Biokimyo pmd

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.