№1. Zülallar: peptid bağları, onların aşkarlanması.

Zülallar bioloji obyektlərdə polikondensasiya reaksiyası nəticəsində a-amin turşularının əmələ gətirdiyi xətti poliamidlərin makromolekullarıdır.

dələlər -dən hazırlanmış yüksək molekulyar ağırlıqlı birləşmələrdir amin turşuları. Zülalların yaranmasında 20 amin turşusu iştirak edir. Onlar böyük molekulyar çəkiyə malik zülal molekulunun əsasını təşkil edən uzun zəncirlərdə birləşirlər.

Orqanizmdə zülalların funksiyaları

Zülalların özünəməxsus kimyəvi və fiziki xassələrinin birləşməsi bu sinif üzvi birləşmələrə həyat hadisələrində mərkəzi rol verir.

Zülallar aşağıdakı bioloji xüsusiyyətlərə malikdir və ya canlı orqanizmlərdə aşağıdakı əsas funksiyaları yerinə yetirirlər:

1. Zülalların katalitik funksiyası. Bütün bioloji katalizatorlar - fermentlər zülallardır. Hal-hazırda minlərlə ferment səciyyələndirilmişdir, onların bir çoxu kristal şəklində təcrid olunmuşdur. Demək olar ki, bütün fermentlər reaksiya sürətini ən azı milyon dəfə artıran güclü katalizatorlardır. Zülalların bu funksiyası unikaldır, digər polimer molekulları üçün xarakterik deyil.

2. Qidalandırıcı (zülalların ehtiyat funksiyası). Bunlar, ilk növbədə, inkişaf etməkdə olan embrionu qidalandırmaq üçün nəzərdə tutulmuş zülallardır: süd kazeini, yumurta ovalbumini, bitki toxumlarının ehtiyat zülalları. Bir sıra digər zülallar, şübhəsiz ki, orqanizmdə amin turşularının mənbəyi kimi istifadə olunur ki, bu da öz növbəsində metabolik prosesi tənzimləyən bioloji aktiv maddələrin prekursorlarıdır.

3. Zülalların daşıma funksiyası. Bir çox kiçik molekulların və ionların daşınması xüsusi zülallar tərəfindən həyata keçirilir. Məsələn, qanın tənəffüs funksiyası, yəni oksigenin ötürülməsi hemoglobin molekulları - qırmızı qan hüceyrələrinin bir zülalı tərəfindən həyata keçirilir. Serum albuminləri lipidlərin daşınmasında iştirak edir. Bir sıra digər zərdab zülalları yağlar, mis, dəmir, tiroksin, A vitamini və digər birləşmələrlə komplekslər əmələ gətirir, onların müvafiq orqanlara çatdırılmasını təmin edir.

4. Zülalların qoruyucu funksiyası. Qorunmanın əsas funksiyası orqanizmə bakteriyaların, toksinlərin və ya virusların (antigenlərin) daxil olmasına cavab olaraq spesifik qoruyucu zülalların - antikorların sintezini təmin edən immunoloji sistem tərəfindən həyata keçirilir. Antikorlar antigenləri bağlayır, onlarla qarşılıqlı əlaqə qurur və bununla da onların bioloji təsirlərini neytrallaşdırır və orqanizmin normal vəziyyətini saxlayır. Qan plazması zülalının - fibrinogenin laxtalanması və zədələnmə zamanı qan itkisindən qoruyan qan laxtasının əmələ gəlməsi zülalların qoruyucu funksiyasının başqa bir nümunəsidir.

5. Zülalların daralma funksiyası. Bir çox zülal əzələlərin daralması və rahatlamasında iştirak edir. Bu proseslərdə əsas rolu aktin və miyozin - əzələ toxumasının xüsusi zülalları oynayır. Büzülmə funksiyası hüceyrə həyatının ən yaxşı proseslərini təmin edən hüceyrəaltı strukturların zülallarına da xasdır,

6. Zülalların struktur funksiyası. Bu funksiyaya malik zülallar insan orqanizmindəki digər zülallar arasında birinci yerdədir. Kollagen kimi struktur zülallar birləşdirici toxumada geniş yayılmışdır; saçda, dırnaqda, dəridə keratin; elastin - damar divarlarında və s.

7. Zülalların hormonal (tənzimləyici) funksiyası. Bədəndə maddələr mübadiləsi müxtəlif mexanizmlərlə tənzimlənir. Bu tənzimləmədə daxili sekresiya vəziləri tərəfindən istehsal olunan hormonlar mühüm yer tutur. Bir sıra hormonlar zülallar və ya polipeptidlərlə təmsil olunur, məsələn, hipofiz vəzinin hormonları, mədəaltı vəzi və s.

Peptid bağı

Formal olaraq, bir protein makromolekulunun meydana gəlməsi α-amin turşularının polikondensasiya reaksiyası kimi təqdim edilə bilər.

Kimyəvi nöqteyi-nəzərdən zülallar yüksək molekulyar azot tərkibli üzvi birləşmələrdir (poliamidlər), molekulları amin turşusu qalıqlarından qurulur. Zülalların monomerləri α-amin turşularıdır, ümumi xüsusiyyəti ikinci karbon atomunda (α-karbon atomu) bir karboksil qrupunun -COOH və bir amin qrupunun -NH 2 olmasıdır:

Zülal hidrolizinin məhsullarının öyrənilməsinin nəticələrinə və A.Ya. Danilevskinin zülal molekulunun qurulmasında peptid bağlarının -CO-NH- rolu haqqında fikirlərini alman alimi E.Fişer 20-ci əsrin əvvəllərində zülal quruluşunun peptid nəzəriyyəsini irəli sürmüşdür. Bu nəzəriyyəyə görə, zülallar bir peptidlə bağlanmış α-amin turşularının xətti polimerləridir. bağ - polipeptidlər:

Hər bir peptiddə bir terminal amin turşusu qalığı sərbəst α-amin qrupuna (N-terminus), digərində isə sərbəst α-karboksil qrupuna (C-terminus) malikdir. Peptidlərin quruluşu adətən N-terminal amin turşusundan başlayaraq təsvir edilir. Bu vəziyyətdə, amin turşusu qalıqları simvollarla təyin olunur. Məsələn: Ala-Tyr-Leu-Ser-Tyr- - Cys. Bu giriş N-terminal α-amin turşusunun olduğu bir peptidi ifadə edir ­ alanin və C-terminal tərəfindən əmələ gəlir - sistein. Belə bir qeydi oxuyarkən, sonuncular istisna olmaqla, bütün turşuların adlarının sonları "lil" olaraq dəyişir: alanil-tirosil-leucyl-seryl-tirosyl-sistein. Bədəndə olan peptidlər və zülallardakı peptid zəncirinin uzunluğu iki ilə yüzlərlə və minlərlə amin turşusu qalıqları arasında dəyişir.

№ 2. Sadə zülalların təsnifatı.

TO sadə (zülallar) hidroliz zamanı yalnız amin turşuları verən zülallar daxildir.

Proteinoidlər ____heyvan mənşəli sadə zülallar, suda, duz məhlullarında, seyreltilmiş turşularda və qələvilərdə həll olunmur. Əsasən dəstəkləyici funksiyaları yerinə yetirin (məsələn, kollagen, keratin

protaminlər – molekulyar çəkisi 10-12 kDa olan müsbət yüklü nüvə zülalları. Onlar təxminən 80% qələvi amin turşularıdır ki, bu da onlara ion bağları vasitəsilə nuklein turşuları ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq imkanı verir. Gen fəaliyyətinin tənzimlənməsində iştirak edin. Suda çox həll olunur;

histonlar – gen aktivliyinin tənzimlənməsində mühüm rol oynayan nüvə zülalları. Onlar bütün eukaryotik hüceyrələrdə olur və molekulyar çəkisi və amin turşularının tərkibinə görə fərqlənən 5 sinfə bölünürlər. Histonların molekulyar çəkisi 11 ilə 22 kDa arasında dəyişir və amin turşusu tərkibindəki fərqlər lizin və argininə aiddir, onların tərkibi müvafiq olaraq 11-29% və 2-14% arasında dəyişir;

prolaminlər – suda həll olunmur, lakin 70% spirtdə həll olur, kimyəvi quruluş xüsusiyyətləri – çoxlu prolin, qlutamik turşu, lizin yoxdur ,

glutelinlər – qələvi məhlullarda həll olunur ,

qlobulinlər – suda və ammonium sulfatın yarı doymuş məhlulunda həll olunmayan, lakin duzların, qələvilərin və turşuların sulu məhlullarında həll olunan zülallar. Molekulyar çəki - 90-100 kDa;

albuminlər - suda və duzlu məhlullarda həll olunan heyvan və bitki toxumalarının zülalları. Molekulyar kütləsi 69 kDa;

skleroproteinlər - heyvanların dəstəkləyici toxumalarının zülalları

Sadə zülallara misal olaraq ipək fibroini, yumurta serum albumini, pepsin və s.

№ 3. Zülalların izolyasiyası və çökdürülməsi (təmizlənməsi) üsulları.

№ 4. Zülallar polielektrolitlər kimi. Zülalın izoelektrik nöqtəsi.

Zülallar amfoter polielektrolitlərdir, yəni. həm turşu, həm də əsas xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Bu, zülal molekullarında ionlaşma qabiliyyətinə malik olan amin turşusu radikallarının, həmçinin peptid zəncirlərinin uclarında sərbəst α-amino- və α-karboksil qruplarının olması ilə əlaqədardır. Zülalın turşu xassələri turşulu amin turşuları (aspartik, qlutamik), qələvi xüsusiyyətləri isə əsas amin turşuları (lizin, arginin, histidin) ilə verilir.

Zülal molekulunun yükü amin turşusu radikallarının turşu və əsas qruplarının ionlaşmasından asılıdır. Mənfi və müsbət qrupların nisbətindən asılı olaraq zülal molekulu bütövlükdə ümumi müsbət və ya mənfi yük alır. Zülal məhlulu turşulaşdıqda anion qruplarının ionlaşma dərəcəsi azalır, kation qrupları isə artır; qələviləşdirərkən isə bunun əksi doğrudur. Müəyyən bir pH dəyərində müsbət və mənfi yüklü qrupların sayı bərabər olur və zülal izoelektrik vəziyyətdədir (ümumi yük 0-dır). Zülalın izoelektrik vəziyyətdə olduğu pH dəyəri izoelektrik nöqtə adlanır və amin turşularına bənzər pI ilə təyin olunur. Əksər zülallar üçün pI 5,5-7,0 aralığında yerləşir ki, bu da zülallarda turşu amin turşularının müəyyən üstünlük təşkil etdiyini göstərir. Bununla belə, qələvi zülallar da var, məsələn, salmin - somon südündən əsas protein (pl = 12). Bundan əlavə, pI-nin çox aşağı dəyəri olan zülallar var, məsələn, mədə şirəsindəki bir ferment olan pepsin (pl=l). İzoelektrik nöqtədə zülallar çox qeyri-sabitdir və ən aşağı həll qabiliyyətinə malik olmaqla asanlıqla çökürlər.

Əgər zülal izoelektrik vəziyyətdə deyilsə, onda elektrik sahəsində onun molekulları ümumi yükün işarəsindən asılı olaraq və onun böyüklüyünə mütənasib sürətlə katoda və ya anoda doğru hərəkət edəcək; Elektroforez metodunun mahiyyəti budur. Bu üsul müxtəlif pI dəyərlərinə malik zülalları ayıra bilir.

Zülalların tampon xüsusiyyətləri olmasına baxmayaraq, onların fizioloji pH dəyərlərində tutumu məhduddur. İstisna çoxlu histidin olan zülallardır, çünki yalnız histidin radikalı pH 6-8 aralığında tamponlama xüsusiyyətlərinə malikdir. Belə zülallar çox azdır. Məsələn, demək olar ki, 8% histidin ehtiva edən hemoglobin qırmızı qan hüceyrələrində güclü bir hüceyrədaxili tampondur, qanın pH səviyyəsini sabit səviyyədə saxlayır.

№ 5. Zülalların fiziki-kimyəvi xassələri.

Zülallar müxtəlif kimyəvi, fiziki və bioloji xüsusiyyətlərə malikdirlər ki, bunlar hər bir zülalın amin turşusu tərkibi və məkan təşkili ilə müəyyən edilir. Zülalların kimyəvi reaksiyaları çox müxtəlifdir, onlar NH 2 -, COOH qruplarının və müxtəlif təbiətli radikalların olması ilə əlaqədardır; Bunlar nitrasiya, asilləşmə, alkilləşmə, esterləşmə, oksidləşmə-reduksiya və s. reaksiyalardır. Zülallar turşu-əsas, tampon, kolloid və osmotik xüsusiyyətlərə malikdir.

Zülalların turşu-əsas xassələri

Kimyəvi xassələri. Zülalların sulu məhlulları bir qədər qızdırıldıqda denatürasiya baş verir. Bu vəziyyətdə çöküntü əmələ gəlir.

Zülallar turşularla qızdırıldıqda hidroliz baş verir, nəticədə amin turşularının qarışığı yaranır.

Zülalların fiziki-kimyəvi xassələri

Zülallar yüksək molekulyar çəkiyə malikdir.

Zülal molekulunun yükü. Bütün zülallarda ən azı bir sərbəst -NH və -COOH qrupları var.

Protein məhlulları- müxtəlif xassələrə malik kolloid məhlullar. Zülallar turşu və əsasdır. Turşu zülallarda əlavə karboksil və daha az amin qrupları olan çoxlu glu və asp var. Qələvi zülalların tərkibində çoxlu lys və arg var. Sulu məhluldakı hər bir zülal molekulu nəmləndirici qabıqla əhatə olunmuşdur, çünki zülallarda amin turşularına görə çoxlu hidrofilik qruplar (-COOH, -OH, -NH 2, -SH) vardır. Sulu məhlullarda zülal molekulunun yükü var. Suda protein yükü pH-dan asılı olaraq dəyişə bilər.

Protein çöküntüsü. Zülalların nəmləndirici qabığı var, onların bir-birinə yapışmasına mane olan bir yük var. Çöküntü üçün nəmləndirici qabığı çıxarmaq və doldurmaq lazımdır.

1. Nəmləndirmə. Nəmləndirmə prosesi suyun zülallarla bağlanması deməkdir və onlar hidrofilik xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər: şişir, kütləsi və həcmi artır. Zülalın şişməsi onun qismən əriməsi ilə müşayiət olunur. Ayrı-ayrı zülalların hidrofilliyi onların quruluşundan asılıdır. Tərkibində olan və zülal makromolekulunun səthində yerləşən hidrofilik amid (–CO–NH–, peptid bağı), amin (NH2) və karboksil (COOH) qrupları su molekullarını ciddi şəkildə molekulun səthinə yönəldir. . Zülal globullarını əhatə edərək, nəmləndirici (sulu) qabıq protein məhlullarının sabitliyinə mane olur. İzoelektrik nöqtədə zülallar ən az su bağlamaq qabiliyyətinə malikdirlər, zülal molekullarının ətrafındakı nəmləndirici qabıq məhv olur, buna görə də onlar birləşərək böyük aqreqatlar əmələ gətirirlər. Zülal molekullarının aqreqasiyası da etil spirti kimi müəyyən üzvi həlledicilərdən istifadə edərək susuzlaşdırıldıqda baş verir. Bu, zülalların çökməsinə səbəb olur. Ətraf mühitin pH-ı dəyişdikdə zülalın makromolekulu yüklənir və onun nəmləndirmə qabiliyyəti dəyişir.

Yağış reaksiyaları iki növə bölünür.

Zülalların duzlanması: (NH 4)SO 4 - yalnız nəmləndirici qabıq çıxarılır, zülal öz strukturunun bütün növlərini, bütün birləşmələrini saxlayır və yerli xüsusiyyətlərini saxlayır. Belə zülallar sonra yenidən həll oluna və istifadə oluna bilər.

Doğma zülal xüsusiyyətlərinin itirilməsi ilə çökmə geri dönməz bir prosesdir. Nəmləndirici qabıq və yük zülaldan çıxarılır və zülaldakı müxtəlif xüsusiyyətlər pozulur. Məsələn, mis, civə, arsen, dəmir, konsentratlaşdırılmış qeyri-üzvi turşuların duzları - HNO 3, H 2 SO 4, HCl, üzvi turşular, alkaloidlər - taninlər, civə yodidi. Üzvi həlledicilərin əlavə edilməsi nəmlənmə dərəcəsini azaldır və zülalın çökməsinə səbəb olur. Belə bir həlledici kimi aseton istifadə olunur. Zülallar həmçinin duzlardan, məsələn, ammonium sulfatdan istifadə etməklə çökdürülür. Bu metodun prinsipi ona əsaslanır ki, məhlulda duz konsentrasiyası artdıqda, zülal əks ionları tərəfindən əmələ gələn ion atmosferləri sıxılır və bu, onları van der Vaalsın molekullararası qüvvələrin cəlb olunduğu kritik məsafəyə yaxınlaşdırmağa kömək edir. əks ionların Coulomb itələmə qüvvələrini üstələyir. Bu, protein hissəciklərinin bir-birinə yapışmasına və çökməsinə səbəb olur.

Qaynadıqda, zülal molekulları təsadüfi hərəkət etməyə başlayır, toqquşur, yük çıxarılır və nəmləndirici qabıq azalır.

Məhluldakı zülalları aşkar etmək üçün aşağıdakılardan istifadə olunur:

rəng reaksiyaları;

yağış reaksiyaları.

Zülalların ayrılması və təmizlənməsi üsulları.

homogenləşmə- hüceyrələr homojen bir kütləə üyüdülür;

zülalların sulu və ya su-duz məhlulları ilə çıxarılması;

1. duzlamaq;

   elektroforez;

   xromatoqrafiya: adsorbsiya, parçalanma;

   ultrasentrifuqa.

Zülalların struktur təşkili.

İlkin quruluş- peptid zəncirindəki amin turşularının ardıcıllığı ilə müəyyən edilir, kovalent peptid bağları (insulin, pepsin, kimotripsin) ilə sabitləşir.

İkinci dərəcəli quruluş- zülalın məkan quruluşu. Bu ya -spiral, ya da -qatlamadır. Hidrogen bağları yaranır.

Üçüncü quruluş- globulyar və fibrilyar zülallar. Hidrogen bağlarını, elektrostatik qüvvələri (COO-, NH3+), hidrofobik qüvvələri, sulfid körpülərini sabitləşdirin, ilkin quruluşla müəyyən edilir. Qlobulyar zülallar - bütün fermentlər, hemoglobin, miyoqlobin. Fibrilyar zülallar - kollagen, miyozin, aktin.

Dördüncü quruluş- yalnız bəzi zülallarda mövcuddur. Belə zülallar bir neçə peptiddən hazırlanır. Hər bir peptidin protomerlər adlanan özünəməxsus ilkin, ikincili və üçüncü quruluşu var. Bir neçə protomer birləşərək bir molekul əmələ gətirir. Bir protomer zülal kimi deyil, yalnız digər protomerlərlə birlikdə fəaliyyət göstərir.

Misal: hemoglobin = -globule + -globule - O 2-ni ayrı-ayrılıqda deyil, ümumi şəkildə nəql edir.

Protein renaturasiya edə bilir. Bu agentlərə çox qısa məruz qalma tələb edir.

6) Zülalların aşkarlanması üsulları.

Zülallar yüksək molekullu bioloji polimerlərdir, onların struktur (monomer) vahidləri α-amin turşularıdır. Zülallarda olan amin turşuları bir-biri ilə peptid bağları ilə bağlıdır. -də yerləşən karboksil qrupu hesabına əmələ gəlməsi baş verir -bir amin turşusunun karbon atomu və -su molekulunu buraxan başqa bir amin turşusunun amin qrupu. Zülalların monomer vahidlərinə amin turşusu qalıqları deyilir.

Peptidlər, polipeptidlər və zülallar təkcə kəmiyyətinə, tərkibinə görə deyil, həm də amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığına, fiziki-kimyəvi xassələrinə və orqanizmdə yerinə yetirilən funksiyalarına görə fərqlənirlər. Zülalların molekulyar çəkisi 6 mindən 1 milyona qədər və ya daha çox dəyişir. Zülalların kimyəvi və fiziki xassələri onlara daxil olan radikalların və amin turşusu qalıqlarının kimyəvi təbiəti və fiziki-kimyəvi xassələri ilə müəyyən edilir. Bioloji obyektlərdə və qida məhsullarında zülalların aşkar edilməsi və kəmiyyətinin müəyyən edilməsi, həmçinin onların toxumalardan və bioloji mayelərdən təcrid edilməsi üsulları bu birləşmələrin fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərinə əsaslanır.

Zülallar müəyyən kimyəvi maddələrlə qarşılıqlı təsir göstərir rəngli birləşmələr verir. Bu birləşmələrin əmələ gəlməsi amin turşusu radikallarının, onların xüsusi qruplarının və ya peptid bağlarının iştirakı ilə baş verir. Rəng reaksiyaları təyin etməyə imkan verir bioloji obyektdə zülalın olması və ya həll və mövcudluğunu sübut edin bir protein molekulunda müəyyən amin turşuları. Rəng reaksiyalarına əsaslanaraq, zülalların və amin turşularının kəmiyyət təyini üçün bəzi üsullar hazırlanmışdır.

Universal hesab olunur biuret və ninhidrin reaksiyaları, çünki bütün zülallar onları təmin edir. Ksantoprotein reaksiyası, Foll reaksiyası və digərləri spesifikdir, çünki zülal molekulunda müəyyən amin turşularının radikal qrupları səbəb olur.

Rəng reaksiyaları tədqiq olunan materialda zülalın olmasını və onun molekullarında müəyyən amin turşularının olmasını müəyyən etməyə imkan verir.

Biuret reaksiyası. Reaksiya zülallarda, peptidlərdə, polipeptidlərdə olması ilə əlaqədardır peptid bağları, ilə qələvi mühitdə əmələ gəlir mis (II) ionları rəngli mürəkkəb birləşmələr bənövşəyi (qırmızı və ya mavi rəngli) rəng. Rəng, molekulda ən azı iki qrupun olması ilə əlaqədardır -CO-NH-, birbaşa bir-biri ilə və ya bir karbon və ya azot atomunun iştirakı ilə bağlıdır.

Mis (II) ionları =C─O ˉ qrupları ilə iki ion rabitəsi və azot atomları ilə dörd koordinasiya rabitəsi (=N―) ilə bağlanır.

Rəngin intensivliyi məhluldakı zülalın miqdarından asılıdır. Bu, bu reaksiyanın zülalın miqdarının təyini üçün istifadə edilməsinə imkan verir. Rəngli məhlulların rəngi polipeptid zəncirinin uzunluğundan asılıdır. Zülallar mavi-bənövşəyi rəng verir; onların hidroliz məhsulları (poli- və oliqopeptidlər) qırmızı və ya çəhrayı rəngdədir. Biuret reaksiyası təkcə zülallar, peptidlər və polipeptidlər tərəfindən deyil, həm də biuret (NH 2 -CO-NH-CO-NH 2), oksamid (NH 2 -CO-CO-NH 2) və histidin tərəfindən istehsal olunur.

Qələvi mühitdə əmələ gələn peptid qrupları ilə misin (II) kompleks birləşməsi aşağıdakı quruluşa malikdir:

Ninhidrin reaksiyası. Bu reaksiyada protein, polipeptidlər, peptidlər və sərbəst α-amin turşularının məhlulları ninhidrinlə qızdırıldıqda mavi, mavi-bənövşəyi və ya çəhrayı-bənövşəyi rəng verir. Bu reaksiyadakı rəng α-amino qrupu sayəsində inkişaf edir.

α-amin turşuları ninhidrinlə çox asanlıqla reaksiya verir. Onlarla yanaşı, mavi-bənövşəyi Ruehmann da zülallar, peptidlər, ilkin aminlər, ammonyak və bəzi digər birləşmələrdən əmələ gəlir. İkinci dərəcəli aminlər, məsələn, prolin və hidroksiprolin sarı rəng verir.

Ninhidrin reaksiyası amin turşularının aşkarlanması və miqdarının təyini üçün geniş istifadə olunur.

Ksantoprotein reaksiyası. Bu reaksiya zülallarda aromatik amin turşusu qalıqlarının - tirozin, fenilalanin, triptofan olduğunu göstərir. Sarı rəngli (yunanca “Xanthos” - sarı) nitro birləşmələrin əmələ gəlməsi ilə bu amin turşularının radikallarının benzol halqasının nitrasiyasına əsaslanır. Nümunə olaraq tirozindən istifadə edərək, bu reaksiya aşağıdakı tənliklər şəklində təsvir edilə bilər.

Qələvi mühitdə amin turşularının nitro törəmələri narıncı rəngli quinoid strukturunun duzlarını əmələ gətirir. Ksantoprotein reaksiyası benzol və onun homoloqları, fenol və digər aromatik birləşmələr tərəfindən istehsal olunur.

Azaldılmış və ya oksidləşmiş vəziyyətdə olan tiol qrupu olan amin turşularına reaksiyalar (sistein, sistin).

Reaksiyanı izləyin. Qələvi ilə qaynadıldığında, kükürd qələvi mühitdə natrium sulfid əmələ gətirən hidrogen sulfid şəklində sisteindən asanlıqla ayrılır:

Bu baxımdan, məhlulda tiol tərkibli amin turşularının təyini üçün reaksiyalar iki mərhələyə bölünür:

Kükürdün üzvi haldan qeyri-üzvi vəziyyətə keçməsi

Məhlulda kükürdün aşkarlanması

Natrium sulfidi aşkar etmək üçün, natrium hidroksid ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda plumbitinə çevrilən qurğuşun asetat istifadə olunur:

Pb(CH 3 COO) 2 + 2NaOH Pb(ONa) 2 +2 kanal 3 COOH

Kükürd və qurğuşun ionlarının qarşılıqlı təsiri nəticəsində qara və ya qəhvəyi qurğuşun sulfid əmələ gəlir:

Na 2 S + Pb(Üzərində üstündə) 2 + 2 H 2 O PbS (qara qalıq) + 4NaOH

Kükürd tərkibli amin turşularını təyin etmək üçün sınaq məhluluna bərabər həcmdə natrium hidroksid və bir neçə damcı qurğuşun asetat məhlulu əlavə edilir. 3-5 dəqiqə intensiv qaynadılanda maye qara olur.

Sistin varlığı bu reaksiyadan istifadə etməklə müəyyən edilə bilər, çünki sistin asanlıqla sisteinə qədər azalır.

Millon reaksiyası:

Bu, tirozin amin turşusuna reaksiyadır.

Tirozin molekullarının sərbəst fenolik hidroksilləri, duzlarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, çəhrayı-qırmızı rəngli tirozinin nitro törəməsinin civə duzunun birləşmələrini verir:

Histidin və tirozinə Pauli reaksiyası . Pauli reaksiyası diazobenzolsulfon turşusu ilə albalı-qırmızı kompleks birləşmələr əmələ gətirən zülalda histidin və tirozin amin turşularını aşkar etməyə imkan verir. Diazobenzolsulfon turşusu diazotizasiya reaksiyasında sulfanilik turşunun natrium nitritlə turş mühitdə reaksiyası zamanı əmələ gəlir:

Test məhluluna bərabər həcmdə turşu sulfanilik turşu məhlulu (xlorid turşusundan istifadə etməklə hazırlanır) və ikiqat həcmdə natrium nitrit məhlulu əlavə edilir, hərtərəfli qarışdırılır və dərhal soda (natrium karbonat) əlavə edilir. Qarışdırıldıqdan sonra, sınaq məhlulunda histidin və ya tirozin varsa, qarışıq albalı qırmızıya çevrilir.

Adamkiewicz-Hopkins-Kohl (Schultz-Raspail) triptofana reaksiya (indol qrupuna reaksiya). Triptofan asidik mühitdə aldehidlərlə reaksiyaya girərək rəngli kondensasiya məhsulları əmələ gətirir. Reaksiya triptofanın indol halqasının aldehidlə qarşılıqlı təsiri nəticəsində baş verir. Məlumdur ki, formaldehid sulfat turşusunun iştirakı ilə qlioksilik turşudan əmələ gəlir:

R
qlioksilik və sulfat turşularının iştirakı ilə triptofan olan məhlullar qırmızı-bənövşəyi rəng verir.

Glyoxylic acid buzlaq sirkə turşusunda həmişə kiçik miqdarda olur. Buna görə reaksiya sirkə turşusundan istifadə etməklə aparıla bilər. Bu halda, tədqiq olunan məhlula bərabər həcmdə buzlaq (konsentratlı) sirkə turşusu əlavə edilir və çöküntü həll olunana qədər diqqətlə qızdırılır, soyuduqdan sonra əlavə edilmiş qlioksilik turşunun həcminə bərabər olan konsentratlı sulfat turşusu ehtiyatla əlavə olunur. qarışığı divar boyunca (mayelərin qarışmaması üçün). 5-10 dəqiqədən sonra iki təbəqənin interfeysində qırmızı-bənövşəyi halqanın əmələ gəlməsi müşahidə olunur. Qatları qarışdırsanız, yeməyin məzmunu bərabər şəkildə bənövşəyi rəngə çevriləcəkdir.

TO

triptofanın formaldehidlə kondensasiyası:

Kondensasiya məhsulu bis-2-triptofanilkarbinola oksidləşir, mineral turşuların iştirakı ilə mavi-bənövşəyi rəngli duzlar əmələ gətirir:

7) Zülalların təsnifatı. Amin turşusu tərkibinin öyrənilməsi üsulları.

Zülalların ciddi nomenklaturası və təsnifatı hələ də yoxdur. Zülalların adları təsadüfi xüsusiyyətlərə əsasən verilir, əksər hallarda zülal izolyasiyasının mənbəyi və ya müəyyən həlledicilərdə həll olunma qabiliyyəti, molekulun forması və s.

Zülallar tərkibinə, hissəcik formasına, həll olma qabiliyyətinə, amin turşularının tərkibinə, mənşəyinə və s.

1. Tərkibinə görə Zülallar iki böyük qrupa bölünür: sadə və mürəkkəb zülallar.

Sadə zülallara hidroliz zamanı yalnız amin turşuları verən zülallar (proteinoidlər, protaminlər, histonlar, prolaminlər, qlutelinlər, qlobulinlər, albuminlər) daxildir. Sadə zülallara misal olaraq ipək fibroini, yumurta serum albumini, pepsin və s.

Kompleks (proteidlər) sadə zülaldan və zülal olmayan təbiətə malik əlavə (protez) qrupdan ibarət zülalları əhatə edir. Kompleks zülallar qrupu zülal olmayan komponentin xarakterindən asılı olaraq bir neçə alt qrupa bölünür:

Polipeptid zənciri ilə birbaşa əlaqəli metalları (Fe, Cu, Mg və s.) ehtiva edən metalloproteinlər;

Fosfoproteinlər - serin və treoninin hidroksil qruplarının yerində ester bağları ilə zülal molekuluna bağlanan fosfor turşusu qalıqlarını ehtiva edir;

Qlikoproteinlər - onların protez qrupları karbohidratlardır;

Xromoproteinlər - sadə zülaldan və onunla əlaqəli rəngli qeyri-zülal birləşməsindən ibarətdir, bütün xromoproteinlər bioloji cəhətdən çox aktivdir; onların tərkibində protez qrupları kimi porfirin, izoalloksazin və karotin törəmələri ola bilər;

Lipoproteinlər - prostetik qrup lipidlər - trigliseridlər (yağlar) və fosfatidlər;

Nukleoproteinlər sadə bir zülaldan və onunla əlaqəli bir nuklein turşusundan ibarət zülallardır. Bu zülallar orqanizmin həyatında böyük rol oynayır və aşağıda müzakirə olunacaq. Onlar hər hansı bir hüceyrənin bir hissəsidir, bəzi nukleoproteinlər təbiətdə patogen aktivliyə malik olan xüsusi hissəciklər şəklində mövcuddur (viruslar).

2. Hissəcik formasına görə- zülallar fibrilyar (ipşəkilli) və kürəvari (sferik) bölünür (bax. səhifə 30).

3. Amin turşusu tərkibinin həll olunma qabiliyyətinə və xüsusiyyətlərinə görə Sadə zülalların aşağıdakı qrupları fərqləndirilir:

Proteinoidlər dəstəkləyici toxumaların (sümüklər, qığırdaqlar, bağlar, vətərlər, saçlar, dırnaqlar, dəri və s.) zülallarıdır. Bunlar əsasən yüksək molekulyar çəkiyə (> 150.000 Da) malik fibrilyar zülallardır, ümumi həlledicilərdə: su, duz və su-spirt qarışıqlarında həll olunmur. Onlar yalnız xüsusi həlledicilərdə həll olunur;

Protaminlər (ən sadə zülallar) suda həll olunan zülallardır və tərkibində 80-90% arginin və müxtəlif balıqların südündə olan məhdud sayda (6-8) digər amin turşuları vardır. Argininin yüksək tərkibinə görə, onların molekulyar çəkisi nisbətən kiçikdir və təxminən 4000-12000 Da-dır. Onlar nukleoproteinlərin zülal komponentidir;

Histonlar suda və seyreltilmiş turşu məhlullarında (0,1N) yüksək dərəcədə həll olunur, amin turşularının yüksək tərkibi ilə fərqlənir: arginin, lizin və histidin (ən azı 30%) və buna görə də əsas xüsusiyyətlərə malikdir. Bu zülallar nukleoproteinlərin bir hissəsi kimi hüceyrələrin nüvələrində əhəmiyyətli miqdarda olur və nuklein turşusu mübadiləsinin tənzimlənməsində mühüm rol oynayır. Histonların molekulyar çəkisi kiçikdir və 11000-24000 Da-ya bərabərdir;

Qlobulinlər, duz konsentrasiyası 7%-dən çox olan suda və şoran məhlullarında həll olunmayan zülallardır. Globulinlər ammonium sulfat ilə məhlulun 50% doymasında tamamilə çökdürülür. Bu zülallar yüksək qlisin tərkibi (3,5%) ilə xarakterizə olunur və onların molekulyar çəkisi >100.000 Da-dır. Qlobulinlər - bir qədər turşu və ya neytral zülallar (p1=6-7,3);

Albuminlər suda və güclü şoran məhlullarda çox həll olunan zülallardır və duz konsentrasiyası (NH 4) 2 S0 4 doyma səviyyəsinin 50%-dən çox olmamalıdır. Daha yüksək konsentrasiyalarda albuminlər duzlanır. Qlobulinlərlə müqayisədə bu zülalların tərkibində 3 dəfə az qlisin var və molekulyar çəkisi 40-70000 Da təşkil edir. Albuminlər qlutamik turşunun yüksək tərkibinə görə həddindən artıq mənfi yükə və asidik xüsusiyyətlərə malikdirlər (pl = 4.7);

Prolaminlər dənli bitkilərin qlütenində olan bitki zülalları qrupudur. Onlar yalnız etil spirtinin 60-80% sulu məhlulunda həll olurlar. Prolaminlər xarakterik bir amin turşusu tərkibinə malikdirlər: onların tərkibində çoxlu (20-50%) qlutamin turşusu və prolin (10-15%) var, buna görə də onların adını almışdır. Onların molekulyar çəkisi 100.000 Da-dan çoxdur;

Glutelinlər suda, duz məhlullarında və etanolda həll olunmayan, lakin qələvi və turşuların seyreltilmiş (0,1N) məhlullarında həll olunan bitki zülallarıdır. Onlar amin turşularının tərkibinə və molekulyar çəkisinə görə prolaminlərə bənzəyirlər, lakin daha çox arginin və daha az prolin ehtiva edirlər.

Amin turşusu tərkibinin öyrənilməsi üsulları

Həzm şirələrində fermentlərin təsiri altında zülallar amin turşularına parçalanır. İki mühüm nəticə çıxarıldı: 1) zülalların tərkibində amin turşuları var; 2) hidroliz üsulları zülalların kimyəvi, xüsusilə amin turşularının tərkibini öyrənmək üçün istifadə edilə bilər.

Zülalların amin turşusu tərkibini öyrənmək üçün turşu (HCl), qələvi [Ba(OH) 2] və daha az tez-tez fermentativ hidroliz və ya onlardan birinin birləşməsindən istifadə olunur. Müəyyən edilmişdir ki, tərkibində çirkləri olmayan saf zülalın hidrolizi zamanı 20 müxtəlif α-amin turşusu ayrılır. Heyvanların, bitkilərin və mikroorqanizmlərin toxumalarında aşkar edilən bütün digər amin turşuları (300-dən çox) təbiətdə sərbəst vəziyyətdə və ya digər üzvi maddələrlə qısa peptidlər və ya komplekslər şəklində mövcuddur.

Zülalların ilkin strukturunun müəyyən edilməsində birinci mərhələ müəyyən bir fərdi zülalın amin turşusu tərkibinin keyfiyyət və kəmiyyət qiymətləndirilməsidir. Yadda saxlamaq lazımdır ki, tədqiqat üçün digər zülalların və ya peptidlərin qarışığı olmadan müəyyən miqdarda təmiz proteinə sahib olmaq lazımdır.

Zülalın turşu hidrolizi

Amin turşusu tərkibini müəyyən etmək üçün zülaldakı bütün peptid bağlarını məhv etmək lazımdır. Təhlil edilən zülal 6 mol/l HC1-də təxminən 110 °C temperaturda 24 saat ərzində hidroliz edilir. Bundan əlavə, glutamin və asparagin qlutamik və aspartik turşulara hidrolizə olunur (yəni, radikaldakı amid bağı pozulur və amin qrupu onlardan ayrılır).

İon mübadiləsi xromatoqrafiyasından istifadə edərək amin turşularının ayrılması

Zülalların turşu hidrolizi ilə əldə edilən amin turşularının qarışığı kation dəyişdirici qatran ilə bir sütunda ayrılır. Belə bir sintetik qatran, Na + ionlarının birləşdiyi ona sıx bağlanmış mənfi yüklü qrupları (məsələn, sulfon turşusu qalıqları -SO 3 -) ehtiva edir (şəkil 1-4).

Amin turşularının qarışığı, amin turşularının əsasən kationlardan ibarət olduğu turşu mühitdə (pH 3.0) kation dəyişdiricisinə əlavə edilir, yəni. müsbət yük daşıyır. Müsbət yüklü amin turşuları mənfi yüklü qatran hissəciklərinə yapışır. Amin turşusunun ümumi yükü nə qədər çox olarsa, onun qatranla əlaqəsi bir o qədər güclü olar. Beləliklə, amin turşuları lizin, arginin və histidin kation dəyişdiricisinə ən güclü, aspartik və qlutamik turşular isə ən zəif bağlanır.

Amin turşularının sütundan sərbəst buraxılması, onları artan ion gücü (yəni NaCl konsentrasiyası) və pH artıran bufer məhlulu ilə yuyulması (elütasiyası) ilə həyata keçirilir. PH artdıqca amin turşuları proton itirir, nəticədə onların müsbət yükü və nəticədə mənfi yüklü qatran hissəcikləri ilə əlaqənin gücü azalır.

Hər bir amin turşusu sütunu müəyyən bir pH və ion gücü ilə tərk edir. Sütunun aşağı ucundan kiçik hissələrdə məhlul (elüat) toplanaraq, tərkibində fərdi amin turşuları olan fraksiyalar əldə etmək olar.

(“hidroliz” haqqında ətraflı məlumat üçün 10-cu suala baxın)

8) Zülal strukturunda kimyəvi bağlar.

9) Zülalların iyerarxiyası və struktur təşkili anlayışı. (12-ci suala bax)

10) Zülalların hidrolizi. Reaksiya kimyası (addımlar, katalizatorlar, reagentlər, reaksiya şəraiti) - hidrolizin tam təsviri.

11) Zülalların kimyəvi çevrilmələri.

Denaturasiya və renaturasiya

Zülal məhlulları 60-80%-ə qədər qızdırıldıqda və ya zülallarda kovalent olmayan əlaqələri məhv edən reagentlərə məruz qaldıqda, zülal molekulunun üçüncü (dördüncü) və ikincil strukturu az və ya çox dərəcədə məhv olur; təsadüfi bir rulonun forması. Bu proses denatürasiya adlanır. Denaturasiya edən reagentlər turşular, qələvilər, spirtlər, fenollar, sidik cövhəri, quanidinxlorid və s. ola bilər. Onların təsirinin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, onlar peptid onurğasının =NH və =CO qrupları və aminturşu radikallarının turşu qrupları ilə hidrogen rabitəsi yaradırlar. , zülalda öz molekuldaxili hidrogen bağlarını əvəz edir, bunun nəticəsində ikincili və üçüncü dərəcəli strukturlar dəyişir. Denatürasiya zamanı zülalın həllolma qabiliyyəti azalır, o, “laxtalanır” (məsələn, toyuq yumurtasını qaynadarkən) və zülalın bioloji aktivliyi itir. Bu, məsələn, antiseptik kimi karbol turşusunun (fenol) sulu məhlulunun istifadəsi üçün əsasdır. Müəyyən şəraitdə, denatürasiya edilmiş protein məhlulu yavaş-yavaş soyuduqda, renaturasiya baş verir - orijinal (doğma) uyğunluğun bərpası. Bu, peptid zəncirinin bükülmə təbiətinin ilkin quruluşla müəyyən edildiyini təsdiqləyir.

Fərdi bir zülal molekulunun denatürasiya prosesi, onun "sərt" üçölçülü strukturunun parçalanmasına səbəb olur, bəzən molekulun əriməsi adlanır. Xarici şəraitdə demək olar ki, hər hansı nəzərə çarpan dəyişiklik, məsələn, istilik və ya pH-da əhəmiyyətli bir dəyişiklik proteinin dördüncü, üçüncü və ikincili strukturlarının ardıcıl pozulmasına səbəb olur. Denaturasiya adətən temperaturun artması, güclü turşuların və qələvilərin, ağır metalların duzlarının, bəzi həlledicilərin (spirt), radiasiyanın və s.

Denatürasiya çox vaxt zülal molekullarının kolloid məhlulunda zülal hissəciklərinin daha böyük hissəciklərə yığılması prosesinə gətirib çıxarır. Vizual olaraq, bu, məsələn, yumurta qovurarkən "zülal" meydana gəlməsi kimi görünür.

Renaturasiya zülalların öz təbii quruluşuna qayıtdığı denaturasiyanın əks prosesidir. Qeyd etmək lazımdır ki, bütün zülallar renaturasiya qabiliyyətinə malik deyildir; Əksər zülallar üçün denatürasiya geri dönməzdir. Əgər zülalın denaturasiyası zamanı fiziki-kimyəvi dəyişikliklər polipeptid zəncirinin sıx yığılmış (sifariş edilmiş) vəziyyətdən nizamsız vəziyyətə keçməsi ilə əlaqələndirilirsə, renaturasiya zamanı zülalların özünü təşkil etmək qabiliyyəti özünü göstərir. polipeptid zəncirindəki amin turşularının ardıcıllığı ilə əvvəlcədən müəyyən edilmiş, yəni irsi məlumatla müəyyən edilmiş ilkin quruluşu . Canlı hüceyrələrdə bu məlumat, yəqin ki, pozulmuş polipeptid zəncirinin ribosomda biosintezi zamanı və ya ondan sonra yerli protein molekulunun quruluşuna çevrilməsi üçün çox vacibdir. İki zəncirli DNT molekulları təxminən 100°C temperatura qədər qızdırıldıqda, əsaslar arasındakı hidrogen bağları qırılır və tamamlayıcı zəncirlər ayrılır - DNT denatürasiya olunur. Bununla belə, yavaş soyuduqda, tamamlayıcı zəncirlər yenidən adi ikiqat sarmalda birləşə bilər. DNT-nin bu renaturasiya qabiliyyəti süni hibrid DNT molekullarını istehsal etmək üçün istifadə olunur.

Təbii protein cisimləri xüsusi, ciddi şəkildə müəyyən edilmiş məkan konfiqurasiyasına malikdir və fizioloji temperaturda və pH dəyərlərində bir sıra xarakterik fiziki-kimyəvi və bioloji xüsusiyyətlərə malikdir. Müxtəlif fiziki və kimyəvi amillərin təsiri altında zülallar laxtalanmaya məruz qalır və çöküntülərə məruz qalır, öz doğma xüsusiyyətlərini itirir. Beləliklə, denaturasiya yerli zülal molekulunun unikal strukturunun, əsasən onun üçüncü strukturunun ümumi planının pozulması, onun xarakterik xüsusiyyətlərinin (həlledicilik, elektroforetik hərəkətlilik, bioloji aktivlik və s.) itirilməsi kimi başa düşülməlidir. Əksər zülallar məhlulları 50-60°C-dən yuxarı qızdırıldıqda denatürasiya olunur.

Denaturasiyanın xarici təzahürləri, xüsusən də izoelektrik nöqtədə həll olma qabiliyyətinin itirilməsinə, protein məhlullarının özlülüyünün artmasına, sərbəst funksional SH qruplarının sayının artmasına və rentgen şüalarının səpilməsinin təbiətinin dəyişməsinə qədər azalır. Denatürasiyanın ən xarakterik əlaməti zülalın bioloji aktivliyinin (katalitik, antigen və ya hormonal) kəskin azalması və ya tam itirilməsidir. 8M karbamid və ya başqa bir agentin səbəb olduğu zülal denatürasiyası ilk növbədə qeyri-kovalent bağları (xüsusilə hidrofobik qarşılıqlı təsirlər və hidrogen bağları) məhv edir. Disulfid bağları reduksiya edən merkaptoetanolun iştirakı ilə pozulur, polipeptid zəncirinin özünün peptid bağları isə təsirlənmir. Bu şəraitdə yerli zülal molekullarının qlobulları açılır və təsadüfi və nizamsız strukturlar əmələ gəlir (Şəkil 2).

Zülal molekulunun denaturasiyası (sxem).

a - ilkin vəziyyət; b - molekulyar quruluşun geri dönən pozulmasının başlanğıcı; c - polipeptid zəncirinin geri dönməz açılması.

Ribonükleazanın denaturasiyası və renaturasiyası (Anfinsenə görə).

a - yerləşdirmə (karbamid + merkaptoetanol); b - yenidən qatlama.

1. Protein hidrolizi: H+

[− NH2─CH─ CO─NH─CH─CO − ]n +2nH2O → n NH2 − CH − COOH + n NH2 ─ CH ─ COOH

│ │ ‌‌│ │

Amin turşusu 1 amin turşusu 2

2. Zülalların çökməsi:

a) geri çevrilə bilən

Məhlulda zülal ↔ protein çöküntüsü. Na+, K+ duzlarının məhlullarının təsiri altında baş verir

b) geri dönməz (denaturasiya)

Xarici amillərin (temperatur; mexaniki təsir - təzyiq, sürtmə, silkələmə, ultrasəs; kimyəvi agentlərin təsiri - turşular, qələvilər və s.) təsiri altında denaturasiya zamanı zülalın ikinci, üçüncü və dördüncü strukturlarında dəyişiklik baş verir. makromolekul, yəni onun doğma məkan quruluşu. Zülalın ilkin quruluşu və nəticədə kimyəvi tərkibi dəyişmir.

Denatürasiya zamanı zülalların fiziki xassələri dəyişir: həllolma qabiliyyəti azalır və bioloji aktivlik itir. Eyni zamanda, müəyyən kimyəvi qrupların aktivliyi artır, proteolitik fermentlərin zülallara təsiri asanlaşdırılır və buna görə də hidroliz daha asan olur.

Məsələn, albumin - yumurta ağı - 60-70° temperaturda məhluldan çökür (laxtalanır), suda həll olunma qabiliyyətini itirir.

Zülal denatürasiyası prosesinin sxemi (zülal molekullarının üçüncü və ikincili strukturlarının məhv edilməsi)

3. Zülalların yanması

Zülallar azot, karbon dioksid, su və bəzi digər maddələr istehsal etmək üçün yanırlar. Yanma, yandırılmış lələklərin xarakterik qoxusu ilə müşayiət olunur

4. Zülallara rəng (keyfiyyət) reaksiyaları:

a) ksantoprotein reaksiyası (tərkibində benzol halqaları olan amin turşusu qalıqlarına):

Zülal + HNO3 (konk.) → sarı rəng

b) biuret reaksiyası (peptid bağlarına):

Protein + CuSO4 (sat) + NaOH (konk) → parlaq bənövşəyi rəng

c) sistein reaksiyası (kükürdlü amin turşusu qalıqlarına):

Protein + NaOH + Pb(CH3COO)2 → Qara rəng

Zülallar Yerdəki bütün həyatın əsasını təşkil edir və orqanizmlərdə müxtəlif funksiyaları yerinə yetirir.

Zülalların duzlanması

Tuzlama, qələvi və qələvi torpaq metallarının konsentratlaşdırılmış duzlarının neytral məhlulları ilə sulu məhlullardan zülalların ayrılması prosesidir. Zülal məhluluna böyük konsentrasiyalarda duzlar əlavə edildikdə, zülal hissəcikləri susuzlaşır və yük çıxarılır və zülallar çökür. Zülalın çökmə dərəcəsi çöküntü məhlulunun ion gücündən, zülal molekulunun hissəcik ölçüsündən, yükünün böyüklüyündən və hidrofilliyindən asılıdır. Müxtəlif zülallar müxtəlif duz konsentrasiyalarında çökür. Buna görə də duz konsentrasiyasını tədricən artırmaqla əldə edilən çöküntülərdə ayrı-ayrı zülallar müxtəlif fraksiyalarda olur. Zülalların duzlanması geri dönən bir prosesdir və duzu çıxardıqdan sonra zülal öz təbii xüsusiyyətlərini bərpa edir. Buna görə də duzlama klinik praktikada qan serum zülallarının ayrılması, həmçinin müxtəlif zülalların ayrılması və təmizlənməsi üçün istifadə olunur.

Əlavə edilmiş anionlar və kationlar zülalların nəmlənmiş zülal qabığını məhv edir ki, bu da zülal məhlullarının sabitlik amillərindən biridir. Ən çox istifadə edilən məhlullar Na və ammonium sulfatlardır. Bir çox zülallar nəmləndirici qabığının ölçüsünə və malik olduqları yükün miqdarına görə fərqlənir. Hər bir zülalın öz duzlama zonası var. Duzlaşdırıcı maddə çıxarıldıqdan sonra zülal öz bioloji aktivliyini və fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərini saxlayır. Klinik praktikada duzlama üsulu qlobulinləri (ammonium sulfat (NH4)2SO4-ün 50% məhlulu əlavə edildikdə çöküntü əmələ gəlir) və albuminləri (100% ammonium sulfat (NH4) məhlulu olduqda çöküntü əmələ gətirir) ayırmaq üçün istifadə olunur. 2SO4 əlavə olunur).

Tuzlanma miqdarı aşağıdakılardan təsirlənir:

1) duzun təbiəti və konsentrasiyası;

2) pH mühiti;

3) temperatur.

Əsas rolu ionların valentliyi oynayır.

12) Zülalın ilkin, ikincili, üçüncü dərəcəli quruluşunun təşkili xüsusiyyətləri.

Hal-hazırda, bir protein molekulunun struktur təşkilatının dörd səviyyəsinin mövcudluğu eksperimental olaraq sübut edilmişdir: birincili, ikincili, üçüncülü və dördüncü quruluş.

§ 9. ZÜLALLARIN FİZİKİ VƏ KİMYƏSİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Zülallar çox böyük molekullardır, onlar yalnız nuklein turşularının və polisaxaridlərin fərdi nümayəndələrindən sonra ikinci ola bilər. Cədvəl 4 bəzi zülalların molekulyar xüsusiyyətlərini göstərir.

Cədvəl 4

Bəzi zülalların molekulyar xüsusiyyətləri

	Nisbi molekulyar çəki	Dövrələrin sayı	Amin turşusu qalıqlarının sayı
Ribonukleaza
Mioqlobin
Ximotripsin
Hemoqlobin
Qlutamat dehidrogenaz

Protein molekullarında çox fərqli sayda amin turşusu qalıqları ola bilər - 50-dən bir neçə minə qədər; zülalların nisbi molekulyar çəkiləri də çox dəyişir - bir neçə mindən (insulin, ribonukleaza) bir milyona (qlutamat dehidrogenaz) və ya daha çox. Zülallarda polipeptid zəncirlərinin sayı birdən bir neçə on və hətta minlərlə ola bilər. Beləliklə, tütün mozaika virusu zülalında 2120 protomer var.

Bir zülalın nisbi molekulyar çəkisini bilməklə, onun tərkibinə nə qədər amin turşusu qalıqlarının daxil olduğunu təxminən təxmin etmək olar. Bir polipeptid zəncirini meydana gətirən amin turşularının orta nisbi molekulyar çəkisi 128-dir. Peptid bağı əmələ gəldikdə, bir su molekulu xaric olur, buna görə də bir amin turşusu qalığının orta nisbi çəkisi 128 - 18 = 110 olacaqdır. Bunlardan istifadə etməklə Məlumata görə, nisbi molekulyar çəkisi 100.000 olan zülalın təxminən 909 amin turşusu qalığından ibarət olacağını hesablamaq olar.

Zülal molekullarının elektrik xassələri

Zülalların elektrik xassələri onların səthində müsbət və mənfi yüklü amin turşusu qalıqlarının olması ilə müəyyən edilir. Yüklü zülal qruplarının olması zülal molekulunun ümumi yükünü təyin edir. Əgər zülallarda mənfi yüklü amin turşuları üstünlük təşkil edirsə, onda onun neytral məhluldakı molekulu müsbət yüklülər üstünlük təşkil edərsə, müsbət yükə malik olacaqdır; Zülal molekulunun ümumi yükü də mühitin turşuluğundan (pH) asılıdır. Hidrogen ionlarının konsentrasiyasının artması (turşuluğun artması) ilə karboksil qruplarının dissosiasiyası bastırılır:

və eyni zamanda protonlanmış amin qruplarının sayı artır;

Beləliklə, mühitin turşuluğu artdıqca zülal molekulunun səthində mənfi yüklü qrupların sayı azalır və müsbət yüklü qrupların sayı artır. Hidrogen ionlarının konsentrasiyasının azalması və hidroksid ionlarının konsentrasiyasının artması ilə tamamilə fərqli bir mənzərə müşahidə olunur. Dissosiasiya olunmuş karboksil qruplarının sayı artır

və protonlanmış amin qruplarının sayı azalır

Beləliklə, mühitin turşuluğunu dəyişdirərək, zülal molekulunun yükünü dəyişə bilərsiniz. Zülal molekulunda mühitin turşuluğunun artması ilə mənfi yüklü qrupların sayı azalır və müsbət yüklülərin sayı artır, molekul tədricən mənfi yükünü itirir və müsbət yük alır. Məhlulun turşuluğu azaldıqda isə əks mənzərə müşahidə olunur. Aydındır ki, müəyyən pH dəyərlərində molekul elektrik cəhətdən neytral olacaq, yəni. müsbət yüklü qrupların sayı mənfi yüklü qrupların sayına bərabər olacaq və molekulun ümumi yükü sıfıra bərabər olacaqdır (şək. 14).

Zülalın ümumi yükünün sıfır olduğu pH dəyəri izoelektrik nöqtə adlanır və təyin olunur.pI.

düyü. 14. İzoelektrik nöqtənin vəziyyətində zülal molekulunun ümumi yükü sıfıra bərabərdir.

Əksər zülallar üçün izoelektrik nöqtə pH 4,5 ilə 6,5 aralığındadır. Bununla belə, istisnalar var. Aşağıda bəzi zülalların izoelektrik nöqtələri verilmişdir:

İzoelektrik nöqtənin altındakı pH dəyərlərində zülal yuxarıda ümumi müsbət yük daşıyır, ümumi mənfi yük daşıyır;

İzoelektrik nöqtədə zülalın həllolma qabiliyyəti minimaldır, çünki bu vəziyyətdə onun molekulları elektrik cəhətdən neytraldır və onlar arasında qarşılıqlı itələmə qüvvələri yoxdur, buna görə də hidrogen və ion bağları, hidrofobik qarşılıqlı təsirlər və van der Waals qüvvələri. pI-dən fərqli pH dəyərlərində zülal molekulları eyni yükü daşıyacaqlar - ya müsbət, ya da mənfi. Bunun nəticəsində molekullar arasında elektrostatik itələmə qüvvələri mövcud olacaq, onların bir-birinə yapışmasına mane olacaq və həll qabiliyyəti daha yüksək olacaqdır.

Protein həlli

Zülallar suda həll olunur və həll olunmur. Zülalların həllolma qabiliyyəti onların quruluşundan, pH dəyərindən, məhlulun duz tərkibindən, temperaturdan və digər amillərdən asılıdır və zülal molekulunun səthində yerləşən həmin qrupların təbiəti ilə müəyyən edilir. Həll olunmayan zülallara keratin (saç, dırnaq, lələk), kollagen (tendon), fibroin (klik, hörümçək toru) daxildir. Bir çox digər zülallar suda həll olunur. Həll qabiliyyəti onların səthində yüklü və qütb qruplarının olması ilə müəyyən edilir (-COO -, -NH 3 +, -OH və s.). Zülalların yüklü və qütb qrupları su molekullarını cəlb edir və onların ətrafında nəmləndirici qabıq əmələ gəlir (şəkil 15), mövcudluğu onların suda həll olma qabiliyyətini müəyyən edir.

düyü. 15. Zülal molekulunun ətrafında nəmləndirici qabığın əmələ gəlməsi.

Zülalın həllinə məhlulda neytral duzların (Na 2 SO 4, (NH 4) 2 SO 4 və s.) olması təsir göstərir. Aşağı duz konsentrasiyalarında zülalın həllolma qabiliyyəti artır (Şəkil 16), çünki belə şəraitdə qütb qruplarının dissosiasiya dərəcəsi artır və zülal molekullarının yüklü qrupları qorunur və bununla da aqreqatların və zülalların əmələ gəlməsinə kömək edən zülal-zülal qarşılıqlı təsirini azaldır. yağıntı. Yüksək duz konsentrasiyalarında nəmləndirici qabığın məhv olması səbəbindən zülalın həllolma qabiliyyəti azalır (şəkil 16), zülal molekullarının yığılmasına səbəb olur.

düyü. 16. Zülalın həllolma qabiliyyətinin duz konsentrasiyasından asılılığı

Yalnız duz məhlullarında həll olunan və təmiz suda həll olmayan zülallar var, belə zülallar adlanır. qlobulinlər. Digər zülallar var - albuminlər, qlobulinlərdən fərqli olaraq onlar təmiz suda çox həll olurlar.
Zülalların həllolma qabiliyyəti məhlulların pH-dan da asılıdır. Artıq qeyd etdiyimiz kimi, zülallar izoelektrik nöqtədə minimal həll qabiliyyətinə malikdirlər ki, bu da zülal molekulları arasında elektrostatik itmənin olmaması ilə izah olunur.
Müəyyən şəraitdə zülallar gel əmələ gətirə bilər. Bir gel əmələ gəldikdə, zülal molekulları sıx bir şəbəkə meydana gətirir, daxili boşluğu bir həlledici ilə doldurulur. Jellər, məsələn, jelatin (bu zülal jele hazırlamaq üçün istifadə olunur) və kəsmik süd hazırlayarkən süd zülallarından əmələ gəlir.
Temperatur zülalın həllinə də təsir edir. Yüksək temperaturlara məruz qaldıqda, bir çox zülallar strukturlarının pozulması səbəbindən çökür, lakin bu barədə növbəti hissədə daha ətraflı danışacağıq.

Protein denatürasiyası

Bizə yaxşı məlum olan bir fenomeni nəzərdən keçirək. Yumurtanın ağı qızdırıldıqda tədricən bulanıqlaşır və sonra bərk kəsmik əmələ gətirir. Laxtalanmış yumurta ağı - yumurta albumin - soyuduqdan sonra həll olunmur, qızdırmadan əvvəl yumurta ağı suda yaxşı həll olunurdu. Eyni hadisələr demək olar ki, bütün qlobal zülalların qızdırıldığı zaman baş verir. İstilik zamanı baş verən dəyişikliklər deyilir denaturasiya. Təbii halında olan zülallar adlanır doğma zülallar və denatürasiyadan sonra - denatürasiya edilmiş.
Denaturasiya zamanı zəif bağların (ion, hidrogen, hidrofobik qarşılıqlı təsirlər) qopması nəticəsində zülalların yerli konformasiyası pozulur. Bu proses nəticəsində zülalın dördüncü, üçüncü və ikincili strukturları məhv edilə bilər. İlkin struktur qorunub saxlanılır (şək. 17).

düyü. 17. Zülalların denaturasiyası

Denatürasiya zamanı səthdə yerli zülallarda molekulun dərinliyində yerləşən hidrofob amin turşusu radikalları meydana çıxır və nəticədə aqreqasiya şəraiti yaranır. Zülal molekullarının aqreqatları çökür. Denaturasiya zülalın bioloji funksiyasının itirilməsi ilə müşayiət olunur.

Protein denatürasiyası təkcə temperaturun yüksəlməsi ilə deyil, həm də digər amillərlə baş verə bilər. Turşular və qələvilər zülal denatürasiyasına səbəb ola bilər: onların təsiri nəticəsində ionogen qruplar yenidən yüklənir, bu da ion və hidrogen bağlarının qırılmasına səbəb olur. Karbamid hidrogen bağlarını məhv edir, bu da zülalların doğma quruluşunu itirməsi ilə nəticələnir. Denaturasiya edən maddələr üzvi həlledicilər və ağır metal ionlarıdır: üzvi həlledicilər hidrofobik bağları məhv edir, ağır metal ionları isə zülallarla həll olunmayan komplekslər əmələ gətirir.

Denatürasiya ilə yanaşı, əks proses də var - renaturasiya. Denatürasiya faktoru aradan qaldırıldıqda, orijinal yerli quruluş bərpa edilə bilər. Məsələn, məhlul yavaş-yavaş otaq temperaturuna qədər soyuduqda tripsinin yerli strukturu və bioloji funksiyası bərpa olunur.

Zülallar normal həyat prosesləri zamanı hüceyrədə də denatürasiya edə bilirlər. Aydındır ki, zülalların yerli strukturunun və funksiyasının itirilməsi son dərəcə arzuolunmaz bir hadisədir. Bu baxımdan xüsusi zülalları qeyd etmək lazımdır - şaperonlar. Bu zülallar qismən denatürasiya olunmuş zülalları tanıya bilir və onlara bağlanaraq, öz doğma konformasiyasını bərpa edir. Şaperonlar, həmçinin denatürasiyada irəliləmiş zülalları tanıyır və onları parçalandıqları (deqradasiyaya uğradıqları) lizosomlara nəql edirlər. Şaperonlar zülal sintezi zamanı üçüncü və dördüncü strukturların formalaşmasında da mühüm rol oynayır.

Bilmək maraqlıdır! Hal-hazırda dəli dana xəstəliyi kimi bir xəstəlikdən tez-tez bəhs edilir. Bu xəstəliyə prionlar səbəb olur. Heyvanlarda və insanlarda neyrodegenerativ xarakterli digər xəstəliklərə səbəb ola bilərlər. Prionlar protein təbiətinin yoluxucu agentləridir. Hüceyrəyə daxil olan prion, hüceyrə həmkarının uyğunlaşmasında dəyişikliyə səbəb olur, özü də priona çevrilir. Xəstəlik belə yaranır. Prion zülalı ikincil quruluşuna görə hüceyrə zülalından fərqlənir. Zülalın prion forması əsasən varb-qatlanmış struktur və hüceyrəli -a- spiral.

Zülallar biopolimerlərdir, monomerləri peptid bağları vasitəsilə bir-biri ilə bağlanan alfa amin turşusu qalıqlarıdır. Hər bir zülalın amin turşusu ardıcıllığı canlı orqanizmlərdə ciddi şəkildə müəyyən edilir, o, zülal molekullarının biosintezinin baş verdiyi oxunuş əsasında bir genetik koddan istifadə edərək şifrələnir. Zülalların qurulmasında 20 amin turşusu iştirak edir.

Zülal molekullarının aşağıdakı struktur növləri fərqləndirilir:

1. İlkin. Xətti zəncirdə amin turşusu ardıcıllığını təmsil edir.
2. İkinci dərəcəli. Bu, peptid qrupları arasında hidrogen bağlarının formalaşmasından istifadə edərək, polipeptid zəncirlərinin daha yığcam düzülüşüdür. İkinci dərəcəli quruluşun iki variantı var - alfa sarmal və beta qat.
3. Üçüncü. Bu, bir polipeptid zəncirinin globula düzülməsidir. Bu zaman hidrogen və disulfid bağları yaranır və amin turşusu qalıqlarının hidrofobik və ionik qarşılıqlı təsiri hesabına molekulun stabilləşməsi həyata keçirilir.
4. Dördüncü dövr. Bir zülal kovalent olmayan bağlar vasitəsilə bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan bir neçə polipeptid zəncirindən ibarətdir.

Beləliklə, müəyyən bir ardıcıllıqla bağlanan amin turşuları bir polipeptid zəncirini meydana gətirir, ayrı-ayrı hissələri spiral şəklində bükülür və ya qıvrımlar əmələ gətirir. İkinci dərəcəli strukturların belə elementləri zülalın üçüncü strukturunu təşkil edən qlobullar əmələ gətirir. Ayrı-ayrı qlobullar bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, dördüncü quruluşa malik mürəkkəb protein kompleksləri əmələ gətirir.

Zülalların təsnifatı

Zülal birləşmələrini təsnif etmək üçün bir neçə meyar var. Tərkibinə görə sadə və mürəkkəb zülallar fərqləndirilir. Kompleks zülal maddələri kimyəvi təbiəti fərqli ola bilən qeyri-amin turşu qruplarını ehtiva edir. Bundan asılı olaraq, onlar ayırd edirlər:

• glikoproteinlər;
• lipoproteinlər;
• nukleoproteinlər;
• metalloproteinlər;
• fosfoproteinlər;
• xromoproteinlər.

Quruluşun ümumi növünə görə təsnifat da var:

• fibrilyar;
• kürə şəklində;
• membran

Zülallar yalnız amin turşusu qalıqlarından ibarət sadə (təkkomponentli) zülallardır. Həll qabiliyyətinə görə onlar aşağıdakı qruplara bölünür:

Protein adı	Həlledicilik	Nümunələr
Prolaminlər	Suda az həll olur, 70-80% etanolda yaxşı həll olunur. Böyük miqdarda arginin ehtiva edir.	Zülallar taxıl toxumlarına xasdır (hordein arpada, zein qarğıdalıda olur).
Histonlar	Zəif hidroklor turşusunda həll olunur.	Onlar xromosomları təşkil edən xromatində mövcuddur.
Skleroproteinlər (protenoidlər)	Suda, duzlu mayelərdə, seyreltilmiş turşularda və qələvilərdə həll olunmur.	Dəstəkləyici toxumalarda (sümüklər, saçlar, qığırdaqlar, vətərlər) var. Çoxlu prolin, alanin, qlisin daxildir.
Albumin	Su və duz məhlullarında həll olunur.	Laktoalbumin süd zülalıdır, seroalbumin qan zərdabıdır.
Qlobulinlər	Onlar aşağı konsentrasiyalı duz məhlullarında yaxşı həll olunurlar.	Onlar paxlalı və yağlı bitkilərin bir hissəsidir (fazeolin - lobya toxumu, paxlalı - noxud toxumu və s.).
Protaminlər	Turşularda həll olunur.	Onlar insan və heyvanların cinsi hüceyrələrində xeyli miqdarda olur. Məsələn, balıqların spermasında (salmin - qızılbalıq ailəsi).
Qlütelinlər	Qələvilərdə həll olunur.	Bitkilərdə var: meyvələr və yaşıl hissələr. Buğda taxılının qliadini qlüteninlə birlikdə kleykovina əmələ gətirir, bunun sayəsində xəmir elastik olur.[ЗМ1]

Belə bir təsnifat tamamilə dəqiq deyil, çünki son tədqiqatlara görə, bir çox sadə zülallar minimal miqdarda qeyri-zülal birləşmələri ilə əlaqələndirilir. Beləliklə, bəzi zülalların tərkibində piqmentlər, karbohidratlar və bəzən lipidlər var ki, bu da onları daha mürəkkəb protein molekullarına bənzədir.

Zülalın fiziki-kimyəvi xassələri

Zülalların fiziki-kimyəvi xassələri onların molekullarında olan amin turşusu qalıqlarının tərkibi və miqdarı ilə müəyyən edilir. Polipeptidlərin molekulyar çəkiləri çox dəyişir: bir neçə mindən bir milyona və ya daha çox. Zülal molekullarının kimyəvi xassələri müxtəlifdir, o cümlədən amfoterlik, həll olma qabiliyyəti və denatürasiya qabiliyyəti.

Amfoterlik

Zülallarda həm turşu, həm də əsas amin turşuları olduğundan, molekulda həmişə sərbəst turşu və sərbəst əsas qruplar (müvafiq olaraq COO- və NH3+) olacaqdır. Yük əsas və turşu amin turşusu qruplarının nisbəti ilə müəyyən edilir. Bu səbəbdən pH azaldıqda zülallar “+”, pH yüksəldikdə isə əksinə “-” yüklənir. PH izoelektrik nöqtəyə uyğundursa, zülal molekulunun yükü sıfır olacaqdır. Amfoterlik bioloji funksiyalar üçün vacibdir, bunlardan biri də qan pH səviyyəsini qorumaqdır.

Həlledicilik

Zülalların həll olma xüsusiyyətlərinə görə təsnifatı artıq yuxarıda verilmişdir. Zülal maddələrinin suda həll olması iki amillə izah olunur:

• zülal molekullarının yüklənməsi və qarşılıqlı itməsi;
• zülal ətrafında nəmləndirici qabığın əmələ gəlməsi - su dipolları qlobulun xarici hissəsində yüklü qruplarla qarşılıqlı əlaqədə olur.

Denatürasiya

Denaturasiyanın fiziki-kimyəvi xassəsi bir sıra amillərin: temperaturun, spirtlərin, ağır metalların duzlarının, turşuların və digər kimyəvi maddələrin təsiri altında zülal molekulunun ikincili, üçüncü dərəcəli strukturunun məhv edilməsi prosesidir.

Vacibdir!İlkin struktur denatürasiya zamanı məhv edilmir.

Zülalların kimyəvi xassələri, keyfiyyət reaksiyaları, reaksiya tənlikləri

Zülalların kimyəvi xassələri onların keyfiyyətcə aşkarlanması üçün reaksiyalar nümunəsindən istifadə etməklə nəzərdən keçirilə bilər. Keyfiyyət reaksiyaları bir birləşmədə bir peptid qrupunun varlığını təyin etməyə imkan verir:

1. Ksantoprotein. Zülal nitrat turşusunun yüksək konsentrasiyasına məruz qaldıqda, qızdırılan zaman sarıya çevrilən bir çöküntü əmələ gəlir.

2. Biuret. Zəif qələvi zülal məhlulu mis sulfata məruz qaldıqda, mis ionları və polipeptidlər arasında mürəkkəb birləşmələr əmələ gəlir ki, bu da məhlulun bənövşəyi-mavi rəngə çevrilməsi ilə müşayiət olunur. Reaksiya qan zərdabında və digər bioloji mayelərdə zülalın konsentrasiyasını təyin etmək üçün klinik praktikada istifadə olunur.

Digər mühüm kimyəvi xüsusiyyət zülal birləşmələrində kükürdün aşkarlanmasıdır. Bu məqsədlə bir qələvi protein məhlulu qurğuşun duzları ilə qızdırılır. Bu, tərkibində qurğuşun sulfid olan qara çöküntü əmələ gətirir.

Zülalın bioloji əhəmiyyəti

Fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə zülallar çoxlu sayda bioloji funksiyaları yerinə yetirir, bunlara aşağıdakılar daxildir:

• katalitik (protein fermentləri);
• nəqliyyat (hemoqlobin);
• struktur (keratin, elastin);
• kontraktil (aktin, miyozin);
• qoruyucu (immunoglobulinlər);
• siqnalizasiya (reseptor molekulları);
• hormonal (insulin);
• enerji.

Zülallar insan orqanizmi üçün vacibdir, çünki onlar hüceyrələrin əmələ gəlməsində iştirak edir, heyvanlarda əzələlərin yığılmasını təmin edir və qan zərdabı ilə birlikdə bir çox kimyəvi birləşmələri nəql edir. Bundan əlavə, protein molekulları əsas amin turşularının mənbəyidir və antikorların istehsalında və toxunulmazlığın formalaşmasında iştirak edərək qoruyucu funksiyanı yerinə yetirir.

Zülal haqqında TOP 10 az bilinən faktlar

1. Zülallar 1728-ci ildə italyan Jacopo Bartolomeo Beccari undan zülal təcrid etdikdən sonra öyrənilməyə başlandı.
2. Rekombinant zülallar indi geniş istifadə olunur. Onlar bakteriyaların genomunu dəyişdirərək sintez edilir. Xüsusilə tibbdə istifadə olunan insulin, böyümə faktorları və digər zülal birləşmələri bu yolla əldə edilir.
3. Antarktika balıqlarında qanın donmasının qarşısını alan zülal molekulları aşkar edilib.
4. Resilin zülalı ideal elastikdir və həşərat qanadlarının bağlanma nöqtələri üçün əsasdır.
5. Bədəndə digər zülal birləşmələrinin düzgün yerli üçüncü və ya dördüncü quruluşunu bərpa etməyə qadir olan unikal şaperon zülalları var.
6. Hüceyrə nüvəsində xromatinin sıxılmasında iştirak edən histonlar - zülallar var.
7. Antikorların molekulyar təbiəti - xüsusi qoruyucu zülallar (immunoqlobulinlər) 1937-ci ildə fəal şəkildə öyrənilməyə başlandı. Tiselius və Kabat elektroforezdən istifadə edərək sübut etdilər ki, immunlaşdırılmış heyvanlarda qamma fraksiya artıb və zərdabın təhrikedici antigen tərəfindən sorulmasından sonra fraksiyalar arasında zülalların paylanması bütöv heyvan şəklinə qayıdıb.
8. Yumurta ağı zülal molekulları tərəfindən ehtiyat funksiyasının həyata keçirilməsinin parlaq nümunəsidir.
9. Kollagen molekulunda hər üçüncü amin turşusu qalığı qlisin tərəfindən əmələ gəlir.
10. Qlikoproteinlərin tərkibində 15-20% karbohidratlar, proteoqlikanların tərkibində isə onların payı 80-85% təşkil edir.

Nəticə

Zülallar ən mürəkkəb birləşmələrdir, onsuz hər hansı bir orqanizmin həyatını təsəvvür etmək çətindir. 5000-dən çox zülal molekulu müəyyən edilmişdir, lakin hər bir fərdin öz zülal dəsti var və bu, onu öz növünün digər fərdlərindən fərqləndirir.

Zülalların ən mühüm kimyəvi və fiziki xassələri yenilənib: 21 mart 2019-cu il: Elmi məqalələr.Ru

Dərsin məqsədi: zülal, onun quruluşu, fiziki və kimyəvi xassələri haqqında anlayış formalaşdırır.

Dərslər zamanı

I. Təşkilati məqam

II. Biliklərin yenilənməsi

(Şagirdlərdən “Amin turşuları” mövzusunu əvvəlcədən nəzərdən keçirmələri xahiş olunur.)

İki şagird lövhədə işləyir.

Məşq 1. 2-aminopropanoik turşu (alanin) və 3-metil-2-aminobutanik turşu (valin) üçün düsturları yazın. Bu turşulara başqa hansı adlar təklif edə bilərsiniz?

Tapşırıq 2. 2-aminoetan turşusunun düsturunu yazın. Bu turşunun başqa hansı adlarını bilirsiniz? Bu turşunun iki qalığından dipeptid düzəldin. Peptid bağının yerini göstərin.

Frontal söhbət.

– Amin turşularına hansı iki funksional qrup daxildir?
– Amin turşuları turşu-əsas xüsusiyyətlərinə görə hansılardır? Bu xassələr hansı funksional qruplar hesabına həyata keçirilir?
– Peptid bağı anlayışını verin.
– Amin turşuları hidrogen bağları yarada bilərmi? Hansı atom qruplarına görə?
– Hansı maddələrə polimerlər deyilir? Sizə məlum olan polimerlərə nümunələr verin.

III. Koqnitiv tapşırığın ifadəsi

Şurada işləyən tələbələr yerinə yetirilən tapşırıq haqqında hesabat verirlər.

Lövhə iki qlisin qalığından ibarət dipeptidi göstərir və iki amin turşusunun formullarını göstərir: alanin və valin.

Müxtəlif tərkibli amin turşularından dipeptid əmələ gələ bilərmi? (Slayd 1.) Bu suala cavab vermək üçün dipeptiddəki peptid bağının yerinə baxın.

Cavab verin. Bir amin turşusunun amin qrupu və digər amin turşusunun karboksil qrupu peptid bağının yaranmasında iştirak edir; amin turşularının yan radikalları dipeptidin əmələ gəlməsində iştirak etmir.

Bu maddəyə amin turşularını əlavə etmək mümkündürmü? Cavabınızı əsaslandırın.

Cavab verin. Qoşulmaq mümkündür, çünki Dipeptid molekulunda sərbəst karboksil qrupu (C-terminus) və bir amin qrupu (N-terminus) var. Zəncir hər iki tərəfdən böyüyə bilər (slayd 2).

Neçə bağlantı variantı təklif edə bilərsiniz?

Cavab verin. iki. Amin turşusu qlisin birinci yerdə olduqda və amin turşusu glisin ikinci yerdə olduqda (slayd 3).

Cavab verin. Zülallar α-amin turşularından ibarət xətti bioloji polimerlərdir.

Bu tərifi iş vərəqlərinizə yazın.

Burada iki polipeptid zənciri var. Hansı peptid zülalın bir hissəsi ola bilər və niyə? (Slayd 4.)

Cavab verin. Birincisi, çünki -amin turşuları tərəfindən əmələ gəlir.

Zülalın ilkin strukturunu hansı bağlar təşkil edir?

Cavab verin.İlkin quruluş peptid bağları ilə formalaşır.

Bunu iş vərəqinizdəki cədvəldə qeyd edin.

Lakin zülal xətti polipeptid zəncirindən daha mürəkkəb bir makromolekuldur. Zülalın ilkin quruluşu ilə yanaşı, ikinci, üçüncü, bəzi hallarda dördüncü strukturları da nəzərə almaq lazımdır. Hidrogen bağları zülalın ikincil strukturunun formalaşmasında böyük rol oynayır. Hidrogen bağları elektronmənfi atomlar (oksigen, azot və s.) tərəfindən əmələ gəlir, onlardan biri ilə bir hidrogen atomu bağlanır və hər üç atom eyni düz xətt üzərindədir.

Bəzi zülallar, həmçinin hidrogen bağları, hidrofilik-hidrofobik qarşılıqlı təsirlər və elektrostatik cazibə qüvvələri sayəsində dördüncü bir quruluş meydana gətirirlər. Dördüncü quruluşa malik bəzi zülallar metal ionundan və bir neçə zülal zəncirindən (ilkin quruluşda fərqli və ya eyni) əmələ gələn zülal hissəsindən ibarətdir (slayd 7). Bunu iş vərəqinizə yazın.

Zülallar öz funksiyalarını yalnız müvafiq üçüncü (və əgər varsa dördüncü) strukturların mövcudluğunda düzgün yerinə yetirirlər.

Zülalların fiziki xassələri

Zülallar yüksək molekulyar birləşmələrdir, yəni. Bunlar yüksək molekulyar çəkiyə malik maddələrdir. Zülalların molekulyar çəkisi 5 mindən milyonlarla amu arasında dəyişir. (insulin – 6500 Da; qrip virusu proteini – 32 milyon Da).

Zülalların suda həll olması onların funksiyalarından asılıdır. Fibrilyar zülalların molekulları uzunsov, sap kimidir və liflər yaratmaq üçün bir-birinin yanında qruplaşmaya meyllidirlər. Bu tendon toxuması, əzələ və integumentar üçün əsas tikinti materialıdır. Belə zülallar suda həll olunmur.

Zülal molekullarının gücü sadəcə heyrətamizdir! İnsan saçı misdən daha güclüdür və xüsusi polad növləri ilə rəqabət apara bilər. Sahəsi 1 sm2 olan saç dəstəsi 5 ton ağırlığa, 200 min tükdən ibarət qadın hörükləri isə 20 ton ağırlığında yüklü KamAZ yük maşını qaldıra bilir.

Qlobular zülallar toplara qatlanır. Bədəndə onların hərəkətliliyini tələb edən bir sıra bioloji funksiyaları yerinə yetirirlər. Buna görə də globulyar zülallar suda və ya duzların, turşuların və ya əsasların məhlullarında həll olur. Molekulların böyük ölçüsünə görə kolloid adlanan məhlullar əmələ gəlir. ( Albuminin suda həll olunmasının nümayişi.)

Zülalların kimyəvi xassələri

Zülallar qeyri-adi kimyəvi reaksiyalarda iştirak edir, çünki... onlar polimer molekullarıdır. İş kartlarınıza baxın və aşağıdakı suallara cavab verin.

Hansı bağ daha güclüdür: peptid və ya hidrogen?

Cavab verin. Peptid, çünki bu bağ kovalent kimyəvi bağ kimi təsnif edilir.

Hansı protein strukturları daha sürətli və asan parçalanacaq?

Cavab verin. Dördüncü (əgər varsa), üçüncü və ikincili. Birincil quruluş digərlərindən daha uzun sürəcək, çünki daha güclü bağlarla əmələ gəlir.

Denaturasiya zülalın ilkin strukturuna qədər məhv edilməsidir, yəni. peptid bağları qorunur (slayd 8).

Təcrübənin nümayişi. 5 kiçik sınaq borusuna 4 ml albumin məhlulu tökün. Birinci sınaq borusunu 6-10 s (buludlu olana qədər) qızdırın. İkinci sınaq borusuna 2 ml 3M HCl əlavə edin. Üçüncüsü - 2 ml 3M NaOH. Dördüncüdə - 5 damcı 0,1 M AgNO 3. Beşinci - 0,1 M NaNO 3-dən 5 damcı.

Təcrübəni başa vurduqdan sonra tələbələr iş vərəqindəki denaturasiyanın tərifindəki boşluqları doldururlar.

Zülallar denaturasiyadan sonra öz spesifik xüsusiyyətlərini nümayiş etdirəcəkmi?

Cavab verin. Zülalların çoxu denatürasiya zamanı aktivliyini itirir, çünki... zülallar öz spesifik xassələrini yalnız üçüncü və dördüncü strukturların iştirakı ilə nümayiş etdirirlər.

Sizcə, zülalın ilkin strukturunu məhv etmək mümkündürmü?

Cavab verin. Bacarmaq. Bu, bədəndə protein qidalarını həzm edərkən baş verir.

Zülalların ən mühüm xüsusiyyətlərindən biri hidroliz etmək qabiliyyətidir. Protein hidrolizi baş verdikdə, ilkin quruluş məhv olur.

Zülalın tam hidrolizi zamanı hansı maddələr əmələ gəlir?

Cavab verin. -amin turşuları.

Təcrübənin nümayişi (dərsdən əvvəl qoyun). İki sınaq borusuna 2 ml toyuq protein məhlulu tökülür, onlardan birinə 1 ml doymuş festal məhlulu əlavə edilir (tablet əvvəlcə hamar qabıqdan azad edilir). Festal həzmi asanlaşdıran ferment preparatıdır ki, bura lipaz (yağları parçalayır), amilaza (karbohidratları parçalayır), proteaz (zülalları parçalayır). Hər iki sınaq borusu 37-40 ° C temperaturda su banyosuna yerləşdirilir. Zülalın "həzm edilməsi" prosesi 30 dəqiqə davam edir. Qızdırıldıqdan sonra hər iki sınaq borusuna 2 ml ammonium sulfatın doymuş məhlulu və ya zülalın denaturasiyasına səbəb olan hər hansı digər reagent əlavə edilir. Birinci sınaq borusunda (nəzarət) bol ağ çöküntü əmələ gəlir - zülal denatürasiya olunur. İkinci sınaq borusunda (təcrübədə) belə hadisələr müşahidə edilmir - zülal hidrolizi baş verib və kiçik molekulyar çəkiyə malik amin turşuları və peptidlər laxtalanmır.

Təcrübənin nəticələrinə əsasən, iş vərəqlərində "hidroliz" anlayışında boş yerləri doldurun.

Zülal hidrolizinin bədənimiz üçün əhəmiyyəti nədir və o, harada baş verir?

Cavab verin. Həzm prosesləri nəticəsində orqanizmin ehtiyacları üçün amin turşularının istehsalı mədədən başlayır və onikibarmaq bağırsaqda bitir.

Rəng reaksiyaları - zülallara keyfiyyətli reaksiyalar:

a) biuret reaksiyası ( təcrübənin nümayişi);
b) ksantoprotein reaksiyası ( təcrübənin nümayişi).

İş vərəqlərini doldurun (bu reaksiyaların şərtlərinə diqqət yetirin, bu, növbəti dərsdə təcrübələr üçün lazım olacaq).

İş vərəqi Mövzu: “Dələlər. Struktur və xassələri" Zülallar _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Protein strukturlarının növləri Struktur adı Struktur diaqramı Kimyəvi bağın növü Qeydlər İlkin §3 “Ümumi biologiya” dərsliyinə əsasən, red. D.K. Belyaeva; Dərsliyə uyğun olaraq §27 Qabrielyan O.S."Kimya, 10-cu sinif."

dələlər- böyük molekulyar çəkiyə malik təbii polipeptidlər. Onlar bütün canlı orqanizmlərin bir hissəsidir və müxtəlif bioloji funksiyaları yerinə yetirirlər.

Protein quruluşu.

Zülalların 4 quruluş səviyyəsi var:

• zülalın ilkin quruluşu- kosmosda qatlanmış polipeptid zəncirindəki amin turşularının xətti ardıcıllığı:

• zülalın ikincil quruluşu- polipeptid zəncirinin konformasiyası, çünki arasında hidrogen bağları səbəbiylə kosmosda burulma N.H. Və CO qruplarda. 2 quraşdırma üsulu var: α -spiral və β - quruluş.

• protein üçüncü quruluşu fırlanmanın üçölçülü təsviridir α -spiral və ya β - kosmosdakı strukturlar:

Bu quruluş sistein qalıqları arasında -S-S- disulfid körpüləri ilə formalaşır. Belə bir quruluşun yaranmasında əks yüklü ionlar iştirak edir.

• protein dördüncü quruluşu müxtəlif polipeptid zəncirlərinin qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gəlir:

Protein sintezi.

Sintez bərk faza üsuluna əsaslanır, burada ilk amin turşusu bir polimer daşıyıcısı üzərində sabitlənir və ona ardıcıl olaraq yeni amin turşuları əlavə edilir. Daha sonra polimer polipeptid zəncirindən ayrılır.

Proteinin fiziki xassələri.

Zülalın fiziki xüsusiyyətləri onun quruluşu ilə müəyyən edilir, buna görə də zülallar bölünür kürəşəkilli(suda həll olunur) və fibrilyar(suda həll olunmur).

Zülalların kimyəvi xassələri.

1. Protein denatürasiyası(birincili və üçüncü dərəcəli quruluşun ibtidai quruluşu saxlayarkən məhv edilməsi). Denatürasiyaya misal olaraq yumurta qaynadılan zaman yumurta ağının laxtalanmasıdır.

2. Protein hidrolizi- amin turşularının əmələ gəlməsi ilə turşu və ya qələvi məhlulda ilkin strukturun geri dönməz məhv edilməsi. Bu yolla zülalların kəmiyyət tərkibini təyin edə bilərsiniz.

3. Keyfiyyət reaksiyaları:

Biuret reaksiyası- qələvi məhlulda peptid bağının və mis (II) duzlarının qarşılıqlı təsiri. Reaksiya sonunda məhlul bənövşəyi olur.

Ksantoprotein reaksiyası- azot turşusu ilə reaksiya verdikdə sarı rəng müşahidə olunur.

Zülalın bioloji əhəmiyyəti.

1. Zülallar tikinti materialıdır, ondan əzələlər, sümüklər və toxumalar qurulur;

2. Zülallar - reseptorlar. Onlar ətraf mühitdən qonşu hüceyrələrdən gələn siqnalları ötürür və qəbul edirlər.

3. Zülallar orqanizmin immun sistemində mühüm rol oynayır.

4. Zülallar daşıma funksiyalarını yerinə yetirir və molekulları və ya ionları sintez və ya yığılma yerinə nəql edir. (Hemoqlobin oksigeni toxumalara daşıyır.)

5. Zülallar - katalizatorlar - fermentlər. Bunlar reaksiyaları milyonlarla dəfə sürətləndirən çox güclü seçici katalizatorlardır.

Bədəndə sintez edilə bilməyən bir sıra amin turşuları var - əvəzolunmaz, onlar yalnız qidadan alınır: tizin, fenilalanin, metinin, valin, leysin, triptofan, izolösin, treonin.