Органикалық заттар. Амин қышқылдары. Ақуыз

1. Биологиялық полимерлер қандай заттар? Биополимерлердің молекулаларын құру үшін қандай заттар мономерлер?

а) аминқышқылдары;

б) нуклеин қышқылы;

в) полисахаридтер;

г) нуклеотидтер;

д) ақуыздар;

е) моносахаридтер.

Биологиялық полимерлер: б) нуклеин қышқылдары; в) полисахаридтер; д) ақуыздар.

Биополимерлердің молекулаларын құру үшін мономерлер: а) аминқышқылдары; г) нуклеотидтер; е) моносахаридтер.

2. Барлық амин қышқылдарына қандай функционалдық топтар тән? Бұл топтар қандай қасиеттерге ие?

Барлық амин қышқылдарына негізгі қасиеттері бар аминотоптың (–NH2) және қышқыл қасиеттері бар карбоксильді топтың (–СООН) болуы тән.

3. Табиғи ақуыздарға қанша амин қышқылы қатысады? Осы амин қышқылдарының жалпы құрылысын атаңыз. Олар немен ерекшеленеді?

Табиғи ақуыздардың пайда болуына 20 амин қышқылы қатысады. Мұндай амин қышқылдары ақуыз түзуші деп аталады. Олардың молекулаларында карбоксильді топ және аминогруппа көміртегінің бір атомымен байланысты. Бұл белгі бойынша ақуыз түзетін амин қышқылдары өзара ұқсас.

Ақуыз түзетін аминқышқылдары бүйірлік топтың (радикалдың) құрамы мен құрылысымен ерекшеленеді. Ол толық емес немесе полярлық (бейтарап, қышқыл, негізгі), гидрофобты немесе гидрофильді болуы мүмкін, бұл әрбір амин қышқылына ерекше қасиеттер береді.

4. Амин қышқылдары полипептидті тізбекке қалай қосылады? Дипептид және трипептид салыңыз. Тапсырманы орындау үшін 6-суретте көрсетілген амин қышқылдарының құрылымдық формулаларын пайдаланыңыз.

Бір амин қышқылының амин тобы (–NH2) басқа амин қышқылдарының карбоксил тобымен (- СООН) өзара әрекеттесуі мүмкін. Бұл ретте су молекуласы бөлінеді, ал аминотоптың азотты атомы мен карбоксильді топтың көміртегінің атомы арасында пептидті байланыс пайда болады. Түзілетін молекула молекуланың бір соңында еркін аминогруппа, ал екіншісінде – еркін карбоксиль тобы бар дипептид болып табылады. Осының арқасында дипептид олигопептидтер түзе отырып, басқа амин қышқылдарын өзіне қосуға болады. Егер осылайша амин қышқылдарының 10 қалдықтары қосылса, онда полипептид пайда болады.

5. Ақуыздардың құрылымдық ұйымының деңгейлерін сипаттаңыз. Белокты молекулалардың құрылымдық ұйымдасуының әртүрлі деңгейлері қандай химиялық байланыстар тудырады?

Ақуыз молекулалары олардың құрылымдық ұйымының төрт деңгейін білдіретін әртүрлі кеңістіктік формаларды қабылдай алады.

Пептидті байланыстарға қосылған аминқышқыл қалдықтарының тізбектері (сызықтық тізбектілігі) ақуыз молекуласының бастапқы құрылымын білдіреді. Ағзаның әрбір ақуызы бірегей бастапқы құрылымы бар. Бастапқы құрылым негізінде құрылымдардың басқа түрлері құрылады, сондықтан алғашқы құрылым ақуыздың нысанын, қасиеттерін және функцияларын анықтайды.

Екінші құрылым NH-топтардың сутегі атомдары мен полипептидті тізбектің әртүрлі аминқышқыл қалдықтарының CO-топтарының оттегінің атомдары арасында сутектік байланыстардың пайда болуы нәтижесінде пайда болады.

Үшінші құрылым сутегі, иондық, дисульфидтік (цистеин амин қышқылының қалдықтары арасындағы s–S байланыстары) және су ортасындағы ақуыз молекуласының атомдарының әртүрлі топтары арасында пайда болатын басқа да байланыстардың пайда болуы есебінен қалыптасады. Бұл ретте полипептидті спираль гидрофобты аминқышқыл радикалдары глобуланың ішіне батырылады, ал гидрофильді жер бетінде орналасады және су молекулаларымен өзара әрекеттеседі.

Кейбір ақуыздар молекулаларының құрамына бір ғана емес, бірнеше полипептидтер кіреді. Сондықтан төрттік құрылым қалыптасады. Полипептидтер ковалентті байланыстармен байланыспайды, төрттік құрылымның беріктігі әлсіз молекулааралық күштердің өзара әрекеттесуімен қамтамасыз етіледі.

Осылайша, ақуыз молекуласының бастапқы құрылымы амин қышқылдарының қалдықтары арасындағы пептидті байланыстардың болуымен байланысты. Екінші құрылым сутегі байланыстарын, үштік – сутегі, иондық, дисульфидтік және т.б., төрттік – әлсіз молекулааралық өзара әрекеттесуді тұрақтандырады.

6. Адам және жануарлар тағамнан амин қышқылдарын алады. Өсімдіктерде амин қышқылдары неден синтезделуі мүмкін?

Өсімдіктер-автотрофты организмдер. Олар алғашқы фотосинтез өнімдерінен аминқышқылдарын синтездейді (олар өз кезегінде көмірқышқыл газы мен судан құралады) және құрамында азот бар бейорганикалық қосылыстар (аммоний иондары, нитрат-иондары). Осылайша, өсімдіктерде амин қышқылдарын синтездеу үшін бастапқы заттар СО2, Н2О, NH4+ (NH3), NO3–болып табылады.

7. Егер әрбір амин қышқылын тек бір рет пайдалануға болатын болса, амин қышқылының үш молекуласынан қанша түрлі трипептидтер құруға болады (мысалы, аланин, лизин және глутамин қышқылы)? Бұл пептидтер бірдей қасиеттерге ие бола ма?

Құруға болады алты трипептидов: Ала–Лиз–Мом, Ала–Мом–Лиз, Лиз–Ала–Мом, Лиз–Мом–Ала, Мом–Ала–Лиз және Мом–Лиз–Ала. Барлық алынған пептидтер әртүрлі қасиеттерге ие болады.

8. Белоктардың қоспасын компоненттерге бөлу үшін электрофорез әдісі қолданылады: электр өрісінде белгілі бір жылдамдықпен жеке белокты молекулалар электродтардың біріне жылжытылады. Бұл ретте бір ақуыз катодқа қарай қозғалады, басқалары анодқа ауыстырылады. Ақуыз молекуласының құрылымы оның электр өрісінде қозғалу қабілетіне қалай байланысты? Ақуыз молекулаларының қозғалыс бағыты неге байланысты? Олардың жылдамдығы неге байланысты?

Су ерітінділерінде ақуыз құрамына кіретін қышқыл амин қышқылдарының радикалдары карбоксильді топтардың диссоциациясы салдарынан теріс зарядталған:

–СООН → — СОО — + Н+

Негізгі амин қышқылдарының радикалдары сутегі иондарының (Н+) осы радикалдардың құрамына кіретін азот атомдарына қосылуы есебінен оң зарядқа ие:

–NH2 + Н + → NH3+

Полипептидті тізбектің ұшындағы карбоксильді топ пен аминотоптар да заряд алады (тиісінше теріс және оң). Осылайша, белокты молекуланың ерітіндісінде белгілі бір жиынтық заряд бар, бұл оның электр өрісіндегі қозғалысын тудырады.

Ақуыз молекуласының заряды қышқыл және негізгі амин қышқылдарының қалдықтарының арақатынасына байланысты. Егер ақуыз құрамында қышқыл амин қышқылдарының қалдықтары басым болса, онда молекуланың жиынтық заряды теріс болады және ол анодқа (оң зарядталған электродқа) ауысатын болады. Егер негізгі амин қышқылдарының қалдықтары басым болса, онда молекуланың жиынтық заряды оң болады және ақуыз катодқа қарай қозғалатын болады (теріс зарядталған электрод).

Қозғалыс жылдамдығы ең алдымен ақуыз молекуласының зарядының көлеміне, оның массасына және кеңістіктік конфигурациясына байланысты.