Ev Silinmə Protein yanma reaksiyası. Zülalların quruluşu və xassələri

Silinmə

Protein yanma reaksiyası. Zülalların quruluşu və xassələri

dələlər- peptid bağı ilə uzun zəncirdə birləşən amin turşusu qalıqlarından ibarət yüksək molekullu üzvi birləşmələr.

Canlı orqanizmlərdə zülalların tərkibinə cəmi 20 növ amin turşusu daxildir ki, bunların hamısı alfa aminturşularıdır və zülalların aminturşu tərkibi və onların bir-biri ilə əlaqə qaydası canlı orqanizmin fərdi genetik kodu ilə müəyyən edilir.

Zülalların xüsusiyyətlərindən biri, yalnız bu xüsusi zülal üçün xarakterik olan fəza strukturlarını kortəbii formalaşdırmaq qabiliyyətidir.

Strukturunun spesifikliyinə görə zülallar müxtəlif xüsusiyyətlərə malik ola bilər. Məsələn, qlobulyar dördüncü quruluşa malik zülallar, xüsusən də toyuq yumurtasının ağı suda həll olunaraq kolloid məhlullar əmələ gətirir. Fibrilyar dördüncü quruluşa malik zülallar suda həll olunmur. Fibrilyar zülallar xüsusilə dırnaqları, saçları və qığırdaqları əmələ gətirir.

Zülalların kimyəvi xassələri

Hidroliz

Bütün zülallar hidroliz reaksiyaları keçirməyə qadirdir. Zülalların tam hidrolizi vəziyyətində α-amin turşularının qarışığı əmələ gəlir:

Zülal + nH 2 O => α-amin turşularının qarışığı

Denatürasiya

Zülalın ilkin quruluşunu pozmadan onun ikinci, üçüncü və dördüncü strukturlarının məhvinə denaturasiya deyilir. Protein denaturasiyası natrium, kalium və ya ammonium duzlarının məhlullarının təsiri altında baş verə bilər - belə denaturasiya geri çevrilir:

Radiasiya (məsələn, qızdırma) və ya zülalın ağır metalların duzları ilə müalicəsi nəticəsində baş verən denatürasiya geri dönməzdir:

Məsələn, yumurtaların hazırlanması zamanı onların istilik müalicəsi zamanı geri dönməz zülal denatürasiyası müşahidə olunur. Yumurta ağının denaturasiyası nəticəsində onun suda həll olunaraq kolloid məhlul əmələ gətirmə qabiliyyəti yox olur.

Zülallara keyfiyyət reaksiyaları

Biuret reaksiyası

Tərkibində zülal olan məhlula 10%-li natrium hidroksid məhlulu, sonra isə az miqdarda 1%-li mis sulfat məhlulu əlavə edilərsə, bənövşəyi rəng yaranır.

protein məhlulu + NaOH (10% məhlul) + CuSO 4 = bənövşəyi rəng

Ksantoprotein reaksiyası

Zülal məhlulları konsentratlaşdırılmış nitrat turşusu ilə qaynadıqda sarıya çevrilir:

protein məhlulu + HNO 3 (konk.) => sarı rəng

Zülalların bioloji funksiyaları

katalitik	canlı orqanizmlərdə müxtəlif kimyəvi reaksiyaları sürətləndirir	fermentlər
struktur	hüceyrə tikinti materialı	kollagen, hüceyrə membranı zülalları
qoruyucu	bədəni infeksiyalardan qorumaq	immunoqlobulinlər, interferon
tənzimləyici	metabolik prosesləri tənzimləyir	hormonlar
nəqliyyat	həyati vacib maddələrin bədənin bir hissəsindən digərinə köçürülməsi	hemoglobin oksigeni daşıyır
enerji	bədəni enerji ilə təmin edir	1 qram protein bədəni 17,6 J enerji ilə təmin edə bilər
motor (motor)	bədənin hər hansı motor funksiyaları	miyozin (əzələ proteini)

Zülalların təsnifatı onların kimyəvi tərkibinə əsaslanır. Bu təsnifata görə, zülallar sadə Və kompleks. Sadə zülallar yalnız amin turşularından, yəni bir və ya bir neçə polipeptiddən ibarətdir. İnsan bədənində olan sadə zülallara daxildir albuminlər, globulinlər, histonlar, dəstəkləyici toxuma zülalları.

Mürəkkəb bir zülal molekulunda amin turşularından başqa amin turşusu olmayan bir hissə də var. protez qrupu. Bu qrupun quruluşundan asılı olaraq mürəkkəb zülallar, məsələn, fərqləndirilir fosfoproteinlər ( fosfor turşusu var) nukleoproteinlər(nüklein turşusu ehtiva edir), qlikoproteinlər(karbohidrat ehtiva edir) lipoproteinlər(tərkibində lipoid var) və s.

Zülalların məkan formasına əsaslanan təsnifata görə zülallar bölünür fibrilyar Və kürəşəkilli.

Fibrilyar zülallar spirallardan, yəni əsasən ikinci dərəcəli quruluşdan ibarətdir. Qlobular zülalların molekulları sferik və ellipsoid formaya malikdir.

Fibrilyar zülallara misaldır kollagen - insan orqanizmində ən bol olan protein. Bu zülal orqanizmdəki zülalların ümumi sayının 25-30%-ni təşkil edir. Kollagen yüksək gücə və elastikliyə malikdir. Əzələlərin, tendonların, qığırdaqların, sümüklərin və damar divarlarının qan damarlarının bir hissəsidir.

Qlobular zülallara misal ola bilər qan plazmasının albuminləri və qlobulinləri.

Zülalların fiziki-kimyəvi xassələri.

Zülalların əsas xüsusiyyətlərindən biri onların olmasıdır yüksək molekulyar çəki 6000 ilə bir neçə milyon dalton arasında dəyişir.

Zülalların digər mühüm fiziki-kimyəvi xassələri onlarındır amfoterlik,yəni həm turşu, həm də əsas xüsusiyyətlərin olması. Amfoterlik bəzi amin turşularında sərbəst karboksil qruplarının, yəni asidik və amin qruplarının, yəni qələvilərin olması ilə əlaqələndirilir. Bu, turşu mühitdə zülalların qələvi, qələvi mühitdə isə asidik olmasına gətirib çıxarır. Ancaq müəyyən şərtlərdə zülallar neytral xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər. Zülalların neytral xüsusiyyətlər nümayiş etdirdiyi pH dəyəri deyilir izoelektrik nöqtə. Hər bir protein üçün izoelektrik nöqtə fərdi. Bu göstəriciyə görə zülallar iki böyük sinfə bölünür - turşu və qələvi,çünki izoelektrik nöqtə ya bir tərəfə, ya da digər tərəfə keçə bilər.

Zülal molekullarının başqa bir mühüm xüsusiyyəti həlledicilik. Molekulların böyük ölçülərinə baxmayaraq, zülallar suda kifayət qədər həll olunur. Üstəlik, zülalların sudakı məhlulları çox sabitdir. Zülalların həll olmasının ilk səbəbi, zülal molekullarının səthində bir yükün olmasıdır, buna görə protein molekulları praktiki olaraq suda həll olunmayan aqreqatlar əmələ gətirmir. Zülal məhlullarının sabitliyinin ikinci səbəbi zülal molekulunda nəmləndirici (su) qabığının olmasıdır. Nəmləndirici qabıq zülalları bir-birindən ayırır.

Zülalların üçüncü mühüm fiziki-kimyəvi xassəsidir duzlamaq,yəni su çıxaran maddələrin təsiri altında çökmə qabiliyyəti. Tuzlama geri dönən bir prosesdir. Bu məhlulun içinə və xaricə hərəkət etmək qabiliyyəti bir çox həyati xüsusiyyətlərin təzahürü üçün çox vacibdir.

Nəhayət, zülalların ən əhəmiyyətli xüsusiyyəti onların qabiliyyətidir denaturasiya.Denatürasiya zülalın öz doğmalığını itirməsidir. Yumurtaları bir qızartma qabda çırpdıqda, zülalın geri dönməz denatürasiyası əldə edirik. Denaturasiya zülalın ikinci və üçüncü strukturunun daimi və ya müvəqqəti pozulmasından ibarətdir, lakin ilkin strukturu saxlanılır. Temperaturdan əlavə (50 dərəcədən yuxarı) denaturasiya digər fiziki amillərlə də baş verə bilər: radiasiya, ultrasəs, vibrasiya, güclü turşular və qələvilər. Denatürasiya geri və ya geri dönməz ola bilər. Kiçik təsirlərlə zülalın ikinci və üçüncü strukturlarının məhv edilməsi əhəmiyyətsiz şəkildə baş verir. Buna görə də, denaturasiya təsirləri olmadıqda, zülal öz doğma quruluşunu bərpa edə bilər. Denatürasiyanın əks prosesi deyilir renaturasiya.Bununla belə, uzunmüddətli və güclü məruz qalma ilə renaturasiya qeyri-mümkün olur və denaturasiya beləliklə geri dönməz olur.

Zülalın ən mühüm fiziki və kimyəvi xassələri haqqında danışmazdan əvvəl onun nədən ibarət olduğunu və quruluşunun nə olduğunu bilmək lazımdır. Zülallar mühüm təbii biopolimerdir, amin turşuları onlar üçün təməl kimi xidmət edir.

Amin turşuları nədir

Bunlar karboksil və amin qruplarını ehtiva edən üzvi birləşmələrdir. Birinci qrup sayəsində karbon, oksigen və hidrogen, digərində isə azot və hidrogen var. Alfa amin turşuları ən vacib hesab olunur, çünki onlar zülalların əmələ gəlməsi üçün lazımdır.

Proteinogen amin turşuları adlanan vacib amin turşuları var. Beləliklə, onlar zülalların görünüşündən məsuldurlar. Onların cəmi 20-si var, lakin onlar saysız-hesabsız protein birləşmələri yarada bilirlər. Ancaq bunların heç biri digəri ilə tamamilə eyni olmayacaqdır. Bu, bu amin turşularında olan elementlərin birləşmələri sayəsində mümkündür.

Onların sintezi bədəndə baş vermir. Buna görə də ora yeməklə bərabər gəlirlər. Bir şəxs onları qeyri-kafi miqdarda qəbul edərsə, o zaman müxtəlif sistemlərin normal fəaliyyəti pozula bilər. Zülallar polikondensasiya reaksiyası nəticəsində əmələ gəlir.

Zülallar və onların quruluşu

Zülalların fiziki xüsusiyyətlərinə keçməzdən əvvəl bu üzvi birləşmənin daha dəqiq tərifini verməyə dəyər. Zülallar amin turşuları sayəsində əmələ gələn və orqanizmdə baş verən bir çox proseslərdə iştirak edən ən əhəmiyyətli bioüzvi birləşmələrdən biridir.

Bu birləşmələrin quruluşu amin turşusu qalıqlarının növbələşmə ardıcıllığından asılıdır. Nəticədə belə görünür:

ilkin (xətti);
ikincil (spiral);
üçüncü (kürə şəklində).

Onların təsnifatı

Zülal birləşmələrinin böyük müxtəlifliyi və onların tərkibinin müxtəlif mürəkkəblik dərəcələri və müxtəlif strukturları sayəsində rahatlıq üçün bu xüsusiyyətlərə əsaslanan təsnifatlar mövcuddur.

Onların tərkibi aşağıdakı kimidir:

sadə;
kompleksi, öz növbəsində aşağıdakılara bölünür:

protein və karbohidratların birləşməsi;
zülalların və yağların birləşməsi;
protein molekullarının və nuklein turşularının əlaqəsi.

Həll qabiliyyətinə görə:

suda həll olunan;
yağda həll olan.

Zülal birləşmələrinin qısa təsviri

Zülalların fiziki və kimyəvi xassələrinə keçməzdən əvvəl onlara bir az xarakteristikası vermək faydalı olar. Təbii ki, onların xassələri canlı orqanizmin normal fəaliyyəti üçün vacibdir. Orijinal vəziyyətində bunlar müxtəlif mayelərdə həll olunan və ya olmayan bərk maddələrdir.

Zülalların fiziki xüsusiyyətləri haqqında qısaca danışsaq, sonra orqanizmdə çox mühüm bioloji prosesləri müəyyən edirlər. Məsələn, maddələrin daşınması, tikinti funksiyası və s. Zülalların fiziki xassələri onların həll olub-olmamasından asılıdır. Məhz bu xüsusiyyətlər haqqında daha sonra yazılacaq.

Zülalların fiziki xassələri

Onların yığılma və həll olma vəziyyəti haqqında artıq yuxarıda yazılmışdır. Beləliklə, aşağıdakı xüsusiyyətlərə keçirik:

Onlar müəyyən ətraf mühit şəraitindən asılı olan böyük molekulyar çəkiyə malikdirlər.
Onların həllolma qabiliyyəti geniş diapazona malikdir, bunun nəticəsində zülalların qarışıqlardan təcrid olunduğu üsul olan elektroforez mümkün olur.

Zülal birləşmələrinin kimyəvi xassələri

Artıq oxucular zülalların hansı fiziki xassələrə malik olduğunu bilirlər. İndi eyni dərəcədə vacib olan kimyəvi maddələr haqqında danışmaq lazımdır. Onlar aşağıda verilmişdir:

Denatürasiya. Yüksək temperaturun, güclü turşuların və ya qələvilərin təsiri altında zülalların laxtalanması. Denatürasiya zamanı yalnız ilkin quruluş qorunur və zülalların bütün bioloji xüsusiyyətləri itirilir.
Hidroliz. Nəticədə sadə zülallar və amin turşuları əmələ gəlir, çünki ilkin quruluş məhv olur. Həzm prosesinin əsasını təşkil edir.
Protein təyini üçün keyfiyyət reaksiyaları. Onlardan yalnız ikisi var və üçüncüsü bu birləşmələrdə kükürdün aşkarlanması üçün lazımdır.
Biuret reaksiyası. Zülallar mis hidroksid çöküntülərinə məruz qalır. Nəticə bənövşəyi rəngdir.
Ksantoprotein reaksiyası. Təsir konsentratlaşdırılmış nitrat turşusu istifadə edərək həyata keçirilir. Bu reaksiya qızdırıldıqda sarıya çevrilən ağ çöküntü əmələ gətirir. Və sulu ammonyak məhlulu əlavə etsəniz, narıncı rəng görünür.
Zülallarda kükürdün təyini. Zülallar yandıqda “yanmış buynuz” qoxusu hiss olunmağa başlayır. Bu fenomen onların tərkibində kükürdün olması ilə izah olunur.

Beləliklə, bunlar zülalların bütün fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri idi. Ancaq təbii ki, yalnız onlara görə deyil, onlar canlı orqanizmin ən vacib komponentləri hesab olunurlar. Onlar ən vacib bioloji funksiyaları təyin edirlər.

Zülalların bioloji xassələri

Zülalların fiziki xüsusiyyətlərini kimyada araşdırdıq. Ancaq onların bədənə təsiri və niyə onlarsız tam işləməyəcəyi barədə danışmağa dəyər. Zülalların funksiyaları aşağıdakılardır:

enzimatik. Bədəndəki reaksiyaların əksəriyyəti protein mənşəli fermentlərin iştirakı ilə baş verir;
nəqliyyat. Bu elementlər digər vacib molekulları toxuma və orqanlara çatdırır. Ən əhəmiyyətli nəqliyyat zülallarından biri hemoglobindir;
struktur. Zülallar bir çox toxumalar üçün əsas tikinti materialıdır (əzələ, integumentar, dəstəkləyici);
qoruyucu. Antikorlar və antitoksinlər immunitetin əsasını təşkil edən xüsusi bir növ protein birləşmələridir;
siqnal Hiss orqanlarının fəaliyyətinə cavabdeh olan reseptorların da strukturunda zülallar vardır;
saxlanması. Bu funksiya yeni orqanizmlərin inkişafı zamanı tikinti materialları və əlavə enerji mənbələri ola bilən xüsusi zülallar tərəfindən yerinə yetirilir.

Zülallar yağlara və karbohidratlara çevrilə bilər. Lakin onlar dələ ola bilməyəcəklər. Buna görə də, bu xüsusi birləşmələrin olmaması canlı orqanizm üçün xüsusilə təhlükəlidir. Buraxılan enerji kiçikdir və bu baxımdan yağlar və karbohidratlardan daha aşağıdır. Bununla belə, onlar bədəndə əvəzolunmaz amin turşularının mənbəyidir.

Bədəndə kifayət qədər protein olmadığını necə başa düşmək olar? İnsanın səhhəti pisləşir, tez tükənir, yorğunluq yaranır. Əla zülal mənbələri müxtəlif növ buğda, ət və balıq məhsulları, süd məhsulları, yumurta və bəzi paxlalı bitkilərdir.

Zülalların təkcə fiziki xüsusiyyətlərini deyil, həm də kimyəvi xüsusiyyətlərini, həmçinin bioloji baxımdan orqanizm üçün hansı əhəmiyyətə malik olduğunu bilmək vacibdir. Protein birləşmələri unikaldır ki, onlar insan orqanizminin normal fəaliyyəti üçün zəruri olan əvəzolunmaz amin turşularının mənbəyidir.

ZÜLALLAR (zülallar), canlı maddənin ən xarakterik və vacib (nuklein turşuları ilə birlikdə) komponentləri olan kompleks azot tərkibli birləşmələr sinfi. Zülallar çoxsaylı və müxtəlif funksiyaları yerinə yetirirlər. Zülalların əksəriyyəti kimyəvi reaksiyaları kataliz edən fermentlərdir. Fizioloji prosesləri tənzimləyən bir çox hormonlar da zülallardır. Kollagen və keratin kimi struktur zülallar sümük toxumasının, saçın və dırnaqların əsas komponentləridir. Əzələ kontraktil zülalları mexaniki işi yerinə yetirmək üçün kimyəvi enerjidən istifadə edərək uzunluqlarını dəyişdirmək qabiliyyətinə malikdir. Zülallara zəhərli maddələri bağlayan və zərərsizləşdirən antikorlar daxildir. Xarici təsirlərə (işıq, qoxu) cavab verə bilən bəzi zülallar qıcıqlanmanı qəbul edən hisslərdə reseptor kimi xidmət edir. Hüceyrə daxilində və hüceyrə membranında yerləşən bir çox zülal tənzimləyici funksiyaları yerinə yetirir.

19-cu əsrin birinci yarısında. bir çox kimyaçılar və onların arasında ilk növbədə J. von Liebig, tədricən zülalların azotlu birləşmələrin xüsusi sinfini təmsil etdiyi qənaətinə gəldi. Adı "zülallar" (yunan dilindən.

protos birinci) 1840-cı ildə holland kimyaçısı Q. Mulder tərəfindən təklif edilmişdir. FİZİKİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ Zülallar bərk vəziyyətdə ağ, lakin məhlulda rəngsizdir, əgər onlar bir növ xromofor (rəngli) qrupu, məsələn, hemoglobin daşımırlar. Suda həllolma müxtəlif zülallar arasında çox dəyişir. O, həmçinin pH-dan və məhluldakı duzların konsentrasiyasından asılı olaraq dəyişir, buna görə də bir zülalın digər zülalların iştirakı ilə seçici olaraq çökəcəyi şərtləri seçmək mümkündür. Bu "tuzlama" üsulu zülalları təcrid etmək və təmizləmək üçün geniş istifadə olunur. Təmizlənmiş zülal çox vaxt məhluldan kristal şəklində çökür.

Digər birləşmələrlə müqayisədə zülalların molekulyar çəkisi çox böyükdür, bir neçə mindən milyonlarla daltona qədər dəyişir. Buna görə də, ultrasentrifuqalama zamanı zülallar müxtəlif sürətlərdə çökür. Zülal molekullarında müsbət və mənfi yüklü qrupların olması səbəbindən onlar müxtəlif sürətlə və elektrik sahəsində hərəkət edirlər. Bu, elektroforezin əsasını təşkil edir, mürəkkəb qarışıqlardan fərdi zülalları təcrid etmək üçün istifadə olunan bir üsuldur. Zülallar da xromatoqrafiya ilə təmizlənir.

KİMYƏSİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ Struktur. Zülallar polimerlərdir, yəni. rolunu oynadıqları təkrarlanan monomer vahidlərindən və ya alt bölmələrindən zəncir kimi qurulmuş molekullar a -amin turşuları. Amin turşularının ümumi formulası harada R hidrogen atomu və ya bəzi üzvi qrup.

Zülal molekulu (polipeptid zənciri) yalnız nisbətən az sayda amin turşularından və ya bir neçə min monomer vahidindən ibarət ola bilər. Amin turşularının bir zəncirdə birləşməsi mümkündür, çünki onların hər biri iki fərqli kimyəvi qrupa malikdir: əsas xüsusiyyətlərə malik bir amin qrupu,

NH 2 , və turşulu karboksil qrupu, COOH. Bu qrupların hər ikisi ilə əlaqəlidir a - karbon atomu. Bir amin turşusunun karboksil qrupu başqa bir amin turşusunun amin qrupu ilə amid (peptid) bağı yarada bilər:

İki amin turşusu bu şəkildə bağlandıqdan sonra ikinci amin turşusuna üçdə birini əlavə etməklə zəncir uzana bilər və s. Yuxarıdakı tənlikdən göründüyü kimi, peptid bağı yarandıqda su molekulu ayrılır. Turşuların, qələvilərin və ya proteolitik fermentlərin iştirakı ilə reaksiya əks istiqamətdə gedir: polipeptid zənciri su əlavə etməklə amin turşularına parçalanır. Bu reaksiya hidroliz adlanır. Hidroliz kortəbii şəkildə baş verir və amin turşularını bir polipeptid zəncirinə birləşdirmək üçün enerji tələb olunur.

Bir karboksil qrupu və bir amid qrupu (və ya amin turşusu prolin vəziyyətində oxşar imid qrupu) bütün amin turşularında mövcuddur, lakin amin turşuları arasındakı fərqlər qrupun təbiəti və ya "yan zəncir" ilə müəyyən edilir. yuxarıda məktubla qeyd olunur

R . Yan zəncirin rolunu amin turşusu qlisindəki kimi bir hidrogen atomu və ya histidin və triptofanda olduğu kimi bəzi həcmli qruplar oynaya bilər. Bəzi yan zəncirlər kimyəvi cəhətdən təsirsizdir, digərləri isə nəzərəçarpacaq dərəcədə reaktivdir.

Minlərlə müxtəlif amin turşuları sintez edilə bilər və təbiətdə çoxlu müxtəlif amin turşuları olur, lakin zülal sintezi üçün yalnız 20 növ amin turşusu istifadə olunur: alanin, arginin, asparagin, aspartik turşu, valin, histidin, qlisin, qlutamin, qlutamik. turşu, izolösin, lösin, lizin, metionin, prolin, serin, tirozin, treonin, triptofan, fenilalanin və sistein (zülallarda sistein dimer kimi ola bilər)

sistin). Düzdür, bəzi zülallarda müntəzəm olaraq meydana gələn iyirmidən başqa digər amin turşuları da var, lakin onlar zülalın tərkibinə daxil edildikdən sonra sadalanan iyirmidən birinin modifikasiyası nəticəsində əmələ gəlir.Optik fəaliyyət. Glisin istisna olmaqla, bütün amin turşuları var a -karbon atomunun ona bağlı dörd müxtəlif qrupu var. Həndəsə nöqteyi-nəzərindən dörd müxtəlif qrup iki yolla birləşdirilə bilər və müvafiq olaraq iki mümkün konfiqurasiya və ya bir cismin güzgü görüntüsü ilə bir-biri ilə əlaqəli iki izomer var, yəni. sol əl kimi sağa. Bir konfiqurasiya sol və ya solaxay adlanır ( L ) və digər hüquq və ya dekstrorotator ( D ), çünki iki belə izomer qütbləşmiş işığın müstəvisinin fırlanma istiqamətində fərqlənir. Yalnız zülallarda olur L -amin turşuları (istisna qlisindir; yalnız bir formada təmsil oluna bilər, çünki dörd qrupundan ikisi eynidir) və hamısı optik cəhətdən aktivdir (yalnız bir izomer olduğu üçün). D -amin turşuları təbiətdə nadirdir; onlar bəzi antibiotiklərdə və bakteriyaların hüceyrə divarında olur.Amin turşusu ardıcıllığı. Polipeptid zəncirindəki amin turşuları təsadüfi deyil, müəyyən sabit bir ardıcıllıqla düzülür və zülalın funksiyalarını və xassələrini təyin edən də məhz bu nizamdır. 20 növ amin turşusunun sırasını dəyişdirərək, əlifbanın hərflərindən çoxlu müxtəlif mətnlər yarada bildiyiniz kimi, çoxlu sayda müxtəlif zülallar yarada bilərsiniz.

Keçmişdə bir zülalın amin turşusu ardıcıllığını təyin etmək çox vaxt bir neçə il çəkirdi. Birbaşa təyinetmə hələ də kifayət qədər əmək tələb edən bir işdir, baxmayaraq ki, onu avtomatik həyata keçirməyə imkan verən qurğular yaradılmışdır. Müvafiq genin nukleotid ardıcıllığını təyin etmək və ondan zülalın amin turşusu ardıcıllığını çıxarmaq adətən daha asandır. Bu günə qədər yüzlərlə zülalın amin turşusu ardıcıllığı artıq müəyyən edilmişdir. Deşifrə edilmiş zülalların funksiyaları adətən məlumdur və bu, məsələn, bədxassəli yenitörəmələrdə əmələ gələn oxşar zülalların mümkün funksiyalarını təsəvvür etməyə kömək edir.

Kompleks zülallar. Yalnız amin turşularından ibarət olan zülallara sadə deyilir. Ancaq çox vaxt polipeptid zəncirinə bir metal atomu və ya amin turşusu olmayan bəzi kimyəvi birləşmələr bağlanır. Belə zülallara kompleks deyilir. Buna misal olaraq hemoglobini göstərmək olar: onun qırmızı rəngini təyin edən və oksigen daşıyıcısı kimi çıxış etməyə imkan verən dəmir porfirini ehtiva edir.

Ən mürəkkəb zülalların adları birləşdirilmiş qrupların təbiətini göstərir: qlikoproteinlərdə şəkər, lipoproteinlərdə yağlar var. Əgər fermentin katalitik aktivliyi ona qoşulmuş qrupdan asılıdırsa, ona protez qrup deyilir. Çox vaxt bir vitamin protez qrupunun rolunu oynayır və ya birinin bir hissəsidir. Məsələn, retinada olan zülallardan birinə bağlı olan A vitamini onun işığa qarşı həssaslığını təyin edir.

Üçüncü quruluş. Əhəmiyyətli olan zülalın özünün (əsas quruluş) amin turşusu ardıcıllığı deyil, kosmosda düzülüşüdür. Polipeptid zəncirinin bütün uzunluğu boyunca hidrogen ionları müntəzəm hidrogen bağları əmələ gətirir, bu da ona spiral və ya təbəqə (ikinci dərəcəli struktur) formasını verir. Bu cür spiral və təbəqələrin birləşməsindən növbəti nizamın yığcam forması meydana çıxır: zülalın üçüncü quruluşu. Zəncirin monomer vahidlərini tutan bağların ətrafında kiçik açılarda fırlanmalar mümkündür. Buna görə də, sırf həndəsi nöqteyi-nəzərdən hər hansı bir polipeptid zənciri üçün mümkün konfiqurasiyaların sayı sonsuz dərəcədə böyükdür. Əslində, hər bir zülal normal olaraq amin turşusu ardıcıllığı ilə təyin olunan yalnız bir konfiqurasiyada mövcuddur. Bu quruluş sərt deyil, sanki « nəfəs alır” müəyyən orta konfiqurasiya ətrafında dalğalanır. Dövrə sərbəst enerjinin (iş çıxarmaq qabiliyyətinin) minimal olduğu bir konfiqurasiyaya bükülür, necə ki, sərbəst buraxılan yay yalnız minimum sərbəst enerjiyə uyğun bir vəziyyətə sıxılır. Çox vaxt zəncirin bir hissəsi digərinə disulfidlə möhkəm bağlanır ( SS) iki sistein qalığı arasında bağlar. Qismən buna görə sistein amin turşuları arasında xüsusilə mühüm rol oynayır.

Zülalların quruluşunun mürəkkəbliyi o qədər böyükdür ki, amin turşusu ardıcıllığı məlum olsa belə, zülalın üçüncü quruluşunu hesablamaq hələ mümkün deyil. Amma zülal kristallarını əldə etmək mümkündürsə, onda onun üçüncü quruluşunu rentgen şüalarının difraksiyası ilə təyin etmək olar.

Struktur, kontraktil və bəzi digər zülallarda zəncirlər uzanır və yaxınlıqda yerləşən bir neçə az bükülmüş zəncir fibrillər əmələ gətirir; fibrillər, öz növbəsində, daha böyük lif birləşmələrinə qatlanır. Bununla belə, məhluldakı zülalların əksəriyyəti kürə şəklindədir: zəncirlər topdakı iplik kimi kürə şəklində bükülür. Bu konfiqurasiya ilə sərbəst enerji minimaldır, çünki hidrofobik ("su itələyici") amin turşuları qlobulun içərisində gizlənir və hidrofilik ("su çəkən") amin turşuları onun səthindədir.

Bir çox zülallar bir neçə polipeptid zəncirinin kompleksləridir. Bu quruluşa zülalın dördüncü quruluşu deyilir. Hemoqlobin molekulu, məsələn, hər biri qlobulyar zülal olan dörd alt hissədən ibarətdir.

Struktur zülallar xətti konfiqurasiyasına görə çox yüksək dartılma gücünə malik liflər əmələ gətirir, qlobulyar konfiqurasiya isə zülalların digər birləşmələrlə spesifik qarşılıqlı əlaqəyə girməsinə imkan verir. Globulun səthində, zəncirlər düzgün yerləşdirildikdə, reaktiv kimyəvi qrupların yerləşdiyi müəyyən bir formalı boşluqlar görünür. Əgər verilmiş zülal fermentdirsə, o zaman hansısa maddənin başqa, adətən daha kiçik molekulu belə boşluğa daxil olur, necə ki, açar kilidə girir; bu zaman boşluqda yerləşən kimyəvi qrupların təsiri altında molekulun elektron buludunun konfiqurasiyası dəyişir və bu onu müəyyən şəkildə reaksiya verməyə məcbur edir. Bu şəkildə ferment reaksiyanı kataliz edir. Antikor molekullarında müxtəlif yad maddələrin bağlandığı və bununla da zərərsizləşdirildiyi boşluqlar da var. Zülalların digər birləşmələrlə qarşılıqlı təsirini izah edən "kilid və açar" modeli fermentlərin və antikorların spesifikliyini anlamağa imkan verir, yəni. onların yalnız müəyyən birləşmələrlə reaksiya vermə qabiliyyəti.

Müxtəlif növ orqanizmlərdə zülallar. Müxtəlif bitki və heyvan növlərində eyni funksiyanı yerinə yetirən və buna görə də eyni adı daşıyan zülallar da oxşar konfiqurasiyaya malikdirlər. Bununla birlikdə, amin turşularının ardıcıllığında bir qədər fərqlənirlər. Növlər ortaq əcdaddan ayrıldıqca, müəyyən mövqelərdə olan bəzi amin turşuları başqaları tərəfindən mutasiyalarla əvəz olunur. İrsi xəstəliklərə səbəb olan zərərli mutasiyalar təbii seçmə yolu ilə aradan qaldırılır, lakin faydalı və ya ən azı neytral olanlar davam edə bilər. İki bioloji növ bir-birinə nə qədər yaxındırsa, onların zülallarında bir o qədər az fərq olur.

Bəzi zülallar nisbətən tez dəyişir, digərləri çox qorunur. Sonuncuya, məsələn, sitoxrom daxildir iləəksər canlı orqanizmlərdə olan tənəffüs fermenti. İnsanlarda və şimpanzelərdə onun amin turşusu ardıcıllığı eynidir və sitoxromda ilə Buğdada amin turşularının yalnız 38%-i fərqli idi. Hətta insan və bakteriyaların müqayisəsi, sitoxromların oxşarlığı ilə(fərqlər buradakı amin turşularının 65%-nə təsir edir) hələ də görünə bilər, baxmayaraq ki, bakteriyaların və insanların ortaq əcdadı təxminən iki milyard il əvvəl Yer kürəsində yaşamışdır. Hal-hazırda, müxtəlif orqanizmlər arasında təkamül əlaqələrini əks etdirən filogenetik (ailə) ağacının qurulması üçün amin turşusu ardıcıllığının müqayisəsi tez-tez istifadə olunur.

Denatürasiya. Sintezləşdirilmiş zülal molekulu, qatlanaraq, xarakterik konfiqurasiyanı əldə edir. Bununla belə, bu konfiqurasiya qızdırmaqla, pH-ı dəyişdirməklə, üzvi həlledicilərə məruz qalmaqla və hətta səthində baloncuklar görünənə qədər məhlulu sadəcə silkələməklə məhv edilə bilər. Bu şəkildə dəyişdirilmiş zülal denatürasiya adlanır; bioloji aktivliyini itirir və adətən həll olunmaz hala gəlir. Denatürləşdirilmiş zülalın tanınmış nümunələri qaynadılmış yumurta və ya çırpılmış kremdir. Yalnız yüzə yaxın amin turşusu olan kiçik zülallar renaturasiya qabiliyyətinə malikdir, yəni. orijinal konfiqurasiyanı yenidən əldə edin. Lakin əksər zülallar sadəcə olaraq dolaşıq polipeptid zəncirlərinin kütləsinə çevrilir və əvvəlki konfiqurasiyasını bərpa etmir.

Aktiv zülalların təcrid edilməsində əsas çətinliklərdən biri onların denaturasiyaya qarşı həddindən artıq həssaslığıdır. Zülalların bu xüsusiyyəti qida konservlərində faydalı tətbiq tapır: yüksək temperatur mikroorqanizmlərin fermentlərini geri dönməz şəkildə denatürasiya edir və mikroorqanizmlər ölür.

ZÜLAL SİNTEZİ Zülal sintez etmək üçün canlı orqanizmdə bir amin turşusunu digərinə birləşdirə bilən fermentlər sistemi olmalıdır. Hansı amin turşularının birləşdirilməli olduğunu müəyyən etmək üçün də məlumat mənbəyi lazımdır. Bədəndə minlərlə zülal növü olduğundan və hər biri orta hesabla bir neçə yüz amin turşusundan ibarət olduğundan, tələb olunan məlumat həqiqətən çox böyük olmalıdır. O, genləri təşkil edən nuklein turşusu molekullarında (qeydiyyatın maqnit lentində saxlanmasına bənzər) saxlanılır. Santimetr . həmçinin İRSİ; NÜKLEİK TURŞULAR.Fermentlərin aktivləşdirilməsi. Amin turşularından sintez edilən polipeptid zənciri həmişə son formada zülal olmur. Bir çox fermentlər əvvəlcə qeyri-aktiv prekursorlar kimi sintez olunur və yalnız başqa bir ferment zəncirin bir ucunda bir neçə amin turşusunu çıxardıqdan sonra aktivləşir. Həzm fermentlərinin bəziləri, məsələn, tripsin, bu qeyri-aktiv formada sintez olunur; bu fermentlər zəncirin terminal fraqmentinin çıxarılması nəticəsində həzm sistemində aktivləşir. Aktiv formada molekulu iki qısa zəncirdən ibarət olan hormon insulin, sözdə bir zəncir şəklində sintez olunur. proinsulin. Sonra bu zəncirin orta hissəsi çıxarılır və qalan parçalar bir-birinə bağlanaraq aktiv hormon molekulunu əmələ gətirir. Mürəkkəb zülallar yalnız müəyyən bir kimyəvi qrup zülala bağlandıqdan sonra əmələ gəlir və bu birləşmə çox vaxt fermentə də ehtiyac duyur.Metabolik dövran. Karbon, azot və ya hidrogenin radioaktiv izotopları ilə etiketlənmiş heyvan amin turşuları ilə qidalandıqdan sonra etiket tez onun zülallarına daxil edilir. Əgər etiketli amin turşuları bədənə daxil olmağı dayandırarsa, zülallarda etiketin miqdarı azalmağa başlayır. Bu təcrübələr göstərir ki, yaranan zülallar ömrün sonuna qədər orqanizmdə saxlanılmır. Onların hamısı, bir neçə istisna olmaqla, dinamik vəziyyətdədir, daim amin turşularına parçalanır və sonra yenidən sintez olunur.

Bəzi zülallar hüceyrələr ölüb məhv olduqda parçalanır. Bu, məsələn, qırmızı qan hüceyrələri və bağırsağın daxili səthini əhatə edən epitel hüceyrələri ilə hər zaman olur. Bundan əlavə, zülalların parçalanması və yenidən sintezi də canlı hüceyrələrdə baş verir. Qəribədir ki, zülalların parçalanması haqqında onların sintezindən daha az şey məlumdur. Bununla belə, aydındır ki, parçalanma həzm sistemində zülalları amin turşularına parçalayanlara bənzər proteolitik fermentləri əhatə edir.

Müxtəlif zülalların yarı ömrü bir neçə saatdan bir neçə aya qədər dəyişir. Yeganə istisna kollagen molekuludur. Yarandıqdan sonra onlar sabit qalır və yenilənmir və dəyişdirilmir. Lakin zaman keçdikcə onların bəzi xassələri, xüsusən də elastikliyi dəyişir və yenilənmədiyi üçün bu, dəridə qırışların yaranması kimi müəyyən yaşa bağlı dəyişikliklərlə nəticələnir.

Sintetik zülallar. Kimyaçılar amin turşularını polimerləşdirməyi çoxdan öyrəniblər, lakin amin turşuları nizamsız bir şəkildə birləşdirilir, belə ki, belə polimerləşmənin məhsulları təbii olanlara az bənzəyir. Doğrudur, amin turşularını müəyyən bir ardıcıllıqla birləşdirmək mümkündür ki, bu da bəzi bioloji aktiv zülalları, xüsusən də insulini əldə etməyə imkan verir. Proses kifayət qədər mürəkkəbdir və bu yolla yalnız molekullarında yüzə yaxın amin turşusu olan zülalları əldə etmək mümkündür. Bunun əvəzinə arzu olunan amin turşusu ardıcıllığına uyğun gələn genin nukleotid ardıcıllığını sintez etmək və ya təcrid etmək, sonra isə bu geni replikasiya yolu ilə böyük miqdarda istənilən məhsulu istehsal edəcək bakteriyaya daxil etmək daha məqsədəuyğundur. Bununla belə, bu metodun çatışmazlıqları da var. Santimetr . həmçinin GENETİK MÜHENDİSLİK. ZÜLAL VƏ QİDALANMA Bədəndəki zülallar amin turşularına parçalandıqda, bu amin turşuları yenidən zülalları sintez etmək üçün istifadə edilə bilər. Eyni zamanda, amin turşularının özləri parçalanmaya məruz qalırlar, buna görə də onlar tamamilə yenidən istifadə edilmir. Həm də aydındır ki, böyümə, hamiləlik və yaraların sağalması zamanı protein sintezi parçalanmanı aşmalıdır. Bədən davamlı olaraq bəzi zülalları itirir; Bunlar saçın, dırnaqların və dərinin səth qatının zülallarıdır. Buna görə də zülalları sintez etmək üçün hər bir orqanizm amin turşularını qidadan almalıdır. Yaşıl bitkilər CO-dan sintez edirlər 2 , su və ammonyak və ya nitratlar zülallarda olan 20 amin turşusudur. Bir çox bakteriya şəkərin (və ya bəzi ekvivalentinin) və sabit azotun iştirakı ilə amin turşularını sintez etməyə qadirdir, lakin şəkər son nəticədə yaşıl bitkilər tərəfindən təmin edilir. Heyvanların amin turşularını sintez etmək qabiliyyəti məhduddur; yaşıl bitkiləri və ya digər heyvanları yeyərək amin turşularını əldə edirlər. Həzm sistemində udulmuş zülallar amin turşularına parçalanır, sonuncular sorulur və onlardan müəyyən bir orqanizm üçün xarakterik olan zülallar qurulur. Udulmuş zülalların heç biri bədən quruluşlarına daxil edilmir. Yeganə istisna odur ki, bir çox məməlilərdə bəzi ana anticisimləri bütöv şəkildə plasenta vasitəsilə dölün qanına keçə bilər və ana südü ilə (xüsusilə gevişən heyvanlarda) doğuşdan dərhal sonra yeni doğulmuş körpəyə keçə bilər.Protein tələbləri. Aydındır ki, həyatı saxlamaq üçün orqanizm qidadan müəyyən miqdarda protein almalıdır. Lakin bu ehtiyacın həcmi bir sıra amillərdən asılıdır. Bədənin həm enerji mənbəyi (kalori), həm də strukturlarının qurulması üçün material kimi qidaya ehtiyacı var. Enerji ehtiyacı ilk növbədə gəlir. Bu o deməkdir ki, pəhrizdə karbohidratlar və yağlar az olduqda, pəhriz zülalları öz zülallarının sintezi üçün deyil, kalori mənbəyi kimi istifadə olunur. Uzun müddətli oruc zamanı enerji ehtiyaclarını ödəmək üçün hətta öz zülallarınız da istifadə olunur. Pəhrizdə kifayət qədər karbohidrat varsa, o zaman protein istehlakını azaltmaq olar.Azot balansı. Orta hesabla təqribən. Zülalın ümumi kütləsinin 16%-ni azot təşkil edir. Zülalların tərkibində olan amin turşuları parçalandıqda onların tərkibində olan azot orqanizmdən sidiklə və (daha az dərəcədə) nəcislə müxtəlif azotlu birləşmələr şəklində xaric olur. Buna görə protein qidasının keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün azot balansı kimi bir göstəricidən istifadə etmək rahatdır, yəni. orqanizmə daxil olan azotun miqdarı ilə gün ərzində xaric edilən azotun miqdarı arasındakı fərq (qramla). Yetkinlərdə normal qidalanma ilə bu məbləğlər bərabərdir. Böyüyən bir orqanizmdə xaric edilən azotun miqdarı alınan miqdardan azdır, yəni. balans müsbətdir. Pəhrizdə protein çatışmazlığı varsa, balans mənfi olur. Pəhrizdə kifayət qədər kalori varsa, lakin tərkibində zülal yoxdursa, orqanizm zülallara qənaət edir. Eyni zamanda, protein metabolizması yavaşlayır və amin turşularının zülal sintezində təkrar istifadəsi mümkün olan ən yüksək effektivliklə baş verir. Bununla belə, itkilər qaçılmazdır və azotlu birləşmələr hələ də sidiklə və qismən nəcislə xaric olunur. Zülal orucu zamanı bədəndən gündə çıxarılan azot miqdarı gündəlik protein çatışmazlığının ölçüsü kimi xidmət edə bilər. Pəhrizdə bu çatışmazlığa bərabər miqdarda zülal daxil etməklə azot balansının bərpa oluna biləcəyini güman etmək təbiidir. Lakin, belə deyil. Bu miqdarda protein qəbul etdikdən sonra bədən amin turşularını daha az səmərəli istifadə etməyə başlayır, buna görə də azot balansını bərpa etmək üçün bəzi əlavə protein tələb olunur.

Pəhrizdəki zülalın miqdarı azot balansını qorumaq üçün lazım olandan artıqdırsa, heç bir zərəri yoxdur. Həddindən artıq amin turşuları sadəcə enerji mənbəyi kimi istifadə olunur. Xüsusilə diqqətəlayiq bir nümunə olaraq, Eskimoslar azot balansını qorumaq üçün lazım olan az miqdarda karbohidrat və təxminən on qat çox protein istehlak edirlər. Əksər hallarda, zülaldan enerji mənbəyi kimi istifadə etmək faydalı deyil, çünki müəyyən bir miqdarda karbohidrat eyni miqdarda proteindən daha çox kalori istehsal edə bilər. Kasıb ölkələrdə insanlar kalorilərini karbohidratlardan alır və minimum miqdarda protein istehlak edirlər.

Bədən zülal olmayan məhsullar şəklində lazımi miqdarda kalori alırsa, azot balansının saxlanmasını təmin etmək üçün minimum protein miqdarı təqribəndir. Gündə 30 q. Dörd dilim çörəyin və ya 0,5 litr südün tərkibində bu qədər protein var. Bir az daha böyük rəqəm adətən optimal sayılır; 50 ilə 70 q arasında tövsiyə olunur.

Əsas amin turşuları. İndiyə qədər zülal bütöv hesab olunurdu. Bu arada zülal sintezinin baş verməsi üçün bütün lazımi amin turşularının bədəndə olması lazımdır. Heyvanın bədəni özü bəzi amin turşularını sintez etməyə qadirdir. Onlar dəyişdirilə bilən adlanır, çünki onların mütləq pəhrizdə olması lazım deyil, yalnız azot mənbəyi kimi zülalın ümumi təchizatının kifayət qədər olması vacibdir; onda qeyri-vacib aminturşuların çatışmazlığı olarsa, orqanizm onları artıq olanların hesabına sintez edə bilər. Qalan, "əsas" amin turşuları sintez edilə bilməz və bədənə qida ilə təmin edilməlidir. İnsanlar üçün vacib olanlar valin, lösin, izolösin, treonin, metionin, fenilalanin, triptofan, histidin, lizin və arginindir. (Arginin orqanizmdə sintez oluna bilsə də, yeni doğulmuş və böyüyən uşaqlarda kifayət qədər miqdarda istehsal olunmadığı üçün əvəzolunmaz amin turşusu kimi təsnif edilir. Digər tərəfdən, qidadan alınan bu amin turşularının bəziləri böyüklər üçün lazımsız ola bilər. şəxs.)

Əsas amin turşularının bu siyahısı digər onurğalılarda və hətta həşəratlarda təxminən eynidir. Zülalların qida dəyəri adətən onları böyüyən siçovullara vermək və heyvanların çəki artımını izləməklə müəyyən edilir.

Zülalların qida dəyəri. Zülalın qida dəyəri ən çox çatışmayan əsas amin turşusu ilə müəyyən edilir. Bunu bir misalla izah edək. Bədənimizdəki zülallar orta hesabla təqribən ehtiva edir. 2% triptofan (çəki ilə). Tutaq ki, pəhrizdə 1% triptofan olan 10 q protein var və onun tərkibində kifayət qədər başqa əvəzolunmaz amin turşuları var. Bizim vəziyyətimizdə bu natamam zülalın 10 qramı mahiyyətcə 5 q tam proteinə bərabərdir; qalan 5 q yalnız enerji mənbəyi kimi xidmət edə bilər. Nəzərə alın ki, amin turşuları praktiki olaraq bədəndə saxlanılmadığından və zülal sintezinin baş verməsi üçün bütün amin turşuları eyni vaxtda olmalıdır, əvəzolunmaz amin turşularının qəbulunun təsiri yalnız onların hamısı olduqda aşkar edilə bilər. eyni zamanda bədənə daxil olur. Heyvan zülallarının əksəriyyətinin orta tərkibi insan orqanizmindəki zülalların orta tərkibinə yaxındır, ona görə də pəhrizimiz ət, yumurta, süd və pendir kimi qidalarla zəngin olarsa, çətin ki, amin turşusu çatışmazlığı ilə üzləşək. Bununla belə, çox az vacib amin turşusu olan jelatin (kollagen denatürasiyası məhsulu) kimi zülallar var. Bitki zülalları bu mənada jelatindən daha yaxşı olsalar da, əvəzolunmaz amin turşuları baxımından da zəifdirlər; Onların tərkibində lizin və triptofan xüsusilə azdır. Buna baxmayaraq, sırf vegetarian pəhriz, bədəni vacib amin turşuları ilə təmin etmək üçün kifayət qədər az miqdarda bitki zülalları istehlak etməsə, heç bir zərərli hesab edilə bilməz. Bitkilərin toxumlarında, xüsusən də buğda və müxtəlif paxlalı bitkilərin toxumlarında ən çox protein var. Qulançar kimi gənc tumurcuqlar da zülalla zəngindir.Pəhrizdə sintetik zülallar. Qarğıdalı zülalları kimi natamam zülallara az miqdarda sintetik əsas amin turşuları və ya amin turşusu ilə zəngin zülallar əlavə etməklə, sonuncunun qida dəyəri əhəmiyyətli dərəcədə artırıla bilər, yəni. bununla da istehlak edilən protein miqdarını artırır. Başqa bir imkan azot mənbəyi kimi nitrat və ya ammonyak əlavə etməklə neft karbohidrogenləri üzərində bakteriya və ya maya yetişdirməkdir. Bu yolla əldə edilən mikrob zülalı ev quşları və ya mal-qaralar üçün yem kimi xidmət edə bilər və ya insanlar tərəfindən birbaşa istehlak edilə bilər. Üçüncü, geniş istifadə olunan üsul gövşəyən heyvanların fiziologiyasından istifadə edir. Ruminantlarda, mədənin başlanğıc hissəsində, sözdə. Rumen natamam bitki zülallarını daha tam mikrob zülallarına çevirən bakteriya və protozoaların xüsusi formaları ilə yaşayır və bunlar da öz növbəsində həzm və udulduqdan sonra heyvan zülallarına çevrilir. Ucuz sintetik azot tərkibli birləşmə olan karbamid heyvan yeminə əlavə edilə bilər. Rumendə yaşayan mikroorqanizmlər karbohidratları (yemdə daha çox olan) proteinə çevirmək üçün karbamid azotundan istifadə edirlər. Heyvandarlıq yemindəki bütün azotun təxminən üçdə biri sidik cövhəri şəklində ola bilər ki, bu da müəyyən dərəcədə zülalın kimyəvi sintezi deməkdir. ABŞ-da bu üsul zülal əldə etməyin yollarından biri kimi mühüm rol oynayır.ƏDƏBİYYAT Murray R., Grenner D., Mayes P., Rodwell W. İnsan biokimyası, cild. 12. M., 1993
Alberts B, Bray D, Lewis J, et al. Molekulyar hüceyrə biologiyası, cild. 13. M., 1994

