Белоктардың құрамы және құрылысы.

Ақыздардың қасиеттерін олардың құрамы мен құрылымы анықтайды. Ақуыз молекуласындағы а-аминқышқылдары қалдықтарының саны әр түрлі болады, кейде бірнеше мыңға дейін жетеді. Әр ақуызта а-аминқышқылдары тек осы ақуызға ғана тән ретімен орналасады. Олардың молекулалық массалары бірнеше мыңнан миллионға дейін жетеді. Мысалы, жұмыртқа ақуызының молекулалық массасы 36000, бұлшық ет ақуызының молекулалық массасы — 150000, адам гемоглобині 67000, ал көптеген ақуыздардікі > 300000 шамасында. Олар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот (15—19%), сутектен (6—7%) тұрады. Кейбір ақуыздардың құрамына бұлардан басқа күкірт, фосфор, темір кіреді. Ақуыздар гидролизденгенде а-аминқышқылдарының қоспасы түзіледі. Әрбір ағзаның өзіне тән ақуыздары бар. Барлық ақуыздар 20-дан астам әр түрлі а-аминқышқылынан құралады. а-аминқышқылдарының жалпы формуласы:

R—CHNH₂—COOH

Белок түзілетін a-аминқышқылдарының радикалы құрамында ашық тізбек те, тұйық тізбекті әр түрлі сақиналар мен функционалдық топтар да кездеседі.

Белоктардың биологиялық маңызы.

Белоктар — құрамыңда көп мөлшерде амин қышқылдары бap, өте күрделі жоғары молекулалы органикалық қосылыстар. Белоктың молекулалық салмағы өте жоғары: альбуминнің молекулалық салмағы 17 400, ал гемоглобиннің молекулалык салмағы 68 000. Кей белоктардың молекулалық салмағы 15 000 000-ға жетеді. Организмдердегі зат алмасу, көбею, организмнің өсуі, тітіркендігіштігі бұлшық еттің жиырылуы, бездердің жұмысы белоктармен тығыз байланысты. Белок жоқ жерде тіршілікте жоқ. Белоктар организмде мынадай қызметтерді атқарады: 1. Белоктар клеткалар мен жасушадан құрылған пластикалық материал. БҰЛ жағынан белокгардың орнын майлар да, көмірсулар да баса алмайды. 2. Белоктар ферменттер мен гормондарды құруға қатысады. 3. Белоктардан неше түрлі ауру тудыратын және «антидене» сол ауруларға қарсы тұратын вирустар пайда болады. Емдеуші сывороткаларды, вакциндер, қан алмастырулар және басқа препараттар медицинада қолданылатын күрделі белок системасына жатады. 4. Ядро құрамындағы күрделі белоктар нуклеопротеидтер көбею және өсуде үлкен роль атқарады. 5. Белоктар қышқыл-сілті тепе-теңдігін тұрақтауға қатысады. 6. Белоктар энергетикалық материал. Белоктардың ыдырауы кезінде организмге керекгі 12 % энергия алынады. Жануарлар клеткасында белок өсімдікгерге қарағанда көп болады. Ересек адам күніне 100-150 г белокты пайдалану керек.

Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері

Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік әрекетінің негізін құрайды.

Белоктар – жоғары молекулалы органикалық қосылыстар. Табиғатына байланысты белоктардың молекулалық массасы барынша өзгере алады. Кең таралған белоктардың молекулалық массасын мына сандармен межелеуге болады: инсулин – 35000, пепсин – 39000, гемоглобин – 68000, жұмыртқа альбумині – 40500.

Белоктар ерітіндісі коллоидтық сипатта болады. Көп белоктар суда, тұз ерітіндісінде және қышқылдарда ериді. Белоктардың барлығы дерлік сілтілерде жаксы ериді, ал органикалық еріткіштерде ерімейді. Белоктар лиофильды (грек. лио – ерітінді, филио- сүйемін) коллоидтық ерітінді құрады.

Коллоидты ерітінділерге молекулярлы – кинетикалық, оптикалық, электрлі кинетикалық қасиеттер тән.

Молекулярлы – кинетикалық қасиеттері коллоидты бөлшектердің мөлшеріне, ерітіндінің рН мәніне, сыртқы температураға және т.б. байланысты. Белоктардың коллоидтық ерітінділері ең төмен (диффузия коэффициентіне, төмен осмос қысымына 0,273 – 0,364 Па), бірақ жоғары салыстырмалы тұтқырлық пен ісіну дәрежесіне ие болып келеді. Организмдегі судың 80 – 90 % -і белоктармен байланыста болады.

Коллоидты ерітінділерді алудың негізгі екі жолы болады:

1. ірі бөлшектерді ұнтақтау, немесе дисперстеу әдісі. Дисперстеу әдістері: механикалық, электрлік, ультра дыбыспен дисперстеу және пептизация әдістері болып төртке бөлінеді.

2. атомдарды немесе молекулаларды агрегациялау, яғни өзара біріктіріп, ірілендіру жолы. Бұл әдісті конденсациялау деп атайды.

Конденсация әдісімен коллоидты жүйелерді алудың мынадай жолдары бар: дисперсионды ортаны алмастыру әдісі немесе конденсациялау және химиялық әдіс.

Белоктардың коллоидтық ерітінділерінің электрлі – кинетикалық қасиеті олардың бөлшектеріндегі қос электрлік зарядымен анықталады. Коллоидты бөлшегі ядродан, адсорбциялық және диффузиялық қабаттан тұрады. Ядро және адсорбциялық қабатты гранула, ал бүтін бір бөлшекті мицелла деп атайды.

Адсорбциялық және диффузиялық қабаттағы қарсы иондардың арасында дзета – потенциал нольге тең болса, белок молекуласы электр өрісінде қозғалмайды. Белок зарядын жоғалтады. Белоктың бұл күйін изоэлектрлік күйі дейді. Ал, белок изоэлектрлік күйге рН – тың белгілі бір мәнінде түседі: жұмыртқа белогы 4,8, гемоглобин 6,7, лизин 5 т.т. Оң және теріс зарядтар теңесетін реакциялық ортаны, яғни изоэлектрлік күйге түсетін әр белоктың өзіне тән белгілі рН мөлшерін изоэлектр нүктесі деп атайды. Белоктардың изоэлектрлік нүктесінің нәтижесі (рН) олардың құрамындағы амин қышқылдарына байланысты.

Коллоидты ерітінділердегі бөлшектердің өзара бірігіп іріленуін коагуляция (ұю) деп атайды. Ұю басталғанда жүйе әуелі лайланады. Іріленген бөлшектер ауырлық (салмақ) күшінің әсерінен тұнбаға түседі, яғни сидементация процесі жүреді, шөгінді пайда болады.

Коагуляция қайтымды және қайтымсыз болып екі түрге бөлінеді. Егер коллоидты бөлшектің тек сольватты (гидратты) қабаты ғана бұзылса, онда оны қайтымды коагуляция дейді. Ал, белок құрылымының өзгеріп, ерімейтін күйге айналуын қайтымсыз коагуляция, немесе денатурация деп атайды.

Белгілі жағдайда белок молекулуласын гидраттаудан гельдер пайда болады. «Су – желатина» жүйесі мысал бола алады.

Белоктар амин қышқылдары сияқты амфотерлік қасиетке ие. Құрамында карбоксил тобымен қатар, амин тобы болғандықтан, олар қышқыл немесе негіз сияқты диссоциацияланады. Белоктар судағы ерітіндісінде ионданған түріне өтеді.

R CH COOH R CH COO^-

NH₂ NH₃⁺

Белоктардың ерітіндісі қышқылдық ортада оң зарядталады да, реакцияға катион ретінде қатысады :

R CH COO^- +H⁺ R CH COOH

NH₃⁺ NH₃⁺

Сілтілік (негіздік) ортада теріс зарядталады да, реакцияға анион ретінде қатысады:

R CH COO^-+OH^- R CH COO^-+H₂O

NH₃⁺ NH₂

Белок еріткіштің реакциясына байланысты қышқыл секілді (сілті ерітіндісінде), немесе сілті сияқты (қышқыл ерітіндісінде) диссоциацияланады. Осыған орай белок ерітіндісі арқылы электр тоғын жіберетін болсақ, онда сілті ерітіндісінде белок молекуласы анодқа, ал қышқылда катодқа қарай жылжиды. Белоктардың осы бір қасиеті, оларды электрофорез әдісімен бөлуге мүмкіндік береді. Электр өрісі әсерінен дисперсті фаза бөлшектерінің катодқа, немесе анодқа бағытталып қозғалуын электрофорез деп атайды.

Белоктарды анықтауда бір қатар түрлі – түсті реакциялар бар.

Биурет реакциясы. Мыс тұздарымен, жеке сілтілермен белок күлгін түске боялады. Бұл реакция пептидті байланысы бар заттарға тән.

Ксантопротеин реакциясы. Азот қышқылымен белоктар сары түске боялады, оған аммиакпен әсер еткенде қызғылт сары түске өтеді. Бұл реакция кезінде ароматты амин қышқылы белоктарда болатын ароматты сақинаны нитрлеу жүреді.

Миллон реакциясы. Азот қышқылындағы сынап нитратының ерітіндісімен белоктар қызыл түске боялады. Бұл реакция фенол тобының барлығына байланысты.

Сульфгидрилді. Натрий плюмбитімен белокты қыздырғанда, қара түсті қорғасын сульфиді тұнбаға түседі. Бұл реакция сульфгидрилді топтың (-SH) барлығын көрсетеді.

Нингидрин реакциясы. α – амин қышқылдары және полипептидтер нингидрин ерітіндісімен қыздырғанда көк түс пайда болады. Бұл қасиетті амин қышқылдарын хроматография әдісімен анықтағанда қолданады.