ОрцУургийн хамгийн чухал химийн болон физик шинж чанарууд. Уургийн физик-химийн шинж чанар
Хэрэм нь пептидийн холбоогоор (-CO-NH-) холбогдсон α-амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх биополимерууд юм. Уураг нь бүх амьд организмын эс, эд эсийн нэг хэсэг юм. Уургийн молекулууд нь янз бүрийн амин хүчлүүдийн 20 үлдэгдэл агуулдаг.
Уургийн бүтэц
Уургууд нь шавхагдашгүй олон төрлийн бүтэцтэй байдаг.
Анхдагч уургийн бүтэцшугаман полипептидийн гинжин хэлхээнд амин хүчлийн нэгжүүдийн дараалал юм.
Хоёрдогч бүтэц CO ба NH гэсэн бүлгүүдийн хоорондох устөрөгчийн холбооноос болж полипептидийн гинжийг мушгисны үр дүнд үүсдэг мушгиа санагдуулам уургийн молекулын орон зайн тохиргоо юм.
Гуравдагч бүтэц- энэ бол спираль хэлбэртэй мушгирсан полипептидийн гинжин хэлхээний орон зайн тохиргоо юм.
Дөрөвдөгчийн бүтэц- Эдгээр нь хэд хэдэн уургийн макромолекулуудаас үүссэн полимер формацууд юм.
Физик шинж чанар
Уургийн гүйцэтгэдэг шинж чанарууд нь маш олон янз байдаг. Зарим уураг нь усанд уусдаг, ихэвчлэн коллоид уусмал үүсгэдэг (жишээлбэл, өндөгний цагаан); бусад нь шингэрүүлсэн давсны уусмалд уусдаг; бусад нь уусдаггүй (жишээлбэл, салст бүрхүүлийн уураг).
Химийн шинж чанар
Денатураци- температур, хүчил, хүнд металлын давс, спирт гэх мэт янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор уургийн хоёрдогч, гуравдагч бүтцийг устгах.
Гадны хүчин зүйлийн нөлөөн дор денатурацийн үед (температур, механик стресс, химийн бодисын нөлөөлөл болон бусад хүчин зүйлүүд) уургийн макромолекулын хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч бүтцэд, өөрөөр хэлбэл түүний орон зайн бүтцэд өөрчлөлт гардаг. Анхдагч бүтэц, улмаар уургийн химийн найрлага өөрчлөгддөггүй. Физик шинж чанар өөрчлөгддөг: уусах чадвар, чийгшүүлэх чадвар буурч, биологийн идэвх алдагддаг. Уургийн макромолекулын хэлбэр өөрчлөгдөж, бөөгнөрөл үүсдэг. Үүний зэрэгцээ зарим бүлгүүдийн идэвхжил нэмэгдэж, уураг задлах ферментийн уургийн нөлөөг хөнгөвчлөх, улмаар гидролизийг илүү хялбар болгодог.
Хүнсний технологид уургийн дулааны денатураци нь онцгой практик ач холбогдолтой бөгөөд түүний зэрэг нь температур, халаалтын үргэлжлэх хугацаа, чийгшил зэргээс хамаардаг. Хүнсний түүхий эд, хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн, заримдаа бэлэн бүтээгдэхүүний дулааны боловсруулалтын горимыг боловсруулахдаа үүнийг санах хэрэгтэй. Дулааны денатурацийн процесс нь ургамлын материалыг цайруулах, үр тариа хатаах, талх жигнэх, гоймон үйлдвэрлэхэд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Уургийн денатураци нь мөн механик үйлдлээр (даралт, үрэлт, сэгсрэх, хэт авиан) үүсдэг. Уургийн денатураци нь химийн урвалжууд (хүчил, шүлт, спирт, ацетон) -ын нөлөөгөөр үүсдэг. Эдгээр бүх техникийг хүнс, биотехнологид өргөн ашигладаг.
Уургийн чанарын хариу урвал:
a) Уураг шатаах үед шатсан өд шиг үнэртэй байдаг.
б) Уураг +HNO 3 → шар өнгөтэй
в) Уургийн уусмал + NaOH + CuSO 4 → нил ягаан өнгөтэй
Гидролиз
Уураг + H 2 O → амин хүчлүүдийн холимог
Байгаль дахь уургийн үүрэг:
· каталитик (фермент);
· зохицуулах (даавар);
· бүтцийн (ноосны кератин, торгон фиброин, коллаген);
мотор (актин, миозин);
тээвэрлэлт (гемоглобин);
· нөөц (казейн, өндөгний альбумин);
· хамгаалалтын (иммуноглобулин) гэх мэт.
Чийгшүүлэх
Ус чийгшүүлэх үйл явц нь уургаар усыг холбодог гэсэн үг бөгөөд тэдгээр нь гидрофиль шинж чанарыг харуулдаг: хавдаж, масс, эзэлхүүн нэмэгддэг. Уургийн хаван нь түүний хэсэгчилсэн уусалтыг дагалддаг. Хувь хүний уургийн гидрофил чанар нь тэдгээрийн бүтцээс хамаарна. Уургийн макромолекулын гадаргуу дээр байрлах гидрофиль амид (–CO–NH–, пептидийн холбоо), амин (NH 2) ба карбоксил (COOH) бүлгүүд нь усны молекулуудыг татаж, тэдгээрийн гадаргуу руу хатуу чиглүүлдэг. молекул. Уургийн бөмбөрцөгийг хүрээлсэнээр чийгшүүлэх (усан) бүрхүүл нь уургийн уусмалын тогтвортой байдлыг саатуулдаг. Изоэлектрик цэг дээр уургууд нь усыг хамгийн бага холбох чадвартай байдаг бөгөөд уургийн молекулуудын эргэн тойрон дахь чийгшүүлэх бүрхүүл устдаг тул тэдгээр нь нэгдэж том агрегат үүсгэдэг. Уургийн молекулуудын нэгдэл нь этилийн спирт гэх мэт тодорхой органик уусгагчийг ашиглан усгүйжүүлсэн үед үүсдэг. Энэ нь уургийн тунадасжилтад хүргэдэг. Орчны рН өөрчлөгдөхөд уургийн макромолекул цэнэглэгдэж, чийгшүүлэх чадвар нь өөрчлөгддөг.
Хязгаарлагдмал хавантай, төвлөрсөн уургийн уусмал нь царцмаг гэж нэрлэгддэг нарийн төвөгтэй системийг үүсгэдэг. Вазелин нь шингэн биш, уян хатан, уян хатан, тодорхой механик хүч чадалтай, хэлбэрээ хадгалах чадвартай байдаг. Бөмбөрцөг уургууд нь бүрэн чийгшүүлж, усанд уусдаг (жишээлбэл, сүүний уураг), бага концентрацитай уусмал үүсгэдэг. Уургийн гидрофил шинж чанар нь биологи, хүнсний үйлдвэрлэлд чухал ач холбогдолтой юм. Уургийн молекулуудаас бүрддэг маш хөдөлгөөнт вазелин нь эсийн хагас шингэн агууламж болох цитоплазм юм. Өндөр чийглэг вазелин нь улаан буудайн зуурмагаас тусгаарлагдсан түүхий цавуулаг бөгөөд 65% хүртэл ус агуулдаг. Улаан буудайн үр тариа, үр тарианы уураг, гурилын гол чанар болох гидрофил чанар нь үр тариа хадгалах, боловсруулах, жигнэх зэрэгт ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Талх нарийн боовны үйлдвэрлэлд гаргаж авдаг зуурмаг нь усанд хавдсан уураг, цардуулын үр тариа агуулсан төвлөрсөн вазелин юм.
Хөөсрөх
Хөөс үүсэх процесс нь уургууд нь хөөс гэж нэрлэгддэг өндөр концентрацитай шингэн хийн системийг үүсгэх чадвар юм. Уураг нь хөөсөрч буй хөөсний тогтвортой байдал нь түүний шинж чанар, концентрацаас гадна температураас хамаарна. Уургууд нь нарийн боовны үйлдвэрт (зефир, зефир, суфле) хөөсөрдөг бодис болгон өргөн хэрэглэгддэг.Талх нь хөөсний бүтэцтэй бөгөөд энэ нь түүний амт чанарт нөлөөлдөг.
Шатаах
Уургууд нь шатаж азот, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болон бусад зарим бодисыг үүсгэдэг. Шатаах нь шатсан өдний өвөрмөц үнэр дагалддаг.
Өнгөний урвал.
- Ксантопротеин - уургийн молекул дахь үнэрт ба гетероатомын мөчлөгийн концентрацитай азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэж, шаргал өнгөтэй болно;
- Биурет - уургийн сул шүлтлэг уусмал нь зэс (II) сульфатын уусмалтай харилцан үйлчилж Cu 2+ ион ба полипептидийн хооронд нийлмэл нэгдлүүд үүсгэдэг. Урвал нь ягаан-цэнхэр өнгийн харагдах байдал дагалддаг;
- Уургийг хар тугалганы давсны дэргэд шүлтээр халаахад хүхэр агуулсан хар тунадас үүснэ.
Уургийн химийн шинж чанар
Уургийн физик шинж чанар
Уургийн физик, химийн шинж чанар. Уургийн өнгөний урвал
Уургийн шинж чанар нь гүйцэтгэх үүргийн адил олон янз байдаг. Зарим уураг нь усанд уусдаг, ихэвчлэн коллоид уусмал үүсгэдэг (жишээлбэл, өндөгний цагаан); бусад нь шингэрүүлсэн давсны уусмалд уусдаг; бусад нь уусдаггүй (жишээлбэл, салст бүрхүүлийн уураг).
Амин хүчлийн үлдэгдлийн радикалуудад уураг нь олон тооны урвалд орж болох янз бүрийн функциональ бүлгүүдийг агуулдаг. Уургууд нь исэлдэх-багадах урвал, эфиржилт, алкилизаци, нитратжуулалтад ордог бөгөөд хүчил ба суурь хоёулаа давс үүсгэж чаддаг (уураг нь амфотер юм).
1. Уургийн гидролиз: H+
[− NH 2 ─CH─ CO─NH─CH─CO − ] n +2nH 2 O → n NH 2 − CH − COOH + n NH 2 ─ CH ─ COOH
│ │ │ │
Амин хүчил 1 амин хүчил 2
2. Уургийн тунадас:
а) эргэх боломжтой
Уусмал дахь уураг ↔ уургийн тунадас. Na +, K + давсны уусмалын нөлөөн дор үүсдэг
б) эргэлт буцалтгүй (денатураци)
Гадны хүчин зүйлийн нөлөөн дор денатурацийн үед (температур; механик үйлдэл - даралт, үрэлт, сэгсрэх, хэт авиан; химийн бодисуудын үйлдэл - хүчил, шүлт гэх мэт) уургийн хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч бүтцэд өөрчлөлт гардаг. макромолекул, өөрөөр хэлбэл түүний орон зайн бүтэц. Анхдагч бүтэц, улмаар уургийн химийн найрлага өөрчлөгддөггүй.
Денатурацийн үед уургийн физик шинж чанар өөрчлөгддөг: уусах чадвар буурч, биологийн идэвх алдагддаг. Үүний зэрэгцээ зарим химийн бүлгүүдийн идэвхжил нэмэгдэж, уураг задлах ферментийн уургийн нөлөөг хөнгөвчлөх, улмаар гидролиз хийхэд хялбар байдаг.
Жишээлбэл, альбумин - өндөгний цагаан - 60-70 ° -ийн температурт уусмалаас тунадас (коагулянт) болж, усанд уусах чадвараа алддаг.
Уургийн денатурацийн үйл явцын схем (уургийн молекулын гуравдагч ба хоёрдогч бүтцийг устгах)
,3. Уураг шатаах
Уургууд нь шатаж азот, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болон бусад бодисыг үүсгэдэг. Шатаах нь шатсан өдний өвөрмөц үнэр дагалддаг
4. Уургийн өнгөт (чанарын) урвал:
a) ксантопротеины урвал (бензолын цагираг агуулсан амин хүчлийн үлдэгдэлд):
Уураг + HNO 3 (конц.) → шар өнгөтэй
б) биуретийн урвал (пептидийн холбоонд):
Уураг + CuSO 4 (сат) + NaOH (conc) → тод ягаан өнгөтэй
в) цистеины урвал (хүхэр агуулсан амин хүчлийн үлдэгдэлд):
Уураг + NaOH + Pb(CH 3 COO) 2 → Хар өнгө
Уургууд нь дэлхий дээрх бүх амьдралын үндэс суурь бөгөөд организмд янз бүрийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Донецкийн I - III түвшний 21-р дунд сургууль
“Хэрэм. Амин хүчлийг поликонденсацлах замаар уураг бэлтгэх. Уургийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч бүтэц. Уургийн химийн шинж чанар: шаталт, денатураци, гидролиз ба өнгөт урвал. Уургийн биохимийн үйл ажиллагаа".
Бэлтгэсэн
химийн багш
багш - арга зүйч
Донецк, 2016 он
"Амьдрал бол уургийн биетүүдийн оршин тогтнох арга зам"
Хичээлийн сэдэв.Хэрэм. Амин хүчлийг поликонденсацлах замаар уураг бэлтгэх. Уургийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч бүтэц. Уургийн химийн шинж чанар: шаталт, денатураци, гидролиз ба өнгөт урвал. Уургийн биохимийн үйл ажиллагаа.
Хичээлийн зорилго.Амьдрал үүсэхэд хүргэсэн байгаль дахь бодисын хөгжлийн хамгийн дээд түвшин болох уурагтай оюутнуудыг танилцуулах; тэдгээрийн бүтэц, шинж чанар, биологийн функцүүдийн олон янз байдлыг харуулах; уургийн үйлдвэрлэлийн жишээн дээр поликонденсацийн урвалын тухай ойлголтыг өргөжүүлэх, сургуулийн сурагчдад хүнсний эрүүл ахуй, эрүүл мэндээ хамгаалах талаар мэдээлэл өгөх. Оюутнуудад логик сэтгэлгээг хөгжүүлэх.
Урвалж ба тоног төхөөрөмж.Хүснэгт "Уургийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч бүтэц." Урвалж: HNO3, NaOH, CuSO4, тахианы уураг, ноосон утас, химийн шилэн эдлэл.
Хичээлийн арга.Мэдээлэл ба хөгжил.
Хичээлийн төрөл.Шинэ мэдлэг, ур чадвар эзэмших хичээл.
Хичээлийн үеэр
I. Зохион байгуулах цаг.
II. Гэрийн даалгавраа шалгах, суурь мэдлэгийг шинэчлэх, засах.
Шуурхай санал асуулга
1. "Амин хүчил" гэсэн нэр томъёог тайлбарла.
2. Амин хүчлийг бүрдүүлдэг функциональ бүлгүүдийг нэрлэнэ үү.
3. Амин хүчлүүдийн нэршил ба тэдгээрийн изомеризм.
4. Амин хүчлүүд яагаад амфотер шинж чанартай байдаг вэ? Химийн урвалын тэгшитгэлийг бичнэ үү.
5. Ямар шинж чанараар амин хүчлүүд нь полипептид үүсгэдэг вэ? Амин хүчлүүдийн поликонденсацийн урвалыг бич.
III. Сэдвийн мессеж, хичээлийн зорилго, суралцах үйл ажиллагааны сэдэл.
IV. Шинэ материалын талаархи ойлголт, анхан шатны мэдлэг.
Багш аа.
Ф.Энгельс “Анти-Дюринг” номондоо “Бид хаана ч амьдралтай тааралдвал энэ нь ямар нэгэн уургийн биетэй холбоотой болохыг олж хардаг” гэж бичжээ. Хоол хүнсэнд уургийн дутагдал нь бие махбодийн ерөнхий сулрал, хүүхдүүдэд оюун ухаан, бие бялдрын хөгжил удаашралд хүргэдэг. Өнөөдөр хүн төрөлхтний талаас илүү хувь нь хоол хүнснээс шаардлагатай хэмжээний уураг авдаггүй. Хүн өдөрт 115 гр уураг хэрэгтэй, уураг нь нүүрс ус, өөх тосноос ялгаатай нь нөөцөд хадгалагддаггүй тул та хоолны дэглэмээ хянах хэрэгтэй. Бид кератиныг мэддэг - үс, хумс, өд, арьсыг бүрдүүлдэг уураг - энэ нь барилгын функцийг гүйцэтгэдэг; уураг пепсинтэй танилцсан - энэ нь ходоодны шүүсэнд агуулагддаг бөгөөд хоол боловсруулах явцад бусад уураг устгах чадвартай; тромбины уураг нь цусны бүлэгнэлтэд оролцдог; нойр булчирхайн даавар - инсулин - глюкозын солилцоог зохицуулдаг; гемоглобин нь O2-ийг биеийн бүх эс, эд эсэд хүргэдэг.
Энэхүү хязгааргүй олон янзын уургийн молекулууд, тэдгээрийн олон янзын үүрэг, амьдралын үйл явц дахь онцгой үүрэг хаанаас гардаг вэ? Энэ асуултад хариулахын тулд уургийн найрлага, бүтцэд хандъя.
Уургууд ямар атом агуулдаг вэ?...
Энэ асуултад хариулахын тулд бие халаалт хийцгээе. Оньсого тааж, хариултын утгыг тайлбарла.
1. Тэр хаа сайгүй, хаа сайгүй байдаг:
Чулуунд, агаарт, усанд.
Тэр өглөөний шүүдэрт байна
Мөн хөх тэнгэрт.
(хүчилтөрөгч)
2. Би бол хамгийн хөнгөн элемент
Надгүйгээр байгальд нэг алхам ч байхгүй.
Хүчилтөрөгчөөр би яг тэр мөчид байна
3. Агаарт энэ нь үндсэн хий,
Биднийг хаа сайгүй хүрээлж байдаг.
Ургамлын амьдрал бүдгэрч байна
Үүнгүйгээр, бордоогүйгээр.
Бидний эд эсэд амьдардаг
4. Сургуулийн хүүхдүүд нэг өдөр явган аялалд гарав
(Энэ бол химийн асуудалд хандах хандлага).
Шөнө нь саран дор гал асаав.
Гэрэлт галын тухай дуунууд дуулсан.
Сэтгэл хөдлөлөө хойш тавь:
Галд ямар элементүүд шатсан бэ?
(нүүрстөрөгч, устөрөгч)
Тиймээ, энэ нь уураг үүсгэдэг гол химийн элементүүд юм.
Эдгээр дөрвөн элементийн талаар бид Шиллерийн үгээр хэлж болно: "Дөрвөн элемент нэгдэж, амьдралыг өгч, дэлхийг бүтээдэг."
Уургууд нь пептидийн холбоогоор холбогдсон α-амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх байгалийн полимер юм.
Уургууд нь 20 өөр амин хүчлийг агуулдаг бөгөөд энэ нь янз бүрийн хослолоор маш олон төрлийн уураг байдаг гэсэн үг юм. Хүний биед 100,000 хүртэл уураг байдаг.
Түүхийн лавлагаа.
Уургийн молекулын бүтцийн талаархи анхны таамаглалыг 70-аад онд дэвшүүлсэн. XIX зуун Энэ бол уургийн бүтцийн уреидын онол байв.
1903 онд Германы эрдэмтэд уургийн бүтцийн нууцын түлхүүрийг өгсөн пептидийн онолыг дэвшүүлэв. Фишер уураг нь пептидийн бондоор холбогдсон амин хүчлүүдийн полимерүүд гэж санал болгосон.
Уургууд нь полимер формацууд гэсэн санааг 70-88 онд илэрхийлсэн. XIX зуун , Оросын эрдэмтэн. Энэ онолыг орчин үеийн бүтээлүүдээр баталжээ.
Уургуудтай анх танилцсан ч гэсэн тэдний молекулуудын маш нарийн төвөгтэй бүтцийн талаар тодорхой ойлголт өгдөг. Уургийг амин хүчлүүдийн поликонденсацаар олж авдаг.
https://pandia.ru/text/80/390/images/image007_47.gif" өргөн="16" өндөр="18">H – N – CH2 – C + H – N – CH2 – C →
https://pandia.ru/text/80/390/images/image012_41.gif" height="20">
NH2 - CH – C – N – CH – C – N – CH – C - … + nH2O →
⸗ O ⸗ O ⸗ О
→ NH2 – CH – C + NH2 – CH – C + NH2 – CH – C + …
̀ OH ̀ OH ̀ OH
4. Багш туршилтыг үзүүлэв: ноосон утсыг шатаах; та шатсан өдний үнэрийг мэдэрч чадна - ийм байдлаар та ноосыг бусад төрлийн даавуунаас ялгаж чадна.
V. Мэдлэгийг нэгтгэх, системчлэх.
1. Уургийн талаар ерөнхий дүгнэлт гарга.
амьдралын үндэс ← Уураг → полипептид
(C, H, O, N) ↓ ↓ ↓ \ уургийн бүтэц
химийн өнгөний функцууд
уургийн урвалын шинж чанарууд юу вэ
2. Глицин ба валинаас дипептид үүсэх урвалын тэгшитгэлийг бич.
VI. Хичээлийг дүгнэх, гэрийн даалгавар.
Сурах §38 х. 178 – 184. Тестийн даалгавруудыг гүйцээх х. 183.
5. Зохицуулах чиг үүрэг. Уургууд нь дохионы бодисын үүргийг гүйцэтгэдэг - зарим даавар, гистогормон ба нейротрансмиттерүүд нь аливаа бүтцийн дохиоллын бодисыг хүлээн авагч бөгөөд эсийн биохимийн дохионы гинжин хэлхээнд дохионы цаашдын дамжуулалтыг хангадаг. Жишээ нь өсөлтийн даавар соматотропин, инсулин даавар, H- ба M-холинергик рецепторууд.
6. Хөдөлгүүрийн үйл ажиллагаа. Уургийн тусламжтайгаар агшилт болон бусад биологийн хөдөлгөөний үйл явц явагддаг. Жишээ нь тубулин, актин, миозин орно.
7. Сэлбэгийн функц. Ургамал нь үнэ цэнэтэй шим тэжээл болох нөөц уураг агуулдаг бөгөөд амьтны биед булчингийн уураг нь зайлшгүй шаардлагатай үед дайчлагддаг нөөц тэжээл болдог.
Уургууд нь хэд хэдэн түвшний бүтцийн зохион байгуулалтаар тодорхойлогддог.
Анхдагч бүтэцУураг нь полипептидийн гинжин хэлхээнд агуулагдах амин хүчлийн үлдэгдлүүдийн дараалал юм. Пептидийн холбоо нь нэг амин хүчлийн α-карбоксил бүлэг ба өөр нэг амин хүчлийн α-амин бүлгийн хоорондох карбоксамидын холбоо юм.
аланилфенилаланилцистеилпролин
U p Эптидийн холбоохэд хэдэн онцлог байдаг:
a) энэ нь резонансын тогтворжсон тул бараг ижил хавтгайд байрладаг - хавтгай; C-N бондын эргэн тойрон дахь эргэлт нь маш их энерги шаарддаг бөгөөд хэцүү байдаг;
б) -CO-NH- бонд нь тусгай шинж чанартай, энэ нь ердийнхөөс жижиг, гэхдээ давхараас том, өөрөөр хэлбэл кето-энолын таутомеризм байдаг:
в) пептидийн бондтой холбоотой орлуулагчид байна транс-байрлал;
г) пептидийн нуруу нь янз бүрийн шинж чанартай хажуугийн гинжээр хүрээлэгдсэн, хүрээлэн буй уусгагч молекулуудтай харилцан үйлчилж, чөлөөт карбоксил ба амин бүлгүүд ионжиж, уургийн молекулын катион ба анион төвүүдийг үүсгэдэг. Тэдний харьцаанаас хамааран уургийн молекул нь нийт эерэг эсвэл сөрөг цэнэгийг хүлээн авдаг бөгөөд уургийн изоэлектрик цэгт хүрэх үед хүрээлэн буй орчны нэг буюу өөр рН-ийн утгаар тодорхойлогддог. Радикалууд нь уургийн молекул дотор давс, эфир, дисульфидын гүүр үүсгэдэг бөгөөд уургийн шинж чанартай урвалын хүрээг тодорхойлдог.
Одоогоор 100 ба түүнээс дээш амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх полимерийг уураг, полипептид - 50-100 амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх полимер, бага молекул жинтэй пептид - 50-аас бага амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх полимер гэж үзэхээр тохиролцов.
Зарим бага молекул жинтэйпептидүүд бие даасан биологийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр пептидийн зарим жишээ:
Глутатион - γ-glu-cis-gly - нэгэсийн доторх хамгийн өргөн тархсан пептидүүдийн нэг нь эсийн исэлдэлтийн процесс, амин хүчлийг биологийн мембранаар дамжуулахад оролцдог.
Карнозин - β-ала-хис - пептид,амьтны булчинд агуулагддаг, липидийн хэт ислийн задралын бүтээгдэхүүнийг арилгаж, булчинд нүүрс ус задрах процессыг хурдасгаж, фосфат хэлбэрээр булчинд энергийн солилцоонд оролцдог.
Вазопрессин нь бие дэх усны солилцоог зохицуулахад оролцдог гипофиз булчирхайн арын хэсгийн даавар юм.
Фаллодин- хорт ялаа агарик полипептид нь үл тоомсорлодог концентраци нь эсээс фермент, калийн ион ялгарснаас болж бие махбодийг үхэлд хүргэдэг.
Грамицидин - антибиотик, олон грамм эерэг бактериудад үйлчилж, бага молекул жинтэй нэгдлүүдийн биологийн мембраны нэвчилтийг өөрчилж, эсийн үхэлд хүргэдэг.
Мет-enkephalin - tyr-gly-gly-phen-met - пептид нь мэдрэлийн эсүүдэд нийлэгжиж, өвдөлтийг бууруулдаг.
Уургийн хоёрдогч бүтэцнь пептидийн нурууны функциональ бүлгүүдийн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүссэн орон зайн бүтэц юм.
Пептидийн гинжин хэлхээнд агуулагддагОлон тооны CO ба NH бүлгийн пептидийн холбоо, тэдгээр нь тус бүр нь устөрөгчийн холбоо үүсгэхэд оролцох чадвартай. Үүнийг хийх боломжийг олгодог үндсэн хоёр төрлийн бүтэц байдаг: гинж нь утасны утас шиг эргэлддэг α-геликс, нэг буюу хэд хэдэн гинжний уртасгасан хэсгүүдийг хооронд нь холбосон атираат β-бүтэц. тал. Эдгээр хоёр бүтэц нь маш тогтвортой байдаг.
α-геликс нь дараахь шинж чанартай байдагэрчилсэн полипептидийн гинжин хэлхээний маш нягт баглаа боодол; баруун гар талын мушгиа бүрийн эргэлт бүрт 3.6 амин хүчлийн үлдэгдэл байдаг бөгөөд тэдгээрийн радикалууд нь үргэлж гадагшаа, бага зэрэг хойшоо чиглэсэн байдаг, өөрөөр хэлбэл полипептидийн гинжин хэлхээний эхэнд.
α-геликсийн үндсэн шинж чанарууд:
1) α-геликс нь пептидийн бүлгийн азот дахь устөрөгчийн атом ба гинжин хэлхээний дагуу дөрвөн байрлалд байрлах үлдэгдлийн карбонилийн хүчилтөрөгчийн хоорондох устөрөгчийн холбоогоор тогтворжсон;
2) бүх пептидийн бүлгүүд устөрөгчийн холбоо үүсэхэд оролцдог бөгөөд энэ нь α-геликсийн хамгийн тогтвортой байдлыг хангадаг;
3) пептидийн бүлгүүдийн бүх азот ба хүчилтөрөгчийн атомууд устөрөгчийн холбоо үүсэхэд оролцдог бөгөөд энэ нь α-спираль бүсийн гидрофилик чанарыг эрс бууруулж, тэдгээрийн гидрофобик чанарыг нэмэгдүүлдэг;
4) α-геликс нь аяндаа үүсдэг бөгөөд хамгийн бага чөлөөт энергитэй тохирох полипептидийн гинжин хэлхээний хамгийн тогтвортой хэлбэр юм;
5) L-амин хүчлүүдийн полипептидийн гинжин хэлхээнд ихэвчлэн уурагт байдаг баруун гарт спираль нь зүүн гартай харьцуулахад илүү тогтвортой байдаг.
α-геликс үүсэх боломжуургийн анхдагч бүтцээр тодорхойлогддог. Зарим амин хүчлүүд нь пептидийн нурууг мушгихаас сэргийлдэг. Жишээлбэл, глутамат ба аспартатын зэргэлдээх карбоксил бүлгүүд бие биенээ няцаадаг бөгөөд энэ нь α-геликс дэх устөрөгчийн холбоо үүсэхээс сэргийлдэг. Үүнтэй ижил шалтгаанаар эерэг цэнэгтэй лизин ба аргинины үлдэгдэл бие биентэйгээ ойрхон байрладаг газруудад гинжин хэлхээний мушгиажилт хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч пролин нь α-геликсийн эвдрэлд хамгийн их үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэгдүгээрт, пролинд азотын атом нь хатуу цагирагны нэг хэсэг бөгөөд N-C бондын эргэн тойронд эргэхээс сэргийлдэг, хоёрдугаарт, азотын атомд устөрөгч байхгүй тул пролин нь устөрөгчийн холбоо үүсгэдэггүй.
β-хуудас нь давхаргат бүтэц юм, шугаман зохион байгуулалттай пептидийн хэлтэрхий хоорондын устөрөгчийн холбоогоор үүсгэгддэг. Хоёр гинж нь бие даасан эсвэл ижил полипептидийн молекулд хамаарах боломжтой. Хэрэв гинж нь нэг чиглэлд чиглэгддэг бол ийм β бүтцийг параллель гэж нэрлэдэг. Эсрэг гинжин чиглэлийн хувьд, өөрөөр хэлбэл нэг гинжин хэлхээний N төгсгөл нь нөгөө гинжин хэлхээний С төгсгөлтэй давхцаж байгаа тохиолдолд β бүтцийг антипараллель гэж нэрлэдэг. Бараг шугаман устөрөгчийн гүүр бүхий эсрэг параллель β хуудас нь энергийн хувьд илүү тохиромжтой.
зэрэгцээ β хуудас эсрэг параллель β хуудас
α-геликсээс ялгаатайустөрөгчийн бондоор ханасан, β хуудасны гинжин хэлхээний хэсэг бүр нэмэлт устөрөгчийн холбоо үүсэхэд нээлттэй байдаг. Амин хүчлүүдийн хажуугийн радикалууд нь хуудасны хавтгайд бараг перпендикуляр, дээш доош ээлжлэн байрладаг.
Пептидийн гинжин хэлхээтэй газруудаднэлээд огцом нугалж, ихэвчлэн β-гогцоо агуулсан байдаг. Энэ нь 4 амин хүчлийн үлдэгдэл 180°-аар нугалж, эхний ба дөрөв дэх үлдэгдэл хоорондын нэг устөрөгчийн гүүрээр тогтворжсон богино фрагмент юм. Том хэмжээний амин хүчлийн радикалууд нь β-гогцоо үүсэхэд саад учруулдаг тул энэ нь ихэвчлэн хамгийн жижиг амин хүчил болох глицин агуулдаг.
Уургийн хоёрдогч дээд бүтэц- энэ бол хоёрдогч бүтцийг солих тодорхой дараалал юм. Домэйн гэдэг нь тодорхой хэмжээний бүтэц, үйл ажиллагааны бие даасан байдалтай уургийн молекулын салангид хэсэг гэж ойлгогддог. Домэйнуудыг одоо уургийн молекулын бүтцийн үндсэн элемент гэж үздэг бөгөөд α-спираль ба β-хавцасны зохион байгуулалтын хамаарал, мөн чанар нь анхдагч бүтцийн харьцуулалтаас илүү уургийн молекулын хувьсал, филогенетик харилцааг ойлгох боломжийг олгодог.
Хувьслын гол үүрэг болулам олон шинэ уураг зохион бүтээх. Сав баглаа боодлын нөхцлийг хангаж, функциональ даалгаврын биелэлтийг хангах амин хүчлийн дарааллыг санамсаргүйгээр нийлэгжүүлэх боломж хязгааргүй бага байдаг. Иймээс өөр өөр үүрэгтэй боловч бүтцийн хувьд маш төстэй уургууд нийтлэг өвөг дээдэстэй эсвэл бие биенээсээ үүссэн мэт харагдах нь элбэг байдаг. Хувьсал нь тодорхой асуудлыг шийдэх хэрэгцээтэй тулгарахдаа анхнаасаа энэ зорилгоор уураг зохион бүтээхийг бус, харин аль хэдийн тогтсон бүтцийг шинэ зорилгод нийцүүлэн тохируулахыг илүүд үздэг бололтой.
Байнга давтагддаг хоёрдогч дээд бүтцийн зарим жишээ:
1) αα’ - зөвхөн α-геликс (миоглобин, гемоглобин) агуулсан уураг;
2) ββ' - зөвхөн β-бүтэц агуулсан уураг (иммуноглобулин, супероксид дисмутаза);
3) βαβ’ - β-баррель бүтэц, β-давхарга бүр нь баррель дотор байрладаг бөгөөд молекулын гадаргуу дээр байрлах α-геликстэй холбогддог (триоз фосфоизомераза, лактат дегидрогеназа);
4) "Цайрын хуруу" - 20 амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх уургийн хэсэг, цайрын атом нь хоёр цистеины үлдэгдэл, хоёр гистидиний үлдэгдэлтэй холбогдож, ойролцоогоор 12 амин хүчлийн үлдэгдэл бүхий "хуруу" үүсгэдэг. ДНХ молекулын зохицуулалтын бүс нутгуудтай холбогдож чаддаг;
5) "лейцин цахилгаан товч" - харилцан үйлчлэлцдэг уургууд нь дор хаяж 4 лейциний үлдэгдэл агуулсан α-спираль бүстэй бөгөөд тэдгээр нь бие биенээсээ 6 амин хүчлийн зайд байрладаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь секунд тутамд гадаргуу дээр байрладаг бөгөөд лейциний үлдэгдэлтэй гидрофобик холбоо үүсгэж чаддаг. өөр уураг. Жишээлбэл, лейцин цахилгаан товчны тусламжтайгаар хүчтэй суурь гистоны уургийн молекулуудыг нэгтгэж, эерэг цэнэгийг даван туулах боломжтой.
Уургийн гуравдагч бүтэц- энэ бол амин хүчлүүдийн хажуугийн радикалуудын хоорондын холбоогоор тогтворжсон уургийн молекулын орон зайн зохион байгуулалт юм.
Уургийн гуравдагч бүтцийг тогтворжуулдаг бондын төрлүүд:
электростатик устөрөгчийн гидрофобик дисульфидын харилцан үйлчлэлийн холбоо, харилцан үйлчлэлийн холбоо
Эвхэхээс хамаарнаУургийн гуравдагч бүтцийг хоёр үндсэн төрөлд ангилж болно - фибрилляр ба бөмбөрцөг.
Фибрилляр уураг- усанд уусдаггүй урт, утас шиг молекулууд, полипептидийн гинж нь нэг тэнхлэгийн дагуу сунадаг. Эдгээр нь үндсэндээ бүтцийн болон агшилтын уургууд юм. Хамгийн түгээмэл фибрилляр уургийн зарим жишээ:
1. α-Кератин. Эпидермисийн эсүүдээр нийлэгждэг. Тэд үс, үс, өд, эвэр, хумс, хумс, хясаа, хайрс, туурай, яст мэлхийн бүрхүүлийн бараг бүх хуурай жин, мөн арьсны гаднах давхаргын жингийн нэлээд хэсгийг эзэлдэг. Энэ бол бүхэл бүтэн уургийн гэр бүл бөгөөд тэдгээр нь амин хүчлийн найрлагатай төстэй, олон цистеины үлдэгдэл агуулдаг бөгөөд полипептидийн гинжин хэлхээний орон зайн байршилтай ижил байдаг.
Үсний эсүүдэд кератины полипептидийн гинж үүсдэгэхлээд утаснуудад зохион байгуулагдаж, дараа нь олс эсвэл эрчилсэн кабель шиг бүтэц бий болж, эцэст нь эсийн бүх орон зайг дүүргэдэг. Үсний эсүүд хавтгайрч эцэст нь үхэж, эсийн хана нь үс бүрийн эргэн тойронд кутикул гэж нэрлэгддэг гуурсан бүрхүүл үүсгэдэг. α-кератин дахь полипептидийн гинж нь α-геликс хэлбэртэй бөгөөд бие биенээ тойруулан гурван судалтай кабель болгож, хөндлөн дисульфидын холбоо үүсгэдэг.
N-терминалын үлдэгдэл байрладагнэг талдаа (зэрэгцээ). Кератин нь усан фазтай тулгардаг туйлшралгүй хажуугийн радикалуудтай амин хүчлүүд давамгайлдаг тул усанд уусдаггүй. Пермийн үед дараахь процессууд явагдана: эхлээд дисульфидын гүүрийг тиолоор бууруулж устгаж, дараа нь үсийг шаардлагатай хэлбэрт оруулсны дараа халааж хатааж, агаар мандлын хүчилтөрөгчтэй исэлдэж, шинэ дисульфидын гүүр үүсдэг. , үс засалтын хэлбэрийг хадгалж байдаг.
2. β-кератин. Үүнд торгон болон аалзны тор фиброин орно. Эдгээр нь найрлага дахь глицин, аланин, серин давамгайлсан антипараллель β-атираатай давхаргууд юм.
3. Коллаген. Өндөр амьтдын хамгийн түгээмэл уураг ба холбогч эдийн гол фибрилляр уураг. Коллаген нь фибробласт ба хондроцитуудад нийлэгждэг - холбогч эдийн тусгай эсүүд, дараа нь түүнийг гадагшлуулдаг. Коллаген утас нь арьс, шөрмөс, мөгөөрс, ясанд байдаг. Тэд сунадаггүй, ган утаснаас илүү бат бөх, коллаген фибрил нь хөндлөн судалтай байдаг.
Усанд буцалгахад утаслаг, уусдаггүй, шингэдэггүй коллаген нь зарим ковалент бондын гидролизийн үр дүнд желатин болж хувирдаг. Коллаген нь 35% глицин, 11% аланин, 21% пролин, 4-гидроксипролин (коллаген ба эластины өвөрмөц амин хүчил) агуулдаг. Энэхүү найрлага нь желатины хүнсний уураг болох харьцангуй бага тэжээллэг чанарыг тодорхойлдог. Коллагены фибрилүүд нь тропоколлаген гэж нэрлэгддэг давтагдах полипептидийн дэд хэсгүүдээс бүрддэг. Эдгээр дэд хэсгүүд нь фибрилийн дагуу толгойноос сүүл хүртэл зэрэгцээ багц хэлбэрээр байрладаг. Толгойн шилжилт нь хөндлөн зураасыг өгдөг. Энэ бүтцийн хоосон зай нь шаардлагатай бол ясны эрдэсжилтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гидроксиапатит Ca 5 (OH) (PO 4) 3 талстыг хуримтлуулах газар болж чадна.
Тропоколлагены дэд нэгжүүд нь дараахь хэсгээс бүрдэнэα- ба β-кератинуудаас ялгаатай гурван утастай олс болгон нягт ороосон гурван полипептидийн гинж. Зарим коллагены хувьд бүх гурван гинж ижил амин хүчлийн дараалалтай байдаг бол заримд нь зөвхөн хоёр гинж ижил, гурав дахь нь өөр байдаг. Тропоколлагены полипептидийн гинж нь пролин ба гидроксипролины улмаас үүссэн гинжний гулзайлтын улмаас нэг ээлжинд зөвхөн гурван амин хүчлийн үлдэгдэлтэй, зүүн гар талын мушгиа үүсгэдэг. Гурван гинж нь устөрөгчийн холбооноос гадна зэргэлдээ гинжин хэлхээнд байрлах хоёр лизин үлдэгдлийн хооронд үүссэн ковалент төрлийн холбоогоор холбогддог.
Бид нас ахих тусам, тропоколлагены дэд хэсгүүд болон тэдгээрийн хооронд олон тооны хөндлөн холбоосууд үүсдэг бөгөөд энэ нь коллаген фибрилүүдийг илүү хатуу, хэврэг болгодог бөгөөд энэ нь мөгөөрс, шөрмөсний механик шинж чанарыг өөрчилж, ясыг илүү хэврэг болгож, эвэрлэгийн тунгалаг байдлыг бууруулдаг.
4. Эластин. Шөрмөсний шар уян эд, том артерийн хананд холбогч эдийн уян хатан давхаргад агуулагддаг. Эластин фибрилүүдийн үндсэн дэд хэсэг нь тропоеластин юм. Эластин нь глицин, аланинаар баялаг бөгөөд их хэмжээний лизин, бага пролин агуулдаг. Эластины спираль хэсгүүд нь хурцадмал үед сунадаг боловч ачааллыг арилгах үед анхны урт руугаа буцдаг. Дөрвөн өөр гинжин хэлхээний лизин үлдэгдэл нь хоорондоо ковалент холбоо үүсгэж, эластиныг бүх чиглэлд урвуу сунах боломжийг олгодог.
Бөмбөрцөг уургууд- полипептидийн гинж нь авсаархан бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг уураг нь олон төрлийн функцийг гүйцэтгэх чадвартай.
Бөмбөрцөг уургийн гуравдагч бүтэцМиоглобины жишээг ашиглах нь хамгийн тохиромжтой. Миоглобин нь булчингийн эсэд агуулагддаг харьцангуй жижиг хүчилтөрөгч холбогч уураг юм. Энэ нь хүчилтөрөгчийг хуримтлуулж, митохондри руу шилжүүлэхэд тусалдаг. Миоглобины молекул нь нэг полипептидийн гинж ба нэг гемогрупп (гем) - төмрөөр протопорфирины цогцолбор агуулдаг.
Үндсэн шинж чанарууд миоглобин:
а) миоглобины молекул нь маш нягт тул түүний дотор зөвхөн 4 усны молекул багтах боломжтой;
б) хоёрыг эс тооцвол бүх туйлт амин хүчлийн үлдэгдэл молекулын гаднах гадаргуу дээр байрладаг бөгөөд тэдгээр нь бүгд чийглэг төлөвт байдаг;
в) ихэнх гидрофобик амин хүчлийн үлдэгдэл нь миоглобины молекул дотор байрладаг тул устай харьцахаас хамгаалагдсан байдаг;
г) миоглобины молекул дахь дөрвөн пролины үлдэгдэл тус бүр нь полипептидийн гинжин хэлхээний гулзайлтын хэсэгт байрладаг; серин, треонин, аспарагины үлдэгдэл нь бусад гулзайлтын хэсэгт байрладаг, учир нь ийм амин хүчлүүд нь α-геликс үүсэхээс сэргийлдэг. бие биенийхээ хажууд байрладаг;
д) хавтгай гемийн бүлэг нь молекулын гадаргуугийн ойролцоох хөндийд (халаасанд) оршдог, төмрийн атом нь гемын хавтгайд перпендикуляр чиглэсэн хоёр зохицуулалтын холбоотой бөгөөд тэдгээрийн нэг нь гистидиний үлдэгдэл 93-тай холбогдсон, нөгөө нь холбох үүрэгтэй. хүчилтөрөгчийн молекул.
Уургийн гуравдагч бүтцээс эхэлнэөөрийн төрөлх биологийн үүргээ гүйцэтгэх чадвартай болдог. Уургийн үйл ажиллагааны үндэс нь уургийн гадаргуу дээр гуравдагч бүтэц үүсэхэд лиганд гэж нэрлэгддэг бусад молекулуудыг хавсаргах боломжтой хэсгүүд үүсдэг. Уургийн лигандтай харилцан үйлчлэлийн өндөр өвөрмөц байдал нь идэвхтэй төвийн бүтцийг лигандын бүтцэд нөхөх замаар хангадаг. Нэмэлт гэдэг нь харилцан үйлчилж буй гадаргуугийн орон зайн болон химийн харилцан хамаарал юм. Ихэнх уургийн хувьд гуравдагч бүтэц нь нугалах хамгийн дээд түвшин юм.
Дөрөвдөгчийн уургийн бүтэц- хоёр ба түүнээс дээш полипептидийн гинжээс бүрдэх уургийн шинж чанар нь хоорондоо зөвхөн ковалент бус холбоо, гол төлөв электростатик ба устөрөгчөөр холбогдсон байдаг. Ихэнх тохиолдолд уураг нь хоёр, дөрвөн дэд нэгж, дөрвөөс дээш дэд нэгж нь ихэвчлэн зохицуулалтын уураг агуулдаг.
Дөрөвдөгч бүтэцтэй уураг, ихэвчлэн олигомер гэж нэрлэдэг. Гомомер ба гетеромер уураг байдаг. Гомомерик уургууд нь бүх дэд хэсгүүд нь ижил бүтэцтэй уургууд орно, жишээлбэл каталазын фермент нь яг ижил дөрвөн дэд нэгжээс бүрддэг. Гетеромер уургууд нь өөр өөр дэд нэгжтэй байдаг; жишээлбэл, РНХ полимераз фермент нь өөр өөр функцийг гүйцэтгэдэг таван бүтцийн өөр дэд нэгжээс бүрддэг.
Нэг дэд нэгжийн харилцан үйлчлэлТодорхой лигандтай байх нь бүх олигомер уургийн конформацийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг бөгөөд бусад дэд нэгжүүдийн лигандуудын хамаарлыг өөрчилдөг; энэ шинж чанар нь олигомер уургийн аллостерик зохицуулалт хийх чадварыг үндэслэдэг.
Уургийн дөрөвдөгч бүтцийг судалж болногемоглобины жишээг ашиглан. Төмрийн атомууд нь Fe 2+ төмрийн хэлбэртэй байдаг дөрвөн полипептидийн гинж, дөрвөн гемийн протезийн бүлгийг агуулдаг. Молекулын уургийн хэсэг - глобин нь хоёр α-гинж, 70% хүртэл α-спираль агуулсан хоёр β-гинжээс бүрдэнэ. Дөрвөн гинж бүр нь гуравдагч бүтэцтэй бөгөөд нэг гемогрупп нь гинж бүртэй холбоотой байдаг. Янз бүрийн гинжний гемүүд нь бие биенээсээ харьцангуй хол байрладаг бөгөөд өөр өөр налуу өнцөгтэй байдаг. Хоёр α-гинж ба хоёр β-гинжний хооронд цөөн тооны шууд холбоо үүсдэг бол α ба β гинжний хооронд гидрофобик радикалуудаас үүссэн α 1 β 1 ба α 2 β 2 төрлийн олон тооны контактууд үүсдэг. α 1 β 1 ба α 2 β 2 хооронд суваг үлдэнэ.
Миоглобиноос ялгаатайгемоглобин онцлогтойЭнэ нь хүчилтөрөгчийн хамаарлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг бөгөөд энэ нь эд эсэд байгаа хүчилтөрөгчийн хэсэгчилсэн даралт багатай үед тэдгээрт холбогдсон хүчилтөрөгчийн ихээхэн хэсгийг өгөх боломжийг олгодог. Хүчилтөрөгч нь уушигны цулцангийн онцлог шинж чанартай рН өндөр, бага CO 2 концентрацитай гемоглобины төмрөөр амархан холбогддог; Гемоглобиноос хүчилтөрөгч ялгарах нь рН-ийн бага утга, эд эсийн CO 2-ын өндөр концентрацитай байдаг.
Хүчилтөрөгчөөс гадна гемоглобин нь устөрөгчийн ионыг авч явдаг, гинж дэх гистидиний үлдэгдэлтэй холбогддог. Мөн гемоглобин нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг агуулдаг бөгөөд энэ нь дөрвөн полипептидийн гинжин хэлхээний төгсгөлийн амин бүлэгт наалддаг бөгөөд үүний үр дүнд карбаминогемоглобин үүсдэг.
INцусны улаан эсүүд нэлээд өндөр концентрацид 2,3-дифосфоглицерат (DPG) бодис агуулагддаг бөгөөд түүний агууламж өндөрт гарах, гипоксийн үед нэмэгдэж, эд эс дэх гемоглобиноос хүчилтөрөгч ялгарахад тусалдаг. DPG нь α 1 β 1 ба α 2 β 2-ийн хоорондох сувагт байрладаг бөгөөд эерэг бохирдсон β-гинжин бүлгүүдтэй харилцан үйлчилдэг. Гемоглобин нь хүчилтөрөгчийг холбох үед DPG нь хөндийгөөс гадагшилдаг. Зарим шувуудын цусны улаан эсүүд нь DPG биш, харин инозитол гекса-фосфат агуулдаг бөгөөд энэ нь гемоглобины хүчилтөрөгчтэй ойртох чадварыг бууруулдаг.
2,3-Дифосфоглицерат (DPG)
HbA - насанд хүрэгчдийн хэвийн гемоглобин, HbF - ургийн гемоглобин, хадуур эсийн цус багадалт дахь O 2, HbS - гемоглобины хувьд илүү их хамааралтай байдаг. Хадуур эсийн цус багадалт нь гемоглобины удамшлын эмгэгээс үүдэлтэй удамшлын ноцтой өвчин юм. Өвчтэй хүмүүсийн цусанд ер бусын олон тооны нимгэн хадуур хэлбэртэй улаан цусны эсүүд байдаг бөгөөд энэ нь нэгдүгээрт, амархан хагардаг, хоёрдугаарт, цусны хялгасан судсыг бөглөрдөг.
Молекулын түвшинд гемоглобин S өөр байдаггемоглобины А-аас β-гинжин хэлхээний 6-р байрлалд нэг амин хүчлийн үлдэгдэл байдаг бөгөөд энд глютамины хүчлийн үлдэгдэл оронд валин байдаг. Тиймээс гемоглобин S нь хоёр сөрөг цэнэг багатай байдаг; валин үүсэх нь молекулын гадаргуу дээр "наалдамхай" гидрофобик контакт үүсэхэд хүргэдэг; үүний үр дүнд хүчилтөрөгчгүйжүүлэх явцад дезоксигемоглобины S молекулууд хоорондоо наалдаж, уусдаггүй, хэвийн бус урт үүсдэг. утас шиг агрегатууд нь цусны улаан эсийн деформацид хүргэдэг.
Анхдагч бүтэц нь хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч (хэрэв байгаа бол) -ийг тодорхойлдог тул анхдагч бүтэцээс дээгүүр уургийн бүтцийн зохион байгуулалтын түвшин үүсэхэд бие даасан генетик хяналт байдаг гэж үзэх үндэслэл байхгүй. Уургийн үндсэн хэлбэр нь өгөгдсөн нөхцөлд термодинамикийн хувьд хамгийн тогтвортой бүтэц юм.
ЛЕКЦ 6
Уургийн физик, хими, биологийн шинж чанарууд байдаг.
Уургийн физик шинж чанарЭдгээр нь уургийн бөмбөрцөг бус хэлбэр, уургийн молекулуудын цэнэгийн улмаас цахилгаан орон дахь хөдөлгөөн, молекулын жин, хос хугаралт (хөдөлгөөн дэх уургийн уусмалын оптик шинж чанарыг тайван байдалд байгаа уусмалтай харьцуулахад өөрчлөгдөх) юм. . Нэмж дурдахад уураг нь гэрлийн туйлшралын хавтгайг эргүүлэх, уургийн тоосонцор том хэмжээтэй тул гэрлийн цацрагийг тараах, хэт ягаан туяаг шингээх чадвараас бүрддэг оптик шинж чанараараа тодорхойлогддог.
Онцлог физик шинж чанаруудын нэгуураг нь гадаргуу дээр шингээх, заримдаа молекул, бага молекул органик нэгдлүүд, ионуудыг барьж авах чадвар юм.
Уургийн химийн шинж чанар нь өөр өөр байдагонцгой олон янз байдал, учир нь уураг нь амин хүчлийн радикалуудын бүх урвалаар тодорхойлогддог бөгөөд пептидийн бондын гидролизийн урвалаар тодорхойлогддог.
Маш олон тооны хүчиллэг ба үндсэн бүлгүүдтэй байх, уураг нь амфотер шинж чанарыг харуулдаг. Чөлөөт амин хүчлүүдээс ялгаатай нь уургийн хүчил-суурь шинж чанарыг пептидийн холбоо үүсэхэд оролцдог α-амин ба α-карбокси бүлгүүд биш, харин амин хүчлийн үлдэгдлийн цэнэгтэй радикалуудаар тодорхойлдог. Уургийн үндсэн шинж чанарыг аргинин, лизин, гистидиний үлдэгдэлээр тодорхойлно. Хүчиллэг шинж чанар нь аспартик ба глютамины хүчлийн үлдэгдэлтэй холбоотой.
Уургийн титрлэлтийн муруй хангалттайАливаа уураг нь титрлэх боломжтой хэт олон бүлгүүдтэй байдаг тул уургийн ионжсон бүлгүүдийн хооронд электростатик харилцан үйлчлэл байдаг ба титрлэгдэх бүлэг бүрийн pK-д ойролцоох гидрофобик үлдэгдэл болон устөрөгчийн холбоо нөлөөлдөг. Хамгийн их практик хэрэглээ бол уургийн изоэлектрик цэг буюу уургийн нийт цэнэг тэг байх рН-ийн утга юм. Изоэлектрик цэг дээр уураг нь хамгийн их идэвхгүй, цахилгаан талбарт хөдөлдөггүй, хамгийн нимгэн чийгшүүлэгч бүрхүүлтэй байдаг.
Уургууд нь буферийн шинж чанарыг харуулдаг, гэхдээ тэдгээрийн буферийн багтаамж нь ач холбогдолгүй юм. Үл хамаарах зүйл бол олон тооны гистидиний үлдэгдэл агуулсан уураг юм. Жишээлбэл, эритроцитод агуулагдах гемоглобин нь гистидиний үлдэгдэл маш их байдаг тул 7 орчим рН-д их хэмжээний буферийн багтаамжтай байдаг бөгөөд энэ нь эритроцитууд хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тээвэрлэхэд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. цус.
Уургууд нь усанд уусах чадвараараа тодорхойлогддог, мөн физикийн үүднээс авч үзвэл тэдгээр нь жинхэнэ молекулын шийдлийг бүрдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч уургийн уусмалууд нь зарим коллоид шинж чанараараа тодорхойлогддог: Тендаль эффект (гэрлийн тархалтын үзэгдэл), хагас нэвчүүлэх мембранаар дамжих чадваргүй, өндөр зуурамтгай чанар, гель үүсэх.
Уургийн уусах чадвар нь ихээхэн хамааралтай байдагдавсны концентраци, өөрөөр хэлбэл уусмалын ионы хүч дээр. Нэрмэл усанд уураг нь ихэвчлэн муу уусдаг боловч ионы хүч нэмэгдэх тусам уусах чадвар нь нэмэгддэг. Үүний зэрэгцээ уургийн гадаргууд чийгшсэн органик бус ионуудын тоо нэмэгдэж, улмаар түүний нэгтгэх зэрэг буурдаг. Өндөр ионы хүч чадалтай үед давсны ионууд уургийн молекулуудаас чийгшүүлэх бүрхүүлийг салгаж, уургийг нэгтгэж, тунадасжуулахад хүргэдэг (давслах үзэгдэл). Уусах чадварын ялгааг ашиглан энгийн давс ашиглан уургийн хольцыг ялгах боломжтой.
Уургийн биологийн шинж чанаруудын дундюуны түрүүнд тэдний катализаторын үйл ажиллагааг багтаана. Уургийн өөр нэг чухал биологийн шинж чанар нь дааврын идэвхжил, өөрөөр хэлбэл бие махбод дахь бүхэл бүтэн бүлгийн урвалд нөлөөлөх чадвар юм. Зарим уураг нь хортой шинж чанартай, эмгэг төрүүлэгч үйл ажиллагаа, хамгаалалтын болон рецепторын функцтэй бөгөөд эсийн наалдамхай үзэгдлийг хариуцдаг.
Уургийн өөр нэг өвөрмөц биологийн шинж чанар- денатураци. Байгалийн төлөв байдалд байгаа уургийг уугуул гэж нэрлэдэг. Денатураци гэдэг нь денатурацийн бодисын нөлөөн дор уургийн орон зайн бүтцийг устгах явдал юм. Уургийн анхдагч бүтэц нь денатурацийн явцад гэмтдэггүй боловч тэдгээрийн биологийн идэвхжил, түүнчлэн уусах чадвар, электрофорезийн хөдөлгөөн болон бусад урвалууд алдагддаг. Денатурат үүсэх үед уургийн идэвхтэй төвийг бүрдүүлдэг амин хүчлийн радикалууд бие биенээсээ орон зайн хувьд хол зайд оршдог, өөрөөр хэлбэл уургийн лигандтай холбогдох тусгай төв устдаг. Бөмбөрцөг уургийн гол цөмд байрладаг гидрофобик радикалууд нь денатураци хийсний дараа молекулын гадаргуу дээр тогтож, улмаар тунадас үүсэх уургийг нэгтгэх нөхцлийг бүрдүүлдэг.
Уургийн денатурацийг үүсгэдэг урвалж ба нөхцөлүүд:
60 хэмээс дээш температур - уураг дахь сул холбоог устгах;
Хүчил ба шүлтүүд - ионоген бүлгүүдийн иончлолын өөрчлөлт, ион ба устөрөгчийн холбоо тасрах;
мочевин - мочевинтай устөрөгчийн холбоо үүссэний үр дүнд молекулын устөрөгчийн холбоог устгах;
Архи, фенол, хлорамин - гидрофобик ба устөрөгчийн холбоог устгах;
Хүнд металлын давс - хүнд металлын ионуудтай уургийн уусдаггүй давс үүсэх.
Денатуржуулагч бодисыг арилгах үед пептидийн гинжин хэлхээ нь уусмал дахь хамгийн бага чөлөөт энергитэй нийцлийг хүлээн авах хандлагатай байдаг тул нөхөн сэргээх боломжтой.
Эсийн нөхцөлд уураг байж болноөндөр температуртай харьцуулахад бага хурдтай боловч аяндаа денатурат . Эсийн доторх уургийг аяндаа нөхөн сэргээх нь хэцүү байдаг, учир нь өндөр концентрациас болж хэсэгчлэн денатуратлагдсан молекулуудыг нэгтгэх магадлал өндөр байдаг.
Эсүүд уураг агуулдаг- тогтворгүй төлөвт байгаа, бөөгнөрөлд өртөмтгий хэсэгчлэн денатурат уургуудтай холбогдож, уугуул хэлбэрээ сэргээх чадвартай молекулын чаперонууд. Эхэндээ эдгээр уургууд нь дулааны цочролын уургууд болохыг олж мэдсэн, учир нь эсүүд стресст өртөх үед, жишээлбэл, температур нэмэгдэх үед тэдгээрийн нийлэгжилт нэмэгддэг. Шаперонуудыг дэд хэсгүүдийнхээ массын дагуу ангилдаг: hsp-60, hsp-70, hsp-90. Анги бүр нь холбогдох уургийн гэр бүлийг агуулдаг.
Молекулын шаперонууд ( hsp-70)цитоплазм, цөм, эндоплазмын торлог бүрхэвч, митохондри зэрэг эсийн бүх хэсэгт агуулагддаг өндөр хадгалагдсан уургийн ангилал. Нэг полипептидийн гинжин хэлхээний С төгсгөлд hsp-70 нь гидрофобик радикалуудаар баяжуулсан 7-9 амин хүчлийн үлдэгдэл урттай пептидүүдтэй харилцан үйлчлэх чадвартай ховилтой бүстэй. Бөмбөрцөг уургийн ийм бүсүүд ойролцоогоор 16 амин хүчил тутамд тохиолддог. Hsp-70 нь уургийг температурын идэвхгүй байдлаас хамгаалж, хэсэгчлэн денатурат уургийн үйл ажиллагаа, хэлбэрийг сэргээх чадвартай.
Chaperones-60 (hsp-60)уургийн гуравдагч бүтэц үүсэхэд оролцдог. Hsp-60 нь 14 дэд нэгжээс бүрдэх олигомер уургийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Hsp-60 нь хоёр цагираг үүсгэдэг бөгөөд цагираг бүр өөр хоорондоо холбогдсон 7 дэд нэгжээс бүрдэнэ.
Дэд хэсэг бүр нь гурван домайнаас бүрдэнэ.
Оройн хэсэг нь дэд хэсгүүдээс үүссэн хөндийн дотор талд хэд хэдэн гидрофобик амин хүчлийн үлдэгдэлтэй;
Экваторын домэйн нь ATPase-ийн үйл ажиллагаатай бөгөөд уурагыг чаперонины цогцолбороос гаргахад шаардлагатай байдаг;
Завсрын домэйн нь оройн ба экваторын домайнуудыг холбодог.
Гадаргуу дээр хэсэг хэсгүүдтэй уураг, гидрофобик амин хүчлээр баяжуулсан, чаперонины цогцолборын хөндийд ордог. Энэ хөндийн өвөрмөц орчинд эсийн цитозолын бусад молекулуудаас тусгаарлагдсан нөхцөлд уургийн боломжит хэлбэрийг сонгох нь энергийн хувьд илүү таатай конформацийг олох хүртэл явагддаг. Уугуул конформацийн капероноос хамааралтай үүсэх нь эх үүсвэр нь ATP болох их хэмжээний эрчим хүчний зарцуулалттай холбоотой юм.
Изоэлектрик цэг
Амфотерик чанар - уургийн хүчил-суурь шинж чанар.
Дөрөвдөгчийн бүтэц
Олон уураг нь хэд хэдэн дэд нэгжээс (протомер) тогтдог бөгөөд тэдгээр нь ижил эсвэл өөр амин хүчлийн найрлагатай байж болно. Энэ тохиолдолд уурагууд байдаг дөрөвдөгч бүтэц. Уургууд нь ихэвчлэн тэгш тооны дэд нэгжийг агуулдаг: хоёр, дөрөв, зургаа. Энэ харилцан үйлчлэл нь ион, устөрөгчийн холбоо, ван дер Ваалсын хүчнээс болж үүсдэг. Насанд хүрэгчдийн гемоглобины HbA нь дөрвөн хос ижил дэд нэгжээс бүрдэнэ. А 2 β 2).
Дөрөвдөгч бүтэц нь биологийн олон ашиг тусыг өгдөг.
а) удамшлын материалын хэмнэлт, бүтцийн ген ба мРНХ-ийн урт, уургийн анхдагч бүтцийн талаарх мэдээлэл багасдаг.
б) үйл ажиллагааг өөрчлөх боломжийг олгодог дэд нэгжүүдийг солих боломжтой
нөхцөл өөрчлөгдөж байгаатай холбогдуулан фермент (дасан зохицох). Гемоглобин
шинэ төрсөн хүүхэд уурагаас бүрддэг ( А 2 γ 2). гэхдээ эхний саруудад найрлага нь насанд хүрсэн хүнийх шиг болдог (а 2β 2) .
8.4. Уургийн физик-химийн шинж чанар
Уургууд нь амин хүчлүүдтэй адил амфотерийн нэгдлүүд бөгөөд буферийн шинж чанартай байдаг.
Уургийг хувааж болно төвийг сахисан, хүчиллэг, суурь.
Төвийг сахисан уурагиончлолд өртөмтгий тэнцүү тооны бүлгүүдийг агуулдаг: хүчиллэг ба үндсэн. Ийм уургийн изоэлектрик цэг нь рН нь саармагтай ойролцоо орчинд байдаг< pI , то белок становится положительно заряженным катионом, pH >pI, дараа нь уураг нь сөрөг цэнэгтэй анион болдог.
NH 3 - уураг - COOH<-->+ NH 3 - уураг - COO -<-->NH 2 - уураг - COO -
рН< pI усан уусмал I pH > pI
Хүчиллэг уурагагуулсан иончлолд өртөмтгий бүлгийн тэгш бус тоо: амин бүлгүүдээс илүү олон карбоксил бүлэг байдаг. Усан уусмалд тэд сөрөг цэнэгийг олж авдаг бөгөөд уусмал нь хүчиллэг болдог. Хүчил (H +) нэмэхэд уураг эхлээд изоэлектрик цэг рүү орж, дараа нь хүчиллэгээс хэтэрч катион болж хувирдаг. Шүлтлэг орчинд ийм уураг сөрөг цэнэгтэй байдаг (амин бүлгийн цэнэг алга болдог).
Хүчиллэг уураг
NH 3 - уураг - COO – + H + + NH 3 - уураг - COO - + H + + NH 3 - уураг - COOH
| <--> | <--> |
COO - COON COOH
Усан уусмал рН = p IрН< pI
Илүүдэл хүчил дэх уураг
эерэг цэнэгтэй
Шүлтлэг орчинд хүчиллэг уураг нь сөрөг цэнэгтэй байдаг
NH 3 - уураг - COO - OH - NH 2 - уураг - COO -
| <--> |
COO - COO -
pH > pI
Үндсэн уурагагуулсан иончлолд өртөмтгий тэгш бус тооны бүлгүүд: карбоксил бүлгээс илүү олон амин бүлэг байдаг. Усан уусмалд тэд эерэг цэнэгийг олж авдаг бөгөөд уусмал нь шүлтлэг болдог. Шүлт (OH –) нэмэхэд уураг эхлээд изоэлектрик цэг рүү орж, дараа нь шүлтийн хэмжээнээс илүү байвал анион болж хувирдаг. Хүчиллэг орчинд ийм уураг эерэг цэнэгтэй байдаг (карбоксил бүлгийн цэнэг алга болдог)