Уураг нь биеийн аливаа амьд эсийн чухал органик элементүүдийн нэг юм. Тэд олон үүргийг гүйцэтгэдэг: дэмжих, дохио өгөх, ферментийн, тээвэрлэх, бүтцийн, рецептор гэх мэт. Уургийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч бүтэц нь хувьслын чухал дасан зохицох болсон. Эдгээр молекулууд юунаас бүтсэн бэ? Биеийн эс дэх уургийн зөв зохицол яагаад ийм чухал байдаг вэ?
Уургийн бүтцийн бүрэлдэхүүн
Аливаа полипептидийн гинжин хэлхээний мономерууд нь амин хүчил (AA) юм. Эдгээр бага молекул жинтэй органик нэгдлүүд нь байгальд нэлээд түгээмэл байдаг бөгөөд бие даасан молекулууд хэлбэрээр оршин тогтнож, өөрсдийн үүргийг гүйцэтгэдэг. Тэдгээрийн дотор бодисыг зөөвөрлөх, хүлээн авах, ферментийг дарангуйлах эсвэл идэвхжүүлэх үйл ажиллагаа орно.
Нийтдээ 200 орчим биоген амин хүчил байдаг ч зөвхөн 20 нь л уургийн мономер байж болно. Тэд усанд амархан уусдаг, талст бүтэцтэй, олон нь чихэрлэг амттай байдаг.
C химийн бодисАА-ийн үүднээс авч үзвэл эдгээр нь -COOH ба -NH2 гэсэн хоёр функциональ бүлгийг агуулсан молекулууд юм. Эдгээр бүлгүүдийн тусламжтайгаар амин хүчлүүд хоорондоо пептидийн холбоогоор холбогдож гинж үүсгэдэг.
20 протеиноген амин хүчлүүд тус бүр өөрийн гэсэн радикалтай бөгөөд тэдгээрийн химийн шинж чанар нь харилцан адилгүй байдаг. Ийм радикалуудын найрлагын дагуу бүх АА-г хэд хэдэн бүлэгт ангилдаг.
- Туйлшгүй: изолейцин, глицин, лейцин, валин, пролин, аланин.
- Туйлт ба цэнэггүй: треонин, метионин, цистеин, серин, глутамин, аспарагин.
- Үнэрт: тирозин, фенилаланин, триптофан.
- Туйлт ба сөрөг цэнэгтэй: глутамат, аспартат.
- Туйлт ба эерэг цэнэгтэй: аргинин, гистидин, лизин.
Уургийн бүтцийн аль ч түвшний зохион байгуулалт (анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч) нь АА-аас бүрдсэн полипептидийн гинжин хэлхээнд суурилдаг. Ганц ялгаа нь энэ дараалал нь сансар огторгуйд хэрхэн нугалж, ямар химийн бондын тусламжтайгаар энэхүү конформацийг хадгалж байгаа явдал юм.
Уургийн анхдагч бүтэц
Ямар ч уураг нь рибосомууд дээр үүсдэг - полипептидийн гинжин хэлхээний нийлэгжилтэнд оролцдог мембран бус эсийн органеллууд. Энд амин хүчлүүд нь хүчтэй пептидийн холбоо ашиглан бие биетэйгээ холбогдож анхдагч бүтцийг бүрдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч энэхүү анхдагч уургийн бүтэц нь дөрөвдөгч уургийн бүтэцээс эрс ялгаатай тул молекулыг цаашид боловсронгуй болгох шаардлагатай.
Уургууд дуртайэластин, гистон, глутатион нь ийм энгийн бүтэцтэй тул бие махбодид үүргээ гүйцэтгэх чадвартай байдаг. Уургийн дийлэнх олонхын хувьд дараагийн алхам нь илүү нарийн төвөгтэй хоёрдогч конформаци үүсэх явдал юм.
Хоёрдогч уургийн бүтэц
Пептидийн холбоо үүсэх нь ихэнх уургийн боловсорч гүйцэх эхний алхам юм. Тэд үүргээ гүйцэтгэхийн тулд орон нутгийн хэлбэр нь зарим өөрчлөлтөд орох ёстой. Энэ нь устөрөгчийн холбоо - эмзэг, гэхдээ нэгэн зэрэг амин хүчлийн молекулуудын үндсэн болон хүчиллэг төвүүдийн хоорондох олон тооны холболтын тусламжтайгаар хийгддэг.
Уургийн хоёрдогч бүтэц ийм байдлаар үүсдэг бөгөөд энэ нь дөрөвдөгч бүтэцээс угсралтын энгийн байдал, орон нутгийн зохицолоороо ялгаатай. Сүүлийнх нь бүхэл бүтэн хэлхээ өөрчлөгддөггүй гэсэн үг юм. Устөрөгчийн холбоо нь бие биенээсээ өөр өөр зайд орших хэд хэдэн газарт үүсч болох ба хэлбэр нь амин хүчлүүдийн төрөл болон угсрах аргаас хамаарна.
Лизоцим ба пепсин нь хоёрдогч бүтэцтэй уургийн төлөөлөл юм. Пепсин нь хоол боловсруулахад оролцдог ба лизоцим нь бие махбодид хамгаалалтын үүрэг гүйцэтгэдэг ба бактерийн эсийн ханыг устгадаг.
Хоёрдогч бүтцийн онцлог
Пептидийн гинжин хэлхээний орон нутгийн хэлбэрүүд нь өөр хоорондоо ялгаатай байж болно. Хэд хэдэн арвыг аль хэдийн судалсан бөгөөд тэдгээрийн гурав нь хамгийн түгээмэл байдаг. Тэдгээрийн дотор альфа мушгиа, бета давхарга болон бета мушгиа орно.
Альфа спираль –ихэнх уургийн хоёрдогч бүтцийн хамгийн түгээмэл хэлбэрүүдийн нэг. Энэ нь 0.54 нм цус харвалт бүхий хатуу саваа хүрээ юм. Амин хүчлийн радикалууд гадагш чиглэсэн
Баруун гарт спираль нь хамгийн түгээмэл бөгөөд заримдаа зүүн гартай ижил төстэй хэлбэрүүд олддог. Хэлбэрийн функцийг устөрөгчийн холбоогоор гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь буржгар үсийг тогтворжуулдаг. Альфа спираль үүсгэдэг гинж нь маш бага пролин ба туйлшралтай амин хүчлийг агуулдаг.
- Бета эргэлт нь тусдаа конформаци болж тусгаарлагдсан боловч үүнийг бета давхаргын хэсэг гэж нэрлэж болно. Хамгийн гол нь устөрөгчийн холбоогоор бэхлэгдсэн пептидийн гинжин хэлхээний гулзайлт юм. Ихэвчлэн гулзайлтын газар нь 4-5 амин хүчлээс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн дотор пролин заавал байх ёстой. Энэхүү АК нь хатуу бөгөөд богино араг ястай цорын ганц нь бөгөөд энэ нь өөрөө эргэлт үүсгэх боломжийг олгодог.
- Бета давхарга нь амин хүчлүүдийн гинж бөгөөд хэд хэдэн гулзайлт үүсгэж, тэдгээрийг устөрөгчийн холбоогоор тогтворжуулдаг. Энэхүү зохицол нь баян хуур болгон нугалсан цаастай маш төстэй юм. Ихэнхдээ түрэмгий уургууд ийм хэлбэртэй байдаг ч олон үл хамаарах зүйлүүд байдаг.
Зэрэгцээ болон эсрэг параллель бета давхаргыг ялгах. Эхний тохиолдолд гинжний гулзайлтын болон төгсгөлийн C ба N- төгсгөлүүд нь давхцаж, хоёр дахь тохиолдолд таарахгүй.
Гуравдагч бүтэц
Цаашид уургийн савлагаа нь гуравдагч бүтэц үүсэхэд хүргэдэг. Энэхүү конформацийг устөрөгч, дисульфид, гидрофобик, ионы бондын тусламжтайгаар тогтворжуулдаг. Тэдний олон тоо нь хоёрдогч бүтцийг илүү төвөгтэй болгон мушгих боломжийг олгодог.бүрдүүлж, тогтворжуулна.
Бөмбөрцөг болон фибрилляр уурагуудыг салга. Бөмбөрцөг хэлбэрийн пептидийн молекул нь бөмбөрцөг хэлбэртэй бүтэц юм. Жишээ нь: альбумин, глобулин, гуравдагч бүтэц дэх гистонууд.
