portal.guldu.uz-БИОКИМЁ (1). Учебнометодический комплекс по "Биохимия" подгатовленной на основе современной педтехнологии. Настоя щ ий комплекс подготовлен
 Скачать 4.32 Mb.
|
|
Мавзу бўйича ечимини кутаётган илмий муаммолар. 1.Турли хил касалликларнинг келиб чиқиш сабабларини биокимёвий йўллар билан ўрганиш.. 2-мавзу: Оқсилларнинг тузилиши, функцияси, хоссалари ва классификацияси Фанни ўқитиш технологияси: “Оқсилларнинг тузилиши, функцияси, хоссалари ва классификацияси” мавзусидаги маруза машғулотининг технологик харитаси
Асосий саволлар: Оқсиллар таркиби, тузилиши ва функцияси. Аминокислоталар Оддий ва мураккаб оқсиллар. Мавзуга оид таянч тушунчалар ва иборалар: оқсил, аминокислота, протеин, транспорт, пептид, полипептид, стериоизомер, албумин, глобулин, гемоглабин. Мавзуга оид муаммолар: 1. Турли касалликлар вақтида оқсилларнинг ўзгаришини ўрганиш. 2. Оқсилларнинг структуравий тушилишини мукаммал даражада ўрганиш 1- савол бўйича дарс мақсади: Биокимё фанининг предмети ва унинг турлари ҳақида маълумотлар бериш. Идентив ўқув мақсадлари. 1.1 Оқилларнинг аҳамиятини тушинтириб бера олади. 1.2 Оқсилларнинг таркибини айтиб бера олади. 1.3 Оқсилларнинг функциясини изоҳлаб беради. Биринчи савол баёни: Оқсиллар бирикмаларнинг бир тоифаси, синфидир, деган фикр 18-19 асрларда пайдо бўлди. Бу даврда ҳайвонот дунёсининг турли-туман объектлари (ўсимлик уруғлари ва ширалари, мускуллар, кўз гавҳари, қон, сут ва бошқалар) дан ўхшаш хоссаларга эга бўлган моддалар ажратиб олинади: бу моддалар ёпишқоқ, қуюқ эритмалар ҳосил килар, қиздирилганида ивиб қолар, қуритилганида шохсимон масса ҳосил қилар, “олов билан анализ қилиб кўрилганида” жизғанак бўлган жун ёки шох ҳиди келар ва аммиак ажралиб чиқар эди. 19-аср бошларида моддалар элемент анализининг бирмунча такомиллашган усуллари пайдо бўлади ва оқсилларнинг элемент таркибини текширишга киришилади. Оқсилларда углерод, водород, азот, кислород, олтингугурт ва фосфор борлиги аниқланилди. Голланд кимёгари ва врачи Г.Я. Мульдер (1802-1880) оқсилларнинг тузилиши тўғрисидаги биринчи назарияни таклиф этди. Оқсиллар элемент таркибини текширишга асосланиб туриб, Мульдер буларнинг таркибида битта олтингугурт, ёхуд фосфор, ё бўлмаса шуларнинг иккаласи ёрдамида биргаликда бириккан бир нечта С40 Н62 N10O2 группалари (“радикаллари”) бўлади, деган хулосага келди. У мана шу группани белгилаш учун “протеин” деган терминни таклиф этди (Юнонча protein- биринчи деган сўздан), чунки бу модда “органиқ оламда маълум бўлган жисмларнинг , шак-шубҳасиз, энг муҳими ва сайёрамизда бу моддасиз ҳаёт бўлиши мумкин эмас”, деб ҳисоблайди. “Протеин” терминининг ҳозир “оқсил” термининг синоними тариқасида ишлатилади. Шундан сўнг оқсилларни ўрганиш йўналишида қатор кашфиётлар қилинди. 1820 йили А. Броконо ( Франция ) ҳайвонларнинг териси ва бошқа тўқималарига сульфат кислотани соатлаб таъсир эттириб кўрди, кейин аралашмани нейтраллаб, фильтр олди, бу фильтр буғлантириб кўрилганда, модда кристаллари чўкиб тушди, у шу моддага гликол (“елим қанди”) деб ном берди. Бу оқсиллардан ажратиб олинган дастлабки аминокислота эди. 19-аср охирларига келиб оқсиллардан ўндан ортиқ аминокислота ажратиб олинди. Оқсиллар гидролизи маҳсулотларини ўрганиш натижаларига асосланиб туриб, немис кимёгари Э. Фишер (1852-1919) оқсиллар аминокислоталаридан тузилган деб тахмин қилди. Бу фикр унинг аминокислоталар ва оқсиллар кимёси устида кўп йиллар текширишлари учун асос бўлди. Қилинган изланишлар 20-аср бошларида оқсиллар тузилишининг пептид назариясини яратиш билан поёнига етди. Э.Фишер ишлари натижасида оқсилларнинг амид (пептид) боғи билан бир-бирига бириккан L- аминокислоталарнинг чизиқли полимерларидан иборат эканлиги, бу синфга кирадиган бирикмаларнинг жуда ҳам хилма-хил бўлиши эса аминокислоталар таркиби ва полимер занжиридаги турли аминокислоталарнинг навбатлашиб бориши тартибига боғлиқ бўла олиши аниқланди. Оқсилларни нейтрал тузлар ёрдамида чўктириш усули билан ажратиб олиш усуллари 19- асрнинг охирларида кўлланила бошланди. 20-асрнинг 30-йилларида кристалл ҳолдаги дастлабки оқсиллар олинди. Моддани кристалл кўринишда олиш препаратнинг тозалигини (гемогенлигини) исбот этадиган ишончли далиллардан бири бўлиб хизмат қилди. Жумладан, 1962 йили Д. Самнер канавалия уругларидан уреаза оқсилини (ферментини) кристалл ҳолда олди. 1930-1931 йилларда Д.Нортроп ва М. Кунитц пепсин ва трипсин кристалларини ҳосил килишди. Ана шу дастлабки ишлардан кейин якка оқсилларни ажратиб олиш биокимё тарихида, айниқса, фракциялашнинг замонавий усуллари, целлюлоза ва бошқа гидрофилл ион алмаштиригичларда олиб бориладиган хроматография, гельфильтрация (“ молекуляр элаш”), янги электрофорез усуллари ва бошқаларни кўлланишга киришилди. Ҳозирги вақтга келиб маълум бўлган якка оқсиллар сони, жуда тахминий ҳисобларга кўра, бир неча мингга боради. Оқсилларнинг таркиби: Оқсиллар полимер моддалар бўлиб, мономерлари L-аминокислоталардир ва буларнинг умумий белгиси иккинчи углерод атоми (L-углерод атоми) да карбоқсил группаси ва аминогруппа бўлишидир: R ! H2N-CH-COOH ( L ) Оқсиллар таркибида 20 та ҳар хил аминокислота мавжуд. Баъзи оқсилларда камдан кам учрайдиган бошқа аминокислоталар ҳам бўлиши мумкин. Кам учрайдиган аминокислоталар оддий аминокислоталардан улар оқсил молекуласига кўшилганидан кейин ҳосил бўлади. Бир аминокислотанинг карбоқсил группаси ва бошқа аминокислотанинг аминогруппаси аминокислоталар қолдиқларини бир-бири билан бириктириб, амид боғи ҳосил қилиши мумкин: R H R ! ! ! H2N-CH-C-N-CH-COOH !! O Мана шу амид боғи пептид боғ деб аталади, аминокислоталари пептид боғлари билан бириккан бирикмалар эса пептидлар (дипептидлар, трипептидлар ва ҳакозо: олипептидлар, полипептидлар) дейилади. Пептид боғи ҳосил бўлишини ўзаро таъсир қилаётган карбоқсил группа билан аминогруппадан сув ажралиб чиқиши ва икки гуруҳнинг ўзаро бирикиши деб тасаввур қилиш мумкин: R HR ! ! ! H2N-CH-C-OH К H-N-CH-C-OH кк !! !! O O R H R ! ! ! кк H2O К H2N-CH-C-N-CH-C-OH !! !! O O Сув муҳитида бу реакция мувозанатини эркин аминокислоталар ҳосил бўлиш томонига қараб сурилади, яъни пептидлар гидролизи бўлиб ўтади. Э.Фишер таркибида бир бири билан кетма-кет бириккан йигирматача аминокислотаси бор пептидларни худди ана шундай йўл билан синтез қилди. Бу моддалар ўз хоссалари жиҳатидан оқсилларга ва оқсилларнинг қисман гидролизи маҳсулотларига ўхшаш эдики, шу нарса оқсиллар пептидлардан тузилган, деган назарияни яратиш учун энг муҳим далилларнинг бири бўлди. Ҳозирги вақтда ҳар қандай узунликдаги ва берилган ҳар қандай тузулишдаги пептидларни ҳосил қилишга имкон берадиган синтез методлари ишлаб чиқилган. Турли пептидлар ва оқсилларнинг ўзига хос, яъни специфик хусусиятлари пептид занжирининг узунлигига (шунга яраша молекуляр массасига ҳам), таркибидаги аминокислоталарнинг хилига ва аминокислоталар қолдиқлари ( яъни пептид асоси радикаллари R ) нинг навбатланиш тартибига боғликдир. Организмда учрайдиган пептидлар билан оқсиллардаги пептид боғининг узунлиги кенг доираларда ўзгаради. Аминокислота қолдиқлари иккитадан тортиб бир неча юз ва ҳатто бир неча мингтагача боради. Муҳокама учун саволлар: 1.1 Оқсилларни урганиш тарихи хакида маълумот беринг ? 1.2 Оқсиллар кандай молекуляр таркибга эга ? Фойдаланилган дарслик ва ўқув қўлланмалар рўйхати: Асосий: 1.Тўрақулов Ё.Х. Биокимё. Тошкент. «Ўзбекистон», 1996. 2.Ленинжер А. Основы биохимии. 3-жилдли, М., Мир, 1984. 3.Филипович Ю. Основы биохимии. М., Высшая школа, 1985. 4.Қосимов А. ва бошқалар. Биокимё. Тошкент. Ўқитувчи, 1987. Қўшимча 1. Николаев А.Н., Султанов Р.Г. «Биокимёдан амалий машғулот». Т. 1989. 2. Алейникова Т.Л. «Руководство к практическим занятиям по биохимии». М. 1987. 3. Шапиро Д.К. «Практикум по биологической химии», М., Высшая школа. 1976. 4 . www. Referat. Ru; 2- савол бўйича дарс мақсади: Аминокислоталарнинг тузилиши, хоссалари ва уларни ажратиб олиш усуллари ҳақида маълумот бериш. Идентив ўқув мақсадлари. 1.1 Аминокислоталарнинг тузилишини тушинтириб бера олади. 1.2 Аминокислоталарнинг оптик хоссаларини айтиб бера олади. 1.3 Аминокислоталарни ажратиб олиш усулларини изоҳлаб беради. Иккинчи савол баёни: Аминокислоталар таркибини аниқлаш учун оқсиллар (пептидлар) гидролиз қилинади: R R R ! ! ! H2N-CH-CO-(NH-CH-CO) n-NH-CH-COOH + R ! + (n+1)H2N == (n+2) H2N-CH-COOH Нейтрал муҳитда бу реакция жуда секин ўтади, аммо кислоталар ва ишқорлар иштирокида тезлашади. Оқсил одатда кавшарланган ампуладаги 6 моль-л хлорид кислотада 1050С да гидролиз килинади; мана шундай шароитларда тахминан бир кеча-кундузда батамом парчаланиб бўлади. Сунгра гидролизат аминокислоталари ион алмашинуви смолаларда хроматография методи билан ажратилади ва хар қайсиси алохида-алохида ажратиб олинади. Хроматография махалида хосил бўладиган фракциялардаги аминокислоталарни аниқлаш учун нингидрин билан ўтказиладиган реакциядан фойдаланилади. Бу реакцияда рангсиз нингидрин кизил-бинафша рангли махсулотга айланади. Рангнинг оч ёки туклигини улчаб куриб, гидролизатдаги хар бир аминокислота концентрациясини ва текширилаётган оқсилдаги аминокислоталардан хар бирининг колдиклари сонини хисоблаб чикиш мумкин. Хозирги вактда бундай анализ автоматик асбоблар-аминокислота анализаторлари ёрдамида ўтказилади. Асбобга оқсил гидролизати солиб куйилади, шунда бошқа ишларнинг ҳаммаси автоматик равишда бажарилади. Анализ натижасини асбоб айрим аминокислоталар концентрацияларининг графиги куринишида чикариб беради. Аминокислоталарнинг баъзилари