Bakı,AzeVoice
Üzvi maddələr arasında mühüm əhəmiyyət kəsb edən və çox mürəkkəb quruluşa malik olan birləşmələrdən biri də zülallardır. Züllallar bitki, heyvan və insan orqanizminin yaranması və inkişafında müstəsna əhəmiyyətə malikdir. Zülallar canlı orqanizmdə müxtəlif funksiyalar daşıyırlar.
Onlar dərinin, əzələlərin, müxtəlif orqanların toxumalarının tərkibinə daxildir. Bəzi zülallar bioloji katalizator (fermentlər) xassəsinə malik olub, orqanizmdə gedən bütün kimyəvi proseslərdə iştirak edirlər. Zülallar orqanizmin enerji mənbələrindən biri olmaqla bərabər, orqanizm üçün infeksiyalardan müdafiə rolunu oynayırlar.
Quruluşları
α-aminturşulardan təbii sintezolunmuş üzvi birləşmə, canlı hüceyrənin əsas tərkib hissəsi. Molekul kütləsi on minlərdən milyonadək və daha çoxdur. Amfoter elektrolitdir, molekullarında sərbəst karboksil və amin turşuları var. Bəzi zülal suda. digəri duz məhlulunda, 1 qismi isə qələvi və başqa məhlulda həll olur. Canlı orqanizmdə olan zülal əsasən 20 növ aminturşudan ibarətdir. Hər zülal onu təşkil edən aminturşunun miqdar və növü ilə fərqlənir. Zülal molekulunda aminturşular bir-biri ilə pentid rabitəsi (―CO―NH―), sistemi aminturşular olan yerlərdə isə disulfid rabitəsi (―S―S―) ilə ardıcıl birləşərək zülalların I quruluşunu əmələ gətirir. Zülal molekulunun polipeptid zənciri qırılıb xüsusi spiralvari konfiqurasiya əmələ gətirir, spiralın qonşu burumlarındakı ―NH― və ―CO― qrupları hidrogen rabitəsi vasitəsilə “tikilib” möhkəmlənərək zülalların II quruluşunun yaranmasına səbəb olur. Polipeptid spiralı özünəməxsus qaydada üst-üstə yığıb, müxtəlif rabitə ilə möhkəmləndirilir. Bu zülalların III quruluşudur.
Zülallar kimyəvi tərkibinə görə sadə və mürəkkəb olmaqla iki yerə bölünür:
•polipeptid,
•protein (Sadə zülal) və ya Proteid – (protos: birinci, vacib) aminturşulardan ibarət bir və ya birdən çox sayıda uzun zəncirdən ibarət bioloji əhəmiyyətli makromolekullardır. Zülallar canlı hüceyrəsində metabolik reaksiyaları katalizləmək, DNT-ni çoxaltmaq, xarici stimulların qarşısında hərəkətə keçmək, maddələri hüceyrə içərisində bir nöqtədən digərinə daşımaq, hüceyrənin bir çox strukturunu əmələ gətirmək və sairə kimi bioloji fəaliyyətin çox önəmli bir qismini yerinə yetirirlər. Canlı hüceyrədəki zülalların əksəriyyəti fermentdir. Proteinlər əsas bir-birindən aminturşu ardıcıllıqları baxımından fərqlənirlər. Təxminən 20 növ aminturşu proteinlərdə özünəməxsus spesifik sıra yəni ardıcıllıqla düzülərək əmələ gələn zülalın funksiyasının təyin edir. Bu spesifik ardıcıllıq informasiyası DNT-nin gen adı verilən bölgələrindən gəlməkdədir.
Həllolma qabiliyyətinə görə növləri
Həllolma qabiliyyətinə görə zülallar həllolan (qlobulyar) və həllolmayan (fibrolyar) zülallara bölünür. Həllolan zülallar adətən kürə formasında olur. Hemoqlobin (qanın zülalı), albumin (Yumurtanın zülalı), insulin (mədəaltı vəzinin zülalı) göstərmək olar.
Zülallar canlıların bədənində dinamik vəziyyətdə olur. Başqa sözlə, canlıların toxumasına daxil olan zülallar daim parçalanır və yenidən əmələ gəlir. Zülallar müxtəlif orqanlarda müxtəlif sürətlə parçalanır. Məsələn, insanın qaraciyərində bir gün ərzində 40-50 qram zülal sintez olunur. Onun da bir qismi qaraciyərin öz strukturuna, digər qismi isə qan zərdabına daxil olur. Eritrositlərdə olan hemoqlobin də fasiləsiz olaraq öz funksiyasını itirir, çünki eritrositlərin yaşama müddəti 120 gündür. Qan daima funksiyasını itirmiş eritrositlərdən təmizlənməlidir. Bunun üçün qan yaradıcı hüceyrələr fasiləsiz hemoqlobin sintez edir. Yuxarıda deyilənlərdən aydın olur ki, hüceyrələrdə zülalın sintezi maddələr mübadiləsinin ən mühüm və ayrılmaz hissəsidir. Canlıların toxumalarında zülal sintezi hüceyrənin müxtəlif sahələrində müəyyən ardıcıllıqla gedən kimyəvi sintez proseslərindən ibarətdir. Zülal sintezinin ən əsas xüsusiyyəti onun dəqiqliyi olub, onun molekul quruluşunun genetik proqramı orqanizm tərəfindən mühafizə olunur və nəsildən-nəsilə verilir. Məhz buna görə də orqanizmdə eyni bir zülalın molekulları dəfələrlə sintez edilməsinə baxmayaraq, onlarda aminturşularının qalıqlarının yerləşmə ardıcıllığı bir-birindən fərqlənmir.
Canlı orqanizmin funksiyasının quruluşunu və əsasını zülallar təşkil edir. F.Engelsə görə həyat zülalın yaşayış formasıdır. F.Krikə görə zülallar ona görə çox əhəmiyyətlidir ki, onlar çoxlu sayda funksiyanı qeyri-adi yüngüllüklə və gözəlliklə yerinə yetirir. Hesablamalara görə təbiətdə təxminən 1010-1012 sayda müxtəlif zülal vardır. Onlar virusdan başlamış insana qədər 106 növ canlı orqanizmin yaşamasını təmin edir. Bu qədər çoxlu miqdarda təbii zülalın yalnız 2500-ə qədərinin dəqiq quruluşu məlumdur. Hər bir orqanizm xüsusi yığılmış zülal toplantısından ibarətdir. E. coli hüceyrəsinin tərkibi 3000 müxtəlif zülaldan təşkil olunmuşdur. İnsan orqanizmində isə 50000 müxtəlif zülal vardır. Təbii zülallar 20 aminturşudan təşkil olunmuşdur. Bu aminturşular müxtəlif ardıcıllıqla düzülüb çoxlu sayda olduqca müxtəlif zülal əmələ gətirə bilər. Məsələn, iki aminturşu yalnız iki izomer əmələ gətirir. Dörd aminturşu isə nəzəri olaraq 24 izomeri, 20 aminturşu isə 2,4⋅1018 müxtəlif zülal əmələ gətirə bilər. Asanlıqla görmək olur ki, aminturşuların qalıqlarının ardıcıllığının artması əmələ gələn izomerlə- rin sayını astronomik kəmiyyətə çatdırır. Təbiətdə aminturşuların ardıcıllığı hər bir növ üçün xarakter olan xüsusi zülalların formalaşmasını təmin edir. Bu ardıcıllıq isə canlı orqanizmdə olan DNT-nin köməyilə kodlaşdırılır. Belə ki, DNT-dəki nukleotidlərin ardıcıllığı sintez olunan zülaldakı polipeptid zəncirindəki aminturşuların ardıcıllığının xəttini təyin edir.
Histonlar. Yunanca “histos” – toxuma deməkdir. Histonlar toxuma zülalı kimi çoxhüceyrəli orqanizmin DNT xromatidlərində olur. Onların molekul kütləsi 11400–24000 arasında dəyişir. Elektrokimyəvi nöqteyi-nəzərdən onlar əsasi xassəlidir. Histonlar H1, H2a, H2b, H3, H4, H5 tipində olur. Histonabənzər zülallar hüceyrənin ribosomlarında olur. Histonların iki əsas funksiyası var: quruluş və nizamlayıcı. Quruluş funksiyası: onlar DNT-nin fəza quruluşunun stabilləşməsində iştirak edir.
Nizamlayıcı funksiya irsi məlumatların DNT-dən RNT-yə verilməsini təmin etmək qabiliyyətilə əlaqədardır.
H1 – lizinlə olduqca zəngindir.
H2a – argininlə zəngindir.
H2b – lizinin miqdarı azdır.
H3 – argininlə zəngindir.
H4 – arginin və lizinlə zəngindir.
H5 – balığın, quşların eritrositlərində olur.
Protaminlər. Protaminlər histonların bioloji əvəzediciləri olub, aminturşu tərkibi və quruluşları ilə histonlardan fərqlənir. Onların molekul kütləsi azdır (4000–12000). Protaminlərin tərkibində 80 % arginin olduğuna görə, onların əsasi xassəsi hiss ediləcək dərəcədə yüksəkdir. Protaminlər alındığı mənbəyə uyğun olaraq adlandırılır. Məsələn: lasos (qızıl balıq) balığından alınan protamin salmin adlanır. Farel balığının toxum vəzindən alınan protaminə truttin deyilir.
Prolaminlər. Prolaminlər əsasən taxıl bitkilərinin dənlərində olur. Onlar suda, duz məhlulunda, turşularda həll olur və yalnız 70 % -li etil spirti ilə ekstraksiya edilir. Bu zülallar da alındığı mənbədən asılı olaraq adlandırılır. Məsələn, buğda dənindən alınana qliadin, arpadan alınana qordein, qarğıdalıdan alınana zein deyilir.
Qlutelinlər. Bu tip zülallar da bitkilərdən alınan zülallara aid olub, suda, duz məhlulunda, etil spirtində həll olmur. Bunlar zəif qələvidə həll olur. Onların tərkibində arginin və az miqdarda prolin olur.
Albuminlər və qlobulinlər. Bu qrup zülalları ayırmaq üçün onların məhlulu hazırlanır. Na2SO4 və ya (NH4)2SO4 ilə doydurulur. Duzun qatılığı 50 % olduqda qlobulin çökür. 100 % -li duz məhlulu olduqda isə albuminlər ayrılır. Albuminlər və qlobulinlər qanın plazmasında, hüceyrələrdə, orqanizmin bioloji mayelərində olur. Onların molekul kütləsi 15000–70000 arasında dəyişir. Albuminlər turşu xassəsi daşıyır. Çünki onların tərkibində qlütamin turşusu olur. Onlar yüksək adsorbsiya qabiliyyətinə malikdir. Qlobulinlərin molekul kütləsi yüksək olub 100000-ə çatır. Onlar təmiz suda həll olmur. Zəif turşu məhlulunda həll olur. Qlobulinlər zəif turşu və neytral xassə daşıyır. Onlar elektrik sahəsində müxtəlif mütəhərrikliyə malik olduqlarına görə elektroforez prosesində onları ayırmaq olur. Albuminlər çox anionlu zülallar olduğundan qlobulinlərə nisbətən anoda daha tez hərəkət edir.
Protenoidlər. Belə zülallar tükün, qığırdagın, sümüyün, yunun və s. tərkibinə daxildir. Bunların hamısı fibrilyar zülallara aiddir. Onlar xüsusi həlledicilərdə həll olur. Fibrilyar zülalların tipik nümayəndəsi kollagendir. Bu zülal insan orqanizmində ən çox yayılmış zülal olub, orqanizmdəki zülalların 1/3 hissəsini təşkil edir. Kollagen bütün toxumalarda olur və ona möhkəmlik verir və az dartılmasına imkan verir.
Xromoproteidlər. Zülalların rəngli birləşmələrlə əmələ gətirdiyi proteidlərə hemproteidlər deyilir. Bunlara hemproteidlər, xlorofilproteidlər, kobamidproteidlər, retinalproteidlər və flavinproteidlər daxildir. «Chroma» sözü yunanca “boyaq” deməkdir.
Hemoqlobin. Hemoqlobin dördüncülü quruluşa malikdir. Onun molekul kütləsi 66000 – 68000 arasında dəyişir. Adından göründüyü kimi, hemoqlobin hem adlanan Fe+2 ilə qlobin zülalının birləşməsinin məhsuludur.
Mioqlobin. Mioqlobin üçüncülü quruluşa malikdir. Hemoqlobinin bir zəncirini təşkil edir. Mioqlobin hemoqlobulindən fərqli olaraq, oksigeni özünə beş dəfə asan birləşdirir. Mioqlobin əzələ toxumasında olur.
Metalproteidlər. Metalproteidlər həm fermentli, həm də fermentsiz olur. Məsələn, metalfermentlərə tərkibində sink metalı olan dipeptidaza və alkoqoldehidrogenazanı, ferment olmayanlara isə tərkibində dəmir metalı olan transferrini misal göstərmək olar. Bəzi metal proteidlər hemoqlobinin funksiyasını yerinə yetirir.
Nukleoproteidlər. Nukleoproteidlər hüceyrənin nüvəsində yerləşir. Hidroliz etdikdə, zülallara və nuklein turşusuna çevrilir. Nuklein turşusunu hidroliz etdikdə, fosfat turşusuna, karbohidratlara (riboza və dezoksiriboza) və tərkibində pirimidin və purin halqası olan azot heterotsikllərinə parçalanır.
Hazırda 2500-ə qədər zülalın birinci quruluşu ayrıd edilmişdir. Əgər təbiətdə olan zülalın sayının 1012-ə bərabər olduğunu yada salsaq, onda edilənlər çox azdır. Birincili quruluşu – polipeptid zəncirində aminturşu qalıqlarının ardıcıl düzülüşündən ibarətdir. Zülalın birincili quruluşunu bildikdə, onun struktur formulunu yazmaq olur. Əgər zülalın tərkibinə bir neçə polipeptid zənciri daxildirsə, onun birincili quruluşunu təyin etmək çətindir. Çünki əvvəlcə gərək həmin zəncirləri bir-birindən ayırmaq lazımdır. Zülal molekulunda aminturşu qalıqlarının ardıcıllığını müəyyənləşdirmək üçün onu hidroliz edirlər və polipeptid zəncirində sonda olan aminturşuları təyin edilir. Nəticədə sonda olan sərbəst NH2 və COOH qrupları müəyyənləşdirilir.
Keçən əsrin (ortalarında) otuzuncu illərində U. Astbyuri və sonralar L.Polinq və R.Kori zülalın ilk rentgenoqrammasını aldıqdan sonra müəyyənləşdirdilər ki, zülallarda düz zəncirdən əlavə spiralvari hissədə vardır. Zülalın ikinci quruluşu dedikdə, polipeptid zəncirinin fəza konfiqurasiyası alması və spiralvari olması nəzərdə tutulur. Müəyyənləşdirilmişdir ki, ikinci quruluşun əmələ gəlməsində kovalent əlaqələrlə yanaşı hidrogen rabitələri də iştirak edir. Hidrogen rabitəsi peptid rabitəsində olan karbonil qrupundakı oksigen ilə amin qrupundakı azot atomu arasında əmələ gəlir. L.Polinq 1954-cü ildə bu işlərə görə Nobel mükafatı alıbdır. Ona görə qlobulyar zülalı α-spiral formasındadır. Polipeptid zənciri saat əqrəbi istiqamətində əyilir və daxili hidrogen rabitələrinin hesabına α-spiralını əmələ gətirir. Spiral formasında dəfələrlə burulmuş polipeptid zəncirini hər bir dövrəsinə orta hesabla 3-6 aminturşu qalığı düşür. Spiralın qonşu dairələri arasındakı məsafə 0,54 mm (5,4 A0 ) bərabərdir.
Zülallarda polipeptid zəncirlərinin ümumi uzunluğunun 70%-ə qədəri α-spiral formasında olur. Qalan hissə isə spiralın əmələ gəlməsində iştirak etmir. Polipeptid zəncirin spirallaşmış və spirallaşmamış hissələrinin növbələşməsi nəticəsində zülal molekulları elastik yumaq şəkilli fəza konfiqurasiyası əldə edir. Bu zülalların üçüncülü quruluşu adlanır. Zülalların üçüncülü quluşlarının əmələ gəlməsində hidrogen, disulfid, ion rabitələri və molekullararası cazibə qüvvələri iştirak edir. Zülal molekullarının xarici forması üçüncülü quruluşdan asılıdır. Bu qlobulyar zülallar üçün xarakterikdir. Üçüncülü quruluş pozulduqda zülallar öz spesifik bioloji aktivliyini itirir.
Zülallar arasında ilk dəfə mioqlobinin üçüncülü quruluşu öyrənilmişdir. Onun tərkibində 151 aminturşu qalığı vardır. Onun molekul kütləsi 16700-dir. J.Kendryu rentgenstruktur analizi ilə müəyyən etmişdir ki, mioqlobinin polipeptid zənciri yumaq şəkilli borucuq formasındadır. Hemoqlobin, pepsin, tripsin, ximotripsin, ribonukleaza, lizosim, insan immunqlobilinin bəzi fraqmentləri, sitoxrom C, insan karbonhidrazası, aspartatamintransferaza, insulin və digər zülallarının üçüncülü quruluşu müəyyənləşdirilmişdir. Bəzi zülalların molekulları bir neçə ədəd bir-birilə ion, hidrogen və ya qeyri-polyar əlaqələrlə birləşmiş struktur vahidlərindən ibarətdir. Məsələn, hemoqlobin və laktatdehidrogenaza molekulları hər biri ayrılıqda birincili, ikincili və üçüncülü quruluşa malik olan dörd polipeptid zəncirinin birləşməsindən əmələ gəlmişdir. Müxtəlif polipeptid zəncirlərinin bir zülal molekulu şəklində birləşməsinə zülalların dördüncülü quruluşu deyilir. Onları təşkil edən struktur vahidləri eyni və ya müxtəlif quruluşlu ola bilər. Hemoqlobin molekulundakı dörd struktur vahidindən ikisi α, ikincisi isə β- polipeptid zənciridir.
Dördüncülü quruluşa malik olan zülalları təşkil edən polipeptid zəncirləri protomerlər adlanır. Çox zaman onlar ayrılıqda bioloji fəallığa malik olmur. Belə zülallar yalnız protomerlər bir-birilə müəyyən əlaqə növləri ilə birləşib, səciyyəvi fəza quruluşu əldə etdikdən sonra öz spesifik bioloji funksiyalarını yerinə yetirir. Onların birləşməsindən əmələ gələn zülal molekulu multimer adlanır. Hazırda dördüncülü quruluşa malik çoxlu sayda zülallar aşkar edilmişdir. İki struktur vahidindən ibarət olan prokollageni, laktoqloblini, pepsini və amalizanı misal göstərmək olar. Ferment təbiətli zülallar denaturatlaşdırıcı amillərin təsiri ilə dördüncülü quruluşunu itirir.
