Biopolimerlər

Biopolimerlər - təbiətdə təbii formada rast gəlinən, canlı orqanizmlərin tərkibində olan polimerlərdir. Biopolimerlərə zülalları, nuklein turşularını, polisaxaridləri və liqnini aid etmək olar. Biopolimerlər eyni monomer ardıcıllığından ibarətdirlər. Zülalların monomerləri amin turşuları, nuklein turşularının monomerləri nukleotidlər, polisaxaridlərin isə monomerləri monosaxaridlərdir.

Biopolimerlər iki növə ayrılırlar: nizamlı (bəzi polisaxaridlər) və nizamsız (zülallar, nuklein turşuları və bəzi polisaxaridlər:)

Zülalların polipeptid zəncirinin quruluşuna görə Lendenştrön və Lanq təklif etmişdirlər ki, zülalların quruluşu dörd quruluş səviyyəsi kimi nəzərə alınsın:

1. Zülal molekullarının amin turşusunun ardıcıllığı, yəni kimyəvi quruluşları onun birinci quruluşunu əks etdirir. 2. Zülal molekullarının fəzada hidrogen rabitələri ilə doymuş nizamlı α-spiral və β quruluş əmələ gətirən quruluş səviyyəsi ikinci quruluş səviyyəsi adlandırılır. 3. Zülal molekullarının fəzada nizamlı və nizamsız hissələrdən formalaşmış kompakt üçölçülü quruluş səviyyəsi üçüncü quruluş səviyyəsi adlandırılır. 4. Zülal molekullarının fəzada bir-biri ilə qarşılıqlı təsirdə olmaq şərti ilə yaranan kompakt dördölçülü quruluş səviyyəsi dördüncü quruluş səviyyəsi adlandırılır.

Zülalların ikinci quruluş səviyyələri hidrogen rabitələri və hidrofob qarşılıqlı təsirlər vasitəsiylə amin turşularının əlaqədə olması ilə əmələ gəlir. İkinci quruluş səviyyələrinin iki əsas növü var:

• α-spiral -bir zəncirdə olan aminturşularının arasında hidrogen bağlarının yaranması zamanı,
• β quruluş- müxtəlif polipeptid(müxtəlif istiqamətlərdə yerləşən) zəncirlərinin arasında hidrogen rabitəsinin yarandığı zaman,
• nizamsız hissələr.

İkinci quruluş səviyyələrinin müəyyən edilməsində kompüter proqramları istifadə edilir.

Zülalların üçüncü quruluş səviyyələri və ya "fold" ikinci quruluş strukturlarının qarşılıqlı təsirdə olan zaman yaranırlar. Bu quruluş səviyyələrində ion, hidrogen,qeyri-kovalent bağları və hidrofob təsirləri iştirak edirlər.Eyni funksiyaları yerinə yetirən zülalların üçüncü quruluş səviyyələri də eynidir.Zülalların üçüncü quruluş səviyyələri rentgen struktur analiz vasitəsiylə müəyyən edilir.

Polimer züllların ən vacib nümayəndələrindən biri fibrilyar zülallardı.Onların ən vacib nümayəndəsi kollaqendir.

Heyvanlar üçün dayaq, dirək strukturlarında züllaların rolu vacibdir. Bu polimerlər 20 α-amin turşularından ibarətdirlər. Züllalarda amin turşuları qalıqları karboksil və amin qruplarının reaksiyası nəticəsində əmələ gələn pepdid rabitələri ilə bağlıdırlar. 

Zülalların təbiətdə rolu çox böyükdü.Zülallar canlı orqanizmlərinin materialıdır, biokatalizatorlar isə fermentlərdir(hüceyrələrdə reaksiyaların getməsində iştirak edirlər).Enzimlər bəzi biokimyəvi reaksiyaların baş verməsini stimulə edirlər.Bizim əzələlərimiz, saçlarımız lifli zülallardan ibarətdirlər.Hemoqlobinin tərkibində olan qan zülalları havadan oksigenin qebul ediməsində iştirak edirlər,digər züllal insulin isə karbohidratların orqanizimdə parçalanmasında iştirak edir, yəni enerjinin təmin edilməsində.Zülallar yüksək molekulyar çəkiyə malikdirlər. İnsulin zülalı 60 amin turşusu halqasından ibarətdir və molekulyar çəkisi 12 000 yüksəkdir.İlk dəfə insulin zülalının strukturu 1953-cü ildə F.Seqner tərəfindən müəyyən edilmişdir.Müəyyən edilib ki, bəzi zülalların molekulyar çəkisi 106 və böyük qiymətlər ala bilər.

• DNT-nin birinci quruluşu nukleotidlərin zəncirdə xətti ardıcıllığıdır.Bir qayda olaraq, ardıcıllıq hərflərlə yazılır(Məsələn,AGTCATGCCAG).
• DNT-nin ikinci quruluşu nukleinlərin bir-birləri ilə qeyri kovalent ,hidrogen bağları,stekinq ilə birləşmiş strukturdur. DNT-nin ikili spiralı ikinci quruluşun klassik nümünəsidir. Antiparallel, komplementar polinukleotid zəncirindən təşkil olunan DNT-nin ikili spiral forması təbiətdə ən çox rast gəlinəndir.Antiparallelik hər bir zəncirin polyarlığına görə əmələ gəlir. Komplementarlıq dedikdə DNT-nin bir zəncirində ki azot qalığının digər zəncirində ki azot qalığına müvafiq olmasıdır.(A qarşısında T, Q qarşısında S durur).DNT-nin ikili spiralının dayanıqlığı adenin və timinin arasında ki olan ikiqat , sitozinin və quaninin arasında olan üçqat hidrogen rabitəsinin vasitəsiylədir.

1868-ci ildə Fridrix Mişer hüceyrənin nüvəsində tərkibində fosfor olan maddə tapmışdır və bu maddəni nukleotid adlandırmışdır.Sonradan bu maddə və ona bənzər maddələr nuklein turşusu adını almışdırlar. Onların molekulyar çəkisi 109 qiymətinə qədər ola bilər, lakin normalda 105−106 intervalındadır.Nuklein turşularının nukleotidləri karbondan, fosfor turşusundan və pirimidin qalığından təşkil olunurlar.Bir turşu qrupunda karbon kimi riboza, digərində isə karbon kimi dezoksiribozadır.

Karbonun tərkibindən asılı olaraq nuklein turşularının iki növü var: ribonuklein və dezoksiribonuklein turşuları.Qısa olaraq DNT və RNT. Nuklein turşuları həyat fəaliyyətində böyük rol oynayırlar.Onların köməkliyi ilə iki ən vacib məsələ həll olunur: irsi məlumatların saxlanılması və ötürülməsi və DNT, RNT makromolekullarının və zülalların matris sintezi.

Canlı orqanizmlər tərəfindən sintez olunan polisaxaridlər qlikozid bağları ilə birləşmiş,çoxlu sayda monosaxaridlərdən ibarətdirlər. Bir çox polisaxaridlər suda həll olunmurlar.Əsasən bu çox böyük,şaxəli molekullardır. Canlı orqanizmlərdə sintez olunan polisaxaridlərin nümayəndələri ehtiyat maddələri olan kraxmal və qlikoqendir, həmçinin struktur polisaxaridləri olan sellüloz və xitindir. Bioloji polisaxaridlər uzunluqları müxtəlif olan molekullardan təşkil olunduqlarına görə ikinci və üçüncü quruluş anlayışları polisaxaridlərə tətbiq edilmir.

Polisaxaridlər saxaridlər və karbohidratlar adlanan aşağı molekulyar çəkili birləşmələrdən təşkil olunurlar. Monosaxaridlərin siklik molekulları bir birləri ilə qlikozid bağları vasitəsi ilə birləşirlər.Qlikozid bağları hidroksil qruplarının kondensasiyası nəticəsində əmələ gəlirlər.

Ən çox yayılan polisaxaridlərin nümayəndələrinin təkrar olunan zəncirləri α-D-qlukopiranoz qalığından və onun törəməlirindən təşkil olunurlar. Ən çox istifadə olunan polisaxarid sellülozadır.Bu polisaxariddə hidrogen bağları qonşu zəncirlərdə olan birinci və dördüncü karbonları birləşdirir.Belə bağ α-1,4-qlikozid adlanır. 

Sellülozanın analoji strukturuna malik olan polisaxarid kraxmal, qlikoqen və dekstrandır.Kraxmal amiloza və amilopektindən təşkil olunur. Lakin onların sellülozdan fərqləri ondadır ki, onlar şaxəli makromolekullara malikdirlər,üstəlik amilopektin və qlikoqen çoxşaxəli təbii polimerlərə,yəni nizamsız quruluşa malik olan dendrimerlərə aid edilirlər.Yan zəncir ilə qlikozid bağları vasitəsiylə birləşmiş α-D-qlükopiranoz halqasının altıncı karbonu şaxələnmə nöqtəsidir.Dekstranın sellülozadan fərqi ondadır ki, dekstran α-1,4- qlikozid bağları ilə yanaşı α-1,3- и α-1,6 bağlara da malikdir.

Xitin və xitozan sellülozadan fərqli kimyəvi tərkibə malikdirlər, lakin strukturları oxşardır. Fərq ondan ibarətdir ki ,xitində α-1,4-qlikozid bağları ilə birləşmiş α-D-qlikopiranoz zəncirlərinin ikinci korbonunun yanında olan OH-qrupu NHCH3COO qrupu ilə, xitozində isə OH qrupu NH2 qrupu ilə əvəz edilib. 

Ağacların gövdəsində və qabığında, bitkilərin budaqlarında sellüloza var.Pambiğın 90%-ni, iynəyarpaqlı növ ağacların 60%-ni, yarpaqlı ağacların 40%-ni sellüloza təşkil edir.Sellülozanın liflərinin möhkəmliyi monokristallardan ibarət olduqlarına görədir. Monokristalların makromolekulları bir- birlərinə nəzərən parallel yerləşirlər.Sellüloza təkcə bitkilərin yox,həmdə bəzi bakteriyaların da struktur əsasını təşkil edir.

Heyvanlar aləmində dayaq,struktur əmələ gətirən polimerlərdən olan polisaxaridlər həşərətlarda və buğumayaqlılarda rast gəlinir.Ən çox rast gəlinən xitindir. Krabların, xərçəngin, krevetlərin sketlerinin əmələ gəlməsində xitinin rolu var.Deasilləşmə ilə xitindən alınan xitozan ,xitindən fərqli olaraq,qarışqa, sirkə və xlorid turşularının su məhlullarında həll olunur.Bununla bağlı olaraq, biouyumluluq ilə uzlaşan dəyərli kompleks xassələrinin sayəsində xitozanın yaxın gələcəkdə geniş praktiki tətbiqinin böyük perspektivləri var.

Kraxmal bitkilərdə ehtiyat qida maddələrinin funksiyalarını yerinə yetirən polisaxaridlərə aiddir.Kök yumrularının, barların, toxumaların 70%-ni kraxmal təşkil edir. Qara ciyərdə və əzələlərdə olan qlikoqen qoruyucu polisaxariddir.

Bitkilərin gövdələrinin və budaqlarının möhkəmliyi sellüloz liflərən yanaşı birləşdirici toxumalardandan asılıdır.Ağaclarda ki, bu toxumanın əsas tərkibini liqnin təşkil edir,təxminən 30%-ni.Liqninin quruluşu dəqiq müəyyən edilməyib.Məlumdur ki, liqnin aşağı molekulyar çəkiyə malik(M≈ 104), çoxşaxəli , orto-vəziyyətlərində -OCH3 qrupları ilə, para-vəziyyətlərində isə -CH=CH-CH2OH qrupları ilə əvəz olunan fenol qalıqlarından əmələ gələn polimerdir.Hal-hazırda sellüloz-hidroliz sənayesinin tullantıları kimi çox sayda liqnin toplanıb, lakin bu tullantıların idarə edilməsi hələdə həll olunmayıb. Bitki toxumalarının dayaq elementlərinə pektin maddələrini və xüsusilə hüceyrədə olan pektini aid etmək olar. Pektin alma və sitrus qabıqlarının 30%-ni təşkil edir.Pektin heteropolisaxaridlərə,yəni sopolimerlərə aiddir.Onun makromolekulları əsasən D-qalaktur turşusundan və onun metil efirindən təşkil olunurlar.Onlar bir birləri ilə α-1,4-qlikozid bağları ilə birləşirlər.

Pentozlara aid olan arabinoz və ksiloz polimerləri müəyyən rollara malikdirlər.Onlar arabin və ksilan polisaxaridlərini əmələ gətirirlər. Onlar selüllozla yanaşı ağac materiallarının tipik xüsusiyyətlərini müəyyən edirlər.

• Slabaugh, Michael R., and Seager, Spencer L. Organic and Biochemistry for Today. — 6th. — Pacific Grove: Brooks Cole, 2007. — ISBN 0-495-11280-1. 
• ↑ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K & Wlater P. Molecular biology of the cell. — 4th. — New York: Garland Science, 2002. — P. 120–1. — ISBN 0-8153-3218-1.
• ↑ Jump up to:1 2 Peng, Bo, and Yu Qin (June 2009). "Fructose and Satiety". Journal of Nutrition: 6137–42
• . ↑ Pigman W. The Carbohydrates. — San Diego: Academic Press. — Vol. 1A. — P. 3. — ISBN 68–26647.
• ↑ K. Freudenberg & A.C. Nash (eds). Constitution and Biosynthesis of Lignin. — Berlin: Springer-Verlag, 3169 🤘