А. Ж. Сарсенбекова

Белоктардың қышқылдық-негіздік қасиет көрсетуі олардың құрамындағы амин қышқылдары қалдықтарының құрамындағы ион түзуші радикалдарының санына тәуелді, шеткейлік NH₂− тобымен, −COOH топтарының белок амфотерлік қасиетіне қосатын үлесі аз.

Белоктардың ионизациялануына қатысатын негізгі топтар:

1. 
   Қышқылдық қасиет беретін топтар (сілтілік ортада теріс заряд береді)
   

2. 
   Негіздік қасиет беретін топтар (қышқылдық ортада оң заряд береді)
   

радикалдары)

– аргинин

Көрсетілген полипептидтердің әрқайсысының теріс зарядталған топтарының санының оң зарядталған топтардың санына тең болатын рН- ы болады. Белоктың мұндай күйін изоэлектрлік күй деп атайды. Ал осы күйді туғызатын рН-тың мәні изоэлекрлік нүкте деп аталынады. Белоктардың изоэлектрлік күй кезінде оң және теріс зарядтардың саны бірдей болатындықтан, белок молекуласы тұрақсыз және оңай тұнбаға түседі. Белоктардың изоэлектрлік нүктесі, олардың құрамындағы амин қышқылдар құрамына және олардың сандық қатынасына тәуелді.

Мысалы:

• 
  Пепсин -1.0 ИЭН (зарядтардың жалпы саны 0-ге тең)
  
• 
  Қанның альбумині-4.9
  
• 
  Қан гемоглабині-6.8
  
• 
  Бұлшықеттердің миоглобині-7.0
  
• 
  Лизоцим-11.0
  

Қанның сары суындағы белоктардың көбісінің ИЭН рН-тың 7-ден төмен мәнінде болғандықтан, олардың электрофорез әдісі арқылы бөлініп алынуы рН 9 мәнінде жүргізіледі. Дегенмен әртүрлі белоктың теріс зарядының мәні әртүрлі болғандықтан олардың электр тогы бар кеңістікте қозғалу жылдамдығы түрліше, сондықтан оларды бір-бірінен ажыратуға болады.

Моносахаридтер гидролизге ұшырамайды. Күрделі көмірсулар гидролизденіп, олигосахаридтер түзеді, ал олигосахаридтер әрі қарай гидролизденіп, 2-10 молекула – моносахаридтер пайда болады. Олигосахаридтердің ішіндегі ең маңыздысы дисахаридтер (диозалар), олар екі молекула моносахаридтердің конденсациялану өнімі болып табылады.

Полисахаридтер (күрделі көмірсулар) гидролизденгенде жүздеген және мыңдаған моносахарид молекулалары түзіледі.

Моносахаридтер (монозалар) гетерофункционалды қосылыстар болып есептеледі, себебі олардың құрамына бір оксо топ (альдегидтік немесе кетондық) және бірнеше гидроксил топтары болады.

Альдегид тобы бар моносахаридтер альдозалар, ал кетондық тобы барлар кетозалар деп аталады. Көміртегі тізбегінің ұзындығына (3-10 атом) байланысты триоза, тетроза, пентоза, гексозаға т.б. бөлінеді. Көбіне табиғатта кездесетін түрі пентозалар мен гексозалар. Моносахаридтердің ашық тізбекті түрі Фишердің проекциялық формуласы арқылы көрсітіледі. Көбінесе моносахаридтер тұйықталған тізбек (циклдің) түрінде кездеседі.

Егер альдогексодағы альдегидтік топ бесінші көміртегі атомындағы гидроксилмен байланысып, алты мүшелі цикл түзетін болса, ол пираноздық деп аталады және термодинамикалық тұрақты болады. Альдегид тобының төртінші көміртегі атомындағы гидроксил тобымен байланысуы арқылы түзілген бес мүшелі цикл фураноздық деп аталады.

Фураноздық цикл

Тұйық тізбекті формаларды ықшамды түрде Хеуорс формулаларымен көрсетуге болады.



α – жазықтық астында


β – жазықтық үстінде

Тұйық тізбекті (циклды) моносахаридтерде бірінші көміртегімен байланысқан гидроксил тобына байланысты α және β циклдік формалар болады. Жартылай ацеталь гидроксил тобы сақина жазықтығының төменгі жағында орналасқан форма α, ал сақина жазықтығының жоғарғы жағында орналасқан форма β форма деп аталады.

Моносахаридтердің тұйық тізбекті құрылысы Хеуорстың проекциялық формуласы арқылы бейнеленеді.

Пентозалардың (С₅Н₁₀О₅) өкілдері: рибоза, 2-дезоксирибоза, ксилоза. Пентозалар моносахаридтерге тән химиялық қасиеттер көрсетеді.

Рибозаның биологиялық маңызы зор, ол рибонуклеин қышқылдарының құрамына кіреді (РНҚ).


Рибоза
Д-2-дезоксирибоза ДНҚ-ның құрамына кіреді (дезоксирибонуклеин қышқылдары)


2-Дезокси-D-рибоза
Гексозалар: глюкоза, галактоза, фруктоза

Глюкоза С₆Н₁₂О₆ моносахаридтердің ішіндегі ең маңыздысы, оны басқаша жүзім қанты деп атайды. Глюкоза табиғатта көп таралған, өсімдіктер мен жануарларда, адам организмнде кездеседі. Глюкоза бағалы қоректенгіш зат. Ол тотыққанда организмнің қалыпты өмір сүруге қажетті энегия бөледі. Глюкоза медицинада емдейтін препараттар дайындауға, қанды консервілеуге, венаға жіберуге, құюға және т.б. қолданылады. Глюкоза молекуласы судағы ерітіндісінде өзара бір-біріне айналатын α-мен β-циклды түрлерінде кездеседі:

Галактоза глюкоза изомерлерінің бір түрі.

D-Галактоза

Галактоза дисахарид лактозаның кейбір гликозидтердің, полисахаридтердің және басқа да қосылыстардың құрамында кездеседі.

Фруктоза кетонды спирт болып есептелінеді.




D-Фруктоза




Моносахаридтердің стереоизомерлері

Моносахарид стереоизомерлерінің хиральдық орталығы болады, (асимметриялы көміртегі атомы), стереоизомерлер саны математикалық жолмен былай шығарылады: Мысалы: N=2ⁿ

N – изомерлер саны

n – хиральдық көміртегі атомдардың саны.

Мысалы, альдогексозада төрт хиральдық көміртегі атомы бар, сондықтан изомерлердің саны 16-ға тең, немесе N=2⁴=16 (8 Д-изомер және 8 L изомер).

Моносахаридтің салыстырмалы конфигурациясын анықтау үшін стандарттық конфигурация ретінде глицерин альдегиді қолданылады

Альдопентозадағы С4, ал альдогексозадағы С5 хиральдық көміртегі атомдары Д (+) глицерин альдегидімен сәйкес келсе, онда моносахаридтер Д (+) қатарына жатады. Табиғи моносахаридтердің барлығы Д (+) изомерлер болып есептеледі.

Карбоксил және гидроксил топтарының реакциялары (фосфаттар)

Моносахаридтер молекуларының құрылысы гетерофункционалды (аралас) болып келеді, сондықтан әрі спирттік, әрі альдегидтік қасиеттер көрсетеді.

Д-глюкурон қышқылының биологиялық ерекшелігі өте зор, организмде пайда болған зиянды немесе улы (токсиндер) заттар бауыр клеткасында тазартып, глюкуронидтер түрінде несеп арқылы сыртқа шығады. Урон қышқылдары гепарин қосылыстарының құрамында болады.

Моносахаридтердің тотықсыздануы

Моносахаридтердің ең маңызды реакцияларының бірі олардың тотықсызданып, көп атомды спирттерге айналуы.

Моносахаридтердің 2-ші көміртегі атомымен байланысқан гидроксил тобы амин тобымен (NН₂) алмасқан туындысы аминді қанттар деп аталады. Тірі организмдерде Д-глюкозамин және Д-галактозамин ерекше орын алады.

D-Глюкозамин

D-Галактозамин

Хондрозаминнің қалдығы шеміршек құрамында болатын полисахаридтердің құрылуына қатысады. Нейрамин қышқылы аминді моносахаридтердің арасында еркеше орын алады және оның туындысы сиал қышқылы болып табылады. Бұл қышқыл жеке күйінде бел-омыртқа жұлындарында кездеседі. Осы айтылған қышқылдар қан мен тканьдердегі арнайы компоненттердің құрамында кездеседі, сонымен бірге мидың нерв жүйлерін қоздыруға қатысады.

Мальтозаны крахмалдан алуға болады. Мальтоза екі молекула α-Д-глюкопираноза қалдықтарынан құралып, α (1,4) - гликозидтік байланысы арқылы жалғасқан.

Мальтоза альдегидтер мен спирттерге тән барлық реакцияларға қатысады және тотыөсыздандырғыш қасиеті болғандықтан Троммер реакциясына түседі.

Целлобиозаны полисахарид – целлюлозаны жартылай гидролиздеу арқылы алады. Целлобиоза екі β-Д-глюкопираноза молекуласы қалдықтарынан β-1,4-гликозидтік байланысы арқылы құрылған. Целлобиоза да тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді.

Лактоза (сүт қанты) сүтте кездеседі, көбінесе сүттің сары суынан алынады. Лактоза β-Д-галактопираноза мен α-Д-глюкопираноза қалдықтарынан тұрады, 1-4- гликозидтік байланыс арқылы жалғасқан.

Сахароза α-Д-глюкопираноза және β-Д-фруктофураноза молекулалрынан α-1-2- гликозидтік байланысы арқылы құрылған.

Басқа дисахаридтерге қарағанда, сахарозаның гидролизі жеңіл жүреді, себебі оның құрамындағы фруктозаның бес мүшелі тұйық тізбегі тұрақсыз болып келеді.

Гомополисахаридтер – құрамы бірдей моносахарид молекулаларнына тұрады. Оларға: крахмал, гликоген және декстрандар жатады.

Крахмал екі түрлі фракциядан : α –амилоза мен α –амилопектиннен тұрады.

α–амилоза α – (1,4) гликозидтік байланысымен тізбектеліп жалғасқан α-Д-глюкопираноза қалдықтарынан тұрады.

α–амилопектинде α-Д-глюкопиранозаның қалдықтары α – (1,4) гликозидтік және α – (1,6) гликозидтік байланыстары арқылы тармақталып жалғасқан.

Крахмал ас қорыту жолдарында ферметтердің әсерінен гидролизденіп,

α – (1,4) –және α – (1,6) – гликозидтік байланыстары үзіледі.

Крахмал макромалекуласының ұсақталған қалдықтарға айналған түрін декстрин деп атайды: (С₆Н₁₀О₅)_п – гидролиз - (С₆Н₁₀О₅)_m m

Бактериялық негізді полисахаридтер декстрандар деп атайды. Олар емдеу практикасында қансыраған кезде қан тоқтаушы ретінде қолданылады, себебі декстран ертіндісі жабысқақ, оның бұл қасиеті қан плазмасының тұтқырлығына сәйкес келеді және онкоқысымды бір қалыпта ұстайды.

Гликоген жануарлар организміндегі өсімдік крахмалының структуралық және функционалдық аналогы болып саналады. Құрылысы бойынша ол – α –аминопектинге ұқсайды, бірақ оның тармақталған тізбегі үлкен болады. Аминопектинге қарағанда гликогеннің тармақталған молекуласы екі есе көп. Гликогеннің тканьдерде ыдырауы арқасында, организм өзіне керекті энертияны аденозин үшфосфат (АТФ) түрінде қабылдайды. Гетерополисахаридтер құрамы әр түрлі күрделі моносахаридтерден құралған.

Гетерополисахаридтер тобының ішіндегі маңыздылары гиалурон қышқылы, хондроитин - сульфаттары және гепарин.

Гуалурон қышқылы β-1,4-гликозидтік байланыс арқылы жалғасқан дисахаридтерден, ал дисахаридтік фрагмент β-(1,3)-гликозидтік байланыс арқылы жалғасқан Д–глюкурон қышқылының және N ацетил, Д–глюкозаминнің қалдықтарынан тұрады. Гиалурон қышқылы ерітіндісінің тұтқырлық қасиетіне байланысты микробтарға қарсы қорғаныш қызметі жоғары болады.

Хондроитин сульфаттары глюкурон қышқылы және 4-ші жағдайда сульфаттанған N ацетил галактозаминнің қалдықтарынан β-1,3-гликозидтік байланыс арқылы түзілген дисахаридтерден тұрады. Ал дисахаридтік фрагменттер өзара β-1,4-гликозидтік байланыс арқылы жалғасқан. Хондроитин сульфаттары белоктармен комплекс түрінде шеміршектерде, теріде, көздің белокты мүйізгек қабығында кіндік бауындакездеседі. Гиалурон қышқылына қарағанда тұтқырлық қасиеті төмен.

Гепарин жануарлар мен адам организмінің тканьдерінде, әсіресе, бауырда, өкпеде, жүректе және қаңқа еттерінде кездеседі. Медицинада гепариннің маңызы өте зор, оны қанның ұюын төмендету үшін (антикоагулянт) қолданады. Гепарин молекуласы Д-глюкурон және һ-идурон қалдықтарынан тұрады. Гепарин бауыр клеткасында, тағы басқа органдарда синтезделіп, бүйректе ыдырау процесі жүреді.

Гетероатомның ролін азот, күкірт, оттегі және т.б. атқаруы мүмкін. Гетероциклдар қаныққан, қанықпаған және ароматты болып бөлінеді. Олардың ішінде физиологиялық белсенді заттардың және дәрі дәрмектердің құрамында кездесетін ароматтылар табиғатта кең тараған. Бес мүшелі бір гетероатомды гетероциклдарға пиррол, фуран және тиофен жатады. Олар өзара генетикалық байланыста болатын ароматты қосылыстар болып табылады.

пиррол

Фуран

Тиофен

Пиррол сатылап тотықсызданады:

Азотты табиғи заттардың маңызды тобын құрамына төрт пиррол сақинасы енетін тетрапирролды қосылыстар құрайды. Тетрапирролды қосылыстарда метен =СН тобымен бөлінген екі пиррол сақинасынан тұратын екі дипиррилметенді фрагмент болады.

Дипиррилметенді фрагменттер көптеген тетрапирролды қосылыстарда макроциклды порфин сақинасын түзеді, оның пирролды циклдардағы жартылай немесе толық алмасқан түрі порфириндер деп аталады.


Дипиррилметан
Порфириндердің мысалына қан гемоглобинінің құрамына енетін протопорфирин жатады:

Порфиннің ядросы


Протопорфин Гем
Порфириндер табиғатта металдармен түзілетін комплекстер түрінде кездеседі, мысалы, порфириннің магниймен комплексі хлорофиллдың негізін құрайды, ал порфириннің темірмен комплексі гемопротеиндердің простетикалық тобы түрінде қызмет етеді, мысалы, оларға гемоглобин, цитохромдар және басқа ферменттер жатады. Порфириндердің темірлі туындылары гемдер деп аталады. Мысалы, протогем – гемоглобиннің простетикалық тобы. Цитохром С ядросының да құрылысы осындай.

Витамин В₁₂ (цианкоболамин) құрылымы бойынша металдардың порфиринді комплекстеріне жуық. Ол қанды қалыпты өндіру үшін қажет.

Витамин В₁₂ (цианкоболамин)

Фуранның туындысы фурфуролдан (фуран–2–карбальдегид) фуран қатарының күшті бактерицидтік қасиеттер көрсететін 5 – нитротуындылары алынады. Бұл қатардан микроорганизмдер туындататын іріңді – қабыну процестерінде (дизентерия, тиф, т.б.) тиімді әсер ететін фурацилин және фуразолидон жиі қолданылады.

Фурацилин

Фуразолидон

Тиофен тотықсызданып, тетрагидротиофен түзіледі:

пиразол

имидазол

тиазол

оксазол

4 – метилимидазол 5 – метилимидазол

гистидин гистамин

Имидазолды циклдар, сол сияқты, кейбір алкалоидтардың құрамында кездеседі.

Пиразолдың белгілі туындысына ыстықты төмендететін, тыныштандыратын және ауырсынуды жеңілдететін антипирин, амидопирин, анальгин сияқты дәрілік заттарды алу үшін қолданылатын пиразолон – 5 жатады.



пиразолон – 5

антипирин

амидопирин

анальгин