Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері. Амин қышқылының классификациясы мен құрылымы

29.10.2020

5654

1838 жылы голланд оқымыстысы Мульдер алғашқы рет барлық тірі ағзада кездесетін күрделі органикалық зат «протеин» (белок) терминінің атауын қолданды.

Тірі ағзаның құрамына кіретін белоктар немесе протеиндер (protos — бірінші, алғашқы деген грек сөзінен алынған) органикалық қосылыстардың 50%-85%-ын құрайды. 1871 жылы орыс химигі Н. Н. Любавин (1845-1918) белоктар амин кышқылдарынан тұратынын анықтады.

Белоктық заттар көбінесе өсімдіктерде түзіледі. Ол үшін топырақ қүрамындағы азотты косылыстары пайдаланылады. Бұл құбылыс, әсіресе, бұршақ түқымдастары мен майлы дақылдар (бұршақ, берібұршақ, күнбағыс) тарапынан жиі байкалады, олар белокты заттарға бай келеді.

Олардың тұкымдарынан әр түрлі еріткіштермен (су, түз ерітінділері, сулы-спиртті немесе әлсіз сілтілі ерітінділер) экстракциялау арқылы белоктарды оңай бөліп алып, химиялық құрамы мен құрылысын анықтауға болады. Жануарлар дүниесі мен адам белокты амин қышқылдарынан және басқа да азоты бар органикалық заттардан синтездейді. Олар, ондай заттарды өсімдіктерден және өздері қорек үшін пайдаланатын жануарлар етінен алады.

Мәселен, миксомицет клеткасы протоплазмасыньщ химиялық құрамына анализ жасағанда белоктар — 20,15%, пластидтер — 8,42%, нуклеин қышқылдары — 3,68%, азотты экстракт заттар — 12,00%, майлар — 17,85%, лецитиндер — 4,67%, холестерин — 0,58%, микоглюкозан — 1,78% және анықталмаған белгісіз заттар — 5,87% болатыны анықталды.

Сайып келгенде, өсімдіктер протоплазмасындағы ен негізгі химиялык зат — белок клеткада болатын тіршілік қасиеттерінің материялық негізі. Ф.Энгельстің сөзімен айтқанда, емір дегеніміз белоктік заттардың тіршілік ету формасы. Протоплазмадағы белок ыдырайтын болса тіршілік жойылады. Белоктар цитоплазма мен ядроның негізін құрайды. Олар табиғатта кездесетін органикалық заттардың ішіндегі ең күрделісі. Белоктардын ең қарапайым құрамына мынадай элементтер кіреді:

Көміртегі — 50-55%

Оттегі — 21-24%

Азот — 15-18%

Сутегі — 6-7%

Күкірт — 0,3-2,5%

Кейбір белоктік заттардың құрамына фосфор кіреді, сондай-ақ аз молшерде кейде темір, мыс, йод, хлор, бром, кальций, мырыш жэне т.б. элементтер де кездеседі.

Белоктардын баска полимерлерден өзгешелігі — олар кұрылысы жағынан бір-біріне ұқсас болғанымен мүлдем басқа, мономерлерден құралған. Белоктарға тірі ағзадағы жүретін коптеген негізгі функциялар бағынышты. Мысалы: клетканың өсуі мен дамуы, ас корыту, кобею, нәсілдік немесе тұкым қуалаушылық қасиеттердің берілуі, тітіркенгіштік, бұлшықеттердің жиырылуы, антигендер мен антиденешіктердің пайда болуы, қайтадан байланыстыру мен тіршілікке қажетті заттарды алып жүру және т.б.

Белоктар — құрамында коп молшерде амин қышқылдары бар, өте күрделі жоғары молекулалы органикалык қосылыстар қатарына жатады. Белоктың молекулалык салмағы оте жоғары болады.

Мысалы: альбуминнің молекулалык салмағы — 17400, ал гемоглобиннің — 68000 болса, белоктардың молекулалық салмағы — 15 000 000-ға дейін жетеді.

Ағзалардағы зат алмасу, кобею, ағзаның өсуі, тітіркенгіштігі, бұлшық еттің жиырылуы, бездердің жұмысы белоктармен тығыз байланысты. Белок жок жерде тіршілік те жоқ. Белоктар барлык тірі зат атаулының негізі, құрамды бөлігі болады. Ағзада белоктар алуан түрлі қызметтерді аткарады. Белоктар клеткалар мен ұлпадан кұрылған пластикалык құраушы материал. Құрылымдық белоктар клетканың сыртқы кабығының клетка ішіндегі мембраналардың кұрылысына катысады.

Эволюциялық даму сатысы жағынан жоғары деңгейде тұрған ағзалардың қан тамырлары, көздің мүйіз кабығы, сіңірлер, шеміршектер, түктер белоктан түзіледі. Бұл түрғыдан белоктардың орнын майлар да, көмірсулар да баса алмайды. Ядро күрамындағы күрделі белоктар (нуклеопротеидтер) көбею және өсуде үлкен рөл атқарады.

Белоктар кышқыл — сілті тепе-теңдігін тұрақтауға катысады. Ақуыздың құрамында жиырма түрлі аминқышқылдар болады. Әр түрлі ақуыздардың аминқышқылы құрамы жағынан да, олардың тізбектегі орналасу тәртібі жағынан да бір-бірінен айырмашылығы зор.

Табиғатта ақуыз түрлерінің көп болуы да осыған байланысты. Мысалы, үш аминқышқылының қосылуынан алты түрлі, төрт қышқылдан жиырма төрт түрлі ақуыз изомерлері пайда болады. Ақуыз молекуласы амин қышқылдарының өзара моншақтай тізіле байланысқан полипептидтік тізбегінен құралады. Ақуыз молекуласының сыртқы пішіні екі түрлі болады.

Біріншісі — шар тәрізді домалақ — глобулярлы ақуыздар. Бұларға альбуминдер, глобулиндер, гемоглобин, пепсин және өсімдік жасушасының ақуыздары жатады.

Екіншісі фибриллярлық (талшық тәріздес) ақуыздар. Бұларға бұлшық ет ақуызы — миозин, актин, сіңір ақуызы — коллаген және малдың жүні мен піллә жібегі ақуыздары жатады. Ақуыз молекуласының өзіне тән ерекшеліктері мен құрылымдылық дәрежелері көптеген сутектік байланыстар, электрстатикалық қуаттар, күкірттен құралатын дисульфидтік байланыстар, т.б. жағдайлар арқылы қамтамасыз етіледі. Аөуыз ерітіндісін қыздырса немесе оған күшті кышқылмен әсер етсе, ол өзінің табиғи қасиеттерін (ферменттік, гормондық) жояды, кейде ұйып та қалады.

Мұндай құбылысты денатурация деп атайды. Ақуыз- адам тағамы мен жануарлар қорегінің, сондай-ақ тері, жүн, жібек сияқты табиғи талшық заттардың негізгі құраушысы болғандықтан, 20 ғасырдың екінші жартысынан бастап оны қолдан өндірудің (микробиологиялық синтез) маңызы артып отыр. Аминқышқылдар — молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар: H2N-CH2-COOH (аминсірке қышқылы (глицин). Аминқышкылдарын радикалындағы сутек атомдары амин тобына алмасқан карбон қышқылдарының туындылары ретінде қарастыруға болады. Кейбір аминқышқылдарының құрамында екі аминтобы, гидроксил тобы, тиол тобы — SH, екі карбоксил тобы болады. Құрамында әр түрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады.

Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: ақуыздардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың кұрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс ақуыз молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Ақуыз биосинтезіне жиырма шақты α-аминқышқылдары қатысады. Олардың біразы алмаспайтын аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді немесе өте аз мөлшерде синтезделеді, сондықтан олардың организмге қажеттілігі тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі. Табиғатта аминқышқылдардың 150-ден астам түрі бар. Олардың 20-сына жуығы ақуыздар түзілісінде аса маңызды қызмет атқаратын мономер блок-топшалар. (Амиқышқылдардың ақуыз құрамыиа енгізілуі тәртібін тектік код есептейді).

Аминқышқылдары барлық ағзалардың зат алмасу процесіне қатысып гормондар витаминдер мидиаторлар пуринді және пиримидинді азоттық негіздердің алқолоидтердің т. б. гормондар биосинтезінің негізгі қосылыстарын түзу қызметін атқарады. Микроапалардың көпшілігі өздеріне керекті аминқышқылдарын синтездейді. Адам мен барлық жануарлар аминқышқышқылдарын өздері түзіле алмағандықтан оларды дайын түрінде ішіп-жейтін қорегіне алады. Қазіргі кезде адам және жануарлардың тамағына косылатын аминқышқылдары биотехнологиялық синтездеу сімен (химия және микробиология) игеріледі.

Сонымен қатар олар өнеркәсіптік полиамидтер- бояулар мен дәрі-дәрмек шығаруда да үнемі пайдаланылатын өнім. Белоктар ферменттер мен гормондарды да құруға қатынасады. Алдымен белоктардың ағзада жүретін алуан түрлі химиялық реакцияларға катализаторлык кызметінің маңызы зор. Клеткадағы катализаторлардың барлығы дерлік белоктар. Олар биокатализаторлар немесе ферменттер деп аталады. Бұлардың құрамында амин қышқылдарынан басқа заттар да болады.

Белоктар аса маңызды тағамдық, заттар (ет, жұмыртқа, сүт, нан, т.б.) құрамында болғандықтан, ас қорыту жолдарында ферменттер әсерінен аминқышқылдарына дейін ыдырап гидролизденеді. Аминқынщылдары ішек қабырғалары арқылы қанға өтеді. Көмірсулар мен майлардан айырмашылығы — аминқышқылдары организмде қор болып жиналмайды.

Олардың біразы адам немесе жануар организмінің өзіне тән ақуызын түзеді. Ал аминқышқылдарының бір бөлігі ақуыз емес азотты қосылыстардың, нуклеин қышқылдарының синтезіне жұмсалады. Кейбіреулері тотығып, ең ақырғы өнімдерге (С0₂, Н₂0, т.б.) дейін ыдырап, энергия бөледі. Ақуыздық тағамдардан қандай амин қышқылын алуға болады?

Валин. Бұл өте маңызды, зат алмасу мен бұлшық ет ұлпаларына аса қажетті қышқыл. Бұлшық етті қатайтып, олардың сергектігін арттырады. Валин сүт, ет және өзге де сүт өнімдерінде, сондай-ақ, жаңғақ пен саңырауқұлақта бар.

Изолейцин. Бұл амин қышқылы гемоглобинді синтездеуге қатысады. Сонымен қатар, қанттың мөлшерін реттеп, қалыпқа келтіреді. Ағза күйзелуінің алдын алады. Изолейцин негізінен тауық еті, бауыр, балық, жұмыртқа, соя, миндаль, кешью және чечевицада кездеседі.

Триптофан. Бұл қышқыл ұйықысыздыққа ұшырап, күйзеліске түскен кезде пайдалы. Жүрек ауруларының алдын алуға, салмақты реттеуге көмектеседі. Тәбетті төмендетеді, бойдағы гормондардың өңделуіне әсер етеді, никотиннің әсерін төмендетеді. Триптофан ет, балық, тауық, жұмыртқа, күрке тауыө, сүт өнімдері, қара шоколад, самырсын жаңғағы, қара өрік, қызанақ, күнжіт, банан, соя және құрманың құрамында бар.

Аргинин. Бұл қышқыл иммундық жүйенің жұмысын реттеп, бауырдан уытты заттардың шығуына әсер етеді. Салмақты түсіріп, обыр ауруларының алдын алады. Аргининді сиыр еті, шошқа еті, швейцарлық ірімшік, күнжіт, асқабақ дәнегі, йогурт және жаңғақтан таба аласыз.

Гистидин. Бұл аминқышқылы ағзаға күйзеліс кезінде, жұқпалы ауру және өзге де сырқаттардан соң өте қажет. Аллергияның алдын алып, минералдарды сіңіруге көмектеседі. Анемия мен асқазан жарасын емдеуге өте пайдалы. Гистидин шошқа етінде, албырт етінде, тунецте, ірімшік пен дақылда, тауық, чечевица, соя және сиыр етінде бар.

Лейцин. Бұлшық ет, сүйек және тері қабығын регенерациялауға көмектеседі. Қандағы қант мөлшерін төмендетіп, бойдың өсу гормонын өңдеп шығарады. Лейцин балық, күріш, ет, чечевица, сүт, сүт өнімдері, дақыл және жаңғақта кездеседі.

Лизин.Бұл амин қышқылы балалардың бойы өсіруге, сүйектерін қатайтуға өте қажет. Коллагеннің пайда болуына, гормондардың синтезделуіне керек. Лизинді балық, ет, сүт тағамдары, жаңғақ және дақылдардан алуға болады.

Треонин. Бұл амин қышқылы коллагенді синтездеу кезінде аса қажет. Май алмасуға қатысып, иммунитетті күшейтеді. Треонин сүтте, йогуртта, жаңғақ пен жұмыртқада және ірі бұршақта кездеседі.

Метионин. Бауырға май жиналуының алдын алады. Тамырда қанның ұюына жол бермей, тамақ қорытылуын жақсартады. Жүктілік кезінде токсикоз бен артритке пайдалы. Метионин сүт, йогурт, сарымсақ, ет, қарақұмық, фасоль, ірі бұршақ, чечевица және жұмыртқа мен балықта бар.

Фенилаланин. Ауырудың алдын алып, есте сақтау қабілетін жақсартады. Тәбетті төмендетіп, күйзеліспен жақсы күреседі. Семіздіктің алдын алады, Бұл амин қышқылы көңіл-күйді жақсартадығ коллаген мен эндрофинді шығаруға көмектеседі, етеккір кезінде ауыруды азайтады. Фаниалаланинді тауық етінде, сиыр етінде, сүт тағамдары мен жұмыртқада кездестіресіз.

Дереккөз: «Алматы технологиялық университеті» АҚ , Тағам өндірісі факультетінің дәрісі

Басқа материалдар: