Tibbiy va biologik kimyo kafedrasi Biologik kimyo 2

Tibbiy va biologik kimyo kafedrasi Biologik kimyo 2 kurs Biologik kimyo faniga kirish. Oqsillar biologik faolligining ularning fazoviy konfiguratsiyasiga bog ׳ liqligi Ma’ruzachilar: R. S. Sobirova, F. X. Inoyatova, M. U. Kulmanova

Ko ׳ rib chiqiladigan savollar • Biologik kimyo fani va uning vazifalari. • Biokimyoning asosiy bo ׳ limlari, ularning yo ׳ nalishi, tibbiyotdagi ahamiyati, klinik biokimyo. • Oqsillarning asosiy vazifalari, a’zo va to ׳ qimalarning oqsil tarkibi. • Oqsillarning aminokislota tarkibi. • Oqsillarning birlamchi qurilishi va uning turli-tumanligi • Oqsil molekulasining fazoviy konfiguratsiyasi darajalari (ikkilamchi, uchlamchi va to ׳ rtlamchi qurilishlari). • Oqsillar funksiyalari va ularning qurilish darajalariga bog ׳ liqligi. • Izofunksional oqsillar. Oqsillarning ligandlar bilan bog ׳ lanishi. • Oqsillar tarkibini ontogenezda va kasalliklarda o ׳ zgarishi.

• Structure, functions spatial konformation fibers

• Biological chemistry - a science studying the chemical nature of substances, a part live organisms, their transformations, and also communication of these transformations with activity of bodies and fabrics. • The primary goal of biological chemistry is finding -out fundamental biology problems at molecular level.

The subject of biological chemistry consists of 3 sections: • 1. Static biochemistry • 2. Dynamic biochemistry • 3. Functional biochemistry The biological chemistry is closely connected with such subjects, as: bioorganic chemistry, normal anatomy, physiology, histology, pharmacology, clinical subjects

• Fibers are high-molecular nitrogen have the organic connections consisting of amino acids. • Into structure of fibers enter 20 various α the-amino acids connected among themselves peptid by communications. • Elementary structure of fibers: • Carbon - 50 -54 % • Oxygen - 21 -23 % • Hydrogen - 6, 5 -7, 3 % • Nitrogen - 15 -17 % • Sulphur - 0, 5 %

The basic functions of fibers • • • The katalitic The nutritious The transport The protective The structural Regulation (hormonal)

• Biologik kimyo – tirik organizmlar tarkibiga kiruvchi moddalarning kimyoviy tabiati, ularning o ׳ zgarishi, shuningdek bu o ׳ zgarishlarning a’zo va to ׳ qimalar faoliyati bilan bog ׳ liq holda o ׳ rganadigan fan. • Biologik kimyoning asosiy vazifasi molekulyar darajada zaminiy, umumbiologik masalalarni hal etishdan iboratdir.

Biologik kimyo fani uch qismdan iborat: • • 1. Statik biokimyo 2. Dinamik biokimyo 3. Funksional biokimyo Biologik boshqa fanlar bilan uzviy bog ׳ liq: bioorganik kimyo, normal anatomiya, fiziologiya, gistologiya, farmakologiya, klinik fanlar.

• Oqsillar yuqori molekulali azot saqlovchi organik moddalar bo ׳ lib, ular aminokislotalardan tashkil topgandir. • Oqsillarning elementlar tarkibi: • Uglerod - 50 -54% • Kislorod – 21 -23% • Vodorod – 6, 5 -7, 3% • Azot – 15 -17% • Oltingugurt – 0, 5%

Oqsil va peptidlar

A’zo va to ׳ qimalarning oqsillari • Oqsillar odam tana vazni quruq massasining taxminan 45%ni tashkil etadi. • Mushak, o ׳ pka, taloq, buyrak quruq massasining 70 -80%. • Suyak, yog ׳ to ׳ qimasida 3 -8%. • Polipeptid zanjiri 50 aminokislotadan kam bo ׳ lsa – peptid deb ataladi, ularga rilizing gormonlar, enkefalinlar, neyropeptidlar, angiotenzinogen 2, glutation, vazopressin, oksitotsin, kininlar va boshqalar kiradi. 50 aminokislotadan ziyod bo ׳ lsa – oqsil deb ataladi (miozin, RNK-aza, kollagen, lizotsim, immunoglobulinlar, albuminlar, insulin va boshqalar).

