Ақуыздар. Ақуыздардың құрамы, құрылымы және қызметі.

Ақуыздар. Ақуыздардың құрамы, құрылымы және қызметі.

Ақуыздар организмдердің өмірінде жетекші рөл атқарады,оларда басым және сандық. Жануарлардың денесінде олар құрғақ массаның 40-50%, өсімдіктерде – 20-35% құрайды. Бұл молекулалардың әртүрлі тобы – химиялық және функционалды. Ақуыздардың құрамы мен құрылымы олардың жасушадағы функцияларының алуан түрлілігін анықтайды: олардың саны өте көп, сондықтан олардың барлығын тізімдеу және сипаттау мүмкін емес. Алайда, бұл функцияларды келесі сегіз санатқа топтастыруға болады. Бірақ бұл тізім де толық болмайды.

Ферментативті (каталитикалық). Ферменттер ақуыздан шыққан. Бұл үш өлшемді глобулярлы (бүктелген) ақуыздар, оны бөлу немесе құрастыру үшін молекулаға тығыз орналасқан. Бұл сәйкестік жасушадағы Нақты химиялық реакцияларды тездетеді. Қорғаныс. Басқа глобулярлы ақуыздар өздерінің формаларын шетелдік микроорганизмдер мен рак клеткаларын тану үшін қолданады. Бұл қабылдау құрылғылары эндокриндік және иммундық жүйелермен қалыптасады. Көптеген тірі организмдер басқаларға улы ақуыздарды шығарады. Токсиндер бірқатар жануарларды, саңырауқұлақтарды, өсімдіктерді, микроорганизмдерді синтездейді. Өз кезегінде, кейбір организмдер осы улардың әсерін басатын антитоксиндер шығара алады.

Көліктік. Глобулярлы ақуыздар ұсақ молекулалар мен иондарды қосып, тасымалдайды. Мысалы, тасымалдаушы ақуыз гемоглобин қан ағымымен оттегі мен көмірқышқыл газын тасымалдайды. Мембраналық көлік ақуыздары молекулалар мен иондардың плазмалемма арқылы қозғалуына көмектеседі. Қан альбуминдері май қышқылдарын, глобулиндер – металл иондары мен гормондарды тасымалдайды. Құрылымдық. Ақуыз молекулалары барлық жасуша мембраналары мен органоидтардың құрамына кіреді. Ақуыздардан цитоскелет элементтері, бұлшықет талшықтарының контрактілі құрылымдары салынған. Құрылымдық-шаштағы кератин, қан ұйығыштарындағы фибрин, терідегі коллаген, байламдар, сіңірлер мен сүйектер. Байламдар, артериялар мен өкпе қабырғалары құрамына құрылымдық эластин ақуызы да кіреді.

Қимыл іс-әрекетті. Контрактілі ақуыздар жасушалардың, тіндердің, мүшелердің және бүкіл организмдердің пішінін өзгерту, қозғалу қабілетін қамтамасыз етеді. Бұлшық еттер қысқарады есебінен қозғалыс екі түрлі белоктық жіптер: актина және миозина. Контрактильные (лат. протеиндер цитоскелетте және жасуша ішіндегі заттардың қозғалысында маңызды рөл атқарады. Белок муреин сондай-ақ құрамына кіреді микротрубочек веретена бөлу, ресничек және талшықтарын эукариоттық жасушалар. Реттеуші. Гормондар деп аталатын ұсақ ақуыздар жануарлар денесінде жасушааралық хабаршы ретінде қызмет етеді. Басқа ақуыздар ДНҚ-да РНҚ синтезін реттейді, соның ішінде гендерді өшіреді. Сонымен қатар, ақуыздар жасуша бетіндегі рецепторлар ретінде әрекет ету арқылы ақпарат алады (бұл функция кейде рецептор деп аталады).

Қорға сақтаушы. Кальций мен темір организмде сақтау ақуыздарымен байланысқан иондар түрінде сақталады. Өсімдік тұқымдарында резервтік ақуыздар сақталады, оларды эмбрион өну кезінде, содан кейін азот көзі ретінде көшет пайдаланады.

Ақуыздар-полимерлер Ақуыздар немесе ақуыздар – бұл аминқышқылдары деп аталатын мономерлерден тұратын тұрақты емес (мономерлер тізбегінде белгілі бір заңдылыққа ие емес) полимерлер. Молекулаларының құрамына елуден бірнеше мыңға дейін аминқышқылдарының қалдықтары кіретін ақуыздар ақуыздар деп аталады. Мономерлері аз молекулалар пептидтер деп аталады.

Ақуыз бір немесе бірнеше ұзын тармақталмаған тізбектерден тұрады. Әр тізбек полипептид деп аталады және пептидтік байланыстармен бекітілген аминқышқылдарынан тұрады. Ақуыз және полипептид терминдері жиі еркін қолданылады, бұл шатасуға әкелуі мүмкін. Тек бір полипептидтік тізбекті қамтитын ақуыз үшін екі термин де синоним болып табылады. Табиғатта шамамен 500 аминқышқылдары бар. Ақуыздардың түзілуіне әдетте (бірақ әрдайым емес) олардың тек 20 – ы қатысады-оларды ақуыз түзуші деп атайды. Ақуыздағы мономерлердің қосылу тәртібі оның құрылымы мен функцияларын анықтайды. Көптеген ғалымдар аминқышқылдары Жер бетінде пайда болған алғашқы органикалық молекулалар деп санайды. Біздің планетамыз тарихының басында болған мұхиттарда олардың алуан түрлілігі болған шығар.

Автотрофты организмдер фотосинтез өнімдерінен және құрамында азот бар Бейорганикалық қосылыстардан қажетті барлық аминқышқылдарын синтездейді. Гетеротрофтар үшін аминқышқылдарының көзі тамақ болып табылады. Адам мен жануарлар ағзасында кейбір аминқышқылдары метаболикалық өнімдерден синтезделуі мүмкін (ең алдымен басқа аминқышқылдарынан). Мұндай аминқышқылдары алмастырғыш деп аталады. Басқа, маңызды аминқышқылдары деп аталатын, организмде жиналуы мүмкін емес, сондықтан оған үнемі тамақ ақуыздарының бөлігі ретінде енуі керек. Барлық маңызды аминқышқылдарының қалдықтары бар ақуыздар толық деп аталады. Ақаулы ақуыздар – бұл белгілі бір маңызды аминқышқылдарының қалдықтары жоқ ақуыздар. Адамдар үшін маңызды аминқышқылдары: триптофан, лизин, валин, изолейцин, треонин, фенилаланин, метионин және лейцин. Аргинин мен гистидин балалар үшін де қажет.

Полипептидтік тізбектер өте ұзақ болуы мүмкін және аминқышқылдарының қалдықтарының әртүрлі комбинацияларын қамтуы мүмкін. Әрбір нақты ақуыз қатаң тұрақты құрамымен және аминқышқылдарының тізбегімен сипатталады.

Тек аминқышқылдарының қалдықтарынан түзілген ақуыздар қарапайым деп аталады. Құрамында аминқышқыл емес сипаттағы компоненті бар ақуыздар күрделі. Бұл металл иондары (Fe2+, Zn2+, Mg2+, Mn2+), липидтер, нуклеотидтер, қант және т.б. қарапайым ақуыздар – қан альбуминдері, фибрин, кейбір ферменттер (трипсин) және т. б. күрделі ақуыздар-бұл ферменттердің көпшілігі, иммуноглобулиндер (антиденелер).

Ақуыздардың құрылымдық ұйымдастырылу деңгейлері Ақуыздың пішіні оның қызметін анықтайды. Ақуыз сияқты кішкентай нәрсені үйренудің бір тәсілі-оған рентген сәулелерімен ұсынылған қысқа толқынды сәуленің көмегімен қарау. Рентген сәулелері оның үлгісінің дифракциясын алу үшін ақуыз арқылы өтеді. Бұл сурет Мұқият талданады және зерттеушіге әр атомның орналасуымен молекуланың үш өлшемді бейнесін жасауға мүмкіндік береді. Осылайша талданған алғашқы ақуыз миоглобин болды; көп ұзамай онымен байланысты гемоглобин ақуызы дәл осындай талдауға ұшырады.

Протеиндердің жеткілікті мөлшері зерттелгенде, олардың құрылымының жалпы принципі айқын болды: әрбір зерттелген ақуызда лейцин, валин және фенилаланин сияқты барлық ішкі аминқышқылдары полярлы емес. Судың полярлы емес молекулаларды алып тастау үрдісі аминқышқылдарының тізбегінің осындай бөліктерін ақуызға итереді. Полярлы емес аминқышқылдары бір-бірімен тығыз байланыста болуға мәжбүр, бұл молекуланың ішінде аз бос орын қалдырады. Полярлық және зарядталған аминқышқылдары негізгі функционалды рөлдерді атқаратын бірнеше адамды қоспағанда, ақуыз бетіне шоғырланған. Ақуыздардың құрылымы әдетте төрт деңгейдің иерархиясы ретінде сипатталады: бастапқы, екінші, үшінші және төртінші. Біз бұл көзқарасты қарастырамыз, содан кейін оны ақуыз құрылымы туралы кеңейтілген білімдерден туындайтын заманауи тәсілмен біріктіреміз.

Ақуыздардың бастапқы құрылымы Ақуыздың бастапқы құрылымы-оның аминқышқылдарының тізбегі,яғни бұл пептидтік байланыстармен байланысқан көптеген аминқышқылдарының қалдықтары. Бұл ең маңызды құрылым, өйткені ол ақуыздың пішінін, қасиеттері мен функцияларын анықтайды. Бастапқы құрылым негізінде молекуланың басқа формалары жасалады. Аминқышқылдары ерекшеленетін радикалдар топтары ақуыздардың пептидтік тізбегінде рөл атқармайды және ақуыз аминқышқылдарының кез-келген тізбегін қамтуы мүмкін. 20 аминқышқылдарының кез-келгені кез-келген жерде пайда болуы мүмкін болғандықтан, 100 мономері бар ақуыз 20 100 түрлі аминқышқылдарының кез-келгенін жасай алады. Ақуыздардың бұл маңызды қасиеті олардың әр түрлі болуына мүмкіндік береді, бірақ олардың әрқайсысы белгілі бір аминқышқылдарының тізбегінде ғана жұмыс істейді.