Белки в обмене веществ

Большинство микроорганизмов и растений могут синтезировать 20 стандартных аминокислот, а также дополнительные (нестандартные) аминокислоты, например, цитруллин. Но если аминокислоты есть в окружающей среде, даже микроорганизмы сохраняют энергию путём транспорта аминокислот внутрь клеток и выключения их биосинтетических путей.

Аминокислоты, которые не могут быть синтезированы животными, называются незаменимыми. Основные ферменты в биосинтетических путях, например, аспартаткиназа, которая катализирует первый этап в образовании лизина, метионина и треонина из аспартата, отсутствуют у животных.Животные, в основном, получают аминокислоты из белков, содержащихся в пище. Белки разрушаются в процессе пищеварения, который обычно начинается с денатурации белка путём помещения его в кислотную среду и гидролиза с помощью ферментов, называемых протеазами. Некоторые аминокислоты, полученные в результате пищеварения, используются для синтеза белков организма, а остальные превращаются в глюкозу в процессе глюконеогенеза или используются в цикле Кребса. Использование белка в качестве источника энергии особенно важно в условиях голодания, когда собственные белки организма, в особенности мускулов, служат источником энергии

Проблема синтеза белка

Причины невозможности получения белков синтетическим путем.

1. Причина – в чрезвычайной сложности белковых молекул.

2. Чтобы получить заданный белок, необходимо выяснить его аминокислотный состав, установить первичную структуру, т. е. порядок чередования аминокислот, определить пространственную конфигурацию белковой молекулы и искусственно воспроизвести все это.

3. Установление аминокислотного состава белков путем их гидролиза – наиболее легкая задача.

4. Первый белок, у которого удалось расшифровать первичную структуру, был инсулин (1954 г.), регулирующий содержание сахара в крови.

5. На установление порядка чередования аминокислот в инсулине было затрачено почти десять лет.

6. Его молекула состоит из двух полипептидных цепочек, одна из которых содержит двадцать один аминокислотный остаток, а другая – тридцать.

В настоящее время расшифрована первичная структура уже значительного числа белков, в том числе и более сложного строения:

1) синтез веществ белковой природы был впервые осуществлен на примере двух гормонов гипофиза (вазопрессина и окситоцина);

2) это полипептиды с небольшой молекулярной массой, состоящие каждый всего из девяти аминокислот.

Большим научным достижением явился синтез инсулина и рибонуклеазы.

О сложности таких синтезов свидетельствует тот факт, что для получения, например, одной из полипептидных цепочек инсулина потребовалось осуществить 89 реакций, а для получения другой – 138.

Синтез белков в организме осуществляется при помощи других высокомолекулярных веществ – нуклеиновых кислот.

В настоящее время искусственное получение белков осуществляется посредством микробиологического синтеза:

1) размножаясь в соответствующей питательной среде, некоторые микроорганизмы могут создавать обильную белковую массу;

2) на отходах гидролизного производства спирта из древесины, например, выращивают кормовые дрожжи для животноводства;

3) быстро развивается микробиологический синтез белков на основе использования парафинов нефти;

4) при помощи микроорганизмов производятся и другие вещества, например некоторые аминокислоты, витамины;

5) использование продуктов микробиологического синтеза в животноводстве позволяет значительно повышать его продуктивность.