оқсилларда кўпрок, баъзиларида камрок учрайди. Масалан, глицин триптофанга караганда 10 баравар кўпрок учраб туради: оқсиллардаги хар бир минг аминокислота колдикларидан тахминан 70 таси глицин улушига, тахминан 7 таси триптофан улушига тугри келади. Қолган аминокислоталар оқсилларда нечогли кўп топилишига караб ораликхолатни эгаллайди. Аминокислоталарнинг оптик хоссалари. аминокислоталарнинг энг мухим хусусиятларидан бири уларнинг оптик фаолликка эга булишидир. Энг оддий аминокислота хисобланган глициндан бошқа барча аминокислоталар молекуласида асимметрик углерод атомлари борлиги учун уларнинг сувли эритмаси кутбланган нур сатхини унга ёки чапга буради. Оқсиллар таркибига кирадиган барча аминокислоталар L-каторга мансубдир. L-катордаги аминокислота кутбланган нурни буриш йуналиши эмас, балки молекуланинг фазовий жойлашишини курсатади. H2N H H NH2 \ / \ / C C ! ! R R COON COON ! ! H2N---H H---NH2- ! ! R R L- катор D- катор Aминокислоталар молекуласидаги L-углерод атоми билан боғлан-ган водород, амин, радикал группа соат стрелкаси йуналиши буйича (кузатувчига нисбатан) худди юқоридагидек тартибда кетма-кет жойлашган бўлса, бундай молекула унг каторга мансуб бўлиб, D-харфи билан ифодаланади. Худди шу группаларнинг фазовий жойлашиши соат стрелкаси йуналишига тескари бўлса, бундай молекула чап каторга мансуб бўлади ва L-харфи билан ифодаланади. L - катордаги аминокислоталар кутбланган нур сатхини унгга (К) ва чапга (-) буриш мумкин. Оқсил молекуласи таркибида учрайдиган 18 та оптик фаол аминокислотадан 10 таси кутбланган нур сатхини унгга, 8 таси чапга бурувчи бўлиб, уларнинг ҳаммаси L- каторга мансуб. Углеродларнинг оптик изомерларинианиқлашда глицерат альдегид тузилишидан фойдаланилади. Аминокислоталарнинг оптик изомерларини аниқлашда эса куйидаги L- серин молекуласи тузилишидан фойдаланилади. CH2OH CH2OH ! ! H2N-C-H H-C-NH2 ! ! COOH COOH L (-)-серин D(+)- серин L- серин тузилишига ухшаш бўлган барча аминокислоталар L-каторга, D-серин тузилишига ухшаш бўлган аминокислоталар D-каторга. Оқсил таркибидаги аминокислоталар ва организм таркибида эркин ҳолда учрайдиган аминокислоталарнинг кўпчилиги L-каторга мансуб бўлади. Шунинг учун ҳам улар табиий аминокислоталар деб аталади. Баъзи аминокислоталар (треонин, оксипролин, изолейцин, оқсилизин) таркибида иккита асимметрик углерод атоми бўлиб, улар туртта изомер хосил қилади. D-шаклидаги аминокислоталар табиатда кам учрайди. Улар кўпинча тубан ўсимликлар, замбуруглар ва бактерияларда топилган. Антибиотекларнинг кўпчилиги (грамицидин, актиномицин) таркибида ҳам D-шаклидаги аминокислоталар учрайди. Уларни ўсимликлар узлаштирмайди. L-шаклидаги аминокислоталарни эса яхши узлаштиради. Аминокислоталарнинг амфотерлик хоссалари. Аминокислоталар таркибида кислота хусусиятига эга бўлган карбоқсил группа (-СООН) ва ишкор хусусиятига эга бкулган аминогруппа (NH2) бор.