Факультет

Студентам

Посетителям

Превращение белков

Для нормальной жизнедеятельности клетки необходимо поступление извне также третьего класса соединений — белков. Об уникальных свойствах белков много. Говорилось в других статьях нашей книги.

Прежде всего для образования белка используются аминокислоты, причем одно обстоятельство делает белки обязательными в рационе любого живого организма.

Дело в том, что из 20 аминокислот, мономеров, из которых состоят белки, не все могут быть синтезированы в организме животного. Часть из них, так называемые «незаменимые» аминокислоты, обязательно должна поступать в организм извне, так как иначе белок данного животного не может быть построен.

Избыток аминокислот может быть использован, во-первых, для «переделки» в другие, недостающие аминокислоты, во-вторых, для поддержания энергетического баланса клетки.

Существуют три типа превращений аминокислот. Первый из них — так называемое «окислительное дезаминирование». Оно заключается в том, что при участии особых ферментов от аминокислоты отделяется аминогруппа — NH2 с образованием аммиака, а углеродный атом, от которого она отщепилась, окисляется в кетогруппу —С—. Таким образом, из аминокислоты аланина образуется уже известная нам пировиноградная кислота, из глутаминовой кислоты — альфа-кетоглютаровая, из аспарагиновой — щавелевоуксусная кислота.

Через эти органические кислоты, как мы видим, процесс биосинтеза и распада белка связан с лимоннокислым циклом.

Второй тип превращений аминокислот — обратный процесс, то есть присоединение аммиака к кетокислотам.

Третий тип превращений — «реакция переаминирования», главный путь образования новых аминокислот. При этом специальные ферменты трансаминазы переносят уже готовые аминогруппы с аминокислот на кетокислоты.

Известно много случаев превращения одних аминокислот в другие. Так, пролин, присоединяя кислород, дает оксипролин. При отнятии от пролина водорода и при некоторых других его превращениях образуется орнитин или глютаминовая кислота.

Опыты с мечеными атомами показали, что фенилаланин может превращаться в тирозин, а гомоцистеин в метионин. Все эти реакции — пример вторичного образования аминокислот.

Процессы образования и превращения одних аминокислот в другие, как и цикл лимонной кислоты, происходят в митохондриях. Поэтому многочисленные ферменты аминокислотного обмена вынуждены «уживаться» с еще более многочисленными ферментами превращения углеводов.

Как мы уже говорили, при отщеплении аминогруппы от аминокислот образуется аммиак, который является очень сильным ядом для клетки. Как же он обезвреживается?

Аммиак — довольно сильное основание (щелочь), и для нейтрализации его клетке потребовалось бы слишком много кислоты. Кроме того, подобный «выход из положения» приводил бы к огромному скоплению внутри клетки аммониевых солей.

Освободившийся аммиак перебрасывается с одного вещества на другой, как мяч, и в результате в виде мочевины выводится из организма.

Процесс образования мочевины не прост, он представляет собой тоже цикл и имеет несколько стадий.

Первая стадия — образование нового вещества — карбамилфосфата из СО2, NH3 и АТФ при участии несколько измененной ацетиглютаминовой кислоты в качестве катализатора.

Образовавшийся карбамилфосфат соединяется с аминокислотой орнитином, и образуется новая аминокислота — цитруллин. Это вторая стадия.

Третья стадия — соединение цитруллина с аспарагиновой кислотой при участии АТФ. Это ведет к образованию аргининоянтарной кислоты, которая затем расщепляется на аргинин и фумаровую кислоту.

Наконец, под влиянием фермента аргиназы аргинин гидролизуется на орнитин, который снова вступает в цикл, и мочевину, которая выводится из клетки.

В каких же частях клетки протекают все эти процессы? Этот вопрос очень важен, так как незначительное нарушение синтеза или выведения мочевины губительно для организма из-за отравления аммиаком.

Работы ряда исследователей показали, что начальные реакции, то есть синтез цитруллина, происходят в митохондриях, тогда как образование аргинина и его гидролиз с освобождением мочевины осуществляется в цитоплазме.

Мы разобрали основные пути превращения веществ и энергии в организме. Они очень сложны, в них участвует огромное количество разных соединений, все процессы идут слаженно, каждый в своем, отведенном ему месте, и, что самое главное, все это происходит одновременно, ни один не ждет другого.

На приведенной ниже схеме представлена приблизительная картина взаимосвязи всех указанных процессов.

В заключение приведем небольшую сводку, в которой показана связь биохимических процессов с клеточными структурами.

Ядро. В ядре находится наследственное вещество клетки — дезоксирибонуклеиновая кислота. ДНК направляет синтез клеточных белков, определяя последовательность аминокислот в молекуле специфического белка. Ядром контролируются процессы клеточного деления.

Рибосомы (микросомы). Рибосомы очень мелкие частицы, состоят наполовину из белка, а наполовину из рибонуклеиновой кислоты (РНК). В рибосомах осуществляется при помощи информационной РНК и растворимой РНК (см. статью «От нуклеиновых кислот до белков») строительство специфического белка из активированных аминокислот.

Митохондрии. В митохондриях происходят все энергетические превращения в клетке, связанные с расщеплением углеводов, жиров и белков, и зарядка универсального «аккумулятора» клетки — АТФ.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: