Оқсилларнинг тузилиши ва биологик функциялари

5 маъруза
Ферментларнинг таъсир механизми
Оддий ва мураккаб ферментларнинг ферментатив катализида, яъни ферментларни субстрат билан спецефик ўзаро тасирлашувида, уларни ҳамма оқсил қисми қатнашмаслиги, балки маълум бир қисми, энзималогик аташда ферментни актив маркази қатнашиши аниқланган. Ферментнинг актив маркази фермент молекуласининг субстрат келиб ўтирадиган қисми деб аталади. Актив марказ ферментнинг ўзига хослигини ва каталитик активлигини белгилайди. Актив марказ - бу ферментнинг реакцияга кирувчи қисми ҳисобланади. Актив марказга алоҳида гурух ёки гурухлар киради. Улар фермент билан субстратнинг спецефик ҳолда контактга учрашини таъминлайди. Актив марказнинг ўлчами қолган оқсил қисм ўлчамидан анча кичкина бўлади. Битта молекула фермент оқсилида бир неча актив марказлар бўлиши мумкин. Улар бир-биридан қарам бўлмаган ҳолда таъсир кўрсатишлари мумкин. Масалан, битта актив марказ 30.000 - 80.000 МО га тўғри келиши мумкин. Жигардан ажратиб олинган алкаголдегидрогеназа ферментининг МО 84.000, унда 2 та актив марказ борлиги аниқланган. Ачитқидан ажратиб олинган алкаголгидрогеназа ферментини МО 150.000 ни ташкил қилади, унда 4 та актив марказ бор.
Ферментларда актив марказларнинг жойлашиши маълум бўлакчалар орасида бўлади, бунда фермент - оқсил молекуласи буралган ҳолда жойлашган бўлиб актив марказлар бир-бирларига яқинлашган ҳолда бўладилар.
Ҳамма оқсилллар каби ферментлар ҳам денатурацияга учрайди. Шунинг учун уларни бу таъсирлардан сақлаш денатурацияга учратмаслик лозим бўлади. Денатурацияга учраган ферментларда актив марказлар бир-биридан узоқлашади ва ўзгаришга учрайди. Натижада субстрат ҳеч қандай реакцияга учрамайди, демак реакция кетмайди.
Бир қанча ферментлар ферментатив активлигини йўқотмайдилар. Масалан, трипсин, химотрипсин, рибонуклеазалар рН нинг паст бўлишига чидамли, (рНқ2) да трипсин ўз активлигини сақлайди ва пепсин мочевина таъсирида ҳам ўз активлигини сақлаб реакцияни активлайди, лизоцим эса хароратга чидамли.
Ферментларнинг актив марказига кирувчи функционал гурухлар.
Актив марказларга кирувчи функционал гурухларни аниқлаш анча машаққатли ҳисобланади. Шунга қарамасдан кўпгина ферментларнинг таркибига кирувчи, актив марказ ҳисобланган функционал гурухлар аниқлаб топилган. Улар цистеин таркибига кирувчи сульфогидрил гурухи - серин таркибига кирувчи имидазол халқаси, лизинга кирувчи -аминогурух, аспарагин ва глутамин кислоталари таркибига кирувчи карбоксил (-соон) ва -аминокислоталарнинг С-охирги қолдиқларидаги (-СООН) функционал гурухлари ҳисобланади.
Цистеиннинг сульфогидрил гурухи.
Бир қанча ферментлар (масалан -амилазалар, папаин, креатинкиназалар, альдозалар ва баъзи бир дегидрогеназалар) нинг ферментатив активлиги цистеиннинг сульфогидрил гурухи таъсирида секинлашади. Бундай ферментлар тиолли ферментлар деб аталади. Сульфогидрил гурухи ундаги олтингугурт эркин жуфт электронларининг нисбатан кучсизроқ бўлган электрофил агентларга осон таъсирлашуви сабабли юқори реакционлик қобилиятга эга. Унинг кўплаб ҳар хил реакцияларга киришиши шу билан тушунтирилади (масалан, ациллаш, алкиллаш, фосфолаш, оксидланиш, меркаптидлар ҳосил қилиш, водород боғларини ҳосил қилиш ва бошқалар) ва унинг оқсилларни бошқа функционал гурухлари орасида ферментларни мураккаб макротузилишни ҳосил қилиши, ҳамда ферментатив катализда қатнашишидир.
SH-гурухи рН нинг физиологик қиймати 7.4 га тенг бўлганида металл ионлари билан таъсирлашади. Бир қутбли Hg⁺, Ag⁺, Cu⁺, Au⁺, ва икки қутбли Hg⁺⁺, Pb⁺⁺, Cu⁺⁺, Cd⁺⁺, Zn⁺⁺ катионлар бу шароитда SH-гурухига катта мойилликда бўлиб меркаптидларни ҳосил қилади.

