Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы

Скачать 108.58 Kb.

Название	Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы
Дата конвертации	19.12.2012
Размер	108.58 Kb.
Тип	Документы

ҚММУ Ф 4/3-04/02

ҚММУ БЕ 4/02

2007 ж. 14 маусымдағы

ҚазММА жанындағы

ОӘК №6 НХ

Қарағанды мемлекеттік медицина университеті

Молекулярлық биология және медициналық генетика кафедрасы

Дәріс

Тақырыбы 10: Ақуыздар, құрылысы, жіктелуі, қызметі.

Пән: Молекулярлық биология және медициналық генетика
Мамандығы: 5В130100 «Жалпы медицина»

Курс: 1

Уақыты: 50 мин.

Қарағанды 2011

Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген
«31» 08 2012ж. №1 хаттама
Молекулярлық биология және

медициналық генетика каф. меңг.: Б.Ж. Құлтанов

Дәріс құрылымы
Тақырыбы: «Ақуыздар, құрылысы, жіктелуі, қызметі».

Мақсаты: Ақуыздың құрылысы және қызметін, ақуыз фолдингі туралы жалпы түсініктемені оқып білу.
Дәрістің жоспары:

Ақуыздың құрылымдық ұйымы деңгейлері.
Аминқышқылдардың жіктелуі.
Ақуыздың алғашқы құрылымына сипаттама.
Ақуыздың екінші құрылымы және оның ерекшеліктері.
Ақуыздың үшінші құрылымы, оның пайда болу ерекшеліктері.
Шаперондар және олардың қызметі

Дәріс тезистері.
Ақуыздар – бұл полимерлер, олардың мономерлері болып амин қышқылдары саналады. Ақуыз құрамына 20 аминқышқылдары кіреді, олар клетка цитоплазмасында болады.

Аминқышқылдардың жіктелуі:

Алмасатын (эссенциальды).

Адам ағзасында синтезделінбейді (оларға амин қышқылының 8- түрі жатады). Міндетті түрде адам ағзасына тағаммен енеді: (метионин, трионин, лизин, лейцин, изолейцин, валин, триптофан, фенилаланин,), ал жарым-жартылай алмасатындарға амин қышқылының 2 түрі жатады: - аргинин, гистидин.

Алмаспайтын – амин қышқылының бұл түрі адам ағзасында синтезделінеді. Олардың 10 түрі белгілі:

Глутамин қышқылы.
Глутамин.
Промин.
Аспарагин қышқылы.
Тирозин
Цистеин.
Серин.
Глицин.
Аланин.
Аспарагин.

Ақуыз құрылысының бірнеше деңгейлі құрылымы бар. Олар келесі түрге бөлінеді:

Алғашқы; 2. Екінші; 3. Үшінші; 4. Төртінші.

Алғашқы құрылымы – бұл бір-бірімен полипептидті байланысқан аминқышқылды қалдықтар байланысқан бір ізділігі.

Нақ осы құрылым РНҚ – дағы кодондардың бір ізділігімен тіке кодталады және трансляция кезінде көшірмесін алады.

Табиғаттағы ақуыздарда кездесетін барлық 20 аминқышқыл қалдықтарының құрылысы ұқсас, (лейцин, глицин, изолейцин, лизин, аспарагин, трипторан және т.б.). Олар үш мүшелі негізден тұрады, орташа (альфа – көміртекті атомымен байланысқан радикалдар -R). Аминқышқылдар қалдықтарының нақ радикалдармен айырмашылығы бар.

R

-NH – C H – C (NH₂– CH₂- COOH)

║

O
NH₂ - C H – COOH + NH₂ – C H –COOH --- NH₂ – C H – CJ – NH – C H – COOH

Дипептидтің пайда болуында – пептидті байланыс алынады.

Амин қышқылының радикалдары

Лей Асн Иле Арг Глу

-NH-CH-C – NH – CH – C - - NH – CH – C – NH – CH – C – NH – CH – C -
O O O O O
Амин қышқыл қалдықтары.

– СО – NH – пептидті байланыста - шырқ айналу мүмкін емес.
Қалған екі байланыста: - NH – CH – және C H – CO - шырқ айналуы мүмкін.

Бір-бірімен өзара пептидті қосылып, қалдықтар тірегі пептидті шынжырда үздіксіз негізді құрастырады, онда үш типті байланыс кездеседі. Пептидті байланыстың айналасында (-СО- NH) шиыршық тәрізді айналу жүрмейді. Ал қалған екі байланыстарда (-NH-CH- және C H- CО) шырқ тәрізді айналу жүреді және пептидті байланыстың бүгілуіне мүмкіндік береді, және де екінші, үшінші құрылымдардың пайда болуына алып келеді.

Ақуыздың пайда болуының келесі этапы – фолдинг, яғни, дұрыс үш өлшемді құрылысқа пептидті тізбекті орау.

Ақуыздың екінші құрылымы.

Көптеген пептидті тізбектердің фрагменттері қалануға ие болады: альфа – спиральді немесе бета – құрылымды. Бұл деңгейдегі кеңістік ұйымы екіншілік құрылымды деп аталады.

Альфа спираль. Пептидті шынжыр негізгі тірегі, спиральге бұралған, аминқышқыл радикалдары спиральдан сыртқа қарай айналады. Бұл құрылым кезінде аминқышқыл негіздері сутекті байланыспен қосылады (бір спиарльді орамға 3,6 аминқышқыл қалдықтары қатысады).

Бета – құрылым. Бұл жерде пептидті тізбектердің негіздері иректелген конфигурацияны немесе бүктелген жапырақ тәрізді болып келеді.

Бұл құрылым сутекті байланыспен байланысқан. Ақуыздың екінші құрылымы оның алғашқы құрылымымен анықталынады. Жанама радикалдар анықтайды, пептидті тізбектердің қалай бүрілетінін және жалпы алғанда ол бүгіле алады ма соны анықтайды, егер радикалдар біртекті жасалған және бір-біріне жақын орналасса, онда альфа – спираль түзілмейді.

Үшінші құрылым. Ақуызды глобулалар конформациясы, яғни спиральдік, бета құрылымды және құрылымсыз пептидті тізбектер бөліктерінің кеңістіктегі қалануы деп түсінеміз.

Үшінші құрылым – аминқышқыл радикалдары аралығында пайда болған байланыстар арқасында ұсталынады және пайда болады. Байланыстың өзгешілігі радикалдар табиғатына байланысты болады.

Радикалдар аралығындағы байланыстардың түрлері.

1 – ковалентті – дисульфидті байланыс, цистеин қалдықтары аралығында кездеседі.

2 – ковалентсіз (әлсіз байланыс)

ионды - әр тектес зарядталған радикалдар аралығында;
сутекті – полярлы (зарядталған және зарядталмаған радикалдар аралығында);
гидрофобты және ван-дер Ваальсовты гидрофобты радикалдар аралғындағы өзара қатынас байланыс.

Толып жатқан көп радикалдар арасындағы байланыстар тұрақты конфигурацияның пайда болуына алып келеді, яғни ақуыздың үшінші құрылымы. Үшінші құрылымының қалыптасуы ақуыздың функцианальді белсенділікке ие болуында үлкен үлес қосады. Осы деңгейде, ақуызда белсенді орталықтар пайда болады – бұл радикалдар топтары, белгілі лигандалармен өзара қатынасқа қабілетті болады. Бұл радикалдар топтары тек фольдинг процессі кезінде жақындасады. Үшінші құрылым, белгілі жылжымалыққа иелі.
Глобуланың конформациясында келесі факторлар көрінеді:

жылылық тербелу немесе ауытқу (флюктуация).- біресе байланыс ажырайды, біресе қайта жалғасады.
заттар – реттеушілер.
ақуыздың химиялық модификациясы (Мысалы фосфорлену)
оның қызметін ақуыздар орындайды.

Ақуыздар конформациясының өзгеруі клеткадағы әртүрлі процесстерді реттеу үшін, олардың биологиялық белсенділігін өзгерту үшін қажет.

Төртініші құрылым. Төртінші құрылым, бірнеше суббірліктен тұратын, яғни ақуыздар үшін тән (мысалы, гемоглабин – 4 молекуладан тұрады).

Суббірліктер сыртта орналасқан радикалдар бойынша байланыстырылады, сондықтан төртінші құрылым, тек үшінші құрылымнан кейін ғана пайда болады.

Сонымен, ақуыздың алғашқы құрылымы толығымен екінші және үшінші құрылымдарды анықтайды (барлық хабар, пептидті тізбектегі амин қышқылдарының бірізділігінің болуында).

Фолдинг және фолдинг факторлары.

Фолдинг факторларын келесі екі топқа бөлуге болады:

1 топ – катализдік белсенділікті ақуыздар, яғни фолдинг ферменттері – фолдазалар

2 топ – молекулалық шаперондар, бұл ақуыз әрекеті әртүрлі механизмді, бірақ олар фолдингтің соңғы өнімдері құрамына кірмейді (олар фолдинг процесіне мүмкіндік береді) және пептидті тізбектегі дұрыс емес әрекеттестікті ескертеді. Шаперондар дегеніміз – қосымша белоктар.

Шаперондарда – рефолдингті бақылау жүреді. Рефолдинг – қайтадан құрылу деген мағынаны білдіреді.

Ақуыздар әр түрлі себептердің әсерінен (қызып кету, сәулелену, оксиданттардың әсері) өзінің нативті конформациясын жоғалтуы мүмкін, яғни жарым жартылай немесе толығымен денатурацияланады. Денатурация – белоктың табиғи құрылымының бұзылуы.

Бұндай ақуыздар шаперондардың белсенді көмегі кезінде рефолдингке немесе ренатурацияға ұшырауы мүмкін. Егер клетка ұзақ стрессті жағдайда болса, шаперондардың синтезі артады.

Ақуыздарды, клетка ішілік тасымалдауының кейбір түрлеріне шаперондар қатысады (лизосомаларда, митохондрияда). Лизосомаларға, өзінің мезгілін өтеген және рефолдингке берілмейтін ақуыздар түседі. Митохондрияларға жаңадан синтезделген ақуыздар апарылады. Фолдинг - фолдаз және шаперондардың қатысуымен жүреді, және де энергетикалы және функциональді жағынан ең оптимальді пептидті тізбекті қалыптастырады.

Мысалы, кейбір ауыр жүйке ауруларында фолдинг өз қызметін дұрыс атқармайды.

Мида конформациясы дұрыс емес прионды ақуыздар бар, бірақ кейбір ауруларда оның конформациясы өзгереді және бұл ақуыз – прион немесе ақуызды жұқпалы бөлшек деп аталады. Приондар, конформациясын өзгертуге мәжбүр етеді және басқа ақуыздар, яғни антишаперондар ролін атқарады және фолдингті керісінше өткізеді.

Нәтижесінде, бірнеше жылдан соң адамды немесе жануарды өлімге әкелетін ауру жетіледі.

Қуысты (кеуекті) энцефалопатия - немесе сиырдың құтыруы. Сиыр етін жегенде -Крейнцфельда-Якобв ауруын шақырады.
Жаңа Гвинееда –Куру ауруы бар. –бұл ауру кезінде адамның бетінде бет-аузын қисайтушылық (тыжырайтушылық) –пайда болады. Бұл каннибализмнің нәтижесінде ауруды беру.

ПРИОНДАРДЫҢ ПАЙДА БОЛУ СЕБЕПТЕРІ

1. Фолдинг катесі.

2. Мутация - ақуыздың дұрыс емес оралуына алып келеді.

3. Приондары бар, жануарлар ұлпасын тамақпен пайдаланғанда болады, сондықтан олар жұқпалы бөлшектер деп аталады.

Ақуыздардың ыдырауы

Ақуыздар клеткадағы барлық биомолекулалар сияқты қартаяды, (яғни бос радикалдардың, сәулеленудің, жылудың және т.б. әсерінен модифицерленеді).
Клеткадағы ақуыздар құрамы тіршілік процессінде өзгереді, –біресе жоғарылайды, біресе төмендейді, тіршіліктің өзгеру жағдайына бейімделеді, сондықтан олардың ыдырауы шарасыз.
Ақуыздар өмір сүру ұзақтығы бойынша ажыратылады:

- Реттеуші ақуыздар - қысқаша өмір сүретін.

- Құрылымдық - өмір сүру ұзақтығы ұзақ болады.

Ақуыздардың бұзылуы (жойылуы):

Клеткаларда, клеткаішілік ақуыздардың синтезделетін жерінде,.
Басқа жасушаларда жойылатын ақуыздар бар (гемоглобин синтезі –эритроциттерде, ыдырауы көкбауырдың макрофагтарында) жүреді.
Көптеген ақуыздар лизосомаларда жойылады (мұнда оларды шаперондар алып келеді).

Ақуыздардың қызметі.

1.Құрылымды түзуші қызметі. Құрылымдық ақуыздар клетка мен ұлпалардың тұрақтылығын және пішінін ұстап тұруға жауап береді. Мысалы: ақуыздар коллаген, гистондар. Гистондардың қызметі - хроматинде ДНҚ жинақтау болып саналады.

2.Тасымалдаушы қызметі. Гемоглобин ақуызы - өкпе мен ұлпалар аралығында оттегін және көмірқышқыл газын тасымалдауға жауап береді. Тағы басқа ақуыздар бар:

перальбумин – қалқанша безіндегі гормондарды тасымалдайды (тироксин, трийодтиронин)
интегральді ақуыздар – мембрана арқылы метаболиттер мен иондарды тасымалдауды қамтамасыз етеді.

3. Қорғаныс қызметі. Негізгі ақуыз – бұл иммуноглобулин, эритроциттерде мембраналық гликолипидтермен бірге комплекс түзуге қабілетті. Қызметі – ағзаны ауру қоздырғыштарынан және бөгде заттардан қорғайды.

4.Реттеуші қызметі. Ақуыздар – сигналдық заттардың (гормондар) және гормональді рецепторлардың қызметтерін атқаруға қабілетті. Мысалы: өсу гормоны соматотропин сәйкес рецепторлармен байланысады (ол сигналдың берілуін белсендіреді).

5.Катализаторлық. Ақуыздардың ішіндегі ең көп тобы - ферменттер. Төмен молекулярлы салмағы 10-15 кДа, орташа молекулярлы (алкогольдегидрогеназа – молекулярлы салмағы 100-200 кДа, жоғары молекулярлы глутамин синтетаза – салмағы 500 килоДальтон).

6.Қозғалыстық (жиырылғыштық) қызметі. Актин және миозин ақуыздары бұлшық еттің жиырылуына және басқа биологиялық қорғаныш түрлеріне жауап береді.

7.Қор жинауыш қызметі. Өсімдіктерде және жануарлар ағзасында кездеседі. Жануарларда резервті тағамдық затта, бұлшық ет ақуыздары болып саналады (өте қажет кезде ғана жиналады). Сүт ақуызы – казеин.

8.Тірек қызметі. Коллаген, эластин, тірек-қимыл аппараты –сіңір (сухожелия) құрамына кіреді.

9.Энергетикалық - аминқышқылдары гликолиз процессінде ыдырайды, клетканы энергиямен қамтамассыз етеді.

Ақуыздардың жіктелуіндегі басқа қызметтерін айта кетсек:

- изофункциональді ақуыздар – бұл ақуыздар, бірдей немесе бір-біріне жақын қызметтерді атқарады, бірақ құрылысындағы ерекшелігі көп емес, белгілі физиологиялық ерекшеліктері болады. Мысалы адам гемоглобиндері:

Гемоглобин А – ересек адам эритроциттері гемоглобинінің 98%-тін құрайды.
Гемоглобин А₂ – ересек адамда 2 % болады.
Эмброинальді гемоглобин – эмбриональді жетілудегі ерте этаптарында көрінеді.
Гемоглобин F- эмбриональді гемоглобинді, жетілудің 6 –шы айында алмастырады.

Гемоглобиннің барлық бұл түрлері бір қызметті атқарады: - ол оттегін тасымалдау, бірақ оттегіне деген сәйкестігі, дәрежісі жағынан айырмашылығы болады.

F – гемоглобиннің оттегіне жақындығы жоғары, анасының қанындағы А – гемоглобинінің, ұрықтағы F гемоглобиніне диффузиялануына қабілетті

Изоақуыздар. – ақуыздардың көптеген түрлері ағзадағы бір түрде байқалады. Мысалы, коллагендер.

Гомологиялық белоктар. Әртүрлі түрлі ағзада бір қызметті атқарады.
1 – Денатурация – табиғи құрылысынң бұзылуы.

2 – Ренатурация, рефолдинг - қайтадан құрылу

3 – Фолдинг - дұрыс үшөлшемді құрылымға пептидті шынжырды орау.

4 – Шаперон – көмекші ақуыздар.

5 – Фолдаза – фолдинг ферменттері

6 – глобулалар – шар тәрізділер.

7 – Приондар – конформациясы дұрыс емес ақуыздар.

8 – фибрирлярлы ақуыздар – бұлшық ет ақуыздар.

9– лиганда – ақуыздың конформациясына әсер етеді. Мысалы: гемоглобиннің құрылысына әсер етеді, оның лигандасы гем және оттегі.

10 - Ақуыз конформациясы – оның құрылысының бұзылысы.

11-Домендер - ақуыздың бөлшегі немесе басқа биомалекула.

Әдебиет:

Негізгі

1. С.А.Әбілаев. Молекулалық биология және генетика: Оқулық.- Шымкент: «Асқаралы» баспасы, 2008.- 424 с.

2. С.А.Әбілаев. Молекулалық биология және генетика: Оқулық.- 2-ші, түзет. Ж. Толық, 2010.- 388 б.

Қосымша:

1. Бегімқұл Б. Медициналық генетика негіздері: оқулық.- Астана: Фолиант, 2008.- 336 с.

2. Е. Куандыков, С.А. Әбілаев. Медициналық биология және генетика.- Алматы: НАS,2006.-320 б.

Бақылау сұрақтары:

Аминқышқылдар құрылысының жоспары.
Ақуыздың екінші құрылымында пайда болатын байланыстар.
Ақуыздың белсенді орталықтары.
Приондар туралы түсінік.
Ақуыздың денатурациясы.
Ақуыздың негізгі қызметтері.

	Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген		Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген
	Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген		Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген
	Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген		Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген
	Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген		Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген
	Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген		Қмму ф 4/3-04/02 Қмму бе 4/02 2007 ж. 14 маусымдағы Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында бекітілген