Гетерофункционалды қосылыстардың биологиялық маңызы
Реферат, 26 Ноября 2014, автор: пользователь скрыл имя
Краткое описание
Аминқышқылдар - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар:H2N-CH2-COOH (аминсірке қышқылы (глицин)). Аминқышкылдарын радикалындағы сутек атомдары амин тобына алмасқан карбон қышқылдарының туындылары ретінде қарастыруға болады. Кейбір аминқышқылдарының құрамында екі аминтобы, гидроксил тобы, тиол тобы — SH, екі карбоксил тобы болады.
Прикрепленные файлы: 1 файл
Документ Microsoft Office Word (7).docx
— 289.61 Кб (Скачать документ)
Гетерофункционалды қосылыстардың биологиялық маңызы
Орындаған: Аманғалиева Анар
102 «А» тобы
Аминқышқылдар - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар
органикалық қосылыстар:H2N-CH2-COOH (аминсірке қышқылы (глицин)).
Аминқышкылдарын радикалындағы сутек
атомдары амин тобына алмасқан карбон
қышқылдарының туындылары ретінде қарастыруға
болады. Кейбір аминқышқылдарының құрамында
екі аминтобы, гидроксил тобы, тиол тобы
— SH, екі карбоксил тобы болады.Құрамында
әр түрлі функционалды топтары болғандықтан,
аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға
жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп
таралған: белоктардың, пептидтердің және
т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың
кұрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі.
Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс белок
молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан
құралатындықтан, олардың маңызы өте зор.
Белок биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары
қатысады. Олардың біразы алмаспайтын
аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді
немесе өте аз мөлшерде синтезделеді,
сондықтан олардың организмге қажеттілігі
тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі.Табиғатта
аминқышқылдардың 150-ден астам түрі бар.
Олардың 20-сына жуығы ақуыздар түзілісінде
аса маңызды қызмет атқаратын мономер
блок-топшалар. (А.миқышқылдардың белок
құрамыиа енгізілуі тәртібін тектік код
есептейді). Аминқышқылдары барлық ағзалардың
зат алмасу процесіне қатысып гормондар
витаминдер мидиаторлар пуринді және
пиримидинді азоттық негіздердің алқолоидтердің
т. б. гормондар биосинтезінің негізгі
қосылыстарын түзу қызметін атқарады.
Микроапалардың көпшілігі өздеріне керекті
аминқышқылдарын синтездейді. Адам мен
барлық жануарлар аминқышқышқылдарын
өздері түзіле алмағандықтан оларды дайын
түрінде ішіп-жейтін қорегіне алады. Қазіргі
кезде адам және жануарлардың тамағына
косылатын аминқышқылдары биотехнологиялықсинтездеуәдісі
Белоктар органикалық заттар дамуының ең жоғарғы сатысы және жер бетіндегі тіршіліктің негізі. Белоктардың құрамы мен құрылысы өте күрделі. Молекулалық массалары жүздеген мыңнан миллионға дейін жетеді. Төрт түрлі құрылымы болады. Олардың құрылымы бұзылса, денатурацияға ұшырап, организмдегі қызметін атқара алмайды.Белоктар гидролизденіп, аминқышқылдарын түзеді және өздеріне тән түсті реакциялары бар.