КЛЕТКАНЫҢ ОРГАНИКАЛЫҚ ЗАТТАРЫ. БЕЛОКТАР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ

Белоктардың химиялық құрамы. Белоктар клетканың органикалық заттары ішінде мөлшері мен маңызы жөнінен бірінші орын алады. Барлық белоктардың құрамына сутегінің, оттегінің, көміртегінің атомдары енеді. Көптеген белоктардың құрамына, бұдан басқа, күкірт атомдары кіреді. Сондай-ақ құрамына темір, мырыш, мыс сияқты металдардың атомдары кіретін белоктар да бар.

Басқа органикалық қосылыстардан белоктардың бірқатар ерекшеліктері бар. Ең алдымен олардың молекулалық массасы өте үлкен болады. Салыстырып байқаңдар: спирттің салыстырмалы молекулалық массасы - 46, сірке қышқылыныкі - 60, бензолдікі - 78, альбуминдікі (жұмыртка белоктарының бірі)- 36 000, гемоглобиндікі (қанның қызыл клеткаларының белогы) - 152 000, миозиндікі (бұлшықет белоктарының бірі) - 500 000. Спирттің, сірке қышқылының, бензолдың және тағы баскалардың молекулаларымен салыстырғанда белок молекуласының өте үлкен болуы түсінікті. Оны құруға мыңдаған атомдар қатысады. Мұндай молекуланың алыптығын көрсету үшін оны макромолекула деп атайды (грекше: «макрос» - үлкен, алып деген сөз).

Белоктардың құрылысы. Белоктар - органикалық қосылыстардың ішіндегі ең күрделісі. Олар полимерлер деп аталатын қосылыстарға жатады. Полимерлердің молекуласы ұзын тізбек түрінде болады да ол тізбекте мономер деп аталатын белгілі бір және айтарлықтай қарапайым құрылым әлденеше рет қайталанып отырады.

Егер мономерді А әрпімен белгілесек, онда полимер құрылымын былай жазуға болады: А - А - А - А - А.

Табиғатта белоктан басқа да көптеген полимерлер бар, мысалы, целлюлоза, крахмал, каучук. Химия өнеркәсібінде көптеген жасанды полимерлер - полиэтилен, капрон, лавсан, т. с. с. жасап шығарылды.

Табиғи және жасанды полимерлердің көпшілігі бірдей мономерлерден құралған. Ал белоктар ұқсас, бірақ, мүлдем бірдей емес мономерлерден құралған. Аминкышқылдары белок мономерлері болып табылады.

Cуретте аминқышқылдары молекуласының екі бөліктен кұралатыны көрініп тұр. Барлық амин қышқылдарының бір бөлігі (қара әріппен жазылған) бірдей болады. Бұл:

Cурет - Аминқышқылдың құрылысы

топтары. Ол амин тобынан (-МН₂) және оның қасында тұрған карбоксил тобынан (-СООН) тұрады. Барлық аминқышқылдары молекуласының екінші бөлігі (олар қызыл әріппен жазылған) әртүрлі болады. Олардың бұл бөлігі радикалдеп аталады.

Алуан түрлі аминқышқылдары белгілі. Алайда кез-келген табиғи: жануарлардың, өсімдіктердің, микробтардың, вирустардың белоктарында маномерлер ретінде 20-ға жуық аминқышқылы белгілі. Олар «сиқырлы» заттар деп аталады. Олардың тізімі таблицада келтірілген.

Табиғи белоктардың құрамына кіретін жиырма аминқышқыл («Сиқырлы» аминқышқылдар)

Жердегі жануарлар әлемінің бірлігіне тағы бір дәлел – барлықорганизм белоктарының бірдей аминқышқылдардан құрылуы.

Белок молекуласы түзілуі кезінде аминқышқылдардың қосылуы барлық аминқышқылдары үшін ортақ топтасулар арқылы жүреді. Мұны жақсы түсіну үшін суретті, қараңдар: бір аминқышқылдардың карбоксил тобы мен көршілес аминқышқылдардың амин тобынан су молекуласы бөлінігі шығады және босаған валенттілік есебінен аминқышкылдардың қалдықтары қосылады. Аминқышқылдардың арасында пептидтік байланыс деп аталатын NH - СО берік ковалентті байланыс туады. Аминқышқылдардың мұндай қосылысы пептид деп аталады. Екі аминкышқылдың пептиді - дипептид, аминқышқылдың үш пептиді - трипептид, ал көптеген амиңқышқылдардың пептидтері - полипептид деп аталады. Белоктардың бәрі де - полипептидтер, яғни ондаған немесе жүздеген аминқышқылдар буындарынан құралған тізбек.

Әрбір тірі организмде толып жатқан алуан түрлі белоктар болады. Сонымен қатар әрбір түрдің өзіңдік ерекше, өзіне ғана тән белоктары бар. Тіпті, жануарлардың әр алуан түрлерінде бірдей қызмет атқаратын белоктардың өздерінің де бір-бірінен айырмашылығы болады. Мысалы, барлық омыртқалы жануарларда - балықтар, қосмекенділер, құстар, сүтқоректілер қанының қызыл клеткаларында жануарлардың бәріне бірдей - оттегін тасымалдау қызметін атқаратын гемоглобин белогы бар. Бірақ жануарлардың әрбір түрінің басқа жануарлар гемолобинінен құрылымы және қасиеттері бойынша ерекшеленетін өз гемоглобині болады.

Белоктардың осындай көп алуан түрлілігін түсіңдіру үшін белоктардың аминқышқыл құрамы бойынша, аминқышқыл буындарының саны бойынша, тізбектегі қатар тәртібі бойынша ерекшеленетінін ескеру керек. Мұнда құрылымдық өзгермелі нұсқа саны астрономиялық санға жетеді.

Егер бір аминқышқыл буыны мөлшерінің 0,35-0,37 нм екенін ескерсек, онда жүздеген аминқышқылы қалдықтарынан тұратын белок макромолекуласының ұзындығы ондаған нанометрге тең болар еді. Шындығына келгенде белок молекулаларының мөлшері әлдекайда аз. Олардың кейбіреулерінің диаметрі тек 5-7 нм ғана шар түрінде болады. Белоктың полипептидтік тізбегі ширатылып, жинақталып жатады. Әрбір белоктардың өзіне тән жиынтығы болады. Белок молекуласы құрылысын толық сипаттау үшін оның бірінші реттік, екінші реттік және үшінші реттік құрылымын білуге тура келеді.

Белок молекуласындағы аминқышқылдар қалдықтарының орналасу реті оның бірінші реттік құрылымын анықтайды. Ол белоктың формуласы іспеттес. Суретте рибонуклеаза белогының бірінші реттік құрылымы көрсетілген. Бұл белоктың құрамына аминқышқылдардың 124 буыны кіреді. Полипептидтік тізбек көбінде толық немесе ішінара спираль тәрізді ширатылады. Бұл -белоктың екінші реттік құрылымы. Мұнда аминқышқылдардың радикалдары спираль сыртында қалады. Спираль орамдары тығыз орналасады. Бір орамдағы N41 - топтары мен көршілес орамдағы СО топтары арасында сутектік байланыс түзіледі. Сутектік байланыс ковалентті байланыстан әлдеқайда әлсіз, алайда бірнеше кайталанғаннан кейін олар берік ілінісетін болады. Сансыз көп сутектік байланыспен «жөрмелген» полипептидтік спираль айтарлықтай берік кұрылым болып табылады.

Полипептидтік спираль одан әрі тағы да жинастырылады. Ол көңіл аударарлық, бірак әрбір белок үшін белгілі және тұрақты пішінде ширатылады. Соның нәтижесінде үшінші реттік құрылым деп аталатын конфигурация пайда болады. Үшінші реттік кұрылымды гидрофобты аминқышкылдары радикалдарының арасында пайда болатын гидрофобты байланыс бекітіп тұрады. Ол сутектік байланыстан әлсіздеу болады. Сулы ортада клеткадағы гидрофобты радикалдар судан тебіліп, бір-бірімен жабысады. Сөйтіп, сулы орта белок молекуласын белгілі бір реттелген құрылым құруға мәжбүр еткендей болады да ол биологиялық жағынан активті болып шығады.

Сурет – Белоктың құрылым деңгейі

Үшінші реттік құрылым белоктың құрылымының ең жоғары формасы емес. Тірі клеткадан оның бұдан да күрделірек көптеген басқа формулалары мысалы, төртінші реттік құрылым табылған.

Әдебиет: Жалпы биология. Алматы, 1991. -Б.36-38.