Реакции транспептидации.

Разобранные нами этапы биосинтеза белков показывают, как может синтезироваться молекула белка заново из составляющих ее отдельных аминокислот. Однако, кроме этого основного пути, синтез белков может происходить с использованием в качестве исходных продуктов не свободных аминокислот, а пептидов. Далее, вместо нового синтеза белковой молекулы, в организмах осуществляется частичная замена отдельных аминокислотных остатков в полипептидной цепи, так называемое включение аминокислот в белки. Возможно, что оба эти процесса занимают важное место в новообразовании белковых молекул. Синтез белков с использованием в качестве исходных продуктов пептидов происходит в результате реакций транспептидации, которые катализируются ферментами, относящимися к группе транспептидаз, а также некоторыми протеолитическими ферментами. При реакциях транспептидации остаток пептида переносится с одной молекулы белка на другую. В процессе этих реакций образуются новые молекулы белков или пептидов. Реакции транспептидации можно разделить на 2 типа:

1) R1CONHR2 + NH2R3 R1CONHR3 + NH2R2,

2) R1CONHR2 + R3COOH R3CONHR2 + R1COOH,

где R1, R2, R3 – остатки пептидов.

В первой реакции переносится остаток пептида со свободной аминогруппой, во второй реакции – пептид, имеющий свободный карбоксил. В результате реакций транспептидации синтезированные белки, или пептиды, оказываются специфичными для данного организма, так как исходные вещества также были продуктами биосинтеза данного организма. Реакции транспептидации энергетически выгодны для организма, т.к. при их течении свободная энергия системы существенно не изменяется. И для синтеза пептидов и белков по этому пути требуются наибольшие затраты энергии.

4.Распад белков. Наряду с синтезом в организмах постоянно идет диссимиляция (распад) белков. Распад белков происходит двумя основными путями – под действием протеолитических ферментов и при окислении. Преобладает гидролитический путь под действием протеолитических ферментов, которые находятся во всех клетках и тканях растений и имеют весьма сложный изоферментный состав и их активность может меняться в зависимости от внешних факторов и особенностей растения. Под действием сероводорода, цистеина и некоторых других восстановителей они переходят в активное состояние, а под действием окислителей иода, перекисей – инактивируются.

Распад белков начинается с воздействия на них протеиназ. Наиболее хорошо изучено действие этих ферментов на белки семян растений. А.Т. Благовещенским было показано, что под действием растительных протеиназ белки не расщепляются полностью, а превращаются в соединения, не осаждаемые трихлоруксусной кислотой и другими осадителями белков, но имеющие довольно большой молекулярный вес. Такими веществами являются соединения типа полипептидов. На первых стадиях распада белковой молекулы почти не происходит увеличения числа свободных аминокислот, т.е. расщепляется очень небольшое число пептидных связей. Предполагается, что под действием протеиназ молекулы белков не гидролизуются, а только дезагрегируются, переходят в более растворимое состояние. Протеолитические ферменты всегда присутствуют в клетках совместно с ферментами типа пептидаз или пептидгидролаз, которые катализируют гидролитическое расщепление пептидных связей в молекулах пептидов. Известны 3 группы ферментов этого типа, различающиеся по характеру их действия: аминопептидаза, карбоксипептидаза, дипептидаза. Аминопептидаза катализирует гидролитическое отщепление аминокислот от того конца пептида, где имеется свободная аминная группа:

 
 
Ф


H2NCHCONHCHCONHCHCOOH + H2O H2NCHCOOH + H2NCHCONHCHCOOH

R1 R2 R3 R1 R2 R3

Ф
Карбоксипептидаза катализирует гидролиз пептидной связи у свободной карбоксильной группы:

H2NCHCONHCHCONHCHCOOH + H2O H2NCHCONНСHООН + H2NCHCOОН

R1 R2 R3 R1 R2 R3

 

Дипептиды – соединения, у которых рядом находятся свободные аминная и карбоксильная группы, – не могут быть гидролизованы ни аминопептидазой, ни карбоксипептидазой. Гидролиз пептидной связи в дипептидах катализируется дипептидазами:

 
 
Ф


H2NCHCONHCHCOOH + H2O H2NCHСООН + H2NCHCOОН

R1 R2 R1 R2

Таким образом, при совместном действии карбоксипептидазы, аминопептидазы и дипептидазы пептиды полностью расщепляются до составляющих их аминокислот. Образовавшиеся аминокислоты передвигаются к местам синтеза белков и служат исходным материалом для биосинтеза новых молекул, могут подвергаться дезаминированию с выделением аммиака и органических кислот или вступать в реакции, возникающие в процессе аминокислотного обмена. Для распада белков не только не требуется энергия извне, но, наоборот, при этом даже выделяется некоторое количество энергии. Для распада не является необходимым и сохранение целостности клеточных структур.

Лекция 15.

Обмен нуклеиновых веществ

1.Биосинтез пуриновых и пиримидиновых оснований.

2. Синтез ДНК

3.Синтез РНК