Белоктар азықтың құрамына кіреді. Адам тәулігіне, шамамен, — 100 г белок қабылдауы керек. Азықпен түскен белок әуелі асқазанда, сосын ішектегі ферменттердің әсерінен гидролизденіп, аминқышқылдарына дейін ыдырайды. Ақуыз тірі организмнің негізін құрайды, онсыз өмір жоқ. Белок тек тірі организмдер құрамында ғана болады. Оның құрамында 50,6 – 54,5% көміртек, 21,5 – 23,5% оттек, 6,5 – 7,3% сутек, 15 – 17,6% азот, 0,3 – 2,5% күкірт бар, кейде фосфор кездеседі. Осы элементтерден түзілетін амин кышқылдарының бір-бірімен байланысып қосылуы нәтижесінде белок молекуласы түзіледі. Белок молекуласының массасы өте үлкен, ол бірнеше мыңнан бірнеше миллионға дейін барады. Ғалымдардың содан бергі зерттеулері нәтижесінде барлық тірі организмдер клеткасында болатын тірі материя – протоплазма, негізінен, белоктан құралатыны анықталды.Белоктардың барлығы екі топқа бөлінеді: 1) қарапайым белоктар – протеиндер (альбуминдер, глобулиндер, гистондар, глутелиндер, проламиндер, протаминдер, протеноидтар); 2) күрделі белоктар – протеидтер(гликопротеидтер, нуклеопротеидтер, липопротеидтер, фосфопротеидтер). Бұлардың құрамында амин қышқылдарынан басқа заттар да болады.Белок клетка құрамына кіретін тірі құрылымдар – ядро, митохондрия, рибосома, цитоплазма негіздерін құрайды. Сондықтан ол организм құрамында үлкен орын алады. Мысалы, адам мен жануарлар денесінің құрғақ заттарында 45%, жасыл өсімдіктерде 9 – 16%, дақыл тұқымында 10 – 20%, бұршақ тұқымдастар дәнінде 24 – 35%, бактерия клеткаларында 50 – 93% белоктық заттар бар. Белок барлық организмге ортақ зат болғанымен, әр түрлі организм белоктарының құрылымы түрліше болады. Сондай-ақ, организм түрлерінің бір-біріне ұқсамауы, олардың эволюция жолымен үздіксіз өзгеріп дамуы да белок қасиеттерінің үнемі өзгеріп отыруына байланысты. Белок – бүкіл тірі организмнің негізгі қорегі. Ол клетка протоплазмасын құрумен қатар, организмдегі көптеген тіршілік кұбылыстарына – тамақтану, өсу, көбею, тітіркену, козғалу, тыныс алу процестеріне тікелей қатысады.Организмнің күнделікті тіршілігі оның клеткаларында жүріп жататын көптеген биохимиялық реакцияларға негізделген. Осы реакциялар нәтижесінде өсімдіктерде, бір жағынан, тіршілікке қажетті химиялық қосылыстар – белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, майлар, витаминдер синтезделетін болса, екінші жағынан, онда ферменттер арқылы күрделі заттар ыдырап, өсімдіктің қоректенуіне, тозған клеткаларын жаңартуына, организмге қуат беруге жұмсалады. Бұл құбылыстарды метаболизм деп атайды. Осы реакциялардың бәрінде де белок катализаторлық қызмет атқарады. Қан құрамындағы ерекше белок – гемоглобин бүкіл денеге оттек таратады. Клеткалардағы тотығу ферменттері – цитохромдар тыныс алу процесін реттеп отырады. Сондай-ақ организм тіршілігіне аса кажетті заттар гормондар да белоктан құралған. Ерімтал белоктар – гидрофильді коллоидтар – суды бойына көп тартады. Олардың ерітінділері желім сияқты: осмостық қысымы төмен, қозғалу қабілеті нашар, өсімдік пен жануарлар мембранасынан өте алмайды. Белоктардың тағы бір қасиеті – олар амфотерлі электролиттер. Молекулаларында бос карбоксил және амин топтары болатындықтан, олар оң немесе теріс электр зарядты болады. Химиялық табиғаты жағынан белок биополимерлер тобына жатады.Белоктың құрамында жиырма түрлі амин қышқылдары болады. Әр түрлі белоктардың амин қышқылы құрамы жағынан да, олардың тізбектегі орналасу тәртібі жағынан да бір-бірінен айырмашылығы зор. Табиғатта белок түрлерінің көп болуы да осыған байланысты. Мысалы, үш амин қышқылының қосылуынан алты түрлі, төрт қышкылдан жиырма төрт түрлі белок изомерлері пайда болады. Белок молекуласы амин қышқылдарының өзара моншақтай тізіле байланысқан полипептидтік тізбегінен құралады. Белок молекуласының сыртқы пішіні екі түрлі болады. Біріншісі – шар тәрізді домалақ – глобулярлы белоктар. Бұларға альбуминдер, глобулиндер, гемоглобин, пепсин және өсімдік клеткасының белоктары жатады. Екіншісі фибриллярлық (талшық тәріздес) белоктар. Бұларға бұлшық ет белогы – миозин, актин, сіңір белогы – коллаген және малдың жүні мен піллә жібегі белоктары жатады. Белок молекуласының өзіне тән ерекшеліктері мен құрылымдылық дәрежелері көптеген сутектік байланыстар, электрстатикалық қуаттар, күкірттен құралатын дисульфидтік байланыстар, т.б. жағдайлар арқылы қамтамасыз етіледі. Белок ерітіндісін қыздырса немесе оған күшті кышқылмен әсер етсе, ол өзінің табиғи қасиеттерін (ферменттік, гормондық) жояды, кейде ұйып та қалады. Мұндай құбылысты денатурация деп атайды. Белок – адам тағамы мен жануарлар қорегінің, сондай-ақ тері, жүн, жібек сияқты табиғи талшық заттардың негізгі құраушысы болғандықтан, 20 ғасырдың екінші жартысынан бастап оны қолдан өндірудің (микробиологиялық синтез) маңызы артып отыр. Құрамы мен құрылысы күрделі болғандықтан, белоктардың қасиеттері де алуан түрлі. Олардың құрамында әр түрлі химиялық реакцияларға түсетін функционалдық топтар бар
Қарапайым және күрделі белоктар
Белоктардегеніміз-амин қышқылы
қалдықтарынантұратын, құрамында азоты
бар жоғары молекулярлы органикалық заттар.Жай
белоктар-тек амин қышқыл қалдықтарынан
құралған полипептидті тізбектен тұрады.
Жай белоктарды әртүрлі еріткішердегі
ерімталдығына сәйкес жіктейді. Суда,
сілтіде,қышқылда,спирттерде ериді.
1.Глютэлин және проламин-бұл белоктар
өсімдік белоктарына жатады.
Глютэлиндер -0,2-2% NaOH ертіндісінде ерімтал
болып келеді, ұн,қамыр құрамын анықтайды.
Бұл проламиндер 60%-80% этил спиртінде ериді
(бидай, сұлы, жүгері, арпа құрамында кездеседі.
2.Альбуминдер мен глобулиндер-бұл белоктар
жануарлар мен адам организімінің мүшелерінде,
ұлпаларында көп тараған.
Альбуминдер-суда ериді, молекулалық салмақтары
15-70 мыңға жетеді, құрамында глициннің
мөлшері-1%.
Глобулиндер-бейтарап тұздардың сұйытылған
ертіндісіне еріммтал болады, таза суда
ерімейді, глициннің мөлшері 3,5%.
Осы глициннің мөлшерінің әртүрлі болуына
байланысты бір-бірімен бөліп алуға болады.
Мысалы: (NH4)2 SO4 амоний сульфатының 50% қаныққан
ертіндісінің әсерінен глобулиндер тұнбаға
түседі, ал альбулиндер ертіндіде қалады,
ал тұз ертіндісін 100% дейін қанықтырғанда
ғана альбуминдер тұнбаға түседі.
3. Гистондар мен протаминдер – жануар
мен өсімдіктер жасушаларының ядроларында
кездеседі.
Гистондар-салыстырмалы молекулалық массалары
1200. 30 мың сұйытылған қышқылдарда (2MHCL)
ериді, амияк және спиртте тұнбаға түсетін
белоктар.
Протаминдеер-салыстырмалы молекулалық
массалары 1200 мың болатын негіздік қасиеті
басым белоктар сұйытылған қышқылдарда
ериді, қайнату барысында тұнбаға түспейді.
4. Коллагендер мен кератиндер- белок тәрізді
заттар немесе протеиноидтар жатады.
Протейнойдтар- суда нашар еритін белоктар.
Олардың қатарына фиброин, жібекбелогы,
кератин,- шаш, мүйіз, тұяқбелогы, коллаген-сүйек,
сіңір белоктары жатады.
2.Күрделібелоктар.
Аминқышқыл қалдықтарынан құралған полипептидті
тізбекке қоса простетикалық бөліктен
тұрады. Простетикалық бөлікке – майларға
ұқсас липидтер, ортофосфор қышқылының
қалдығы, көмірсу белоктары ,түрлі металдар,
түрлі –түсті бояғыш заттар жатады.
Күрделі белоктарды протеидтер деп атайды.
Қазіргі кезде күрделі белоктарды да простетикалық
топ табиғатын ескере отырып «ид» жұрнағының
орнына «ин» жұрнағын қосып алады.
Мұндағы «ид» жұрнағын «ин»-ге өзгертуге
басты себеп- «протеид» деген термин белок
тәріздес яғни белокқа ұқсас деген мағынаны
береді. Сондықтан «ин» жұрнағын қолданады.
1. Хромопротеиндер-белоктардың простетикалық
бөлігі түрлі-түсті бояғыш заттардан тұрса,
олар хромопротеиндер тобына жатады. Бояғыш
заттар қатарына порфирин, флавин, адениндинуклеотид
(ФАД)жатады.
Хромопротейн өкілі ретінде ,қан гемоглобинін,
хлорофилт.батауға болады. Қан гемоглобині-құрамында
Fe ионы бар, О2 және СО2 тасымалдаушы белок.
Хлорофил өсімдік протейнді құрамында
Mg ионы бар күн көзінің әсерімен СО2және
Н2О молеекулаларынан глюкоза түзуге қатысады.
2. Липопротейндер-майларға ұқсас заттар.
Липидтер құрайтын күрделі белоктар. Құрамында
бейтарап және полюсті липидтер. Холестирин
және оның эфирлері болады. Белок комплекстері
жүйке жүйесінің клеткаларында кездеседі.
3.Фосфопротейндер-басты ерекшелігі олардың
простетикалық топша бөлігіндегі ортофосфор
қышқылының қалдығы белоктар мен эфирлік
байланыс түзеді. Белоктың бұл класына
сүттің казейногенін жатқызамыз. Мұнда
фосфор қышқылының мөлшері 1 процентке
тең, Жұмыртқа сары уызында болады.
Фосфопротеидтер өте үлкен мөлшері орталық
жүйке жүйесінде кездеседі. Фосфопротеидтер
энергетикалық және пластикалық материалдардың
бағалы көзі болып табылады, организмнің
дамуына әсер етеді.
4. Металлопротеиндер-белоктар мен металл
иондарының тікелей қосылуынан түзілген
комплекстер. Құрамында Cu, Fe, Zn, Mo, Mn, Ni, Se,
Ca металл иондары кездеседі.
5.Глюкопротеиндер-простетикалық бөлігін
көмірсулар құрайтын күрделі белоктар.
Көмірсулардың комплекстеріне; маноза,
фруктоза, галактоза, генсозаминдер т.бжатады.
Глюккопротендердің биологиялық қызмееті
өте зор, қорғаныштық, тіректік, дәнекерсіз
қызмет, имундық қызмет. Қанның ұюына кедергі
жасайды, тасымалдау, қор жинауға қатысады.
6.Нуклеопротейндер-бұлар белоктан және
нуклейн қышқылдарынан тұрады. Нуклеопротейндердің
құрамына дизокси нуклейн немесе рибонуклейн
қышқылдарының кіруіне байланысты екіге
бөлінеді дизоксирибонуклеопротеидер
және рибонуклеопротеиндер. Нуклеопротеиндердің
құрамында көп мөлшерде фосфор қышқылының
қалдығы болуына байланысты, олар әлсіз
қышқылдық қасиет көрсетеді. Суда және
сілтілік ертіндісінде жақсы ериді.
7.Флавопротеиндер-белоктар мен простетикалық
топтардың арасында мықты байланыстары
түзілуі арқылы құрылған құрылымды айтады.
Флавопротеиндер тотыққан флавинмононуклеотидтен
және флавинаденинденуклеотидтен тұрады.
6.Нуклеопротейндер-бұлар белоктан және нуклейн қышқылдарынан тұрады. Нуклеопротейндердің құрамына дизокси нуклейн немесе рибонуклейн қышқылдарының кіруіне байланысты екіге бөлінеді дизоксирибонуклеопротеидер және рибонуклеопротеиндер. Нуклеопротеиндердің құрамында көп мөлшерде фосфор қышқылының қалдығы болуына байланысты, олар әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді. Суда және сілтілік ертіндісінде жақсы ериді.
7.Флавопротеиндер-белоктар мен простетикалық топтардың арасында мықты байланыстары түзілуі арқылы құрылған құрылымды айтады. Флавопротеиндер тотыққан флавинмононуклеотидтен және флавинаденинденуклеотидтен тұрады.
Нуклейн қышқылдары, тірі клетка ядросының маңызды құрам бөлігі.Барлық тірі организмдерде нуклеин қышқылдарынын, дезокси-рибонуклеин (ДНК) және рибонуклеин (РНК) қышқылы деп ата-латын екі түрі болады. Нуклеин қышқылдары биологиялық тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі организмдердегі генетикалық ақпаратты сақтайтын және тасымалдайтын клетканың (жасушаның) маңызды кұрам бөліктері болып табылады. Нуклеин қышқылдары белок биосинтезіне қатысады және тірі организмдерде тұқым қуалаушылықты сақтап, оның бір ұрпақтан екінші ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді. ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында (99%), рибосомаларда және хлоропластарда, ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда, пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.Олар клетканың қай бөлігінде шоғырланса, соған байланысты қызмет атқарады. Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтайтын гендердің құрылыс материалы болып табылады. Ал РНҚ үш түрлі болғандықтан: рибосомдық (р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық (а-РНҚ) әр түрлі қызметтер атқарады. ДНҚ мен РНҚ қызметтері 1940 жылдардан бастап анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде молекулалық генетика ғылымы жедел дами бастады.Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі.Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді.
Яғни, нуклеин қышқылдарының құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.ДНҚ мен РНҚ құрамының айырмашылығы — нуклеин қышқылын толық гидролиздеу арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде, әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі. Нуклеин қышқылдары құрамында көмірсудың гидроксил тобы мен фосфор қышқылының арасында күрделі эфирлік байланыс түзіледі, ал азотты негіз көмірсудың жанынан жалғасады. Полинуклеотидтің құрылысын сызбанұсқамен былай өрнектеуге болады:
Белоктар сияқты нуклеин қышқылдары әр түрлі болады. Олардың организмдегі функциясы да әр алуан. Нуклеин қышқылдарының да белоктар сияқты әр түрлі құрылымдары болады.Нуклеин қышқылының бірінші құрылымында мононуклеотидтер белгілі тәртіппен орналасады.Нуклеин қышқылының екінші құрылымы макромолекулалардың кеңістікте қос шиыршық болып орналасуын көрсетеді. Бұл кезде молекулалар арасында және молекула ішінде сутектік байланыс арқылы әрекеттесу болады.РНҚ-ның макромолекуласы екі полинуклеотидті тізбектен құралады. Олар кеңістікте қос оралма түзеді . Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі түзеді, пиримидин және пурин туындыларының жазық молекуласы оралманың ішінде болады.Нуклеин қышқылының макромолекуласындағы бірінің ішінде бірі жатқан ширатылған екі оралмада, пиримидин және пурин қалдықтары өзара сутектік байланыс арқылы байланыскан.Сутектік байланыс белгілі бір жұп пиримидин және пурин туындыларының арасында түзіледі. Оларды комплементарлы жұптар деп атайды. Ондай жұптар: тимин (Т) — аденин (А) және цитозин (С) — гуанин (G).ДНҚ-ның қос оралмалы сызбанұсқасында таспамен көрсетілгендері фосфор қышқылымен көмірсулардың полиэфирінің макромолекуласы. Бұларды қосып жатқан түзулер пиримидин және пурин туындылары, олар комплементарлы жұптар.Нуклеин қышқылының үшіншілік құрылымы — ДНҚ мен РНҚ-ның кеңістікте шумақталып орналасуы.