dələ- Bunlar yüksək molekullu (molekulyar çəkisi 5-10 mindən 1 milyon və ya daha çox dəyişir) təbii polimerlərdir, molekulları amid (peptid) bağı ilə bağlanmış amin turşusu qalıqlarından qurulur.

Zülallara zülallar da deyilir (yunanca “protos” - birincisi, vacibdir). Zülal molekulunda amin turşusu qalıqlarının sayı çox dəyişir və bəzən bir neçə minə çatır. Hər bir zülalın özünəməxsus amin turşusu qalıqları ardıcıllığı var.

Zülallar müxtəlif bioloji funksiyaları yerinə yetirir: katalitik (fermentlər), tənzimləyici (hormonlar), struktur (kollagen, fibroin), motor (miozin), nəqliyyat (hemoqlobin, mioqlobin), qoruyucu (immunoqlobulinlər, interferon), saxlama (kazein, albumin, gliadin) və başqaları.

Zülallar hüceyrənin və hüceyrə komponentlərinin ən vacib komponenti olan biomembranların əsasını təşkil edir. Onlar hüceyrənin həyatında əsas rol oynayır, sanki onun kimyəvi fəaliyyətinin maddi əsasını təşkil edirlər.

Zülalın müstəsna xüsusiyyəti strukturun özünü təşkili, yəni yalnız müəyyən bir zülal üçün xarakterik olan müəyyən bir məkan quruluşunu kortəbii olaraq yaratmaq qabiliyyəti. Əslində, bədənin bütün fəaliyyəti (inkişaf, hərəkət, müxtəlif funksiyaların yerinə yetirilməsi və daha çox) protein maddələri ilə əlaqələndirilir. Zülalsız həyatı təsəvvür etmək mümkün deyil.

Zülallar insan və heyvan qidasının ən vacib komponentidir və əsas amin turşularının tədarükçüsüdür.

Protein quruluşu

Zülalların məkan quruluşunda amin turşusu molekullarındakı R-radikalların (qalıqların) təbiəti böyük əhəmiyyət kəsb edir. Qeyri-qütblü amin turşusu radikalları adətən protein makromolekulunun daxilində yerləşir və hidrofobik qarşılıqlı təsirlərə səbəb olur; tərkibində ion (ion əmələ gətirən) qruplar olan qütb radikalları adətən zülal makromolekulunun səthində olur və elektrostatik (ion) qarşılıqlı təsirləri xarakterizə edir. Qütb qeyri-ionik radikallar (məsələn, tərkibində spirt OH qrupları, amid qrupları olan) həm səthdə, həm də zülal molekulunun daxilində yerləşə bilər. Onlar hidrogen bağlarının formalaşmasında iştirak edirlər.

Zülal molekullarında α-amin turşuları bir-biri ilə peptid (-CO-NH-) bağları ilə bağlanır:

Bu şəkildə qurulmuş polipeptid zəncirləri və ya bir polipeptid zəncirindəki ayrı-ayrı bölmələr, bəzi hallarda, bir-biri ilə əlavə olaraq disulfid (-S-S-) bağları və ya tez-tez adlandırıldığı kimi, disulfid körpüləri ilə bağlana bilər.

Zülalların strukturunun yaradılmasında böyük rolu ion (duz) və hidrogen bağları, həmçinin hidrofobik qarşılıqlı əlaqə oynayır - sulu mühitdə zülal molekullarının hidrofobik komponentləri arasında xüsusi bir əlaqə növü. Bütün bu bağlar müxtəlif güclərə malikdir və mürəkkəb, böyük bir protein molekulunun əmələ gəlməsini təmin edir.

Zülal maddələrinin strukturunda və funksiyalarında fərqli olmasına baxmayaraq, onların elementar tərkibi bir qədər dəyişir (quru çəki ilə% ilə): karbon - 51-53; oksigen - 21,5-23,5; azot - 16,8-18,4; hidrogen - 6,5-7,3; kükürd - 0,3-2,5.

Bəzi zülalların tərkibində az miqdarda fosfor, selen və digər elementlər var.

Polipeptid zəncirində amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığı adlanır ilkin protein quruluşu.

Bir zülal molekulu bir və ya bir neçə polipeptid zəncirindən ibarət ola bilər ki, onların hər biri müxtəlif sayda amin turşusu qalıqlarını ehtiva edir. Mümkün birləşmələrin sayını nəzərə alsaq, zülalların müxtəlifliyi demək olar ki, sonsuzdur, lakin onların hamısı təbiətdə mövcud deyil.

Bütün növ canlı orqanizmlərdə müxtəlif növ zülalların ümumi sayı 10 11 -10 12-dir. Strukturu son dərəcə mürəkkəb olan zülallar üçün ilkin quruluşa əlavə olaraq daha yüksək struktur təşkili səviyyələri də fərqlənir: ikinci, üçüncü və bəzən dördüncü quruluş.

İkinci dərəcəli quruluşƏksər zülallar həmişə polipeptid zəncirinin bütün uzunluğu boyunca olmasa da, malikdirlər. Müəyyən ikincil quruluşa malik polipeptid zəncirləri kosmosda fərqli şəkildə yerləşə bilər.

Formada üçüncü struktur Hidrogen bağları ilə yanaşı, ion və hidrofobik qarşılıqlı təsirlər də mühüm rol oynayır. Zülal molekulunun "qablaşdırmasının" təbiətinə əsasən, onlar fərqlənir kürəşəkilli, və ya sferik, və fibrilyar, və ya filamentli zülallar (Cədvəl 12).

Qlobular zülallar üçün spiral quruluş daha xarakterikdir, bükülmüşdür; Makromolekulun sferik forması var. Onlar kolloid sistemlər yaratmaq üçün suda və şoran məhlullarında həll olurlar. Heyvanlarda, bitkilərdə və mikroorqanizmlərdə olan zülalların əksəriyyəti qlobulyar zülallardır.

Fibrilyar zülallar üçün filamentli quruluş daha tipikdir. Onlar ümumiyyətlə suda həll olunmur. Fibrilyar zülallar adətən struktur əmələ gətirən funksiyaları yerinə yetirirlər. Onların xassələri (gücü, uzanma qabiliyyəti) polipeptid zəncirlərinin qablaşdırılması üsulundan asılıdır. Fibrilyar zülalların nümunələri miyozin və keratindir. Bəzi hallarda fərdi zülal alt bölmələri hidrogen bağlarının, elektrostatik və digər qarşılıqlı təsirlərin köməyi ilə mürəkkəb ansambllar əmələ gətirir. Bu vəziyyətdə formalaşır dördüncü quruluş zülallar.

Dördüncü quruluşa malik bir zülal nümunəsi qan hemoglobinidir. Yalnız belə bir quruluşla öz funksiyalarını yerinə yetirir - oksigeni bağlayır və toxuma və orqanlara nəql edir.

Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, ali zülal strukturlarının təşkilində müstəsna rol ilkin struktura məxsusdur.

Zülalların təsnifatı

Zülalların bir neçə təsnifatı var:

Çətinlik dərəcəsinə görə (sadə və mürəkkəb).
Molekulların formasına görə (qlobulyar və fibrilyar zülallar).
Ayrı-ayrı həlledicilərdə həll olunma qabiliyyətinə görə (suda həll olan, seyreltilmiş şoran məhlullarında həll olan - albuminlər, spirtdə həll olunan - prolaminlər, seyreltilmiş qələvilərdə və turşularda həll olunan - qlütelinlər).
İcra edilən funksiyalara görə (məsələn, saxlama zülalları, skelet zülalları və s.).

Zülalların xassələri

Zülallar amfoter elektrolitlərdir. Müəyyən bir pH dəyərində (izoelektrik nöqtə adlanır) zülal molekulunda müsbət və mənfi yüklərin sayı bərabərdir. Bu, proteinin əsas xüsusiyyətlərindən biridir. Bu nöqtədə zülallar elektrik cəhətdən neytraldır və suda həll olma qabiliyyəti ən aşağıdır. Zülalların molekulları elektrik neytrallığına çatdıqda həllolma qabiliyyətini azaltmaq qabiliyyəti məhlullardan izolyasiya üçün, məsələn, zülal məhsullarının alınması texnologiyasında istifadə olunur.

Nəmləndirmə. Nəmləndirmə prosesi suyun zülallarla bağlanması deməkdir və onlar hidrofilik xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər: şişir, kütləsi və həcmi artır. Fərdi zülalların şişməsi yalnız onların quruluşundan asılıdır. Tərkibində mövcud olan və zülal makromolekulunun səthində yerləşən hidrofilik amid (-CO-NH-, peptid bağı), amin (-NH 2) və karboksil (-COOH) qrupları su molekullarını ciddi şəkildə səthə yönəldir. molekulunun. Zülal globullarını əhatə edən nəmləndirici (sulu) qabıq aqreqasiya və çökmənin qarşısını alır və buna görə də protein məhlullarının sabitliyinə kömək edir. İzoelektrik nöqtədə zülallar ən az suyu bağlamaq qabiliyyətinə malikdirlər, zülal molekullarının ətrafındakı nəmləndirici qabıq məhv olur, buna görə də onlar birləşərək böyük aqreqatlar əmələ gətirirlər. Zülal molekullarının aqreqasiyası müəyyən üzvi həlledicilərin, məsələn, etil spirtinin köməyi ilə susuzlaşdırıldıqda da baş verir. Bu, zülalların çökməsinə səbəb olur. Ətraf mühitin pH-ı dəyişdikdə zülalın makromolekulu yüklənir və onun nəmləndirmə qabiliyyəti dəyişir.

Məhdud şişlik ilə, konsentratlaşdırılmış protein məhlulları adlı kompleks sistemlər meydana gətirir jele.

Jelli maye deyil, elastikdir, plastikliyə, müəyyən mexaniki gücə malikdir və öz formasını saxlamağa qadirdir. Qlobular zülallar tamamilə nəmləndirilə və suda həll oluna bilər (məsələn, süd zülalları), aşağı konsentrasiyalı məhlullar əmələ gətirir. Zülalların hidrofilik xüsusiyyətləri, yəni şişmək, jele əmələ gətirmək, süspansiyonları, emulsiyaları və köpükləri sabitləşdirmək qabiliyyəti biologiyada və qida sənayesində böyük əhəmiyyət kəsb edir. Əsasən protein molekullarından qurulmuş çox mobil jele sitoplazmadır - buğda xəmirindən təcrid olunmuş xam özü; 65%-ə qədər su ehtiva edir. Gluten zülallarının müxtəlif hidrofilliyi buğda taxılının və ondan alınan unun (güclü və zəif buğda adlanır) keyfiyyətini xarakterizə edən əlamətlərdən biridir. Taxıl və un zülallarının hidrofilliyi taxılın saxlanması və emalı və çörəkbişirmə prosesində mühüm rol oynayır. Çörək istehsalında əldə edilən xəmir suda şişmiş zülal, tərkibində nişasta dənələri olan konsentrat jeledir.

Zülalların denaturasiyası. Xarici amillərin (temperatur, mexaniki stress, kimyəvi maddələrin təsiri və bir sıra digər amillər) təsiri altında denaturasiya zamanı protein makromolekulunun ikinci, üçüncü və dördüncü strukturlarında, yəni. Zülalın ilkin quruluşu və buna görə də kimyəvi tərkibi dəyişmir. Fiziki xüsusiyyətlər dəyişir: həllolma və nəmləndirmə qabiliyyəti azalır, bioloji aktivlik itir. Zülalın makromolekulunun forması dəyişir və aqreqasiya baş verir. Eyni zamanda, müəyyən kimyəvi qrupların aktivliyi artır, proteolitik fermentlərin zülallara təsiri asanlaşdırılır və buna görə də hidroliz daha asan olur.

Qida texnologiyasında zülalların istilik denaturasiyası xüsusi praktik əhəmiyyət kəsb edir, onun dərəcəsi temperaturdan, qızdırma müddətindən və rütubətdən asılıdır. Qida xammalı, yarı bitmiş məhsullar və bəzən hazır məhsullar üçün istilik müalicəsi rejimlərini inkişaf etdirərkən bunu xatırlamaq lazımdır. Bitki materiallarının ağardılmasında, taxılın qurudulmasında, çörəyin bişirilməsində və makaron istehsalında istilik denaturasiya prosesləri xüsusi rol oynayır. Protein denatürasiyası da mexaniki təsir (təzyiq, sürtmə, silkələmə, ultrasəs) səbəb ola bilər. Nəhayət, zülalların denaturasiyası kimyəvi reagentlərin (turşular, qələvilər, spirt, aseton) təsiri nəticəsində baş verir. Bütün bu üsullar qida və biotexnologiyada geniş istifadə olunur.

Köpüklənmə. Köpükləmə prosesi zülalların köpük adlanan yüksək konsentrasiyalı maye-qaz sistemləri yaratmaq qabiliyyətinə aiddir. Zülalın köpükləndirici olduğu köpüyün sabitliyi yalnız onun təbiətindən və konsentrasiyasından deyil, həm də temperaturdan asılıdır. Zülallar qənnadı sənayesində (zefir, marshmallow, sufle) köpükləndirici maddələr kimi geniş istifadə olunur. Çörəyin köpük quruluşu var və bu onun dadına təsir edir.

Zülal molekulları, bir sıra amillərin təsiri altında, yeni məhsullar yaratmaq üçün məhv edilə və ya digər maddələrlə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Qida sənayesi üçün iki mühüm prosesi ayırd etmək olar:

1) fermentlərin təsiri altında zülalların hidrolizi;

2) zülalların və ya amin turşularının amin qruplarının azaldıcı şəkərlərin karbonil qrupları ilə qarşılıqlı təsiri.

Zülalların hidrolitik parçalanmasını kataliz edən proteaz fermentlərinin təsiri altında sonuncular daha sadə məhsullara (poli- və dipeptidlər) və nəticədə amin turşularına parçalanır. Protein hidrolizinin sürəti onun tərkibindən, molekulyar quruluşundan, ferment aktivliyindən və şəraitdən asılıdır.

Protein hidrolizi. Amin turşularının əmələ gəlməsi ilə hidroliz reaksiyası ümumi formada aşağıdakı kimi yazıla bilər:

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

Zülallara rəng reaksiyaları. Zülalın keyfiyyətcə təyini üçün aşağıdakı reaksiyalardan istifadə olunur:

1) ksantoprotein, bir zülal molekulunda aromatik və heteroatomik dövrlərin konsentratlaşdırılmış nitrat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri baş verir, sarı rəngin görünüşü ilə müşayiət olunur.

2) biuret, burada zülalların zəif qələvi məhlulları mis (II) sulfat məhlulu ilə qarşılıqlı təsir edərək Cu 2+ ionları və polipeptidlər arasında mürəkkəb birləşmələr əmələ gətirir. Reaksiya bənövşəyi-mavi rəngin görünüşü ilə müşayiət olunur.