புரதங்கள்

புரதங்கள்

புரதங்கள் என்பவை அனைத்து உயிரினங்களிலும் மிக அதிகளவில் காணப்படும் உயிரியல் மூலக்கூறுகளாகும். புரதம் எனும் சொல்லானது 'Proteious' எனும் கிரேக்க சொல்லிலிருந்து வருவிக்கப்பட்டது. இதன் பொருள் ”முதன்மையான அல்லது முதல் இடத்திலுள்ள” என்பதாகும். அவை உயிரினங்களின் முக்கியமான செயல்பாட்டு அலகுகளாகும். புரதங்கள், சுவாசித்தல் உள்ளிட்ட செல்லின் அனைத்து செயல்பாடுகளிலும் பங்குகொள்கின்றன. மேலும் இவை - அமினோ அமிலங்களின் பலபடிகளாகும். 

அமினோ அமிலங்கள்

அமினோ அமிலங்கள் என்பவை ஒரு அமினோ தொகுதியையும் ஒரு கார்பாக்ஸிலிக் அமில தொகுதியையும் கொண்டுள்ள கரிமச் சேர்மங்களாகும். புரத மூலக்கூறுகளானவை a- அமினோ அமிலங்களால் ஆக்கப்பட்டுள்ளன. அவை பின்வரும் பொது வாய்ப்பாட்டால் குறிக்கப்படுகின்றன.

மூலக்கூறுகளில், பொதுவாக 20 வெவ்வேறு α-அமினோ அமிலங்கள் காணப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு அமினோ அமிலத்திற்கும் ஒரு பொதுப் பெயரும், ஒரு மூவெழுத்துக் குறியீடு மற்றும் ஓரெழுத்து குறியீடு ஆகியன வழங்கப்பட்டுள்ளன. ஒரு புரதத்திலுள்ள அமினோ அமில வரிசையை எழுதும்போது பொதுவாக ஓரெழுத்து அல்லது மூவெழுத்துக் குறியீடுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

புரதங்களின் வகைப்பாடு:

புரதங்கள் அவற்றின் அமைப்பைப் பொருத்து இரண்டு பெரும் பிரிவுகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அவையாவன இழைப் புரதங்கள் மற்றும் குளோபுலர் புரதங்கள். 

இழைப் புரதங்கள்

இழைப் புரதங்கள் இழைகளைப் போன்ற நேர்க் கோட்டு அமைப்பை பெற்றுள்ளன. இவை பொதுவாக நீரில் கரைவதில்லை மேலும் டைசல்பைடு இணைப்புகள் மற்றும் வலிமை குறைந்த மூலக்கூறுகளுக்கிடைப்பட்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் ஆகியவற்றால் ஒன்றாக இருத்திவைக்கப்பட்டுள்ளன. இவ்வகைப் புரதங்கள் அநேக நேரங்களில் அமைப்பு புரதங்களாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டு: கெராடின், கொல்லாஜன் போன்றவை. 

குளோபுலர் புரதங்கள்

குளோபுலர் புரதங்கள் கோளவடிவ அமைப்பைப் பெற்றுள்ளன. பாலிபெப்டைடு சங்கிலியானது கோளவடிவில் மடிந்துள்ளது. இவ்வகைப் புரதங்கள் பொதுவாக நீரில் கரையும் தன்மை கொண்டவை. மேலும் வினையூக்கம் உள்ளடக்கிய பல்வேறு செயல்பாடுகளை கொண்டுள்ளன.எடுத்துக்காட்டு: நொதிகள், மையோகுளோபின், இன்சுலின் போன்றவை.

புரதங்களின் அமைப்பு

புரதங்கள் என்பவை அமினோ அமிலங்களின் பலபடிகளாகும். அவற்றின் முப்பரிமாண அமைப்பானது அவற்றிலுள்ள அமினோ அமிலங்களின் (residues)வரிசையை சார்ந்து அமைகிறது. புரதங்களின் அமைப்பானது முதல்நிலை, இரண்டாம் நிலை, மூன்றாம் நிலை மற்றும் நான்காம் நிலை என நான்கு படிநிலைகளில் விளக்கப்படுகிறது. ( படம் 14.17) 

1. புரதங்களின் முதல்நிலை அமைப்பு:

புரதங்கள் என்பவை பெப்டைடு பிணைப்புகளால் பிணைக்கப்பட்டுள்ள அமினோ அமிலங்களால் ஆன பாலிபெப்டைடு சங்கிலிகளாகும். பாலிபெப்டைடு சங்கிலியில் அமினோ அமிலங்களின் அமைவிட வரிசையானது, புரதங்களின் முதல்நிலை அமைப்பு என்றழைக்கப்படுகிறது. இந்த வரிசையில் ஏற்படும் ஒரு சிறிய மாற்றம் கூட புரதத்தின் ஒட்டுமொத்த அமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டை மாற்றும் திறனைக் கொண்டிருப்பதால் இதைப் பற்றிய புரிதல் மிக அவசியமானது.

2. புரதங்களின் இரண்டாம்நிலை அமைப்பு:

ஒரு பாலிபெப்டைடு சங்கிலியிலுள்ள அமினோ அமிலங்கள், கார்பனைல் ஆக்சிஜனுக்கும் (-C=0) அருகாமையிலுள்ள அமீன் ஹைட்ரஜனுக்கும் (-NH) இடையே ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை உருவாக்குவதன் காரணமாக அதி ஒழுங்கான அமைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. α.- சுருள் மற்றும் β-இழைகள் அல்லது தாள்கள் ஆகியன புரதங்களால் உருவாக்கப்படும் இரண்டு மிக முக்கியமான துணை அமைப்புகளாகும்.

α.- சுருள்

α.- சுருள் துணை அமைப்பில், அமினோ அமிலங்கள் வலப்பக்க செங்குத்து சுருள் அமைப்பில் அமைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் இவை ஒரு அமினோ அமிலத்திலுள்ள (nவது பகுதிக்கூறு) கார்பனைல் தொகுதி ஆக்சிஜனுக்கும் ஐந்தாவது அமினோ அமில (n+4வது பகுதிக்கூறு) அமினோஹைட்ரஜனுக்கும் இடையே உருவாகும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் நிலைப்படுத்தப்படுகின்றன. அமினோ அமிலங்களின் பக்கச் சங்கிலிகள் சுருளின் வெளிப்பக்கமாக நீட்டிக்கொண்டுள்ளன. α.-சுருள் அமைப்பின் ஒவ்வொரு சுற்றிலும் ஏறத்தாழ 3.6 அமினோ அமில கூறுகள் உள்ளன, மேலும் இதன் நீளம் ஏறத்தாழ 5.4 A° ஆகும். புரோலின் எனும் அமினோ அமிலம் சுருள் அமைப்பில் ஒரு இடைமுறிவை உருவாக்குகிறது. மேலும், இறுக்கமான வளைய அமைப்பின் காரணமாக இது சுருள் பிரிப்பான் என்றழைக்கப்படுகிறது. 

β-தாள்கள்

சுருள்களாக இல்லாமல் β-தாள்கள் பரப்பப்பட்ட பெப்டைடு சங்கிலிகளாக உள்ளன. ஒரு இழையின் முதன்மைச்சங்கிலியிலுள்ள கார்பனைல் தொகுதிக்கும், அருகில் உள்ள இழையான முதன்மைச்சங்கிலியிலுள்ள அமினோ தொகுதிக்கும் இடையே ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் உருவாவதால் தாள் போன்ற அமைப்பு உருவாகிறது. இந்த அமைப்பானது -தாள் அமைப்பு என்றழைக்கப்படுகிறது.

படம் 14.16 புரதங்களின் இரண்டாம் நிலை அமைப்பு

3. மூன்றாம் நிலை அமைப்பு:

இரண்டாம் நிலை அமைப்பின் கூறுகள் (α- சுருள் & β-தாள் ) மேலும் மடிந்து மூன்றாம் நிலை அமைப்பை உருவாக்குகின்றன. இந்த அமைப்பானது பாலிபெப்டைடின் (புரதம்) மூன்றாம் நிலை அமைப்பு எனப்படுகிறது. அமினோ அமிலங்களின் பக்கச் சங்கிலிகளுக்கிடையே நிகழும் இடையீடுகளால் புரதங்களின் மூன்றாம் நிலை அமைப்பு நிலைப்படுத்தப்படுகிறது. இவ்வகை இடையீடுகளில், சிஸ்டின் அலகுகளுக்கிடையே உருவாகும் டைசல்பைடு பிணைப்புகள், நிலைமின்னியல், நீர்வெறுக்கும் தன்மை, ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் வாண்டர் வால்ஸ் இடையீடுகள் ஆகியன அடங்கும். 

4. நான்காம் நிலை அமைப்பு

சில புரதங்கள் ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட பாலிபெப்டைடு சங்கிலிகளால் ஆக்கப்பட்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, ஆக்சிஜன் கடத்து புரதமான ஹீமோகுளோபின் ஆனது நான்கு பாலிபெப்டைடு சங்கிலிகளைக் கொண்டுள்ளது. அதே சமயம், DNA மூலக்கூறை பிரதி எடுக்கும் DNA பாலிமரேஸ் எனும் நொதி, பத்து பாலிபெப்டைடு சங்கிலிகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த புரதங்களில் ஒவ்வொரு தனி பாலிபெப்டைடு சங்கிலியும் (துணை அலகுகள்) மற்ற சங்கிலிகளுடன் இடையீடு செய்வதால் நான்காம் நிலை அமைப்பு எனும் பல்கூட்டு அமைப்பானது பெறப்படுகிறது. மூன்றாம் நிலை அமைப்பை நிலைப்படுத்தும் அதே இடையீடுகள் நான்காம் நிலை அமைப்பையும் நிலைப்படுத்துகின்றன.

