Oqsillar va nuklein kislotalar

Mavzular

Oqsillar haqida umumiy tushuncha

Oqsillar tarkibida C, O, H, N, S tutuvchi yuqori molekular biologik polimerlar bo‘lib, ular 20 xil aminokislotalardan tashkil topgan. Ular birinchi darajali biologik ahamiyatga ega ekanligi uchun proteinlar (grekcha «protos» – birlamchi, muhim) deb ataladi. Tirik organizmlar hayot jarayonlari ko‘p jihatdan oqsil moddalarga va ularning biologik funksiyasiga bog‘liq.

Oqsillar viruslar va barcha tirik organizmlar: bakteriyalar, zamburug‘lar, o‘simliklar, hayvonlar tarkibining ajralmas qismi hisoblanadi. Hujayrada yuz beradigan kimyoviy o‘zgarishlarda oqsillar ishtirok etadi. Oqsillar polimer moddalar bo‘lib, ularning monomerlari aminokislotalardir.

Aminokislotalar

Aminokislotalar. Aminokislotalar kichik molekulali organik birikmalar bo‘lib, organik karbon kislotalarning hosilalari hisoblanadi. Tirik organizmlardagi oqsil turlarining xilma-xilligi oqsillar tarkibiga kiruvchi aminokislotalarning turli variantlarda kombinatsiyalar hosil qilishi tufayli ta’minlanadi.

Aminokislotalar molekulasi barcha aminokislotalar uchun bir xil bo‘lgan ikki qismdan, aminoguruh (– NH2) va karboksil guruh (– COOH) va har bir aminokislota uchun o‘ziga xos bo‘lgan qism – radikaldan iborat (7-rasm).

Almashinmaydigan aminokislotalar

O‘simliklar va ko‘pchilik mikroorganizmlar hujayralaridagi oqsillar tarkibiga kiruvchi barcha aminokislotalar tabiatda uchraydigan boshqa moddalardan sintezlanadi. Biroq bu xususiyat odam va hayvonlarda (ayrim xivchinlilardan tashqari) mavjud emas. Odam va hayvonlar bir necha aminokislotalarni boshqa organik moddalardan sintezlay olmaydilar. Bu aminokislotalar ular organizmiga ovqat tarkibida qabul qilinishi kerak. Bu aminokislotalar almashinmaydigan aminokislotalar deyiladi. Masalan: valin, izoleytsin, leytsin, lizin, metionin, treonin, triptofan, fenilalanin.

Odam va hayvon organizmida boshqa organik moddalardan sintezlanadigan aminokislotalar almashinadigan aminokislotalar deyiladi.

Peptid bog‘ va oqsil tuzilishi

Oqsillarning tuzilishi. Oqsillar tarkibida aminokislotalar o‘zaro peptid bog‘ hosil qilib birikadi (8-rasm). Shuning uchun oqsillar polipeptidlar deb ham yuritiladi. Bunda qo‘shni aminokislotalarning birikishidan bir molekula suv ajraladi. Aminokislotalarning o‘rtacha molekular massasi 138 ga, oqsil tarkibidagi aminokislota qoldig‘ining o‘rtacha molekular massasi 120 ga teng deb olish mumkin.

Oqsil molekulasida aminokislotalarning joylashish tartibi, turning o‘zgarmas xossasi bo‘lib, oqsil sintezi vaqtida DNKdagi irsiy axborot asosida tuziladi. Har bir oqsil molekulasi o‘ziga xos tuzilishga ega. Organizmning hujayralaridagi oqsillar (fermentlar, gormonlar) bir xil funksiyani bajarishiga qaramay aminokislotalar tarkibi bo‘yicha o‘zaro farq qiladi. Turlar bir-biridan kelib chiqishi jihatidan qancha uzoq bo‘lsa, ularning oqsillari orasidagi farq ham shunchalik katta bo‘ladi.

Oqsilning tuzilish darajalari

Oqsil molekulasining tuzilish darajalari (9-rasm).

• Birlamchi tuzilma – qo‘shni aminokislotalarning amino va karboksil guruhlari orasidagi peptid bog‘lar; oqsil molekulasida aminokislotalarning birin-ketin joylashish tartibi bilan belgilanadi. Misol: insulin.
• Ikkilamchi tuzilma – spiral qo‘shni o‘ramlari orasidagi vodorod bog‘lar; polipeptid zanjirining spiral shakli bilan belgilanadi. Misol: kollagen, keratin.
• Uchlamchi tuzilma – vodorod, ion, disulfid, gidrofob bog‘lar; spiral shakldagi polipeptid globula shaklini hosil qilishi bilan belgilanadi. Misol: mioglobin, fermentlar.
• To‘rtlamchi tuzilma – vodorod, ion, disulfid, gidrofob bog‘lar; bir necha globula shaklidagi polipeptid molekulalarining (subbirlik) birikishi bilan belgilanadi. Misol: gemoglobin.

Oqsil molekulasi tabiiy tuzilmasining yo‘qolishi denaturatsiya deyiladi. Denaturatsiyani yuqori harorat, kimyoviy moddalar, nurlanish va boshqa omillar keltirib chiqaradi.

Plastik, fermentativ, transport funksiyalar

Oqsil funksiyalari. Biomolekulalar orasida oqsillar funksiyalarining xilma-xilligi jihatidan birinchi o‘rinda turadi.

Plastik funksiya. Oqsillar hujayraning barcha membranali tuzilmalari asosini tashkil etadi. Kollagen oqsili biriktiruvchi to‘qimaning, keratin oqsili sutemizuvchilar juni, tirnoqlari, qushlar patlari, elastin oqsili pay, qon tomirlari devorining tarkibiga kiradi. Hujayraning sitoskelet elementlari tubulin oqsilidan tuzilgan. Oqsillar xromosomalar, ribosomalar tarkibiga ham kiradi.

Fermentativ funksiya. Fermentlar plastik va energetik almashinuv reaksiyalarida katalizatorlik vazifasini bajaradi. Barcha fermentlar oqsil tabiatiga ega. Har bir ferment ma’lum bir modda (substrat)ga ta’sir ko‘rsatadi va ma’lum tipdagi reaksiyalarni tezlashtiradi.

Transport funksiyasi. Umurtqali hayvonlar qonida gemoglobin, umurtqasiz hayvonlar qonida gemosianin, muskul to‘qimasida mioglobin O2 va CO2ning transportini, qon plazmasi oqsili – albumin lipidlar, yog‘ kislotalari va boshqa biologik faol moddalar transportini ta’minlaydi. Hujayra membranasi oqsillari esa membrana orqali moddalarni o‘tkazish vazifasini bajaradi.

Himoya, toksin, gormonal, harakat, energetik

Himoya funksiyasi. Antitana, antitoksin, interferon oqsillari organizmni yot moddalardan himoya qiladi. Qon tarkibidagi immunoglobulin oqsili qonga kirgan virus va bakteriyalarni taniydi, zararsizlantiradi. Qon plazmasi tarkibidagi fibrinogen, trombin oqsillari qonning ivishini ta’minlaydi.

Toksin (zahar) funksiyasi. Ayrim hayvonlar o‘zini dushmandan himoya qilish uchun maxsus zaharlar ishlab chiqaradilar. Botulizm, vabo va difteriya kasalligini chaqiruvchi mikroblarning zaharlari ham oqsil tabiatga ega.

Gormonal funksiya. Insulin, somatotropin, vazopresin kabi gormonlar oqsil tabiatiga ega.

Harakat funksiyasi. Muskul hujayralari tarkibiga kiruvchi aktin va miozin oqsillarining kompleksi – aktomiozin ATF energiyasi hisobiga muskulning qisqarishini ta’minlaydi.

Energetik funksiya. 1 g oqsil to‘liq oksidlanganda 4,1 kkal yoki 17,6 kJ energiya ajraladi.

Nukleotidning tarkibi

Nuklein kislotalar. Nuklein kislotalar polimerlar bo‘lib, ularning monomerlari nukleotidlar hisoblanadi. Har bir mononukleotid 3 ta komponentdan tuzilgan: azotli asos (10-rasm), monosaxarid (11-rasm), fosfat kislota qoldig‘i.

DNK tarkibiga kiruvchi nukleotidlar dezoksiribonukleotidlar, RNK tarkibiga kiruvchi nukleotidlar ribonukleotidlar deb yuritiladi (12–13-rasmlar).

Nukleotidlar hujayrada erkin shaklda ham uchraydi va juda ko‘p fiziologik jarayonlarda muhim o‘rin tutadi. ATF (adenozintrifosfat), ADF (adenozindifosfat), AMF (adenozinmonofosfat) shular jumlasidandir.

Adenozintrifosfat – ATF

Adenozintrifosfat – ATF. ATF molekulasi adenin, riboza va uchta fosfat kislota qoldig‘idan tuzilgan (14-rasm). Fosfat kislota qoldiqlari orasida ikkita katta energiya saqlovchi bog‘lar mavjud.

ATF barcha tirik organizm hujayralari uchun universal energiya manbayidir. Oksidlanish, achish reaksiyalarida ajraladigan energiya ATFga to‘planadi. Hujayrada ATF sintezi ADFning fosforlanishi reaksiyalari orqali kechadi.

ADF + H3PO4 + energiya → ATF + H2O

Hujayradagi barcha biosintetik reaksiyalar, organ va to‘qimalar faoliyati, membrana orqali moddalarning aktiv transporti, endositoz, ekzositoz jarayonlari ATF energiyasi hisobiga sodir bo‘ladi.

ATF + H2O → ADF + H3PO4 + energiya (40 kJ)

Polinukleotid va DNKning tuzilishi

Polinukleotidlarning tuzilishi. Mononukleotidlar bir-biri bilan o‘zaro birikib polinukleotidlarni hosil qiladi. Polinukleotid zanjirida mononukleotidlar o‘zaro fosfodiefir bog‘i yordamida bog‘lanadi. Fosfat kislota qoldig‘i oldingi nukleotid pentozasining 3’ uglerod atomi bilan, keyingisining 5’ uglerod atomi bilan bog‘lanadi. Polinukleotid zanjirning bir uchi 5’– oxiri deyilsa, ikkinchi uchi 3’ – oxiri deyiladi. Polinukleotidlarda mononukleotidlarning birin-ketin izchil joylashishi uning birlamchi tuzilmasini tashkil etadi.

DNKning tuzilishi. DNK molekulasi birgalikda o‘ng tarafga buralib, qo‘sh spiral hosil qiluvchi ikkita polinukleotid zanjirlardan iborat. Bu zanjirlar bir-biriga antiparallel bo‘lib, biri 3’ uglevod bilan boshlanib 5’ uglerod bilan tugallansa, ikkinchisi 5’ uglerod bilan boshlanadi va 3’ uglerod bilan tugallanadi. Purin va pirimidin asoslari spiral ichida joylashadi (15-rasm).

Komplementarlik va Chargaff qoidasi

Bir zanjirning purin asosi va ikkinchi zanjirning pirimidin asosi bir-biri bilan vodorod bog‘i orqali bog‘lanib komplementar juftlarni hosil qiladi. Adenin va timin o‘rtasida ikkita vodorod bog‘i hosil bo‘lsa, guanin va sitozin o‘rtasida uchta vodorod bog‘i hosil bo‘ladi (16-rasm).

Azotli asoslarning komplementarlik qonuniyatlari E. Chargaff qoidasida aks etgan:

• 1. Purin asoslarining soni pirimidin asoslari soniga teng.
• 2. Adeninlar soni timinlar soniga, guaninlar soni sitozinlar soniga teng: A=T, G=C
• 3. Adenin va guaninlar sonining yig‘indisi sitozinlar va timinlar sonining yig‘indisiga teng: A+G=T+C

Azotli asoslar komplementarligi DNKning irsiy axborotni saqlash va nasldan naslga o‘tkazish vazifasining kimyoviy asosi hisoblanadi. Nukleotidlarning ketma-ketligi saqlangandagina irsiy axborot nasldan naslga xatosiz o‘tkaziladi.

RNKning tuzilishi va turlari

RNKning tuzilishi. RNK molekulasi bitta polinukleotid zanjiridan iborat (17-rasm). Tuzilishi, molekulasining katta-kichikligi, hujayrada joylashishi va bajaradigan vazifasiga ko‘ra 3 xil RNK farq qilinadi.

• Informatsion RNK (i-RNK) oqsilning strukturasi haqidagi genetik axborotni yadrodan ribosomalarga yetkazadi.
• Ribosomal RNK (r-RNK) ribosomalarning tarkibiga kiradi, yadroda xromosomaning yadrocha hosil qiladigan qismida sintezlanadi.
• Transport RNK (t-RNK) yadroda hosil bo‘ladi, aminokislotalarni biriktirib ribosomaning polipeptid zanjiri yig‘iladigan joyga – ribosomaga yetkazadi.

t-RNKning tuzilishi

t-RNK «beda bargi» deb ataluvchi ikkilamchi strukturaga ega. t-RNKning molekulasida ikkita faol qismi bo‘lib, ulardan biri antikodon tripleti va ikkinchisi akseptor uchi. Antikodon tripleti i-RNKning kodoniga komplementar.

Akseptor uchiga aminokislotalar birikadi (18-rasm). RNK molekulalari DNK molekulasining qo‘sh zanjirining biriga komplementar tarzda sintezlanadi.

DNK va RNK xususiyatlari

DNK va RNK xususiyatlari:

• Hujayrada uchrashi – DNK: yadro, mitoxondriya, xloroplast; RNK: yadro, ribosoma, sitoplazma, mitoxondriya, xloroplast.
• Yadroda uchrashi – DNK: xromosomalar; RNK: yadrocha.
• Tuzilishi – DNK: qo‘sh polinukleotid zanjiri; RNK: yakka polinukleotid zanjiri.
• Monomerlari – DNK: dezoksiribonukleotidlar; RNK: ribonukleotidlar.
• Nukleotid tarkibi – DNK: purin asoslari adenin va guanin, pirimidin asoslari timin va sitozin, uglevod dezoksiriboza, fosfat kislota qoldig‘i; RNK: purin asoslari adenin va guanin, pirimidin asoslari uratsil va sitozin, uglevod riboza, fosfat kislota qoldig‘i.
• Sintezlanishi – DNK: komplementarlik asosida, reduplikatsiya; RNK: komplementarlik asosida, transkripsiya.
• Vazifasi – DNK: genetik axborotni saqlash, ko‘paytirish, nasldan naslga o‘tkazish; RNK: oqsil biosintezida ishtirok etish.

Bilimingizni sinang