Mavzu: oqsillarning fizik kimyoviy xususiyatlari

I.BOB Oqsillarning biologik funksiyasi,elementar tarkibi,fizik- kimyoviy hossalari

1.1. Oqsillarning tuzilishi oddiy murakkab oqsillar

Oqsillarda o‘ziga xos bo‘lgan eritmalarning yuqori yopishqoqligi, kam diffuziya, bo‘kish qobiliyati, optik faolligi, elektr maydonida harakatlanishi, past osmotik bosim va yuqori onkotik bosim, 280 nmda nurlarni yutish kabi fizik-kimyoviy xususiyatlari mavjud.

Oqsillarda erkin NH2- va COOH-guruhlari bo‘lganligi sababli aminokislota kabi amfoterlik xususiyatiga egadirlar. Ular uchun kislota va asoslarning barcha xususiyatlari xosdir. Muhit pHi, kislota va asos tabiatiga ega bo‘lgan aminokislotalarning nisbatiga bog‘liq ravishda oqsillar eritmalarda manfiy yoki musbat zaryadga ega bo‘lib, anod yoki katodga qarab harakatlanadilar. Ularning bu xususiyatidan elektroforez usuli bilan oqsillarni ajratishda foydalaniladi. Shuningdek, oqsillarda gidrofil xususiyatlari ham mavjuddir.

Oqsil inson organizmi massasining 25% gacha, quritilgandan keyin esa 45-50% ni tashkil qiladi. Oqsillaming turli a’zo va to'qimalardagi miqdori turlicha bo`ladi. Oqsil inson va hayvon organizmlarida quyidagi vazifalami bajaradi

1. Strukturali funksiya - barcha to ‘qimalar, hujayralar va organoidlar oqsildan tashkil topgan. Bu yerda fibrillar oqsillar (kollagen,keratin, elastin va boshqalar) muhim vazifani bajaradi .

2.Katalitik funksiya - organizmdagi biokatalizatorlar – fermentlar oqsil tabiatiga ega va barcha biokimyoviy reaksiya sodir boiishini boshqaradilar, ya’ni reaksiyalar tezligini m aium tartibda borishiga va boshqarilishiga imkon beradi. .

3. Energetik funksiya - oqsillar oshqozon ichak traktida parchalanib, oddiy am inokislotalar shaklida so 'riladi.Aminokislotalaming m aium qismi oksidlanib energiya hosil qiladi.²

4. Transport vazifasi. Oqsillar suvda, qonda yaxshi eriydigan xususiyatga ega va suvda, qonda erimaydigan moddalar bilan komplekshosil qilib ulaming eruvchanligini, tashilishini ta’minlaydi. Masalan: qon plazmasi oqsili albumin yog‘ kislotalar, lipidiar, boshqa oqsillar temir, mis, vitamin, gormonlami nishon a’zolarga tashiydi .

5. Qisqaruv funksiyasi - mushak oqsillari tarkibiga kiruvchi aktin, miozin, troponinlar qisqaruv qobiliyatiga ega. Bu oqsillar muskullar tarkibiga kirib mexanik ish bajarishda qatnashadi. Qisqarish funksiyasi sitoskelet oqsillariga ham xosdir, ular hujayra hayot faoliyati jarayonlarini (mitoz jarayonida, xromosomalar ajralishida) ta’minlaydi.

6. Himoya funksiyasi. Organizm ga tushgan begona oqsillar, viruslar, bakteriyalar toksinlari antigenlar deb hisoblanadi va ularga qarshi himoya oqsillar-antitelolar hosil boiib antigenlar bilan birikib zararsizlantiradi. Qon plazmasidagi fibrinogen va trombin oqsillari qon ivishida ishtirok etib, organizmni turli jarohatlanish sodir boiganda, qon yo'qotishdan saqlaydi. .7. Tayanch vazifasini bajaradi. Teri, suyak, timoq, soch, pay, tog'ay oqsillardan tashkil topgan bo`lib , inson tanasida tayanch vazifasini bajaradi. .8. Boshqaruv vazifasi. Ba’zi boshqaruv moddalar- gormonlar oqsil tabiatiga ega. Masalan, insulin gormoni, yuqori biologik aktiv modda bo`lib,modda almashinuvini boshqaruvida ishtirok etadi. . 9. Irsiy vazifasi. Irsiy axborotni saqlovchi xromosomalar murakkab oqsillar nukleoproteidlardan iborat . 10.Gormonal funksiya. Organizmdagi modda almashinuvi turli mexanizmlar yordamida boshqariladi.Bu boshqaruvda ichki sekretsiya bezlarida ishlab chiqariladigan gormonlar asosiy o‘rinni egallaydi.

To’yimli oziqa funksiyasi. Bu funksiyani rezerv oqsillar – tuxumning albumini, sutning kozeini, dukkakdoshlarning urug‘ida zahira oqsillar bajaradi .