Сувли эритмаларда аминокислотанинг хар иккала функционал группаси диссоциланади. Бунда карбоқсил группадан водород иони (протон) ажралади, амин группа эса бириктириб олади. Аминокислоталарнинг диссоциланган молекуласи куйидаги куринишда бўлади: R + ! H3N-CH-COO- Бундай куринишдаги аминокислоталар биполяр ионлар деб аталади. Кислотали шароитда, яъни водород ионлари концентрацияси юқори бўлганда, аминокислоталарнинг карбоқсил группаси кам диссоциланади. Натижада уларнинг молекуласи мусбат зарядга эга бўлади ва электр майдонида катион сифатида катодга томон харакат қилади: R R ! + + ! H2N-CH-COOH + H = H3N-CH-COOH Ишкорий шариотда, бошқача айтганда, гидроқсил ионлар концентрацияси юқори бўлганда, аминокислоталарнинг амин группа кам диссоциланади. Натижада уларнинг молекуласи манфий зарядга эга бўлади ва анион сифатида анодга томон харакат қилади: R R ! - ! - H2N-CH-COOH + OH = H2N-CH-COO + H2O Аминокислоталар бир вактнинг узида ҳам кислород, ҳам асос хоссаларига эга бўлганлиги учун амфотер бирикма хисобланади ва шу сабабли хужайрада буферлик вазифасини бажаради. Юқорида айтиб утилганидек аминокислоталар молекуласи эритманинг рНга караб катион, анион ёки нейтрал шаклга эга бўлади. Аминокислоталар молекуласининг шакли нейтрал шаклга эга бўлади. Аминокислоталар молекуласининг шакли нейтрал бўлган водород ионлари концентрацияси уларнинг изоэлектрик нуктаси ( ИЗН ) деб аталади. Турли хил аминокислоталарнинг изоэлектрик нуктаси хар хил бўлади. Аминокислоталарнинг кимёвий хоссалари. Аминокислотарга хос бир қанча реакциялар мавжуд бўлиб, улар бу кислоталарнисифат ҳамда микдор жихатидан аниқлашда кенг қўлланилади. Буларга куйидаги реакциялар киради. 1.Аминокислоталарнинг нитрит кислота билан узаро таъсири. Бунда аминокислоталар таркибидаги бирламчи эркин амин группа нитрит кислота билан реакцияга киришиб, тегишли оксикислота хосил қилади ва эркин азот ажралиб чикади: R R ! ! H2N-C-COOH + O = N-OH == HO-CH-COOH + H2O К N2 аминокислота нитрит оксикислота сув азот кислота Бу реакция Ван-слайк томонидан таклиф килинган бўлиб, аминокислоталарнинг микдори ажралиб чиккан азотга караб аниқланади. 2. Формальдегид билан борадиган реакция. Амнокислоталар формальдегид билан реакцияга киришиб, метиллашган бирикмалар хосил қилади. Бу реация натижасида амин группа узининг ишкорий хусусиятини йукотади. Карбоқсил группа эса очик қолади. Шунинг учун метиллашган бирикма кислота хусусиятига эга бўлади. Бу бирикмадаги карбоқсил группани ишкор билан титрлаш мумкин. Титрлаш учун кетган ишкор микдори формальдегид билан боғланган амин группа микдорига эквивалент бўлади. Аминокислоталарни Серенсен усулида аниқлаш юқоридаги реакцияга асосланган. 3. Нингидрин реакцияси. Барча L-аминокислоталар нингидрин (трикетогидринденат) билан узаро реакцияга киришиб, кук ёки бинафша рангли бирикма хосил қилади. Реакция натижасида тегишли альдегид, аммиак, СО2 ва кайтарилган нингидрин хосил бўлади. Кайтарилган нингидрин, аммиак яна бир молекула нингидрин билан реакцияга киришиб, кук-бинафша рангли бирикма хосил қилади. Бу реакция аминокислоталарни когоз хроматографияси усули билан сифат ва микор жихатиан аниқлашда кенг қўлланилади. Аминокислоталар (пролин ва оксопролин) нингидрин билан тук сарик рангли бирикма хосил қилади. Юқориаги реакциядан ташкари, аминокислоталарга хос бўлган яна бир қанча кимёвий реакция бўлиб, улар ҳам аминокислоталарни аниқлашда қўлланилади. |