Меркаптид боғлари баъзи бир ферментларнинг макромолекуляр тузилишини сақлашда катта аҳамиятга эга. Масалан, алкоголдегидрогеназалар Zn⁺⁺ билан меркаптид боғини ҳосил қилиб алоҳида ферментлар субъеденицаларини каталитик актив полимер ҳолатда бирлаштиради, масалан, цистеиннинг макромолекуласини ҳосил қилишга ёрдам беради. SH- гурухини ферментатив катализдаги ролини аниқлаш ва уларнинг ферментлардаги миқдорини аниқлаш учун симоб тутувчи органик бирикмалардан фойдаланилади (масалан, n-хлормеркурийбензоат, ҳамда йодацетат). Бу бирикмалар SH- гурухи билан қуйидагича реакцияга киришадилар:

Юқоридаги реагенлар таъсирида SH-гурухи активлиги унинг қамал (блокировка) га учраганлиги сабабли камаяди ва натижада ферментатив активлик пасаяди.
Сериннинг гидроксил гурухи бир қанча ферментларнинг актив марказига киради: химотрипсин, трипсин, тромбин, гидролазалар, ацетилхолин, ацилгидролазалар (холин эстразалар), панкреатопептитаза  лар, субтилопептитазалар, фосфоглюкомутазалар ва бошқалар. Бу гидроксилнинг оқсил молекулага кириши у билан қўшни турган серин қолдиғига таъсир кўрсатади ва ферментатив реакция боришини таъминлайди. Масалан, инсулинни НCl билан гидролиз қилинганда серин ва треонин қолдиқларидаги аминогрухлар билан пептид олиш мумкин бўлмайди, чунки улар биринчи навбатда сериннинг ОН-гурухи каталитик актив ферментнинг макротузилишини сақлаш учун осонлик билан водород боғларини ҳосил қилади. Ферментатив марказга кирган сериннинг ОН-гурухи алкиллаш, ациллаш, фосфолаш, дефосфолаш реакцияларига киришиши мумкин. Шу билан унинг фосфор гурухини ташиш реакциясида қатнашиши тушунтирилади. Актив марказдаги сериннинг ОН-гурухини аниқлаш учун реагент сифатида фосфор тутувчи қуйидаги бирикмадан фойдаланилади:

Масалан, энзиматик текширувларда диазопропилфторфосфат ишлатилади. Бу препарат сериннинг ОН-гурухи билан реакцияга киришиб уни тутувчи фермент активлигини тўлиқ тўхтатади.:

Лизиннинг -аминогурухи.
Оқсил ферментларига кирувчи лизиннинг -аминогурух қолдиғи -аминогурухга нисбатан анча бошқача спецефик хсусиятга эга. У ферментларда активлик марказини ташкил қилади. Бу гурух субстратлардаги анион гурухлари билан ўзаро таъсирлашиб уларни бир-бири билан боғлайди. Лизиннинг -аминогурухи субстратнинг -СООН гурухи билан таъсирлашиб кислотали шароитда осон гидролизга учрайдиган альдимид боғини -HCқN- ҳосил қилади.
Карбонил гурухи. Аспарагин ва глутамин кислоталардаги -СООН гурухи ва уларнинг С-охиридаги -СООН гурухи ферментатив катализда катта роль ўйнайдилар. Улар субстрат билан реакцияга киришиб мустаҳкам макротузилишни ҳосил қилишда қатнашадилар. чунки бу процессда водород боғлари, амид ҳамда мураккаб эфир боғлари ҳосил бўлади.
Баъзи ферментлар активлик марказининг тузилиши. Актив марказни аниқлаш учун кинетик методдан ферментлар таркибига кирувчи компонентларни кимёвий анализ қилиш усулларидан ҳамда улардаги функционал гурухларни аниқлашдан фойдаланилади.
-Химотрипсинни актив маркази. Бу пиролитик фермент ҳисобланади. У овқат ҳазм қилиш йўлларида таъсир қилади ва пептид ҳамда мураккаб эфир боғларини гидролизланишларини катализлайди. Унинг молекуласи 264 -аминокислота қолдиқларидан иборат. Унинг бирламчи тузилиши тўлиқ аниқланган.
-Химотрипсин оқсил бўлмаган простетик гурухларни тутмайди. Унинг актив маркази оқсил молекуласида маълум тартибда жойлашган -аминокислота қолдиқларидан иборат. -Химотрипсин молекуласининг тузилиши -аминокислоталарнинг қуйидаги кетма-кетлиги бўйича жойлашган ва ундаги актив марказ серин қолдиғи эканлиги кўрсатилган:
Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Ala
Трипсин ва тромбинларнинг тузилиши ҳам шундай эканлиги аниқланган.
-Gly-Asp-Ser-Gly
Ацетилхолин-гидролазанинг маркази. Ацетилхолин-гидролазанинг актив маркази икки тармоқдан иборат: бир-биридан 7Å оралиғида жойлашган анионлар ва эстразли соҳалардир. Эстразли тармоққа нуклеофиль гурух У ва у билан оралиқдаги диссоциланувчи гурух Х киради ва субстратнинг мураккаб эфир гурухи чиқиб кетиш орқали боғлайди. Анионли тармоғи эса ацетилхолиннинг мусбат зарядланган гурухи билан ўзаро таъсирлашади.

Карбоксипептидаза А (Пептидил-L-аминакислота-гидролаза).
Бу фермент ошқозон ости безларида учрайди. Унинг актив марказида Zn метали иони жойлашган субстрат (оқсил-пептид) ларнинг зарядланган (-) қисми унга тортилиб пептид занжири бўшашади ва осонлик билан гидролизланиб парчаланади.

Креатинкиназанинг актив маркази. Креатинкиназанинг фермент актив маркази ундаги цистеиннинг сульфогидрил гурухи ҳисобланади. SH-гурух гистидиннинг имидазол гурухини активлайди. Бу актив марказ имидазол халқасининг учламчи азоти билан SH- гурухи ўртасидаги водород боғи ҳосил бўлиши ҳисобига бўлади. Бу боғни ҳосил бўлиши олтингугурт атоми атрофидаги электрон зичлигини оширади, яъни уни нуклеофиллик хоссасини оширади ва SH гурухининг ацилланишида ва фосфорланишида қатнашиш имкониятини беради. Натижада бу фермент иштирокида фосфат қолдиқлари у субстратдан бошқа субстратга ёки бошқа жойига ўтиши мумкин.