Ko‘pchilik gormonlar oqsil yoki polipeptid tabiatiga egadirlar (gipofiz, oshqozon osti bezi gormonlari). Lekin bu sanab o ‘tilgan funksiyalar oqsillar bajaradigan barcha funksiyalar emas, haqiqatda oqsillar bajaradigan funksiyalar juda ko‘pdir. Hayvonlar to'qim a va a’zolari oqsilga boydir. Ko‘pchilik bu oqsillar suvda yaxshi eriydilar. Lekin tog‘ay, soch, timoq, suyak to'qimasidan ajratilgan suvda erimaydigan ba’zi organik moddalar ham oqsillar guruhiga kiritilgan, chunki ular о zining kimyoviy tarkibi bo'yicha mushak to‘qimasi, qon zardobi, tuxum oqsillariga yaqin.Oqsillar mushak, o ‘pka, qora taloq, buyrak quruq massasining 70-80%ini, odam tanasi quruq vaznining 45%ni tashkil etadi. Hayvon to‘qimalaridan farqli ravishda o'simliklarda oqsillar kam saqlanadi. Oqsillarning kim yoviy tarkibi, tuzilishi va xususiyatlarini o'rganish uchun odatda ularni suyuq to'qim alar yoki oqsilga boy bo'lgan hayvon a’zolaridan, masalan: qon zardobi, sut, mushak, jigar, teri, soch, timoqdan ajratiladi.Oqsillar molekula shakliga ko‘ra quyidagi guruhlarga bo'linadi; . 1.Globulyar oqsillar-suvda yaxshi eruvchan. . 2.Fibrillyar-suvda erimaydigan oqsillar.

Oqsillarning elementar tarkibi. Oqsillaming elementar tarkibi quyidagicha: uglerod 50,6 - 54,5%, azot 15-17%, kislorod 21,5 -23,5% , vodorod 6,5-7,3% , oltingugurt-0,5% ni tashkil qiladi. Oqsil molekulasida azot miqdori doimiy bo‘ladi va o ‘rtacha 16%ni tashkil etadi. Bu elementlardan tashqari oz miqdorda fosfor temir, rux, mis, marganets, magniy va yod uchraydi. Azot miqdoridan foydalanib plazmadagi oqsil miqdori aniqlanadi. Oqsillar kislota, ishqor va ferment yordamida gidrolizlanganda aminokislotalar hosil bo‘ladi. . Oqsil molekulalarining shakli va o‘lchami: Oqsil molekulalarining shakli ultratsentrifugalash, rentgenstruktur analiz asosida yoki elektron mikrosko'pda aniqlanadi. Tahlillar shuni ko‘rsatdiki, oqsil molekulalari har uch olchami bo'yicha assimetrik moddalardir. Tabiiy oqsillar molekulasining shakliga qarab 2 guruhga bo`liinadi:globulyar va fibrillyar. Fibrillyar oqsillaming molekulasi ipsimon boiib, uzunligi diametriga nisbatan 100 marta ko'proqdir. Globulyar oqsil molekulasi sferik shaklga ega boiib, uning uzunligi diametriga qaraganda 3-10 marta ortiqdir. Masalan: elastin oqsil molekulasining diametri 70 nm boiib oval shaklda, gemoglobin oqsilini diam etri 220 nm bo`lib ozgina cho‘zinchoq shaklda, miozinmolekulasining diametri 100 nm boiib, uzunligi ming angstremga teng. Shunday qilib, miozin oqsili tolasimon bo`ladi.

Oqsillarning klassifikatsiyasi, oddiy oqsillar birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi,tortlamchi oqsillar Oqsillar o‘zlarining kimyoviy tarkibi bo‘yicha -oddiy (proteinlar)va murakkab ( proteidlar) oqsillarga bo‘linadi

Murakkab oqsillarning molekulalari oqsil qismdan (aminokislotalardan) va oqsil bo‘lmagan (boshqabirikmalardan) – prostetik guruhdan tuzilgan. Prostetik guruhlarining kimyoviy tabiatiga ko‘ra murakkab oqsillarni bir necha sinfchalarga bo‘linadi: xromoproteidlar, nukleoproteidlar, lipoproteidlar, glikoproteidlar, fosfoporoteidlar, metalloproteidla

Xromoproteidlar – bo‘yalgan oqsillar, ularga rangli oqsil qismga birikkan turli organik birikmalar beradi. Xromoproteidlar prostetik guruhi sifatida temirli birikma porfirinni (gemoproteidlar) va izoallaksazinni (flavoproteidlar) tutadi. Gemoproteidlarga - qonning gemoglobini, muskul tolasi hujayrasidagi - mioglobin, o‘simliklardagi xlorofil (magniy-porfirin) va boshqalar kiradi. Gemoglobin – o‘pkadan to‘qimalarga kislorodni, to‘qimalardan o‘pkaga esa karbonat angidrid (CO2) ni tashuvchisi hisoblanadi.U eritrotsitlar joylashgan (bitta eritrotsitda 280 million molekula atrofida gemoglobin bo‘ladi) globin oqsilidan va oqsil bo‘lmagan qism - gemdan tuzilgan. Globin 4 polipeptid zanjiridan - ikkita bzanjirdan va ikkita (-zanjirdan tuzilgan. Globinning molekulasi 574 aminokislota qoldig‘idan tuzilgan. Molekulyar massasi 64500 Da ga teng. Gem - qizil rang va kislorodni biriktirib olish qobiliyatini beradi. U odam va har xil hayvonlarda bir xil tuzilishga ega. Gem metin guruhlari orqali birikkan 4 pirol qalqasi va ikki valentli temir atomidan tuzilgan. ³

Flavoproteidlar - prostetik guruh sifatida B2 vitaminining hosilalaridir. Nafas olish zanjiri fermentlarining tarkibiga kiradigan flavoproteidlar organizmda muhim vazifalarni bajaradi.Nukleoproteidlar– tarkibida nuklein kislotalarni - RNK (ribonukleoproteidlar) va DNK (dezoksiribonukleo- proteidlar)ni tutadi. Bularga xromosomalar, ribosomalar, viruslar misol bo‘la oladi. Lipoproteidlar – murakkab oqsillar, prostetik guruhi sifatida lipidlarni tutadi. Ularning tarkibida neytral yog‘lar, yog‘ kislotalari, fosfolipidlar, xolesterinning efirlari bo‘ladi. Lipoproteidlar hujayra membranalari va organoidlari hamda nerv qobiqlari tarkibiga kiradi. Qon zardobida ular lipidlarni tashish vazifasini bajaradi.Fosfoproteidlar– aminokislotalardan tashqari fosfor kislotasini ham tutadi Gemoproteidlarga - qonning gemoglobini, muskul tolasi hujayrasidagi - mioglobin, o‘simliklardagi xlorofil (magniy-porfirin) va boshqalar kiradi. Gemoglobin – o‘pkadan to‘qimalarga kislorodni, to‘qimalardan o‘pkaga esa karbonat angidrid (CO2) ni tashuvchisi hisoblanadi. U eritrotsitlar joylashgan (bitta eritrotsitda 280 million molekula atrofida gemoglobin bo‘ladi) globin oqsilidan va oqsil bo‘lmagan qism - gemdan tuzilgan. Globin 4 polipeptid zanjiridan - ikkita bzanjirdan va ikkita (-zanjirdan tuzilgan. Globinning molekulasi 574 aminokislota qoldig‘idan tuzilgan. Oqsillarning sturkturasi,turli kasalliklar sabab o`zgarishi Oqsil strukturasini o‘rganish usullari. . Oqsillarni gomogen holda ajratib olish ularning birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va to‘rtlamchi strukturasini o‘rganishga imkoniyat tug'diradi. Oqsilning aminokislota tarkibini aniqlash uchun oqsil tola aminokislotalargacha gidroliz qilinadi va analizatorlar yordamida aminokislotalar tekshiriladi. Oqsilning ikkilamchi strukturasini esa izotop almashinish usuli, ultrabinafsha va infraqizil spektrosko'p usullari yordamida aniqlanadi. Bu usullar polipeptid zanjirni spirallanish darajasini aniqlashga imkoniyat beradi. Oqsilning uchlamchi va to'rtlamchi strukturasi elektron mikrosko‘p va rengenostruktur tahlil yordamida aniqlanadi. Oqsillaming tarkibi va strukturasi yetarli o‘rganilmaganligi sababli ularning ayrim belgilariga qarab, ajratib olingan manbaiga qarab nomlangan. Fizik-kimyoviy xossalariga, struktura va funksiyasiga qaraboqsillar sinflanadi.

Oqsillar molekula shakliga ko‘ra quyidagi guruhlarga bo'linadi:

1.Globulyar oqsillar - suvda yaxshi eruvchan.

2.Fibrillyar - suvda erimaydigan oqsillar.

Oqsillarning biologik xossasini birlamchi strukturaga bog‘liqligi Oqsillarning spetsifiklik va biologik xossasi ularning birlamchi strukturasiga bog'liq bo‘ladi. Agar birlamchi strukturadagi birorta am inokislota q oldig ‘i o 'rniga boshqa am inokislota qoldigi almashtirilsa, oqsillarning spetsifiklik va biologik faolligi yo‘qoladi, funksiyasi va xossasi o'zgaradi.Masalan: gemoglobin tarkibi aminokislota qoldig'idan tashkil topgan bo‘lib, shundan bitta aminokislota qoldig'i o‘rniga boshqa aminokislota almashtirilganda gemoglobin kislorod tashish xossasini yo'qotadi. Bu esa anemiya (kamqonlik) kasalligiga olib keladi. Eritrotsitlar sferik shakldan o ‘roqsimon shaklga o‘tadi. Molekulasi 5250000 aminokislota qoldig'idan iborat bo‘lgan virus oqsilining uchta aminokislotasi almashtirilsa zararsiz virus оlimchaqiruvchi virusga aylanadi.

Oqsil molekulasida juda ko`p musbat va manfiy zaryadli guruhlar mavjud. Oqsillarning zaryadi polipeptid zanjiri oxirlaridagi erkin amino va karboksil guruhlaridan tashqari peptid bog`i tashkil qilishda ishtirok etmagan asos guruhlar, dikarbon kislotalarning karboksil guruhlari va sulfgidril turkumlari hisobiga ham paydo bo`ladi. Ham manfiy, ham musbat zaryadli guruhlar mavjudligi tufayli oqsillar ham aminokislotalarga o`xshash amfoterlik xususiyatiga ega. Agar oqsilda kislotali aminokislotalarning miqdori ko`p bo`lsa, uning kislotalik xossalari va ishqoriy aminokislotalarning miqdori ko`p bo`lsa, asoslik xossalarini ko`proq namoyon qiladi.

Suvli eritmada oqsillarning ishqor va kislota guruhlari orasida protonlarning ko`chishi tufayli tarkibida ko`p –NH3 (+) va COO(-) guruhlarini tutuvchi amfion (NH3)*R*(COO-)m hosil bo`ladi. Agar manfiy va musbat zaryadlarning soni baravar bo`lsa, oqsil molekulasining zaryadi amaliy jihatdan nolga teng bo`lib, elektr maydonida hech qayoqqa siljimaydi, ammo pH ishqoriy bo`lganda protein ortiqcha COO- guruhlarga ega bo`ladi va elektroforezda manfiy ion sifatida anodga qarab harakat qiladi:
NH₃⁺ NH₂

R + NaOH^- -------- R + Na⁺ + H2O

COO- COO-
Aksincha, pH kislotali bo`lganda oqsil ortiqcha NH<sub>3</sub><sup>+</sup> guruhlarga ega bo`ladi va musbat ion sifatida katodga qarab harakat qiladi:
NH₃⁺ NH₃⁺

R + H⁺ Cl^- -------- R + Cl^-

COO^- COOH

Oqsillarning musbat va manfiy zaryadlari yig`indisi nolga teng bo`lib, elektr maydonida na katod va na anod tomonga siljimaydigan pH kattaligi oqsillarning izoelektrik nuqtasi deb aytiladi. Turli oqsillarning izoelektrik nuqtasi pH ning har xil o`lchamiga to`g`ri keladi, chunki oqsil molekulalarida ishqor va kislota tabiatiga ega bo`lgan guruhlarning bir-biriga teng emas, pH ning turli kattaliklarida ularning dissotsiatsiya darajasi baravarlashib, molekula umuman elektroneytral holatga keladi. Ko`p oqsillarning izoelektrik nuqtasi 4-7 pH orasida, ya’ni ularda karboksil guruhlarning dissotsialanish darajalari asos guruhlarining dissotsialanish darajalaridan bir oz ustun, lekin ba’zi asos oqsillar (protamin, sitoxrom c, ribonukleaza)ning izoelektrik nuqtasi pH=7 dan ortiq bo`ladi. Pepsin ham o`zining izoelektrik nuqtasi juda past pH=1 bo`lishi bilan boshqa oqsillardan farq qiladi. Kislotali oqsillarda pHi <7, neytral oqsillarda 7 atrofida, asos xossali oqsillarda pHi >7 bo`ladi. Sitoplazma oqsillarining o`rtacha izoelektrik nuqtasi 5,5 atrofida bo`ladi. O`z-o`zidan pH ning fiziologik qiymati (7,0-7,4) da hujayra oqsillari umumiy manfiy zaryadga ega bo`ladi. Bunda oqsillarning ortiqcha manfiy zaryadlari hujayra ichida anorganik kationlar bilan muvozanatlashadi.

Oqsillarning eritmalardagi turg`unligini tushunish uchun izoelektrik nuqtani bilish katta ahamiyatga ega, chunki oqsillar izoelektrik nuqtada eng kam turg`un holatda bo`ladi. Bunda oqsillarning zaryadlanmagan qismlari bir-biriga yopishib cho`kmaga tushishi mumkin.

Oqsillarning zaryadiga qarab elektr maydonida turli qutblarga harakatlanishiga elektroforez deyiladi. Elektroforez yordamida oqsillar aralashmasidagi oqsillarni (aminokislotalarni) bir-biridan ajratish mumkin.