10 Белоктар мен нуклеин қышқылдары – молекулалық биологияның зерттеу объектісі ретінде.

Молекулалық биология – тіршілік құбылыстарының молекулалық негіздері туралы ғылым, биология ғылымдарының арасында негізгі орындардың бірін иеленеді. Негізгі мақсаты – биологиялық ірі молекулалар (белоктар, нуклеин қышқылдары) құрылымын барлық деңгейде зерттеу.

Молекулалық биология нуклеин қышқылы мен белоктардың құрылыс және құрылым ерекшеліктерін, жасушаның генетикалық аппаратының құрылымдық-қызметтік ұйымдастырылуын, ақпараттардың тұқым қуалауының жүзеге асу механизмін, апоптоз, генетикалық код т.б. оқытады. Ақуыздар– пептидтік байланыспен байланысқан амин қышқылдарының қалдықтарынан тұратын макромолекулалық биополимерлер.

Белоктардың жіктелуі: 1)күрделілік дәрежесіне қарай (қарапайым және күрделі), қарапайым протеиндер тек қана аминқышқылдары қалдықтарынан тұрады, күрделі протеидтер құрамына белокты заттардан басқа қосылыстардың қалдықтары кіреді; 2) молекула пішіиіне қарай (шар тәрізді және жіп тәрізді); 3) кейбір еріткіштерде еру қабілетіне қарай (суда еритіндер, әлсіз түз ерітінділерінде еритіндер - альбуминдер, спиртте еритіндер — проламиндер, сұйытылған қышқыл және сілті ерітінділерінде еритіндер глутелиндер); 4) атқаратын қызметтеріне қарай ( корға жиналатын белоктар, тірек қызметін атқаратын белоктар).

Нуклеин қышқылдарының проблемасымен 1868 ж швейцарлық физик Ф. Мишер шұғылданған болатын. Ірің клеткаларынан алынған ядро бөлшегін зерттеп, құрамына көміртегі, азот және фосфор кіретін бұрын белгісіз органикалық қосылыс түрін ашты. Ашқан қосылысын ядродан бөліп алғандықтан нуклеин деп атады. Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік гетероциклдер кіреді. Мишердің шәкірттері Коссель мен Асколи тағы төрт түрлі негіздерді – аденин, тимин, цитозин және урацилді ашты. Нуклеиннің ертіндісі қышқылдық қасиет көрсететін болғандықтан Ф. Альтман 1889 ж оған нуклеин қышқылы деген ат берді. Нуклеин қышқылының құрамына кіретін көмірсу бес көміртегінен тұрады.

11 Белоктар: белок компоненттері және олардағы химиялық байланыстар. Белок молекуласындағы химиялық байланыстар

Пептидтік байланыстар. 1888 ж орыс ғалымы – биохимик А.Я. Данилевский өз тәжірибелері бойынша белок молекуласындағы амин қышқыл қалдықтарының арасында пептид байланысының болуы туралы болжам айтты. Кейінірек, ХХ ғасырдың басында неміс ғалымы Э.Фишер пептид байланысының болуын тәжірибе жүзінде дәлелдеді. Ол 19 амин қышқылдарының қалдығынан тұратын полипептидті синтездеп алды.

Белоктар – бұл α – амин қышқылдарынан түзілген күрделі үлкен молекулалы табиғи қосылыстар. Казіргі түсініктер бойынша: белоктарда α – амин қышқылдары өзара пептидті (амидті байланыстар - NH – CO -) арқылы пептид тізбектеріне біріккен. Бір амин қышқылының карбоксилімен келесі амин қышқылының амин тобымен әрекеттесуі нәтижесінде пептидті байланыстар түзіледі. Мұнда екі α–амин қышқылынан бір су молекуласы бөлініп пептидтер түзіледі:

дипептид (глицил – аланин)

Түзілген дипептид молекуласының шеттерінде әрбір амин қышқылынан функциональдык топтар – карбоксил және аминтоп қалып қояды. Сондықтан дипептид өзінің бір шетімен үшінші амин қышұылымен әрекеттесіп трипептид түзеді. Осылайша төрт аминқышқылынан тетрапептид, ал көп амин қышқылынан – полипептидтер пайда болады.

Дисульфидтік байланыс. Белок молекуласындағы цистеин қалдықтарының сульфгидрильді топтарының тотығуынан пайда болады.

Бұл байланыс екі полипептидтік тізбекті, немесе бір полипептидтік тізбектің жеке учаскелерін «тігеді».

Сутектік байланыс. Сутектік байланыс карбонил (- СО -) және амин (- NH-) топтарының арасында болады.

Сутектік байланыс полипептидтік тізбектерді және олардың жеке учаскелерін жалғастырады.

Иондық байланыс. Электростатикалық тартылу әсерінен иондар арасында пайда болатын химиялық байланысты иондық байланыс деп атайды. Полипептидтік тізбекте – NH – және СООН топтары иондық күйде болады :

Гидрофобты байланыс. Гидрофобты байланыстар белок молекуласының көмірсутекбөліктері арасындағы өзара әрекеттесу күші есебінен пайда болады. Сулы ортада болатын белок бөлшектерінің көмірсутек топтары бөлшектердің ішкі аймағына қарай бағытталған, ал гидрофильды топтар (ОН, СООН) суға қарап тұрған сыртқы жағына қарай орналасады. Осының салдарынан белок молекуласының ішінде көмірсутек ядро пайда болады.