Қазақстан республикасы жоғары оқу орындарының Қауымдастығы с. Қ. Тұртабаев

35
Белоктың бірінші деңгейдегі құрылымы
.
 
Белок молекуласы-
ның бірінші деңгейдегі құрылымы полипептидтік тізбектегі амин 
қышқылдарының реттеліп орналасуы. Бірінші деңгейдегі құ-
рылымға тəн пептидтік байланыс ұзындығы 0,132 нм, бұл –С– 
N- байланысынан (0,149 нм) кіші, С = N қос байланысынан ұзын 
(0,127 нм) (3-сурет). Кейбір ғалымдар пептидтік байланысты 
ішінара қос байланыс, ішінара дара байланыс деген пікір айту-
да. Л. Полинг пен Р. Кори рентген құрылымдық анализ əдісімен 
пептидтік байланыс бұрышын анықтап, полипептидтік тізбек 
бір жазықтықта орналасқанын дəлелдеді. Дара байланыстардың 
бұралу бұрыштары торсионды болып келеді де, N-С
α
 бұрышы φ, 
ал С-С
α
 бұрышы – ψ деп белгіленеді. Əр амин қышқылының өзіне 
тəн бұралу бұрышы болады, бұл белоктардың екінші құрылымын 
сипаттайды. Пептидтік тізбектегі орынбасушы топтар пептидтік 
байланысқа цис- немесе транс- жағдайында ие болуы мүмкін 
жəне транс- жағдайдағы пептидтік байланыс мықтырақ келеді, 
бұл табиғи белоктарда (полипептидтерде) көп таралған, ал цис- 
пептидтік байланыстар сиректеу кездеседі жəне көбінесе оны 
пролин қалдықтары түзеді.
Соңғы жылдары белоктар биохимиясының дамуының арқа-
сында белоктардың бірінші құрылымы туралы мəліметтер жи-
нақталуда, қазіргі кезде 14-тен астам белоктардың бірінші құ-
рылымы белгілі болды.
Белок молекуласында бір немесе бірнеше тізбек болуы мүм-
кін, мысалы рибонуклеазада 1 тізбек, инсулинде – 2, гемоглобин-
де – 4, т.б.
Полипептидтік тізбектің екі соңы бар. Бос NH
2
-тобы бар 
соңын N - шеті деп, ал бос СООН тобы бар соңын С - шеті деп 
белгілейді. Əдетте тізбектің басын N шетінен бастайды. Ең 
бірінші өткен ғасырдың 50-ші жылдарында инсулин гормонының 
бірінші деңгейдегі құрылымын анықтаған ағылшын биохимигі 
Ф. Сенгер болды. Ол белокты 1-фтор-2,4-динитробензолмен 
(ДНФБ) өңдеген, бұл реагент белоктың бос NH
2
 тобымен бай-
ланысып, сары түсті полипептидтік 2,4 - динитро-фенилді ту-
ындысын түзеді. Осы қосылысты қышқылмен өңдегенде оның 
құрамындағы барлық пептидтік байланыстар үзіледі, бірақ ДНФБ-
мен N-шеткі амин қышқылының арасындағы коваленттік байла-

36
ныс өзгеріссіз қалады. N-шеткі амин қышқылы ерітіндіде 2,4-ди-
нитрофенил туындысы түрінде болады, ал белок молекуласының 
құрамындағы басқа амин қышқылдары жеке-жеке бөлініп кетеді. 
ДНФБ мен байланысқан ең бастапқы N-шеткі амин қышқылын 
хроматографикалық əдісті пайдалана отырып, оңай анықтауға бо-
лады:
Белок молекуласының N–шетіндегі амин қышқылын анық-
тайтын тағы бір əдіс Эдман ұсынған фенилтиоционат əдісі. Бұл 
əдіс бойынша белокқа фенилтиоцианатпен (Эдман реактиві) əсер 
етеді.
     C
6
H
5 
– N = C + H
2
N – CH– CO – HN – CH– CO – HN – – – COOH  
   
