рибонуклеиндик кислотаны түзөт.
Экинчи этапты ишке ашыруу үчүн атайын органеллдер - рибосомалар, ошондой эле информациялык жана транспорттук рибонуклеиндик кислоталардын молекулалары керек. Дагы бир маанилүү шарт - бул ATP молекулаларынын болушу, анткени белок биосинтезин камтыган пластикалык алмашуу реакциялары энергияны сиңирүү менен ишке ашат.
Ферменттер, алардын түзүлүшү жана функциялары
Бул клеткалардагы биохимиялык реакциялардын ылдамдыгына таасир этүүчү заттардын ролун аткарган белоктордун чоң тобу (болжол менен 2000). Алар жөнөкөй (трепсин, пепсин) же татаал болушу мүмкүн. Татаал белоктор кофермент жана апоферменттен турат. Белоктун өзүнүн таасир этүүчү бирикмелерге карата өзгөчөлүгү коферментти аныктайт, ал эми белоктордун активдүүлүгү протеиндик компонент апофермент менен байланышта болгондо гана байкалат. Ферменттин каталитикалык активдүүлүгү бүт молекуладан көз каранды эмес, бир гана активдүү жеринен көз каранды. Анын түзүлүшү принцип боюнча катализделген заттын химиялык түзүлүшүнө туура келет"ачкыч-кулпу", андыктан ферменттердин аракети так белгилүү. Татаал белоктордун функциялары зат алмашуу процесстерине катышуу жана аларды акцептор катары колдонуу.
Татаал белоктордун класстары
Алар биохимиктер тарабынан 3 критерийдин негизинде иштелип чыккан: физикалык жана химиялык касиеттери, функционалдык өзгөчөлүктөрү жана белоктордун өзгөчө структуралык өзгөчөлүктөрү. Биринчи топко электрохимиялык касиеттери боюнча айырмаланган полипептиддер кирет. Алар негизги, нейтралдуу жана кислота болуп бөлүнөт. Сууга карата белоктор гидрофилдик, амфифилдик жана гидрофобдук болушу мүмкүн. Экинчи топко мурда биз караган ферменттер кирет. Үчүнчү топко протездик топтордун химиялык курамы боюнча айырмаланган полипептиддер кирет (бул хромопротеиддер, нуклеопротеиддер, металлопротеиддер).
Татаал белоктордун касиеттерин кененирээк карап көрөлү. Мисалы, рибосомалардын бир бөлүгү болгон кислота белок 120 аминокислотадан турат жана универсалдуу. Ал прокариоттук жана эукариоттук клеткалардын белок синтездөөчү органеллдеринде кездешет. Бул топтун дагы бир өкүлү, S-100 протеин, бир кальций иону менен байланышкан эки чынжырдан турат. Ал нейрондордун жана нейроглиялардын бир бөлүгү болуп саналат - нерв системасынын колдоочу ткань. Бардык кычкыл белоктордун жалпы касиети эки негиздүү карбон кислоталарынын: глютаминдик жана аспартиктин жогорку мазмуну. Алкалиндик белокторго гистондор - ДНКнын жана РНКнын нуклеиндик кислоталарынын курамына кирген белоктор кирет. Алардын химиялык курамынын өзгөчөлүгү лизин жана аргинин көп санда болуп саналат. Гистондор ядронун хроматини менен бирге хромосомаларды - клетканын тукум куучулугунун эң маанилүү структурасын түзөт. Бул белоктор транскрипция жана которуу процесстерине катышат. Амфифилдик белоктор липопротеиддердин кош катмарын түзүп, клетка мембраналарында кеңири кездешет. Ошентип, жогоруда каралган татаал белоктордун топторун изилдеп, биз алардын физикалык-химиялык касиеттери белоктун компонентинин жана протездик топтордун түзүлүшү менен аныкталаарына ынандык.
Кээ бир татаал клетка мембранасынын белоктору антигендер сыяктуу ар кандай химиялык кошулмаларды таанып, аларга жооп бере алат. Бул белоктордун сигналдык функциясы, тышкы чөйрөдөн келген заттарды тандап сиңирүү процесстери жана аны коргоо үчүн абдан маанилүү.
Гликопротеиндер жана протеогликандар
Алар протездик топтордун биохимиялык курамы боюнча бири-биринен айырмаланган татаал белоктор. Белок компоненти менен углеводдун бөлүгүнүн ортосундагы химиялык байланыштар коваленттүү-гликозиддик болсо, мындай заттар гликопротеиддер деп аталат. Алардын апоферменти моно- жана олигосахариддердин молекулалары менен берилген, мындай белокторго протромбин, фибриноген (кандын уюшуна катышкан белоктор) мисал боло алат. Кортико- жана гонадотроптук гормондор, интерферондор, мембраналык ферменттер да гликопротеиддер. Протеогликан молекулаларында белок бөлүгү 5% гана түзөт, калганы протездик топко (гетерополисахарид) туура келет. Эки бөлүк тең OH-треонин жана аргинин топторунун жана NH₂-глутамин жана лизин топторунун гликозиддик байланышы менен байланышкан. Протеогликан молекулалары клетканын суу-туз алмашуусунда абдан маанилүү роль ойнойт. Төмөндөбиз изилдеген татаал белоктордун таблицасын сунуштайт.
| Гликопротеиндер | Протеогликандар |
| Протездик топтордун структуралык компоненттери | |
| 1. Моносахариддер (глюкоза, галактоза, манноза) | 1. Гиалурон кислотасы |
| 2. Олигосахариддер (мальтоза, лактоза, сахароза) | 2. Хондроит кислотасы. |
| 3. Моносахариддердин ацетилденген амино туундулары | 3. Гепарин |
| 4. Дезоксисахариддер | |
| 5. Нейрамдык жана сиал кислоталары | |
Металлопротеиндер
Бул заттардын молекулаларында бир же бир нече металлдын иондору бар. Жогорудагы топко кирген комплекстүү протеиндердин мисалдарын карап көрөлү. Булар, биринчи кезекте, цитохром оксидазасы сыяктуу ферменттер. Ал митохондриялардын кристаллдарында жайгашып, АТФ синтезин активдештирет. Феррин жана трансферрин темир иондорун камтыган белоктор. Биринчиси аларды клеткаларга салат, экинчиси кандагы транспорттук протеин. Дагы бир металлопротеин - альфа-амелаза, анын курамында кальций иондору бар, шилекейдин жана уйку безинин ширесинин бир бөлүгү болуп, крахмалдын ажырашына катышат. Гемоглобин металлопротеин жана хромопротеин болуп саналат. Ал кычкылтек ташуучу транспорттук белоктун функцияларын аткарат. Натыйжада оксигемоглобин кошулмасы пайда болот. Көмүртек кычкылы, башкача айтканда, көмүртек кычкылы дем алганда, анын молекулалары эритроцит гемоглобин менен абдан туруктуу кошулманы түзөт. Органдар жана ткандар аркылуу тез жайылып, ууланууну пайда кылат.клеткалар. Натыйжада, көмүртек кычкылы узакка дем алуу менен, муунтуудан өлүм пайда болот. Гемоглобин ошондой эле катаболизм процесстеринде пайда болгон көмүр кычкыл газын жарым-жартылай өткөрүп берет. Кан агымы менен көмүр кычкыл газы өпкө менен бөйрөккө, ал эми алардан тышкы чөйрөгө кирет. Кээ бир рак сымалдууларда жана моллюскаларда гемоцианин кычкылтек алып жүрүүчү белок болуп саналат. Ал темирдин ордуна жез иондорун камтыйт, ошондуктан жаныбарлардын каны кызыл эмес, көк түстө болот.
Хлорофилл функциялары
Мурда айтылгандай, татаал белоктор пигменттер - түстүү органикалык заттар менен комплекстерди түзө алат. Алардын түсү күн нурунун белгилүү спектрин тандап сиңирип алган хромоформ топторуна көз каранды. Өсүмдүк клеткаларында жашыл пластиддер – хлорофилл пигментин камтыган хлоропласттар бар. Ал магний атомдорунан жана көп атомдуу спирт фитолунан турат. Алар белок молекулалары менен байланышкан, ал эми хлоропласттардын өзүндө тилакоиддер (плиталар), же үймөлөр менен байланышкан мембраналар - грана болот. Алардын курамында фотосинтездик пигменттер – хлорофиллдер жана кошумча каротиноиддер бар. Бул жерде фотосинтездик реакцияларда колдонулган бардык ферменттер. Ошентип, хлорофиллди камтыган хромопротеиндер зат алмашууда, тактап айтканда, ассимиляция жана диссимиляция реакцияларында эң маанилүү кызматтарды аткарышат.
Вирустук белоктор
Аларды Вира чөйрөсүнө кирген клеткалык эмес жашоо формаларынын өкүлдөрү сакташат. Вирустардын өзүнүн протеин синтездөөчү аппараты жок. Нуклеиндик кислоталар, ДНК же РНК синтезди жаратышы мүмкүнвирус жуккан клетканын өзүнүн бөлүкчөлөрү. Жөнөкөй вирустар тамеки мозаикасынын вирусу сыяктуу спираль же көп кырдуу түзүлүштөргө жыш жыйылган белок молекулаларынан гана турат. Татаал вирустарда кабыл алуучу клетканын плазма мембранасынын бир бөлүгүн түзгөн кошумча мембрана болот. Бул гликопротеиндерди камтышы мүмкүн (гепатит В вирусу, чечек вирусу). Гликопротеиндердин негизги милдети – кабыл алуучу клетканын кабыкчасындагы спецификалык рецепторлорду таануу. Кошумча вирустук конверттерге ДНКнын репликациясын же РНК транскрипциясын камсыз кылуучу фермент белоктору да кирет. Жогоруда айтылгандардын негизинде төмөнкүдөй тыянак чыгарууга болот: вирустук бөлүкчөлөрдүн конверт белоктору кабыл алуучу клетканын мембраналык белокторуна көз каранды болгон белгилүү бир түзүлүшкө ээ.
Бул макалада биз комплекстүү белокторду мүнөздөп, алардын түзүлүшүн жана ар кандай тирүү организмдердин клеткаларындагы функцияларын изилдедик.
