Дәріс 5. Тамақ өнімдерінің белоктық құрамын анықтау әдісі.

Белок барлық тіршіліктің негізі. Тірі ағзаның құрамына кіретін белоктар немесе протеиндер (protos – бірінші, алғашқы, маңызды деген грек сөзі) органикалық қосылыстардың 50-85% - ын құрайды.

1871ж. орыс химигі Н.Н. Любавин белоктардың амин қышқылдарынан тұратынын анықтады.

Белоктар цитоплазма мен ядроның негізін құрайды. Олар табиғатта кездесетін органикалық заттардың ішіндегі ең күрделісі. Белоктардың элементтік құрамы:

Көміртегі – 50-55%

Оттегі – 21-24%

Азот – 15-18%

Сутегі – 6-7%

Күкірт – 03-2,5%

Кейбір белоктік заттардың құрамына фосфор кіреді, аз мөлшерде кейде темір, мыс, иод, хлор, бром, кальций, мырыш және т.б. элементтер де кездесуі мүмкін.

Белоктардың басқа полимерлерден өзгешелігі – олар құрылысы жағынан бір – біріне ұқсас болғанымен мүлдем басқа мономерлерден құралған.

Белоктың молекулалық салмағы оның құрамындағы аминқышқылдарының санына байланысты. Мысалы, инсулин белогінің құрамында 51 аминқышқылдарының қалдығы бар, екі полипептидтік тізбектен тұрады, молекулалық салмағы 5733, ал гемоглобиннің құрамында 574 аминқышқылдарының қалдығы бар,молекулалық салмағы 64500. Әртүрлі белоктардың құрамындағы аминқышқылдары қалдықтарының саны әртүрлі- 100-ден бірнеше мыңдаған. Белоктың молекулалық массасын әртүрлі физико-химиялық әдістермен анықтауға болады, солардың ішінде кең тарағаны: электрофорез, молекулалық тор әдісі, ультрацентрифугалау т.б.

Нақтылы нәтиже алу үшін бір ғана әдісті емес, әртүрлі әдістерді пайдаланады. Осы әдістерді қолдана отырып белоктың молекулалық салмағы өте кең аралықта ауытқитыны анықталған, 6 мыңнан бірнеше миллион дальтон аралығында.

1. Катализаторлық, ферментативтік қызметі. Ферменттер химиялық құрамы жағынан — белоктар. Олар организмдегі әртүрлі химиялық реакциялардың, процестердің жүру қарқынын реттейді.

2. Тасмалдаушы қызмет атқарады. Айталық қан құрамындағы гемоглобин деген белок оттегін өзіне байланыстырып әртүрлі мүшелердегі ұлпалар мен клеткаларға тасымалдаса, екінші бір қандағы альбумин деген белок май қышқылдарын тасмалдайды.

3.Организмнің қозғалуын қамтамасыз ететін белоктар, оларға бұлшық еттегі актин мен миозин белоктарын жатқызуға болады жөне клетка мембранасындағы тасмалдаушы белоктар т.б.

4.Қорғаныштық қызметі, ондай белоктар организмнің иммундық қасиеттерін жүзеге асырады, қанның ұюы қан сары суының құрамыңдағы фибриноген белогінің фибринге айналуына байланысты. Бұл да белоктың қорғаныштық қасиетін көрсетеді.

5. Көптеген белоктар биологиялық активті заттар. Солардың ішінде гормондар, токсиндер т.б.

6. Белоктардың құрылымдық қызметі. Олар кез-келген клетка протоплазмасының негізі бола отырып, құрылымдық элементтерін қүрайды. Жоғарғы сатыдағы жануарлардағы талшықты коллаген деген белок дәнекер және сүйек үлпаларының қүрамына кіреді, ал α - кератин белогі шаш, тырнақ, жүн, қауырсындардың негізін құрайды. Белоктар жасушадағы липидтермен байланыса отырып жасушалардың, жасуша ішіндегі органоидтардың мембранасын құрайды.

7.Қор ретінде жиналатын белоктар: сүт- казеині, жұмыртқа белогы - альбумин, өсімдік дәніндегі көптеген әртүрлі қор белоктары.

8.Рецепторлық қызметі. Көптеген белоктар, әсіресе гликопротеидтер, таңдамалы түрде белгілі бір заттармен байланысады.

Белоктардың қызметі жоғарыда көрсетілген функцияларымен шектеліп қоймайды. Айталық реттеуші белоктарға ферментгер мен гормондардан басқа да белоктарды жатқызуға болады. Мысалы, гендердің ферменттердің белсенділігін реттейтін белоктар. Сонымен қатар белоктардың халық шаруашылығында да маңызы зор.

Адам тамағының және жануарлардың азығының негізін белоктар құрайды. Жем-шөп құрамындағы белоктың сапасы мен мөлшері ауыл-шаруашылық жануарларының өнімін анықтайды. Көптеген өнеркөсіптердің технологиясы белоктардың қасиеттерін өзгертуге негізделген, атап айтқанда теріні, табиғи жібектерді өндеу. Нан пісіретін өндірістерде ұнның құрамындағы белоктың қасиеті мен сапасы өте маңызды роль атқарады.

Белоктардың құрылымы мен атқаратын қызметін зерттеу үшін биологиялық материалдардан белоктарды бөліп алу қажет. Алдымен биологиялық материалдарды (шикі затты) гомогенді күйге дейін ұсақтайды. Ұсақталған биологиялық материалда белок макромолекуласының жоғары құрылымын ұстап тұрған байланыстар үзіледі, белок молекуласында гидрофобты, гидрофильді топтар саны өзгереді. Бұл белоктың ерігіштігіне әсерін тигізеді. Кейбір белоктар суда ериді, басқа біреулері тұздардың сұйық ерітіндісінде немесе су мен спирт қоспасында ериді. Тіпті ешқандай ерігішті де ерімейтін белоктар да бар.

Ұсақталған белоктарды жасуша құрылымдарынан бөлу үшін гомогенезаторлар, кварц құмымен келіде ұнтақтау (бұл жануарлар жасушалары үшін), ультрадыбыс, шарлы диірмендер (өсімдік жасушалары үшін) қолданылады. Жасуша құрылымдарынан тазартылған белокты диализ әдісін қолданып бос жүрген кіші молекулалардан тазартады. Белоктарды диализдегенде молекулалар мен иондар жартылай өткізгіш мембрана арқылы оңай өтіп, еріткішке көшеді. Ал, коллоидты бөлшектер мөлшері үлкен болғандықтан жартылай өткізгіш мембрана арқылы өтпейді. Еріткішті жиі-жиі ауыстыру арқылы белоктың коллоидты ерітіндісіне бөгде заттардан осылайша тазартады.

Белокты тұнбаға түсіріп шөктіру үшін көбінесе аммоний сульфаты тұзының концентрлі ерітіндісі, сілтілік металдардың және ауыр металдардың тұздары (мыс, сынап, қорғасын, күміс, т.б.) қышқылдар мен гидроксид, спирт ерітнділері (метанол, бутанол т.б.) қолданылады. Алынған белоктар қоспасын жеке дара белоктарға немесе фракцияларға бөледі. Түрлі фракцияға бөлуді хроматографиялық әдіс көмегімен жүргізеді. Хроматографиялық әдістің түрлі модификациялары қолданылады: адсорбциялы, газды, сұйықтықты, гельді, копилярлы, ион алмасу және т.б. сонымен қатар биохимияда ғылыми зерттеулердің мүмкіндігін арттыруға ерекше үлес қосқан рентген құрылымдық анализ, электронды микроскопия, таңбаланған атомдар әдісі, инфрақызыл және ультракүлгін анализ, электрофорез, молекулярлы елек әдісі, масс спектрометрия, ультрацентрифуганы пайдалану, магнитті – оптикалық айналудағы дисперсиялық әдістер, электронды парамагнитті резонанс, ядролық магнитті резонанс және т.б.

Қазіргі кезде бірқатар автоматты биохимиялық анализаторлар, лабораториялар құрылып жұмыс істеуде. Осындай автоматты системалар анализін басқаруда және алынған хабарларды өңдеуде ЭЕМ қолданылады.

Белок молекуласы өте сезімтал, әр түрлі жағдайлардың (қышқылдың, сілтінің, органикалық еріткіштердің, температураның) әсерінен өзінің табиғи қасиетін жоғалтып жоғалтып денатурацияға түседі, сондықтан да белокты бөліп алу төменгі температурада (+4⁰) жүргізіледі. Алынған белок ерітіндісінде жеке белок емес, белоктар қоспасы болады.

Жеке белокты бөліп алу үшін әр түрлі әдістер қолданылады. әдістерді таңдап пайдалану тәжірибелік жолмен алға қойылған мақсатқа сәйкес, ең алдымен бөліп алынатын белоктың физико-химиялық қасиетіне байланысты болады.