படம் 14.17 புரத அமைப்பின் நான்கு நிலைகள்

புரதங்களின் இயல்பிழத்தல்

ஒவ்வொரு புரதமும், தனிச்சிறப்பு வாய்ந்த முப்பரிமாண அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. இந்த முப்பரிமாண அமைப்புகளில், டைசல்பைடு பிணைப்பு, ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு, நீர்விலக்கும் மற்றும் நிலைமின்னியல் இடையீடுகள் காணப்படுகின்றன. புரதங்களை உயர் வெப்பநிலைகளுக்கு உட்படுத்துவதாலோ, யூரியா போன்ற வேதிப்பொருட்களுடன் சேர்ப்பதாலோ, pH மற்றும் கரைசலின் அயனி வலிமையை மாற்றுவது போன்ற செயல்களால் இந்த இடையீடுகளை சிதைக்க முடியும். இவை முப்பரிமாண அமைப்பை பகுதியளவோ அல்லது முற்றிலுமாகவோ இழக்கச் செய்கின்றன. ஒரு புரதம், அதன் முதல்நிலை அமைப்பு பாதிக்கப்படாமல், உயர்நிலை அமைப்பை மட்டும் இழக்கும் நிகழ்வு இயல்பிழத்தல் என்றழைக்கப்படுகிறது. ஒரு புரதத்தின் இயல்பிழத்தலின்போது அதன் உயிரியல் செயல்பாடுகளும் முற்றிலுமாக இழக்கப்படுகிறது.

முதல்நிலை அமைப்பானது நிலையாக இருப்பதால், சில புரதங்களின் இயல்பிழத்தலை மீண்டும் பழைய நிலைக்கு கொண்டுவர முடியும். தன்னிச்சயாகவோ அல்லது சேப்ரான்கள் என்றழைக்கப்படும் சிறப்புவகை நொதிகளின் (புரதங்கள் சரியாக மடிய உதவி புரியும் புரதங்கள்) உதவியுடனோ புரதங்கள் தங்களின் பழைய நிலையை அடைய முடியும்.

எடுத்துக்காட்டு : வெப்பத்தின் காரணமாக முட்டை வெண்கரு கெட்டிப்படுதல்.

படம் 14.18 புரதங்களின் இயல்பிழத்தல்

புரதங்களின் முக்கியத்துவம் :

புரதங்கள் உயிரினங்களின் செயல்படு அலகுகளாகும். இவை அனைத்து உயிரியல் செயல்பாடுகளிலும் மிக முக்கிய பங்காற்றுகின்றன. 

1. உயிரினங்களில் நிகழும் அனைத்து உயிர்வேதி வினைகளும் நொதிகள் என்றழைக்கப்படும் வினைவேக மாற்ற புரதங்களால் வினையூக்கப்படுகின்றன. 

2. கெராட்டின், கொல்லஜன் போன்ற புரதங்கள் கட்டமைப்பு அலகுகளாக செயல்படுகின்றன. 

3. மூலக்கூறுகளை கடத்தவும் (ஹீமோகுளோபின்), செல் உள்ளுறுப்புகளாகவும், செல்களுக்குள்ளும் வெளியேயும் மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தை கட்டுப்படுத்தவும் (இடமாற்றிகள்) புரதங்கள் பயன்படுகின்றன. 

4. பல்வேறு நோய்களுக்கு எதிராக செயல்புரிய உடலுக்கு எதிர் பொருளாக உதவுகின்றன. 

5. புரதங்கள், பல்வேறு செயல்பாடுகளை ஒன்றிணைக்கும் தகவலளர்களாக பயன்படுகின்றன. இன்சுலின் மற்றும் குளுக்ககான் ஆகியன இரத்தத்தில் சர்க்கரையின் அளவை கட்டுப்படுத்துகின்றன. 

6. சில சமிக்ஞ்சை மூலக்கூறுகளை கண்டறியவும், சரியான துலங்களை தூண்டுவதற்காகவும் புரதங்கள் உணர்வேற்பிகளாக செயல்படுகின்றன. 

7. இரும்பு (ஃபெர்ரிடின்) போன்ற உலோகங்களை சேமிக்கவும் புரதங்கள் பயன்படுகின்றன.