Фибрилляр уургууд нь урт нь өргөнөөсөө давсан хүчтэй судал үүсгэдэг. Ийм уураг нь ихэвчлэн бүтцийн болон хэлбэр дүрслэх үүргийг гүйцэтгэдэг. Жишээ нь фиброин, кератин, коллаген, эластин.
Молекулын дөрөвдөгч бүтэц дэх уургийн бүтэц
Хэрэв хэд хэдэн бөмбөрцөг нэг цогцолборт нийлвэл дөрөвдөгч бүтэц гэж нэрлэгддэг бүтэц үүсдэг. Энэ хэлбэр нь бүх пептидийн хувьд ердийн зүйл биш бөгөөд энэ нь чухал бөгөөд тодорхой функцийг гүйцэтгэх шаардлагатай үед үүсдэг.
Ногцолбор уургийн бөмбөлөг бүр нь тусдаа домэйн буюу протомер юм. Молекулын дөрөвдөгч бүтцийн уургийн бүтцийг хамтдаа олигомер гэнэ.
Ихэвчлэн ийм уураг нь гадны аливаа хүчин зүйлийн нөлөөллөөс шалтгаалж, эсвэл өөр өөр үүрэг гүйцэтгэх шаардлагатай үед бие биенээ байнга өөрчилдөг хэд хэдэн тогтвортой конформацтай байдаг.
Уургийн гуравдагч ба дөрөвдөгч бүтцийн хоорондох чухал ялгаа нь хэд хэдэн бөмбөрцөгийг холбох үүрэгтэй молекул хоорондын холбоо юм. Бүх молекулын төвд ихэвчлэн металлын ион байдаг бөгөөд энэ нь молекул хоорондын холбоо үүсэхэд шууд нөлөөлдөг.
Нэмэлт уургийн бүтэц
Уургийн үүргийг гүйцэтгэхэд амин хүчлүүдийн гинж үргэлж хангалттай байдаггүй. ATИхэнх тохиолдолд органик болон органик бус шинж чанартай бусад бодисууд ийм молекулуудад наалддаг. Энэ шинж чанар нь дийлэнх олон тооны ферментийн шинж чанартай байдаг тул нарийн төвөгтэй уургийн найрлага нь ихэвчлэн гурван хэсэгт хуваагддаг:
- Апофермент нь амин хүчлийн дараалал болох молекулын уургийн хэсэг юм.
- Коэнзим нь уураг биш, органик хэсэг юм. Үүнд янз бүрийн төрлийн липид, нүүрс ус, тэр ч байтугай нуклейн хүчлүүд багтаж болно. Үүнд биологийн идэвхит нэгдлүүдийн төлөөлөл багтдаг бөгөөд тэдгээрийн дотор витамин байдаг.
- Кофактор - ихэнх тохиолдолд металлын ионоор төлөөлдөг органик бус хэсэг.
Молекулын дөрөвдөгч бүтэц дэх уургийн бүтцэд өөр өөр гарал үүсэлтэй хэд хэдэн молекул оролцох шаардлагатай байдаг тул олон ферментүүд нэг дор гурван бүрэлдэхүүн хэсэгтэй байдаг. Жишээ нь фосфокиназа нь ATP молекулаас фосфатын бүлгийг шилжүүлэхийг баталгаажуулдаг фермент юм.
Уургийн молекулын дөрөвдөгч бүтэц хаана үүсдэг вэ?
Полипептидийн гинж нь эсийн рибосомууд дээр нийлэгжиж эхэлдэг боловч уургийн цаашдын боловсорч гүйцсэн байдал бусад органеллуудад тохиолддог. Шинээр үүссэн молекул нь цөмийн мембран, ER, Голги аппарат, лизосомоос бүрдэх тээврийн системд орох ёстой.
Уургийн орон зайн бүтцийн хүндрэл нь эндоплазмын торлог бүрхэвчинд тохиолддог бөгөөд энд зөвхөн янз бүрийн төрлийн холбоо (устөрөгч, дисульфид, гидрофоб, молекул хоорондын, ион) үүсдэг төдийгүй коэнзим, кофактор нэмэгддэг. Энэ нь дөрөвдөгчийг үүсгэдэгуургийн бүтэц.
Молекул ажиллахад бүрэн бэлэн болмогц эсийн цитоплазм эсвэл Голжийн аппарат руу ордог. Сүүлчийн тохиолдолд эдгээр пептидүүд нь лизосомуудад савлагдаж, эсийн бусад хэсгүүдэд зөөгддөг.
Олигомер уургийн жишээ
Дөрөвдөгчийн бүтэц нь амьд организмын амин чухал үйл ажиллагааг гүйцэтгэхэд зориулагдсан уургийн бүтэц юм. Органик молекулуудын нарийн төвөгтэй хэлбэр нь юуны түрүүнд бодисын солилцооны олон процесс (фермент) -ийн ажилд нөлөөлөх боломжийг олгодог.
Биологийн чухал уургууд нь гемоглобин, хлорофилл, гемоцианин юм. Порфирины цагираг нь эдгээр молекулуудын үндэс бөгөөд голд нь металлын ион байрладаг.
Гемоглобин
Гемоглобин уургийн молекулын дөрөвдөгч бүтэц нь молекул хоорондын холбоогоор холбогдсон 4 бөмбөрцөгөөс бүрдэнэ. Төв хэсэгт нь төмрийн ион агуулсан порфин байдаг. Уураг нь эритроцитуудын цитоплазмд тээвэрлэгддэг бөгөөд тэдгээр нь цитоплазмын нийт эзэлхүүний 80 орчим хувийг эзэлдэг.
Молекулын үндэс нь илүү органик бус шинж чанартай, улаан өнгөтэй гем юм. Энэ нь мөн элэг дэх гемоглобины үндсэн задралын бүтээгдэхүүн юм.
Гемоглобин нь хүний биед хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг дамжуулах чухал тээвэрлэлтийн үүргийг гүйцэтгэдэг гэдгийг бид бүгд мэднэ. Уургийн молекулын нарийн төвөгтэй хэлбэр нь гемоглобинтой харгалзах хийг холбох чадвартай тусгай идэвхтэй төвүүдийг үүсгэдэг.
Уураг-хийн цогцолбор үүсэхэд оксигемоглобин, карбогемоглобин гэж нэрлэгддэг бодис үүсдэг. Гэсэн хэдий ч өөр нэг зүйл бийнэлээд тогтвортой ийм олон төрлийн холбоо: карбоксигемоглобин. Энэ нь уураг, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн иж бүрдэл бөгөөд тогтвортой байдал нь амьсгал боогдох халдлагыг хэт их хордлоготойгоор тайлбарладаг.
Хлорофилл
Дөрөвдөгч бүтэцтэй уургийн өөр нэг төлөөлөгч, тэдгээрийн домайн холбоо нь магнийн ионоор дэмжигддэг. Бүх молекулын гол үүрэг бол ургамлын фотосинтезийн үйл явцад оролцох явдал юм.
Порфирины цагирагийн радикалуудаар бие биенээсээ ялгаатай хлорофилл өөр өөр төрөл байдаг. Эдгээр сорт бүрийг Латин цагаан толгойн тусдаа үсгээр тэмдэглэсэн байдаг. Жишээлбэл, хуурай газрын ургамалд хлорофилл а эсвэл хлорофилл б агуулагддаг бол замагт энэ уургийн бусад төрлүүд агуулагддаг.
Гемоцианин
Энэ молекул нь доод түвшний олон амьтдын (үе хөлт, нялцгай биет гэх мэт) гемоглобины аналог юм. Дөрөвдөгч молекулын бүтэцтэй уургийн бүтцийн гол ялгаа нь төмрийн ионы оронд цайрын ион агуулагдах явдал юм. Гемоцианин нь хөхөвтөр өнгөтэй.
Хүний гемоглобиныг гемоцианинаар сольчихвол юу болох бол гэж заримдаа хүмүүс гайхдаг. Энэ тохиолдолд цусан дахь бодис, ялангуяа амин хүчлүүдийн ердийн агууламж алдагддаг. Гемоцианин нь нүүрстөрөгчийн давхар исэлтэй нэгдэл үүсгэх тогтворгүй тул "цэнхэр цус" нь цусны бүлэгнэл үүсгэх хандлагатай байдаг.