                        ║               │                         │
                        S                R
1
                        R
2
                                                                                                         
:
C
6
H
5 
– NH – C – HN – CH– CO – HN – CH – CO – HN – – – COOH 
                             ║              │             :           │
                             S               R
1
                        R
2
Түзілген аралық қосылысқа сусыз хлорлы сутегімен əсер ет-
кенде, N шеткі амин қышқылы Эдман реактивімен байланысқан 
күйінде белоктың молекуласынан бөлініп сақиналанады да, фе-
нилтиотидантоин түзеді. Оның қандай амин қышқылы екенін 
хроматографиялық əдіс арқылы анықтауға болады. Бұл əдістің 
бір артықшылығы - қалған белок молекуласына осы əдісті қайта 
қолдана отырып, екінші, үшінші т.б. орында тұрған N шеткі амин 
қышқылдарын біртіндеп анықтауға болады. Міне, осы принципке 
сүйене отырып, белоктың немесе пептидтің құрамындағы амин 
қышқылдарының реттеліп орналасу тəртібін N шетінен бастап 
анықтайтын автоматты анализатор жасалынған. Осылардан басқа 
N шеткі амин қышқылын белокқа дансилхлорид реагентімен əсер 
ете отырып, анықтауға болады. Белок молекуласының бос кар-
боксил тобы бар С-шетіндегі амин қышқылын анықтайтын да 
бірнеше əдістер бар. Солардың ішінде жапон ғалымы С. Акоба-
ри ұсынған əдіс. Бұл жағдайда белок молекуласын гидразинмен 
өңдеп ыдыратады. Нəтижесінде пептидтік байланыстар үзіліп, 

37
бөлініп шыққан əрбір амин қышқылдары гидразинмен байланыса 
отырып, амин қышқылдарының гидразидін түзеді. Тек ең соңғы 
С-шеткі амин қышқылы бос күйінде бөлінеді. Оны жоғарыда 
айтылғандай хроматографиялық əдіспен анықтайды.
H
2
N–CH–CO–HN–CH–CO–HN– – – – CO–HN–CH–COOH + 2NH
2
–NH
2
         │                    │                                             │
         R
1
                   R
2
                                            R
x      
гидразин
        (H
2
N–CH–CONHNH
2
)
n-1
  + R
x
CH–COOH
                                            │                                     │
                                            R                                     NH
2
                       амин қышқылдарының гидразиді         бос аминқышқылдары
С-соңғы амин қышқылын карбоксипептидаза ферментімен 
əсер етіп бөліп алуға да болады. Бұл фермент белок құрамында-
ғы пептидтік байланысты тек бос СООН - тобы бар жағынан 
үзеді. Полипепидтен бөлінген С-шеткі амин қышқылын хро-
могографиялық əдісті қолдана отырып, анықтауға болады. 
Белоктағы амин қышқылдарының орналасу тəртібін (бірінші 
деңгейдегі құрылымын) толық анықтау үшін алдымен ұзын 
полипептидтік тізбекті - белок молекуласын кішірек фрагмент-
терге бөлшектейді. Ол үшін белокты əртүрлі ферменттердің 
əсерімен немесе химиялық əдіспен қысқа пептидтерге ыдыра-
тады да, солардағы амин қышқылдарының орналасу тəртібін 
жоғарыда келтірілген əдістерді қолдана отырып анықтайды.
Белок молекуласының екінші деңгейдегі құрылымы.
 Белок 
молекуласының екінші деңгейдегі құрылымы сутектік бай-
ланыспен бекітіледі.
 
Белок молекуласындағы полипептидтік 
тізбек ұзыннан-ұзақ созылып жатқан түзу тізбек емес. Осындай 
тұжырымға ғалымдар белоктың рентгенограммасын қарастыра 
отырып келген. Осы бағытта біраз зерттеулер жүргізген аме-
рика ғалымдары Л. Полинг пен Р. Кори. Олардың алға қойған 
мақсаты белоктағы полипептидтік тізбектің конформациясын, 
яғни кеңістікте орналасуын зерттеу болды. Алынған нəтижелерге 
сүйене отырып, əрбір молекуланың үш өлшемді құрылымының 
барын айқындады, əсіресе, маңыздысы пептидтік байланыстың 

38
құрылымын анықтау болды. Оның ерекшеліктеріне сүйене от-
ырып, полипептидтік тізбектің шиыршықталып (спиральденіп) 
жинақталатынын көрсетті. Сөйтіп екінші деңгейдегі құрылымда 
полипептидік тізбек қайталанып отыратын оң 
a
-спираль, 
b
–құрылым, 
b
–иіліс түрінде болатыны анықталды. Амин 
қышқылдар оң 
a
–спираль түзеді. Осындай құрылым (
a
–спираль, 
b
-құрылым) пептидтік байланыстағы 
                    
 
 
 
 
 
 
 Н
                    
 
 
 │
– С - мен – N - топтарының
      
 
          ׀׀
                                   O     
арасында түзілетін сутектік байланыс арқылы жүзеге асады. 
О      •         •        •      Н

жүктеу/скачать 1,75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: