2. Ի՞ՆՉ Է ՍՊԻՏԱԿՈՒՑԸ
Նախ ուսումնասիրենք և հասկանանք, թե ինչ է
իրենից ներկայացնում սպիտակուցը. Պեպտիդները,
որոնց բաղադրության մեջ մտնում է 50-ից ավելի
ամինաթթվային մնացորդ, որոնց մոլեկուլային
զանգվածը մեծ է 5000 Դա-ից, և որոնք կատարում են
այս կամ այն կենսաբանական ֆունկցիան, կոչվում են
սպիտակուցներ: Տարբեր տեսակի սննդամթերքները
տարբերվում են իրենց բաղադրության մեջ մտնող
սպիտակուցների քանակական և որակական կազմով:
Հատիկային մշակաբույսերում սպիտակուցների
ընդհանուր պարունակությունը կազմում է 10-20 %:
Միսը, կաթը և դրանցից ստացվող մթերքները
պարունակում են օրգանիզմին անհրաժեշտ
սպիտակուցները, որոնք լավագույնս
հավասարակշռված են և լավ յուրացվում են
3. ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ
Սպիտակուցները (պրոտեիններ, պոլիպեպտիդներ),
բարձրամոլեկուլային օրգանական միացություններ են, որոնք կազմված
են պեպտիդային կապով իրար միացած ալֆա-ամինաթթուներից: Սպիտակուցի
կազմի մեջ կարող են մտնել նաև ձևափոխված ամինաթթվային մնացորդներ և
ոչ ամինաթթվային ծագում ունեցող բաղադրիչներ։ Սպիտակուցների կազմում
ամինաթթուների նշանակման համար օգտագործում են մեկ կամ երեք տառից
բաղկացած կրճատումներ։ Քանի որ կենդանի օրգանիզմների կազմի մեջ մտնող
սպիտակուցների մեծամասնությունը կազմված են 20 ամինաթթուներից, այս
պատճառով կարող է թվալ, թե սպիտակուցների հնարավոր թիվը փոքր է և
սահմանափակ։ Իրականում, օրինակ՝ հինգ ամինաթթվային մնացորդ
պարունակող սպիտակուցի մոլեկուլների հնարավոր թիվը գերազանցում է 3
միլիոնը, 100 ամինաթթվային մնացորդի դեպքում տարբերակների թիվը 10130-
ից ավելի է։ 2-10 ամինաթթվային մնացորդից կազմված մոլեկուլները հաճախ
անվանվում են պեպտիդներ, իսկ ավելի բարդ պոլիմերները՝ սպիտակուցներ։
Այս բաժանումը, սակայն, պայմանական է։
Սպիտակուցի կազմավորման ժամանակ մի ամինաթթվի α-կարբօքսիլ խմբի (-
COOH) և մյուսի α-ամինոխմբի (-NH2) միջև առաջանում է պեպտիդային կապ:
Սպիտակուցի ծայրերն կոչվում են N- և C- ծայրեր, ինչը պայմանավորված է
նրանով, թե որ ֆունկցիոնալ խմբերն են ազատ՝ -NH2-ը, թե -COOH-ը։ Ռիբոսոմի
վրա սպիտակուցի կենսասինթեզի ժամանակ առաջին N-ծայրային
ամինաթթվային մնացորդը սովորաբար մեթիոնինն է, մյուս ամինաթթուները
միանում են նախորդի C- ծայրին։
4. Պեպտիդային կապի քիմիական կառուցվածքը (ներքևում)
և պեպտիդային կապի եռաչափ կառուցվածքը ալանինի և
այլ ամինաթթվի միջև (վերևում)
5. ԿԱԶՄԱՎՈՐՄԱՆ ՄԱԿԱՐԴԱԿՆԵՐ
Լինդեստրյոմ-Լանգը առաջարկել է
առանձնացնել սպիտակուցի կազմավորման
4 մակարդակ՝ առաջնային, երկրորդային,
երրորդային և չորրորդային կառուցվածքներ։
Չնայած այսպիսի բաժանումը որոշ
դեպքերում հնացած է, այն շարունակվում է
լայնորեն օգտագործվել: Պոլիպեպտիդի
առաջնային կառուցվածքը (ամինաթթվային
մնացորդների հաջորդականությունը)
որոշվում է գենով և գենետիկական
գաղտնագրով, ավելի բարձր
մակարդակները ձևավորվում են
սպիտակուցների ֆոլդինգի ընթացքում:
Չնայած որ սպիտակուցի տարածական
կառուցվածը որոշվում է հիմնականում
ամինաթթվային հաջորդականությամբ, այն
բավական շարժուն է և կարող է
պայմանավորվել արտաքին միջավայրի
պայմաններով։ Այս պատճառով արտաքին
միջավայրում սպիտակուցը ընդունում է
էներգետիկ տեսակետից ավելի ձեռնտու
տարածական կառուցվածք:
6. ԱՌԱՋՆԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ
Առաջնային կառուցվածքը պոլիպեպտիդային շղթայում
ամինաթթվային մնացորդների հաջորդականությունն է։
Սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը, որպես կանոն,
նկարագրում են մեկ կամ երեք տառերից բաղկացած
նշանակումների օգտագործմամբ։
Առաջնային կառուցվածքի կարևոր հատկություններից է
կոնսերվատիվ միտումը, որը որոշակի գործառույթ ունեցող
ամինաթթվային մնացորդների խմբերի կայուն ամբողջությունն է
և հանդիպում է շատ սպիտակուցներում։ Կոնսերվատիվ
միտումները պահպանվում են
տեսակների էվոլյուցիայի ընթացքում։ Դրանք օգտագործվում են
անհայտ սպիտակուցի ֆունկցիան պարզելու համար։
Սպիտակուցների ամինաթթվային կազմի համանմանությամբ
կարելի է պարզել տաքսոնների միջև գոյություն ունեցող
էվոլյուցիոն կապերը։
Սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը հնարավոր է որոշել
սպիտակուցների սեքվենավորման կամ մՌՆԹ-ի առաջնային
կառուցվածքի միջոցով՝ օգտագործելով գենետիկական
գաղտնագիրը։
7. ԵՐԿՐՈՐԴԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ
Երկրորդային կառուցվածքը սպիտակուցի պոլիպեպտիդային շղթայի հատվածների տեղային
դասավորությունն է, որը կայունացվում է ջրածնային կապերի միջոցով։ Ստորև
ներկայացված են սպիտակուցի երկրորդային կառուցվածքի տիպերը՝
α-պարույր՝ մոլեկուլի երկար առանցքի շուրջը խիտ դասավորված են պարույրները, մեկ
պարույրում կա 3,6 ամինաթթվային մնացորդ, մեկ քայլը 0,54 նմ է (մեկ ամինաթթվային
մնացորդը՝ 0,15 նմ): Պարույրը պահպանում է իր ձևը պեպտիդային խմբերի H և O
ատոմների միջև առաջացող պեպտիդային կապերով։ α-պարույրը կարող է լինել աջ և ձախ
պարուրված, սպիտակուցներում գերակշռում է աջ պարուրված տարբերակը։ Պարույրը
քանդվում է գլուտամինաթթվի, լիզինի, արգինինի էլեկտրոստատիկ
փոխհարաբերությունը։ Ասպարգինի, սերինի, թրեոնինի և լեյցինի մնացորդները միմյանց
մոտ դասավորվելիս կարող են խանգարել պարույրի ձևավորմանը, պրոլինի մնացորդն
առաջացնում է շղթայի ծռում, որը նույնպես քանդում է α-պարույրը։
β-պարույր (շարժական շերտեր)՝ մի քանի կեռմանաձև պոլիպեպտիդային շղթաներ,
որոնցում ջրածնային կապեր առաջանում են հադնիպակաց շղթաների կամ միմյանցից
հեռու դասավորված ամինաթթվային մնացորդների միջև: Այս շղթաներն իրենց N-ծայրով
ուղղված են հակառակ (հակազուգահեռ կողմնորոշում)։ β-պարույրի առաջացման համար
կարևոր կողմնային ամինաթթվային մնացորդներից են գլիցինն ու ալանինը:
π-պարույր,
310-պարույր,
չկարգավորված հատվածներ։
8. ԵՐՐՈՐԴԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ
Երրորդային կառուցվածքը պոլիպեպտիդային շղթայի տարածական
դասավորությունն է։ Այն կազմված է երկրորդային կառուցվածքի տարրերից,
որոնք կայունացվում են տարբեր փոխհարաբերությունների, հատկապես
հիդրոֆոբ փոխհարաբերության շնորհիվ։
Կայուն երրորդային կառուցվածքում կան՝
կովալենտ կապեր ցիստեինի երկու մնացորդների միջև՝ դիսուլֆիդային կապեր,
իոնային կապեր հանդիպակաց դասավորված ամինաթթվային մնացորդների
երկու խմբերի միջև,
ջրածնային կապեր,
հիդրոֆոբ փոխհարաբերություն։ Սպիտակուցի մոլեկուլը ջրի հետ
փոխհարաբերվելիս ընդունում է այնպիսի կառուցվածք, որտեղ ոչ բևեռային
ամինաթթուների կողմնային խմբերը մեկուսանում են ջրային լուծույթից, իսկ
բևեռային խմբերը՝ հայտնվում մոլեկուլի մակերեսին։
Սպիտակուցների երրորդային կառուցվածքի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել,
որ երկրորդային և ատոմային տարածական կառուցվածքների միջև կարելի է
առանձնացնել նաև երրորդ մակարդակը՝ կառուցվածքային դրդապատճառը։
Այն որոշվում է սպիտակուցի դոմենի սահմաններում երկրորդային
կառուցվածքի տարրերի (α-պարույր և β-պարույր) միմյանց նկատմամբ
ունեցած դասավորությամբ։
9. ՉՈՐՐՈՐԴԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ
Չորրորդային կամ ենթամիավորումային, դոմենային
կառուցվածքը մեկ սպիտակուցային կոմպլեքսի
ներսում տարբեր պոլիպեպտիդային շղթաների
փոխադարձ դասավորությունն է։ Չորրորդային
կառուցվածքի մեջ մտնող սպիտակուցի
մոլեկուլները ռիբոսոմի վրա առաջանում են առանձին-
առանձին և միայն սպիտակուցի սինթեզից հետո
ձևավորում վերմոլեկուլային չորրորդային կառույցը։
Չորրորդային կառուցվածքի մեջ կարող են մտնել
ինչպես նման, այնպես էլ տարբերվող
պոլիպեպտիդային շղթաներ։ Չորրորդային
կառուցվածքի կայունացմանը մասնակցում են նույն
փոխհարաբերությունները, ինչ երրորդայինի դեպքում։
Վերմոլեկուլային այսպիսի սպիտակուցային
կառուցվածքները կարող են պարունակել տասնյակ
մոլեկուլներ։
10. ՍՊԻՏԱԿՈՒՑՆԵՐԻ ՖՈՒՆԿՑԻՈՆԱԼ
ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ
Սպիտակուցները և սպիտակուցային խտանյութերն
իրենց եզակի ֆունկցիոնալ հատկությունների շնորհիվ
լայն կիրառություն ունեն սննդամթերքի
արտադրության մեջ։ Սպիտակուցների ֆունկցիոնալ
առավել կարևոր հատկություններն են
լուծելիությունը, ջուր և ճարպ կապելու, դիսպերս
համակարգերը կայունացնելու ունակությունը:
Սպիտակուցների՝ դոնդողներ առաջացնելու
հատկությունը բնութագրվում է դրանց կոլոիդ
լուծույթների ունակությամբ՝ ազատ դիսպերսված
վիճակից անցնելու կապված դիսպերսված վիճակի`
առաջացնելով պինդ մարմինների հատկություններով
օժտված համակարգեր:
11. ՍՊԻՏԱԿՈՒՑԱՅԻՆ ՍՆՆ
ԴԻ ՆՈՐ ՁևԵՐԸ
Սպիտակուցային սննդի նոր ձևերը այն սննդային
մթերքներն են, որոնք ստանում են մթերային հումքի
սպիտակուցային տարբեր ֆրակցիաներից`
օգտագործելով վերամշակման գիտականորեն
հիմնավորված եղանակները։ Այս սննդային մթերքներն
ունեն որոշակի քիմիական բաղադրություն,
կառուցվածք և հատկություններ: Սոյայից ստանում
են կազմափոխված սպիտակուցային մթերք, որում
սոյայի սպիտակուցն օգտագործում են, օրինակ, մսի
սպիտակուցի փոխարեն: Հիդրոլիզված սոյայի
սպիտակուցներն անվանում են մոդիֆիկացված:
Դրանք օգտագործվում են որպես ֆունկցիոնալ և
համային սննդային հավելումներ:
12. ՍՊԻՏԱԿՈՒՑԱԿԱԼՈՐԻԱՅԻՆ
ԱՆԲԱՎԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆԸ և ԴՐԱ
ՀԵՏևԱՆՔՆԵՐԸ
Սպիտակուցային անբավարարությունը սնման
կարևորագույն խնդիրներից է: Մասնակի կամ
լիակատար սովի դեպքում կամ ոչ լիարժեք
սպիտակուցներ օգտագործելիս մարդու մոտ կարող է
զարգանալ թերսնվածության համախտանիշ, որն
անվանում են կվաշիօրկոր: Այդ հիվանդությունն
ուղեկցվում է աղիների ֆունկցիայի խանգարմամբ,
քանի որ ենթաստամոքսային գեղձի ֆերմենտներն
անհրաժեշտ արագությամբ չեն սինթեզվում: Մարդու
վրա բացասական ազդեցություն ունեն սննդային
ալերգիաները, որոնք կապված են օրգանիզմի՝
սպիտակուցային սննդի առանձին տեսակների
նկատմամբ անհանդուրժողականության հետ:
