Mavzu: oqsillarning fizik kimyoviy xususiyatlari

Oqsillarning eruvchanligi va unga ta’sir etuvchi omillar. Oqsillarning – gidrofil, suvsevar kolloidlar qatoriga kiradi. Agar quruq oqsil suvda eritiladigan bo`lsa, u barcha gidrofil yuqori molekulali birikmalar singari bo`kadi, keyin esa oqsil molekulalari sekinlik bilan eritmaga o`ta boshlaydi. Bo`kish davomida suv molekulalari oqsilning ichiga o`tadi va uning qutbli guruhlari bilan bog`lanadi. Polipeptid zanjirining mustahkam taxlami shishadi. Bo`kkan oqsilni qaytar eritma deb hisoblash mumkin, ya’ni yuqori molekulali modda – oqsilda suv molekulalarining eritmalarini bo`lishi. Suvni yanada shimilishi oqsil molekulasining umumiy massadan ajralishi va erishiga olib keladi. Lekin bo`kish har doim ham erishga olib kelmaydi; ayrim oqsillar, masalan, kollagen ko`p suv yutsa ham bo`kkan holatda qolaveradi.

Erish hodisasi oqsillarning gidratatsiyasi, ya’ni suv molekulalarining oqsillar bilan bog`lanishi asosida yuzaga keladi. Gidratlangan oqsil suv molekulasi bilan mustahkam bog`langan bo`lib, uni uzish judayam qiyin. Bu esa oddiygina adsorbtsiya emas, balki manfiy zaryad tutuvchi kislotali aminokislotalar va musbat zaryad tutuvchi asosli aminokislotalarning qutbli guruhlari bilan suv molekulalarining elektrostatik bog`lanishini ko`rsatadi.

Lekin gidratlangan oqsilning bir qismi vodorod bog`lari yordamida suv molekulalari bilan bog`langan peptid guruhlari bilan bog`lanadi. Masalan, qutbsiz yon zanjirga ega bo`lgan oqsillar ham suv bilan bog`lanib, bo`kadi. Kollagen tarkibida qutbsiz aminokislotalar ko`p saqlagan holda ko`p miqdordagi suvni bog`lashini bunga misol keltirishimiz mumkin. Peptid guruhlari bilan bog`langan suv cho`zilgan polipeptid zanjirini suradi. Ammo zanjirlar orasidagi bog`lar (ko`priklar) oqsil molekulasining bir-biridan uzilishiga va eritmaga o`tishiga yo`l qo`ymaydi. Tarkibida kollagen saqlovchi mahsulot qizdirilganda kollagen tolalaridagi zanjirlararo bog`lar uziladi va ajralgan polipeptid zanjir eritmaga o`tadi. Bunday holatdagi qisman gidrolizlangan eritmali kollagenga jelatina deb aytiladi. Jelatina kimyoviy tarkibi bo`yicha kollagenga yaqin bo`lib, oson bo`kadi va suvda yopishqoq eritma hosil qiladi. Gel hosil qilish jelatinaning asosiy xususiyati hisoblanadi. Jelatinaning suvli eritmalari amaliy tibbiyotda plazmani o`rnini bosuvchi va qon to`xtatuvchi modda sifatida, gel hosil qilishidan esa farmatsevtika amaliyotida kapsula tayyorlashda foydalaniladi.

Oqsilning erishiga ta’sir etuvchi omillar. Turli oqsillarning erishi ulardagi aminokislotalarning tarkibiga (qutbli aminokislotalar qutbsiz aminokislotalarga qaraganda yaxshiroq eriydi), tuzilish xususiyatlariga (globulyar oqsillar fibrillyar oqsillarga nisbatan yaxshiroq eriydi) va erituvchining xususiyatlariga bog`liq. Masalan, o`simlik oqsillari – prolaminlar 60-80% li spirtda, albuminlar – suvda va tuzlarning kuchsiz eritmalarida eriydi; kollagen va keratin esa ko`pchilik erituvchilarda erimaydi.⁴

Oqsillarning eritmalaridagi turg`unligi oqsil molekulasi zaryadi va gidratlangan qobig`iga bog`liq. Oqsil zaryadi bilan yoki undagi qutbli aminokislotalar soni bilan gidratatsiya o`rtasida uzviy bog`liqliklar bor: oqsilda qutbli aminokislotalar qancha ko`p bo`lsa, shuncha ko`p suv bog`lanadi ( 1g oqsil hisobida). Ba’zi hollarda oqsilning gidratlangan qobig`i kattalashib ketadi va gidratlangan suv uning og`irligining 1/5 qismigacha erishi mumkin.

Ayrim oqsillar kuchli gidratlanadi, lekin yomon eriydi. Masalan, kollagen boshqa yaxshi eriydigan globulyar oqsillarga nisbatan ko`p suv bog`laydi, ammo erimaydi. Uning erishiga struktura xususiyatlari – polipeptid zanjirlar o`rtasidagi ko`ndalang bog`lar xalal beradi.

Oqsilning eruvchanligi ularning molekulasidagi gidrofil guruhlarning soniga, molekulalarining o`lchamiga, shakliga va yig`indi zaryadining miqdoriga bog`liq. Oqsillarning eruvchanligi izoelektrik nuqtada kam bo`ladi. Chunki molekulalar o`rtasida ularni bir-biridan itaradigan elektrostatik kuch bo`lmaydi.

Neytral tuzlarning ta’siri. Kam miqdordagi neytral tuzlar hattoki toza suvda erimaydigan oqsillar, masalan, evglobulinlarning ham eruvchanligini oshiradi. Bunday holat tuz ionlarining oqsilni qarama-qarshi zaryadlangan molekulalari bilan o`zaro ta’sirlashib, oqsil molekulalari orasidagi tuzli ko`priklarni buzishi natijasi deb qaraladi. Tuz miqdorining oshirilishi (eritmaning ion kuchining ortishi) qarshi ta’sir ko`rsatadi.

Muhit pH ining ta’siri. Muhitning pH i oqsilning zaryadiga, shu bilan birga uning erishiga ham ta’sir etadi. Oqsil o`zining izoelektrik nuqtasida, ya’ni zaryadlarining yig`indisi nolga teng bo`lganda barqaror bo`lmaydi. Zaryadning yo`qolishi oqsil molekulalari yaqinlashishi, yopishishi va cho`kmaga tushishini osonlashtiradi. Demak, oqsilning eruvchanligi va turg`unligi uning izoelektrik nuqtasidagi muhit pHida eng kam darajada bo`ladi.

Haroratning ta’siri. Oqsilning eruvchanligi bilan harorat o`rtasida qattiq bog`lanish yo`q. Ammo globulin, pepsin, mushak fosforilazasi kabi oqsillar suvda va tuzli eritmalarda harorat oshirilishi bilan yaxshi; mushak aldolazasi, gemoglobin kabi oqsillar esa yomon eriydi.

Har xil zaryadlangan oqsillarning ta’siri. Agar polianion - kislotali oqsillarga polikation – asosli oqsillar qo`shilsa, agregatlar hosil bo`ladi. Bunday hollarda zaryadlarning neytrallanishi natijasida turg`unlik yo`qoladi va oqsillar cho`kmaga tushadi. Ba’zi vaqtlarda bu xususiyatdan oqsillar aralashmasidagi kerakli oqsilni ajratib olishda foydalaniladi.

Suv shimuvchi moddalar, organik erituvchilar- etil spirti, metil spirti, atseton, ishqoriy metallar – neytral tuzlarning quyuq eritmalari oqsilning suv pardasini buzib, uning eruvchanligini pasaytirib yuboradi. Oqsilning eritmasiga mana shu organik suyuqliklar, ammoniy sulfat, natriy sulfat, natriy xlorid, natriy fosfat va boshqa eritmalar qo`shilganda oqsil odatda cho`kadi.

Tuzlanish. Oqsil eritmalariga turli tuzlar qo`shilganda uning cho`kmaga tushishi tuzlanish deyiladi. Bu jarayonda oqsil molekulalari unga turg`unlik beruvchi gidrat qobig`idan holi bo`lib, bir-biri bilan oson qo`shiladi va yirik agregatlar hosil qiladi. Tuzlanish oqsilning nativ (boshlang`ich, tabiiy) holatini ko`pincha o`zgartirmaydi, cho`kmadan tuz ionlari dializ yo`li bilan ajratilganda oqsil qaytadan eritmaga o`tadi. Shuning uchun ham ammoniy sulfat va natriy sulfat bilan tuzlash usuli oqsillarni buzmay ajratib olishda keng qo`llaniladi. Har xil oqsil eritmasi tuz bilan turli darajada to`yintirilganda cho`kmaga tushadi. Shuning uchun ammoniy sulfatning kontsentrlangan eritmasi bilan oqsillar aralashmasidan iborat bo`lgan eritmani to`yintirib, ayrim oqsillarni alohida-alohida cho`ktirish mumkin. Masalan, qon zardobi ammoniy sulfat bilan chala to`yintirilganda undan globulinlar ajralib chiqadi, globulinlar cho`kmasini filtrlab, eritma to`la to`yinguncha tuz kukuni qo`shilsa, albuminlar cho`kadi.

Og`ir metall (mis, simob, rux, kumush, qo`rg`oshin) tuzlari oqsil eritmalariga butunlay boshqacha ta’sir etib, ularni kam miqdorda ham cho`ktiradi. Ular oqsil molekulasidagi muhim guruhlar, birinchi navbatda, sulfgidril guruh –SH bilan kompleks hosil qilib, oqsil molekulasining strukturasini o`zgartiradi. Og`ir metall tuzlari bilan cho`ktirish ko`pincha qaytmaydigan jarayondir, ya’ni cho`kkan oqsilni qaytadan eritma holiga keltirib bo`lmaydi. Oqsillarni suvga aralashadigan spirt, atseton, metanol kabi organik erituvchilar bilan cho`ktirish oqsil molekulasiga bog`langan suvni tortib olishiga bog`liq. Oqsillar ayniqsa suvli eritmada organik erituvchilarga juda sezgir bo`lganligidan ularni cho`ktirish 0° da olib borilib, cho`kma eritmadan tez ajratib olinadi. Agar cho`kma spirt bilan uzoq vaqt birga qolsa, oqsilning nativ holati yo`qolib, u suvda erimaydigan holatga o`tadi. Oqsillar organik kislotalar ajratadigan anionlar bilan ham birikadi. Pikrat kislota, sulfosalitsilat kislota, trixloratsetat kislota oqsillar bilan erimaydigan cho`kma hosil qiladi. Bu reaktivlardan biri – trixloratsetat kislota eritmalardan oqsillarni ajratish, ya’ni deproteinlash uchun juda keng qo`llaniladi.

Tuzlash oqsillarni ajratish va tozalash uchun ko`p qo`llaniladigan usul hisoblanadi, chunki ko`p oqsillar gidrat qobig`ining o`lchami va zaryadi bilan farq qiladi. Tuzlashda ularning har biri uchun o`zini degidratlovchi va cho`kmaga tushiruvchi tuz miqdori bo`ladi. Tuzlovchi agent ajratib olingandan keyin oqsil hamma tabiiy xususiyatlari va vazifalarini saqlab qoladi.

Oqsillarning kolloid-osmotik xossalari. Oqsillarning suvli eritmalari turg`un va muvozanatlashgan bo`lib, ular vaqt o`tishi bilan cho`kmaga tushmaydi (koagulyatsiyaga uchramaydi) va barqarorlashtiruvchi moddalar bo`lishini talab qilmaydi. Oqsilli eritmalar – gomogen va shu sababli ularni chin – haqiqiy eritmalarga kiritish mumkin. Lekin oqsillarning molekula og`irligi katta ekanligi ularning eritmalariga kolloid sistemaning xossalarini beradi:

1) optik xususiyatlari;

2) diffuziyaning juda sekin borishi;

3) yarim o`tkazgich membranadan o`ta olmasligi;

4) eritmaning yuqori darajada yopishqoqligi;

5) gel hosil qilishi.

1) Oqsillarning optik xususiyatlari. Oqsil eritmalari asosan kontsentrlangan opalestsensiya bilan xarakterlanadi. Oqsil eritmasiga yon tomondan yorug`lik tushirilganda, unda ko`rinadi va Tindal effekti – yorug`lik chiqaruvchi konus yoki yo`l hosil bo`ladi. Bunday nur taratuvchi effekt eritmadagi oqsil zarrachalarining yorug`lik nuri difraktsiyasi bilan tushuntiriladi. Hujayra protoplazmasida oqsil kolloid eritma holatida bo`ladi.

2) Diffuziyaning sekin borishi. Eritmadagi moddalar molekulalari miqdorining farqiga qarab o`z-o`zidan aralashish hodisasiga diffuziya deb aytiladi (moddalar miqdori ko`p bo`lgan joydan miqdori kam bo`lgan joyga o`tadi). Oqsillar yuz va ming martalab tezroq aralashadigan oddiy molekulalarga nisbatan chegaralangan diffuziya tezligiga ega. Oqsillarning diffuziya tezligi molekula og`irligi va ko`proq molekulaning shakliga bog`liq. Globulyar oqsillar suvli eritmalarda fibrillyar oqsillarga nisbatan harakatchan bo`ladi.

Oqsillarning diffuziyasi hujayraning me’yorda ishlashi uchun katta ahamiyatga ega. Agar diffuziya bo`lmasa, hujayraning ribosomalar joylashgan qismida sintezlangan oqsillar yig`ilib qolishi mumkin edi. Chunki oqsillarning hujayra ichida taqsimlanishi diffuziya yo`li bilan amalga oshiriladi. Oqsillarning diffuziyasi sekin borishi tufayli diffuziyalanuvchi oqsillarning vazifalariga bog`liq jarayonlar ma’lum darajada chegaralanadi.

3) Oqsillarning osmotik xossalari. Oqsillar yuqori molekula og`irligiga ega bo`lganligi sababli past molekulali moddalar o`ta oladigan yarim o`tkazgich membranalardan o`ta olmaydi. Oqsilning bunday xususiyatidan amaliyotda ularning eritmalarini past molekulali aralashmalardan tozalashda foydalaniladi. Bunday tozalash jarayoniga dializ deb aytiladi.

Oqsillarning yarim o`tkazgich membranadan o`ta olmasligi osmos hodisasiga olib keladi, ya’ni suv molekulalari yarim o`tkazgich membrana orqali o`tib, oqsil eritmasiga aralashadi. Lekin oqsil bo`lgan qismda aralashishi unda gidrostatik bosimni oshiradi va u keyinchalik suv molekulasining oqsilga diffuziyalanishiga to`sqinlik qiladi. Suvning osmotik oqimini to`xtatish uchun hosil bo`lgan bosim yoki kuchga osmotik bosim deb aytiladi. Juda suyultirilgan oqsillardagi osmotik bosim oqsilning molyar miqdori va mutlaq haroratiga proportsional.

Biologik membranalar ham oqsillar uchun o`ta olmaydigan zona hisoblanadi. Shu sababli oqsillar yuzaga keltiradigan osmotik bosim uning hujayra ichidagi va tashqarisidagi miqdoriga bog`liq. Hujayrada oqsillar hosil qiladigan osmotik bosimga onkotik bosim deb aytiladi.

4) Eritmaning yuqori darajada yopishqoqligi. Yuqori darajadagi yopishqoqlik faqatgina oqsillar uchun emas, balki umuman yuqori molekulali birikmalarning eritmalari uchun xos hisoblanadi. Oqsilning miqdori oshishi bilan ularning molekulalari orasidagi birlashish kuchi ham oshganligi sababli eritmaning yopishqoqligi ham oshadi. Yopishqoqlik molekulaning shakliga bog`liq. Fibrillyar oqsillarning eritmalari har doim globulyar oqsillarning eritmalariga qaraganda yopishqoqroq bo`ladi. Eritmaning yopishqoqligiga harorat va elektrolitlar kuchli ta’sir etadi. Harorat ko`tarilishi bilan oqsil eritmalarining yopishqoqligi pasayadi. Ba’zi tuzlarning, masalan kaltsiyning qo`shilishi kaltsiy ko`prikchalari yordamida molekulalarning bog`lanishini ko`paytirish hisobiga yopishqoqlikni oshiradi. Ayrim hollarda oqsil eritmasining yopishqoqligi juda oshib ketishi natijasida u oquvchanlik xususiyatini yo`qotib, gel hosil qilish holatiga o`tadi.

5) Oqsillarning gel hosil qilish qobiliyati. Eritmadagi oqsil molekulalari o`zaro ta’sirlashib, yopishishi tufayli g`ovak struktura hosil qilib, uning oralari erituvchi modda (suv molekulalari) bilan to`ladi. Natijada jemga o`xshash qattiq, lekin asosan suv va oqsil molekulalaridan iborat dirildoq struktura hosil bo`ladi. Bunday sistemalarga gel deb aytiladi. Hujayra protoplazmasining oqsili gel hosil qilish holatiga o`tadi. Mushak oqsillari, teri, hujayra membranalari mana shunday gel tuzilishiga ega. Gel hosil bo`lganda ozgina oqsil molekulasidan tashkil topgan g`ovak orasida juda ko`p suv tutilishi mumkin, masalan meduzalarning tanasi 99% suv tutsa ham ular ma’lum shaklni saqlaydi.

Gel hosil qilish xususiyati fibrillyar oqsillar eritmalarida oson boradi, chunki ularning tayoqchasimon shakli makromolekulalarning uchki qismlari bog`lanishi uchun qulay hisoblanadi. Ovqat gellari tarkibida ko`p miqdorda fibrillyar oqsillar saqlagan mahsulotlar – suyak, pay va go`shtlardan tayyorlanadi.