Oqsillarning asosiy vazifalari • • • • Fermentativ yoki katalitik Gormonal yoki regulyator Retseptor Transport Struktur Tayanch yeki mexanik Rezerv yoki trofik Mexanokimiyoviy yoki kiskarish Elektroosmotik Energotransformatsiya Kogenetik Antitoksik Toksik Gemostatik

Peptidlarning asosiy vazifalari • Gormonal (rilizing gormonlar, vazopressin, oksitotsin, melanotsit stimullovchi gormon, glyukagon) • Xazm qilish jarayonlarini boshqarish (gastrin, xoletsistokinin, vazointestinal peptid) • Қon tomirlar tonusini va AB boshqarish (bradikinin, kallidin, angotenzin 2) • Ishtaxani boshqarish (leptin, neyropeptid Y, melanotsit stimullovchi gormon, β-endorfinlar) • Og ׳ riqni qoldiruvchi peptidlar (enkefalinlar, endorfinlar, opioid peptidlar) • MNS faoliyatini, uyqu, xotira, o ׳ zlashtirish, xayajon, qo ׳ rquv jarayonlarida ishtirok etuvchi peptidlar.

-aminokislota tasnifi І. radikalni (R) kimyoviy strukturasiga kora: а) aromatik: fenilalanin, tirozin. CH 2 – CH – COOH fenilalanin NH 2 б) alifatik: glicin, alanin, valin, serin, glutamin кислота. COOH – CH 2 – CH – COOH glutamin kislota NH 2 в) geterociklik: тriptofan, gistidin, oksiprolin, prolin. СООH N H prolin

ІI. Kislota asos xossasiga kora: neytral, asosli va kislotali aminokislotalar а) neytral – bu monoaminomonokarbon glicin izoleycin serin alanin metionin treonin valin fenialanin aspargin glutamin prolin triptofan leycin CH 3 – CH – COOH NH 2 alanin b) asosli – bu diaminomonokarbon kislotalar, musbat zaryadli: arginin, gistidin, lizin. NH 2 – (CH 2)3 – CH 2 – CH – COOH lizin NH 2 в) kislotali– bu monoaminodinokarbon kislotalar, manfiy zaryadli: aspargin kislota, glutamin kislota cistein, tirozin. НООС– CH 2 – CH – COOH aspargin kislota NH 2

ІІІ. Radikalni kutubliliga karab yoki suv bilan ta’sirlanishi xossasiga kura aminokislotlar bulinadi: а) nopolyar (gidrofob); б) polyar (gidrofil). ІV. Fiziologik yeki biologik kiymatiga kura aminokislotlar bulinadi: а) almashtirib bulmaydigan(10): arginin metionin valin treonin gistidin triptofan izoleysin fenilalanin leysin lizin b) Almashtirib buladigan: glitsin, alanin, serin, asparaginovaya kislota, glutaminovaya kislota, asparagin, glutamin, sistein, sistin, tirozin.

Oqsillar tasnifi • • Shakli (globulyar va fibrillyar) Molekulyar massasi (kichik va yuqori molekulali) Kimyoviy tuzilishi (oddiy va murakkab) Bajaradagan funksiyasi Xujayrada joylashishi Organizmda tarqalishi (qon, limfa, yurak) Miqdoriy jihatdan o ׳ zgarib turishi (doimiy – konstituitiv va indutsibel) • Yashash davri (qisqa va uzoq muddatli)

Oqsillarning 4 xil qurilish darajalari tafovut etiladi: Birlamchi ikkilamchi uchlamchi Turtlamchi struktura Aminokislotalar ketma-ketligi Α spiral Polipeptid zanjir Subbirliklar ansambili

• Oqsil molekulasi polipeptid zanjirida aminokislotalarning ma’lum tartibda ketma -ket joylashishiga oqsillarning birlamchi strukturasi deb aytiladi. • Oqsillar birlamchi strukturasi asosida peptid bog ׳ i yotadi.

Oqsil tuzilishi N-uchi Peptid bog C-uchi

Peptid bog ׳ ni hosil bulishi Peptid bog. C-N 0, 132 nm Peptid (amid) bog

Peptid bog ׳ tuzilishi Peptid bog trans konfiguraciyaga ega C-oxiri N-oxiri

• Oqsillarning biologik xususiyatlari va spetsifikligi ularning birlamchi strukturasiga bog ׳ liqdir. • Oqsil molekulasidagi 1 yoki 2 aminokislotaning boshqa aminokislotaga almashishi ular vazifasining buzilishiga olib keladi. • Oqsilarning tur (insulin) va tur ichidagi spetsifikligi ularning birlamchi strukturasiga bog ׳ liqdir.

Insulin A zanjirining tur spetsifikligi tur Aminokislota qoldiqlarini joylashishi 8 9 10 Odam tre ser ile Xokiz ala ser val Chochqa tre ser ile Ot tre gli ile qoy ala gli val Kit tre ser ile

• Oqsillarning birlamchi tuzilishi ularning funksional spetsifikligini belgilaydi. • Vazopressin • Sis-tir-fen-gli-asp-sis-pro-arg-gli-NH 2 • Oksitotsin • Sis-tir-ile-gli-asp-sis-pro-ley-gli-NH 2

• • Nv. A va Hb. S N-oxiri aminokislotalari: Val-gis-ley-tre-pro-glu-liz Val-gis-ley-tre-pro-val-glu-liz Turli turdagi sitoxrom S molekulasidagi aminokislotalarning odam sitoxrom S-siga nisbatan farqi: Makakus rezus - 1 Қuyon -9 Tovuq - 13 Қurbaqa - 18

Oqsilni ikkilamchi strukturasi Polipeptid zanjirni tartibli strukturasi va SO i NH-gruppalari orasida vodorod boglar bilan boglanishi. Ikkilamchi struktura turlari: α-spiral β-qavatma qavat struktura betartib koptokcha (random coil) birlamchi ikkilamchi

Oqsilni ikkilamchi strukturasi - α-spiral N-oxiri 0, 54 nm 3, 6 а. к. na 1 burama C-oxiri α-spiralni xususiyati: 18 a. k. Spiralni 5 ta buramasini xosil qiladi 1 burama – 3, 6 a. k. , h q 0, 54 nm birinchi aminokislotani SO - - -NH turtinchi aminokislota bilan vodorod bogi xosil qiladi α-spiral stabillashtiradi: Ala, Val, Leu, Phe, Trp, Met, His, Gln α-spiral destabillashtiruvchilar: Gly, Glu, Asp, Ile, Lys, Arg, Tyr, Asn, Ser, Cys Pro α –spiralini burilishlarida joylashadi

Oqsilni ikkilamchi strukturasi - α-spiral α-Spiral polipeptid zanjirni ota zich upakovkasi Oqsillarda faqat ong α-spirallar uchraydi Vodorod bog СО - - -NH

Oqsilni ikkilamchi strukturasi - β-qavatma qavat struktura Β-qavatma qavat struktura yoki “taxlangan bar” – bu polipeptid zanjirni zigzak zanjirlarni ozaro vodorod SO - - -NH boglar bilan boglanadi 0, 272 нм

Oqsilni ikkilamchi strukturasi - β-qavatma qavat struktura Paralell struktura Antiparalell struktura Yonidan korinishi

Oqsillarda ikkilamchi strukturalarni uchrashi • polipeptid zanjiridagi aminokislotalarning funksional guruxlari orasidagi vodorod bog ׳ lanishlar ikkilamchi qurilishni hosil qiladi (α-spiral, β-struktura, betartib koptokcha). • α-spiralda polipeptid zanjir o ׳ q atrofida o ׳ raladi va vodorod bog ׳ lar bitta polipeptid zanjir orasida hosil bo ׳ ladi (ichki vodorod bog ׳ lar) va ular polipeptid zanjirini qisqartiradi. • β-strukturada vodorod bog ׳ lar bitta polipeptid zanjirining parallel qismlarida yoki bir-necha polipeptidlar orasida xosil bo ׳ ladi. • Bitta oqsilda xam α-spiral, xam β-struktura bo ׳ lishi mumkin.

Oqsillarda turli xil ikkilamchi qurilishlarning miqdori • Faqat α-spiraldan tashkil topgan oqsillar (mioglobin, gemoglobin) • α-spiral va β-struktura oqsil molekulasida bir xil miqdorda uchraydigan oqsillar (LDG, FGK). Ulardagi α-spirallar domenlarni hosil qiladi. Domen – bu polipeptid zanjirining globulyar shaklga ega bo ׳ lgan mustaqil qismi. • Faqat β-strukturadan tashkil topgan oqsillar (immunoglobulinlar, SOD). • Asosan betartib koptokcha hosil qiluvchi oqsillar.

Oqsillarning uchlamchi qurilishi • Birlamchi va ikkilamchi qurilishga ega bo ׳ lgan oqsillarning fazoviy joylashishi uchlamchi qurilishni hosil qiladi. Bunda gidrofob yadro va gidrofil qavat hosil bo ׳ ladi, oqsilning faol markazi shakllanadi. • Mustahkamlovchi bog ׳ lar: ion, vodorod, disulfid. • Bunda ikkilamchi superstruktura hosil bo ׳ ladi (βbochkacha, α-spiral-qayilish- α-spiral, «rux barmoqchalari» , «leysinovaya zastejka-molniya» ).

Oqsillar uchlamchi qurilishi Polipeptid zanjidra, ma’lum qismlari ikkilamchi strukturaga ega, odatda fazoviy joylashib nisbatan kompakt tizimni xosil qiladi, ikkilamchi struktura elementlari ta’sirlanib boglar xosil qiladi. Kupgini oqsillar uchun uchlamchi kurilma ularning fazoviy strukturasiga ekvivalent Xar bir oqsil uzini unikal fazoviy kurilmasiga ega

Oqsillar uchlamchi qurilishi α β α/β

Oqsillarning superikkilamchi qurilishi

Oqsillarning to ׳ rtlamchi qurilishi Turtlamchi struktura bir nechta polipeptid zanjirlardan tashkil topgan oqsillarga xos. Bir nechta subbirliklar assotsiatsisi natijasida kompakt globula vujudga keladi. Bu oqsil subbirliklarini fazoda joylashishi. 4 та subbirlikdan 2 subbirlikdan 12 subbirlikdan

Oqsillarning to ׳ rtlamchi qurilishi • Bir-necha polipeptid zanjirlarni fazoviy joylashishi 4 chi qurilishni hosil qiladi. Masalan: geksokinaza - 2, gemoglobin va LDG – 4, glutaminsintetaza – 12, PDG – 312 protomerlardan tashkil topgan. • Ular komplementarlik va folding asosida birikadi va oligomer oqsilni hosil qiladi. • Folding – polipeptid zanjirini to ׳ g ׳ ri fazoviy strukturasining shakllanishi. Bunda «shaperonlar» (mahsus oksillar) ishtirok etadi.

Oqsilni nativ konformatsiyasini xosil bulish boskichlari ( oqsilni Folding ) Oqsilni fazoviy tuzilishini xosil bolishi – murakkab va kop bosqichli protsess 36 а. к. – 1 мс

Shaperonlarni oksil foldingidagi axamiyati • Polipeptid zanjir sintezlanishi, membrana orqali transpoti, oligomer oqsil xosil bo ׳ lishlarni oraliq bochqichlarida oqsilni konformatsiyasi nostabil va agregatsiyaga moil. Nativ konformatsiyasi shakillanguncha aminokislotlarni reaksion yuqori qoldiqlarini biridan saqlash va ajratish zarur. Shaperonlar oqsilni konformatsiyasini turgunligini saqlaydi, oqsilni foldingini ta’minlaydi.

Shaperonlarni tasnifi • • • Molekulyar massasiga nisbatan: Yukori molekul 100 - 110 k. D Sh-90 - molekul. massa ot 83 do 90 k. D Sh 70 - molek. massa ot 66 do 78 k. D Sh-60 Sh-40 Past molekulyar -15 -30 k. D Sintezlanishiga nisbatan: Konstitutiv Indutsebil (normal xolatlarda sintezi sust)

Foldingni buzilishi bilan bog ׳ liq bo ׳ lgan kasalliklar • Ba’zi holatlarda suvda eruvchan oqsillar sharoitni o ׳ zgarishi hisobiga yomon eruvchan holatga o ׳ tadi, agregatsiyalanadi va amiloidlar hosil qiladi. Bunga sabab: • Oqsillar giperproduksiyasi • Xujayraga oqsil konformatsiyasini o ׳ zgartiruvchi omillarni tushishi yoki paydo bo ׳ lishi • Proteoliz jarayonlarini faollashishi va erimaydigan agregatlarning hosil bo ׳ lishi • Mutatsiyalar xisobiga. • Masalan: Alsxaymer kasalligi, prion kasalliklar.

Izofunksional oqsillar • Tirik xujayralarda ma’lum vazifani bajaradigan oqsil bir necha shaklda bo ׳ lishi mumkin, ular izofunksional oqsillar yoki izooqsillar deb ataladi. • Masalan, gemoglobin, fermentlar shakllari.

Izofunksional oqsillar • • • Gemoglobin: Hb A – 2α 2β Hb. A 2 - 2α 2δ Hb. F - 2α 2γ LDG: LDG 1 - NNNN LDG 2 - NNNM LDG 3 - NNMM LDG 4 - NMMM LDG 5 - MMMM

Oqsillarning ligandlar bilan bog ׳ lanishi • xar bir oqsil o ׳ ziga xos modda bilan tanlab bog ׳ lanishi mumkin. Bu moddalar ligandlar deb atalib, turli darajada tuzilgan modda bo ׳ lishi mumkin (past molekulali modda, makromolekula, oqsil).

Ontogenez va kasalliklarda organizm oqsil tarkibining o ׳ zgarishi • Organizm individual taraqqiyotida oqsil tarkibi o ׳ zgarib boradi. Embrional davrda jigar va ichakdagi ko ׳ pchilik fermentlar bo ׳ lmaydi, bola tug ׳ ilganidan keyin sintezlana boshlaydi. • Masalan: homilada – Hb. F, tug ׳ ilgandan so ׳ ng Nv. A bilan almashadi, go ׳ dak bolalar ichagida laktaza miqdori ko ׳ p, yoshi o ׳ tgan sari uni miqdori kamayadi va amilaza ortadi. • Oqsillarning tarkibi turli kasalliklarda o ׳ zgaradi. Bunga qon plazmasi oqsillarini misol keltirish mumkin.

Proteinopatiyalar • Irsiy: • o ׳ roqsimon-xujayrali anemiya, gemofiliya, gangliozidozlar, glikogenozlar, albinizm, irsiy mitoxondrial kasalliklar, sutni ko ׳ taraolmaslik. • Orttirilgan: • gastritlarda kamkonlikning og ׳ ir shakllari, disbakterioz, to ׳ qima va biologik suyuqliklarda oqsillarning miqdoriy va sifat o ׳ zgarishlari, qandli diabet (gemoglobin va kristallinni glikirlanishi), miyelomada Bens-Djons oksilini paydo bulishi, alkalozda Nv. A kislorodga nisbatan moilligini ortishi va gipoksiyani shakillanishi.