Ақуыз - аминқышқылдарынан құралған органикалық зат

 Жоспары 

І.Кіріспе 

     1. Ақуыз - аминқышқылдарынан құралған органикалық зат

ІІ.Негізгі бөлім

1. Фолдинг және фолдинг факторлары. 
2. Шаперондар және оның сипаттамасы
3. Ақуздағы қызметі

ІІІ.Қортынды

        Ақуыздар — жасушаның ең маңызды макромолекулаларының бірі. Оның элементтік құрамын, құрылысының теориясын алғашқылардың бірі болып зерттеген және «протеин» (protein – бірінші) деп атауды ұсынған голландия химигі және дәрігері Г.Я. Мульдер (1802-1880) болатын.

     Ақуыздар аминқышқылының тізбегінен тұрады. Ақуыздар тірі организмның құрамына кіріп қажетті маңызды функцияны атқарады. Ақуыздарды құрылымы және функционалды атқаратын қызметіне қарай бөлу қиын. Ақуыздарды құмына, қышқылдығына қарай ақуыз емес топтарына қарай бөлген. Демек, ақуыздар жай (протеин) және күрделі (протеид) деп бөлінеді.Жай ақуыздар гидролиздегенде тек аминқышқылын түзеді. Жай ақуыздарға альбумин, склеролротеидтер жатады. Күрделі ақуыздарға ақуызбен нуклеин қышқылының комплекстері (нуклеопротеидтер), полисахаридтермен ақуыз комплестері (гликопротеидтер), липидтер (липопротеидтер), бояғыш заттармен (хромопротеидтер), фосфор қышқылының қалдықтарымен (фосфопротеидтер), ауыр мателдардың иондары (металопротеидтер) жатады. Ақуыздар молекуласының формасы бойынша глобулалы және фибрилді деп бөлінеді.

     Ақуыздар реакцияға түскенде әр түрлі түске боялады, сондықтан оларды сапалық анализ жасаумен анықтайды. Ақуыздардың (пептидтер) қасиеті – олардың құрамына кіретін аминқышқылдардың табиғатымен және мөлшерлік қатынастаырмен анықталады. Ақуыз молекуласында аминқышқылдары бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы байланысып үлкенді кішілі полипептид тізбегін түзеді.

Фолдинг және фолдинг факторлары. 
     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.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. Шаперондар барлық органеллаларда және цитоплазмада табылды. Ақуыздар-шаперондар полипептидтердің белсенді бетімен негізінен байланысу жолымен әрекеттеседі, мысалы, гидрофильді бетімен. Шаперондар бұл белсенді беттерді қоршайды және агрегациядан сақтайды, полипептидті шынжырдың дұрыс қалануын жеңілдетеді. 
Шаперондардың кейбір сипаттамасы 
     1. Көптеген ағзаларда болады: бактериядан адамға дейін; 
     2. Көбісі жылылық шокты ақуыз деп атайды (hsp); 
     3. Қайтадан синтезделінген ақуыздарды денатурациялау жағдайы кезінде кейбіреулері себепші болады. 
     4. Олар жазылған және оралған ақуыздармен байланысады; 
     5. Көптеген шаперондар АТР-азды белсенділікпен АТР немесе АДР-тартатын, ақуыз-шаперонмен өзара көмектесе әрекет жасауға ие болады; 
    6. Әртүрлі клеткалар бөліктерінде: цитозоль, митохондрия, ЭПР қуысында табылады. 
      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. . Мида конформациясы дұрыс емес прионды ақуыздар бар, бірақ кейбір ауруларда оның конформациясы өзгереді және бұл ақуыз – прион немесеақуызды 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. Көптеген жасушаішілік ақуыздарда олардың бір-бірімен бірігіп әсер ететін, «серіктестерінің» саны аз, бір ғана болуы да мүмкін. Мысал ретінде, рецептор және оның лигандаларын жатқызуға болады, олар бір-бірімен кілт және құлып сияқты сәйкес келеді. Басқа рецептор типтеріне бұл лигандалар сәйкес келмейді, және әрбір рецептор өзіне құрылым жағынан жақын лигандаларын немесе заттарын белсендіреді. Бұдан шаперондардың ерекшелігі әртүрлі жұмыстарды орындауы үшін, ақуыздың кең айналымымен әсерлеседі. Мысалы, жаңатүзілген аминқышқылдары тізбегінің дұрыс кеңістіктік конфигурацияны қабылдауға көмектеседі, зақымданған ақуыз малекулаларын жинақтайды, ақуыздарды әртүрлі қауіптерден қорғай отырып керек орындарға тасымалдайды.

      Шаперондар жұмысының маңызын бірқатар мысалдармен көрсетуге болады. Ақуыз өз миссиясын орындау үшін қажет жерге керек уақытында болуы ғана емес, сонымен қатар белгілі конфигурацияда «қалыпта, пішінде болуы» керек. Әрбір аминқышқылы цитоплазманың сулы ортасында өзіндік сезінеді. Гидрофобты аминқышқылдары сулы ортамен байланыс жасаудан қашады және ақуыз глобуласының ішінде «тығылады». Гидрофильді аминқышқылдарының бұлардан айырмашылығы, глобуладан сыртқа сулы ортаға шығады. Тізбектердің кеңістікте дұрыс таралуына бұл жеткілікті емес, сонымен қатар көмекке шаперондар келеді жиірек. HSP60.

     Йельск университетінен Артуру Горвич (Arthur L. Horwich) мәліметі бойынша, бұл шаперон көптеген суббірліктерден тұратын таңқурайдың жемісіне ұқсас құрылысты. Оның ішкі құрылысы жоғарыгидрофобты және өзінде гидрофобты аминқышқылдарын тартады. Ақуыз глобулаларын дұрыс жинақтауына байланысты HSP60 шаперондар фолдаза атына ие болды. (ағылшын тілінен. to fold - «жинақтау,орау»). HSP100 ақуызын қарама-қарсы антифолдазалар (от to unfold - «бұру») деп атайды. Оның да суббірілікті құрылым бар және HSP70 шаперондарымен бірігіп қызмет жасайды. HSP60 ақуыз типінен, көптеген шаперондардың ерекшелігі субстратты өзіне қарай тартпайды.

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.

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.  
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). 

 
 Пайдаланған әдебиеттер:

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.
3. Бегімқұл Б. Медициналық генетика негіздері: оқулық.- Астана: Фолиант, 2008.- 336 с.
4. Е. Куандыков, С.А. Әбілаев. Медициналық биология және генетика.- Алматы: НАS,2006.-320 б.