Белок: баяндалышы, фунциясы, деңгээлдери

Белок, же белоктор (протеинлер, полипептидер) — пептиддик байланыш аркылуу кошулган альфа-аминокислоталардан турган жогорку молекулярдуу органикалык заттар.

Жалпы маалымат

Белок деген эмне? Белок — деп адатта тооктун жумурткасынын агы айтылат. Белоктордун өтө көп түрдүү экендигин, бардык тирүү жандар белоктон түзүлөрүн билесиңерби? Жумуртканын ичиндеги сарысы да ар түрдүү белоктордон турат.

Тиричилик, жашоо бар жердин баарында белок бар. Булчуң эттерде көзгө көрүнбөгөн белок серпилтмелер иштейт.

Көздүн ички капталы белоктун жарык сезүүчү жука катмары менен капталган. Жаркырак коңуздарда, өзгөчө белоктор түнкүсүн табы жок жарык чыгарат. Деңиз скатынын электирлүү органында белок заттар электр тогун иштеп чыгарат.

Белок организмдин тамактануусун, бойдун өсүшүн, кыймыл-аракетти, сезгичтикти, мээнин ишин башкарат. Дегинкиси, алар аткаруучу иш көп. Хлорофилл белогу дарактардын, башка өсүмдүктөрдүн жалбырактарынын жашыл болуп турушун камсыз кылат. Белоктун эң сонун касиети бар: ал күн нурун кармап, анын энергиясынын жардамы менен жөнөкөй заттардан — көмүр кычкыл газ, аба, суудан татаал заттарды жасайт жана бул заттардан өсүмдүктөрдү калыптандырат.

Кызыл белок гемоглобин да, тиричилик үчүн өтө маанилүү, касиети боюнча өтө ажайып. Дем алганда аба аркылуу кирген кычкылтекти мына ушул зат — гемоглобин кармап алып, денебиздин бардык клеткаларына ташып жеткирет. Эгер гемоглобин кычкылтекти ташыбай калса, денебиздин клеткалары өлүп калар эле. Денебиздин ар бир клеткасында миңге жакын белок бар, алардын ар бири өзүнө гана таандык жана тиричилик үчүн маанилүү ишти аткарат. Белок жаратылыштагы эң көп сандуу гана эмес, эң татаал, эң сырдуу зат. Акыркы жылдарда гана илимпоздор анын сырын ача башташты, көптөгөн белоктордун ички түзүлүшүн иликтешти. Кээ бир белокторду пробиркада жасалма жол менен алууга да мүмкүн болду. Бирок изилденбеген белгисиз жактары али көп.

Белоктор — амин кислоталардан турган ири молекулалык органикалык бирикмелер. Организмдин түзүлүшүндө, өнүгүшүндө жана зат алмашуусунда негизги ролду ойнойт. Белокдун молекулалык массасы 5000ден бир нече миллиондорго жетет. Курамына негизги 20 стандарттык L — амин кислоталар кирет. Белоктор молекулалардын ар түрдүү амин кислоталарынын ырааттуулугу, полипептиддик тизмектердин узундугу менен мүнөздөлөт. Белок физикалык, химиялык, биологиялык касиеттери менен айырмаланат. Белоктор амфотердүү: кислоталуу чөйрөдө негиз, негизги чөйрөдө — кислоталык касиеттерге ээ. Белоктор формасы боюнча глобула (шар түрүндө) жана фибриллдуу (жип түрүндө) болуп бөлүнөт.

Курамы боюнча жөнөкөй жана татаал болуп бөлүнөт. Жөнөкөй белоктор (протеиндер) амин кислоталардан эле турат. Татаал белоктор (протеиддер) амин кислоталардан жана кошумча бөлүктөрдөн (липиддер, углеводдор, нуклеин кислоталары, металлдар, гемдерден) турат.

Кошумча бөлүктөрү боюнча протеиддер липопротеиддер, гликопротеиддер, нуклеопротеиддер, металлопротеиддер, гемопротеиддерге бөлүнөт. Протеиддер сууда, кислотада, жегичтерде (щелочь), органикалык эриткичтерде эриши боюнча альбумин, глобулин, гистондор, протамин, проламин болуп бөлүнөт.

Белоктун деңгээлдери

• Биринчилик түзүлүшү бул пептиддик байланыш менен бириккен амин кислоталарынын ырааттуулугу анын өзгөчөлүгүн мүнөздөйт.
• Экинчилик түзүлүшү суутек байланышы аркылуу пайда болгон a жана b спиралдары.
• Үчүнчүлүк түзүлүшү — полипептиддик тизмектин мейкиндикте глобула же таякча формасынын пайда болушу. Үчүнчүлүк түзүлүшү белоктордун физикалык, химиялык жана биологиялык касиеттерин аныктайт.
• Төртүнчүлүк түзүлүшү бир нече полипептиддик тизмектердин өз ара жайгашышы. Төртүнчүлүк түзүлүшү кээ бир белокторго мүнөздүү.

Кээде белок клеткалык органоиддер менен байланышат (мис, мембрана менен) ансыз ишке ашырбайт. Белоктордун биринчилик түзүлүшү туруктуу, экинчилик жана үчүнчүлүк түзүлүшүн белгилейт. Физикалык, химиялык факторлордун таасири астында (pH температуранын өзгөрүшү жана башка) экинчилик, үчүнчүлүк түзүлүшү бузулат, полипептиддик тизмектер жазылат. Бул процесс денатурация деп аталат. Денатурацияда физикалык, химиялык, өзгөчө биологиялык касиеттери өзгөрөт.

Белок жана аминокислота

Аминокислота – белоктун бирдиги. Белоктордун молекулалары ар түрдүү. Алар көлөмү, структурасы жана функциясы боюнча айырмаланышат, саны жана аминокислоталардын ирети боюнча (алган ордуна карата) аныкталышат. Белоктор жөнөкөй (аминокислоталардан эле турган альбуминдер, глобулиндер, гистондор) жана татаал белоктор (белок менен көмүртек – гликопротеиддер, белок менен майлар – липопротеиддер жана белок менен нуклеин кислоталары – нуклеопротеиддер) болуп бөлүнүшөт.

Аминокислоталардан гана турган белоктор – протеиндер жана белок менен белок эмес бөлүктөн турган – протеиддер (мисалы, белоктон жана порфирингемден турган гемоглобулин) деп аталат. Бардык аминокислоталар жалпы формулага ээ, R - каптал жагындагы чынжыр боюнча аминокислоталардын айырмалыгы, –COOH– көмүртектик радикал, карбоксил группасы менен бириккен кислоталык касиетке ээ, ал эми NH₂ – негизги касиеттерге ээ болгон аминогруппа.

Аминокислоталар белокто пептиддик байланыш - N(H) - C(=O) менен биригет. Белоктун курамына негизги 20 аминокислота кирет. Бул 20 аминокислоталардын негизинде курамы боюнча айырмаланган (аминокислоталардын саны жана ирети боюнча) көптөгөн ар түрдүү белоктор пайда болот. Аминокислоталар алмаштырылуучу (организмдин өзүндө синтезделүүчү) жана тамак-аштан алынуучу алмаштырылбас (эң керектүү) болуп бөлүнөт.

Белоктун негизги аминокислоталары

Белоктук молекуланын өзүнүн табигый структурасын жоготуусу айтылгандай денатурация деп аталат; ал температурадан, суунун жетишсиздигинен, шооланын таасиринен ж. б. пайда болот. Эгерде денатурацияда биринчилик структура бузулбаса, анда нормалдуу шарттардын калыбына келишинде толугу менен белоктун структурасы калыбына келет.

Клеткадагы функциялары

• Катализатордун ролун ойнойт, башкача айтканда организмдеги химиялык реакцияларды тездетет (ферменттер – реакцияларды 10 эсе, 100 – 1000 эсе тездетүүчү белок-катализаторлор).
• Куруучулук функция аткарат (мембрананын жана клетканын органоиддеринин, клеткадан тышкары структуралардын курамына кирет, мисалы, тутумдаштыргыч ткандагы коллаген);
• Өзгөчө белоктордун жардамы менен организмдин кыймылын камсыз кылат (актин менен миозин);
• Ташуучу (транспорттоочу) функцияны аткарышат (мисалы, гемоглобин кычкылтек менен көмүркычкыл газын транспорттойт);
• Коргоо функциясы: организмдин иммундук системасына кирет (антителолор), кандын уюшун камсыз кылат (кандын плазмасынын фибриноген белогу);
• Энергиянын бир булагы болуп эсептелет (1 г белок бөлүнгөндө 17,6 кДж энергия бөлүнүп чыгат);
• Иретке салуучу функциясы, себеби көп гормондор бул белоктор (мисалы, гипофиз гормону, карын астындагы бездин гормону – инсулин ж. б.)
• Таяныч (тырмакта, чачта, мүйүздө, жүндө — кератиндер, тарамышта жана кемирчекте — коллаген жана башка)

Белоктун түзүлүшү

Протеом

Клетканын белоктор жыйындысы протеом аталат, аны протеомика илими изилдейт. Протеомиканын негизги эксперименталдык ыкмалары:

• 2D-электрофорез, көп компоненттүү белок аралашмаларын бөлүүгө мүмкүндүк берет.
• Масс-спектрометрия, белокторду аны түзгөн пептиддердин массасы аркылуу жогорку өткөргүчтүк мүмкүндүгү менен идентификациялайт
• Белок микрочиптери, бир убакта клеткадагы көп белоктордун болушун өлчөйт
• Ачыткы эки гибриддүү система, мында системалык түрдө белокту жана белок иш-аракеттерин изилдөөгө мүмкүндүк болот.

Клеткадагы белоктун бардык маанилүү биологиялык иш-аракеттердин жыйындысы интерактом аталат. Ал эми белок түзүмүнүн болушунча үчүнчү типтеринин системалык изилдөөсүн «түзүмдүк геномика» делет (кошумча: Белоктордун мааниси).

Кызыктуу фактылар

1. Жердеги бардык тирүү жандыктар белоктордон турат.
2. Белок бардык тирүү организмдердин кургак салмагынын орточо 50 пайызын түзөт
3. Вирустардагы белоктордун пайзы 45ден 95ке чейин.
4. Белок тирүү материянын төрт негизги затынын бири (белок, нуклейн кычкылы, углеводдор, майлар)
5. Адам денесиндеги белоктордун орточо 30% булчуңдарда, 20% сөөктөрдө жана тарамышта, 10% териде.
6. Табиятта болжолдуу 1010-1012 ар кыл белоктор бар, вирустардан баштап адамга чейин, булар түрдүү татаалдыктагы 2 миллиондон ашык организмдердин жашоо-тиричилигин камсыз кылат.
7. Мээ - бул дагы белок, жана организмге этил спирти киргенде, мээнин клеткалары өлүмгө учурайт, анткени белок денатурация болот.
8. Белок бул протеиндер болуп, организмге биринчи деңгээлдеги мааниге ээ.
9. Белок аталышы жумуртканын агынан келип чыккан, аны белок дешип, ошондон улам белок болуп калган.
10. Организмди вирустардан сактаган белок интерферон аталат.
11. Белоктор рибосомада синтезделет.
12. Эң таза белок бул чач.