Обмін і біосинтез білків

Обмін і біосинтез. Білки відіграють важливу роль у харчуванні людини і тварин, будучи джерелом азоту і незамінних амінокислот (див. нижче - Білки в харчуванні). У травному тракті Б. перетравлюються до амінокислот, у вигляді яких всмоктуються в кров і піддаються подальшим перетворенням (див. Азотистий обмін). Ферменти, що діють на Б. (протеази, протеолітичні ферменти), самі є білками. Кожен з них специфічно розщеплює певні пептидні зв'язки в білковій молекулі. До протеолітичних ферментів травного тракту відносяться: пепсин шлункового соку, трипсин та хімотрипсин підшлункового соку і ряд пептидаз підшлункового і кишкового соків.
Біосинтез білків в організмі - найважливіший процес, що лежить в основі нормального і патологічного росту і розвитку, а також регуляції обміну речовин шляхом утворення певних ферментів. Через біосинтез Б. здійснюється передача біологічної інформації, зокрема спадкових ознак. Біосинтез білків відбувається з вільних амінокислот. Найважливішу роль у ньому відіграють нуклеїнові кислоти (див.), причому за допомогою особливого типу рибонуклеїнової кислоти (РНК-посередника) що синтезується Б. набуває строго специфічна будова, що передається від молекул ДНК.
Початковим етапом біосинтезу білків є активація амінокислот, яка полягає в утворенні змішаного ангідриду амінокислоти з адениловой кислотою (аминоациладенилата) при взаємодії амінокислоти з аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) під дією специфічного активуючого ферменту: амінокислота + АТФ → аминоациладенилат + пірофосфат (див. Адениловые кислоти). Далі аминоациладенилаты взаємодіють з так званими розчинними рибонуклеиновыми кислотами (S-PHK), специфічними для кожної амінокислоти. Амінокислотний залишок переходить на S-PHK і в вигляді комплексу з нею переноситься далі до рибонуклеопротеидным гранулам (рибосом), що є Центрами білкового синтезу в клітині. Рибосоми у свою чергу з'єднуються з РНК-посередником, зазвичай утворюючи комплекси з декількох рибосом (полирибосомы, або полисомы). На такому комплексі утворюється полипептидная ланцюг білків з амінокислотних залишків, принесених у вигляді сполук з S-PHK. РНК-посередник є при цьому матрицею, певну будову якої обумовлює синтез даної поліпептидного ланцюжка зі специфічною послідовністю амінокислот у ній. Таким чином забезпечується синтез певних білкових молекул з унікальними специфічними властивостями. Енергія, необхідна для білкового синтезу, поставляється з аденозинтрифосфату в результаті розщеплення высокоэргических зв'язків і утворення інших высокоэргических сполук.
Синтезуючи в певний час і в потрібних кількостях специфічні молекули РНК-посередника, клітина регулює біосинтез ферментів та інших білків. Вивчення механізмів цього регулювання представляє найважливішу проблему. У ряді випадків, особливо у бактерій, можна спостерігати індукований синтез ферментів у відповідь на додавання до середовища субстрату даного ферменту. У цих випадках за допомогою особливого механізму відбуваються активація певних ділянок ДНК, що несуть інформацію будови даного білка - ферменту, і синтез відповідних молекул РНК-посередника, що передають цю інформацію до місць синтезу Б.-рибосом. Мабуть, аналогічні механізми мають місце і при імунологічних реакціях - синтезі антитіл у разі впровадження в організм чужорідних антигенів і при ряді інших біологічних процесів.