Синтез гормонов белковой природы

В последнее время предпринимают очень активные попытки выяснить механизм действия гормонов растений. Особенно интересные данные получены при изучении механизма действия гетероауксина, гиббереллина и кинетина. Оказалось, что перечисленные вещества воздействуют на один из фундаментальных процессов в живой природе—метилирование ДНК и тем самым могут контролировать транскрипцию, т. е. экспрессию генов. Кроме того, в цитоплазме растительных клеток найдены белки, похожие на рецепторы стероидных гормонов животных и способные под влиянием фитогормонов вовлекаться в модуляцию транскрипции генов. Отсюда проистекают все те разнообразные влияния, которые названные соединения оказывают на развитие растений, индуцируя или активируя синтез белков, необходимых для прохождения определенных физиологических процессов в растительном организме. [c.465]

Еще до того, как впервые была определена пространственная структура белка, было расшифровано строение близких белкам гормонов и антибиотиков (инсулин, адренокортикотропин и др.). При этом были получены обескураживающие результаты в том отношении, что одно только выяснение структуры белка еще не дает объяснения его физиологических функций. Очевидно, в скором будущем будет осуществлен синтез простейших белков и, вероятно, некоторых ферментов. Но научное значение этого достижения, по-видимому, ограничится подведением итогов большого периода работы исследователей белка. Само по себе знание формул белка еще не вскрывает природы его биологического действия. [c.5]

Биохимические процессы наиболее перспективны для химической технологии. Они происходят в живой природе в атмосферных условиях (без повышения температуры, давления) под действием высокоактивных природных катализаторов — ферментов и гормонов, а также микроорганизмов, содержащих эти катализаторы. Возможности биохимических процессов в промышленности не ограничены, хотя природные биохимические процессы пока недостаточно изучены и еще мало воспроизведены в модельных условиях. Недавно возникла новая отрасль науки — техническая микробиология, которая изучает биохимические методы производства самых разнообразных химических продуктов. На практике реализован микробиологический синтез антибиотиков, витаминов, гормонов. В перспективе технической микробиологии находятся проблемы фиксации атмосферного азота, синтеза белков и жиров, окисления серы в диоксид и триоксид серы и, наоборот, [c.254]

Азотистый обмен в животном организме — это по преимуществу обмен белков. Однако не следует забывать, что в организме имеется ряд азотистых соединений, которые хотя и образуются из продуктов распада белка, ио совершенно отличны от них по своей химической природе и используются организмом для выполнения специальных функций. К таким азотистым веществам относятся, например, некоторые пигменты (гем, желчные пигменты), нуклеиновые кислоты, простетические группы некоторых ферментов (дегидрогеназ, цитохромов, оксидаз), азотсодержащие гормоны (тироксин, адреналин, холин). Синтез и распад этих соединений протекают путями, в большинстве случаев еще недостаточно выясненными. Ввиду активного участия этих соединений в обмене естественно, что даже временная блокировка путей их превращения приводит к извращению нормального обмена веществ, т. е. к патологии. [c.368]

Из всего сказанного вытекает, что ключевые открытия в области биологического синтеза белков — дело будущего. Каким бы ни оказался ферментный механизм образования пептидных связей, ясно, что он представляет собой лишь часть общей схемы образования белка. Ведь останется, например, еще вопрос о природе сил, придающих столь важным с биологической точки зрения белкам, как ферменты или гормоны, их характерные физические, химические и физиологические свойства. Денатурированная молекула инсулина, хотя она и утра- [c.78]

Упомянутыми примерами не исчерпываются достигнутые в настоящее время успехи в расшифровке строения белков. Особое внимание уделяется изучению белков, обладающих функциями катализаторов химических процессов в. живых организмах, а именно — ферментов и гормонов. При сопоставлении полученных результатов выяснилось, что носителем биологической активности ряде случаев оказалась не вся белковая молекула в целом, а определенная ее часть. Так, в растительном ферменте папаине, построенном из 180 аминокислотных остатков, можно отстричь до-2/з его полипептидной цепи, не оказав заметного влияния на его> биологическую активность. Факты подобного рода позволяют глубже понять природу каталитического действия ферментов, а также вселяют надежду на возможность создания синтетических ферментов, при помощи которых можно будет упростить получение многих нужных человеку органических веществ. Важно и то,, что, освоив синтезы, исследователи смогут наряду с воспроизведением- природных продуктов синтезировать сходные с природными, но определенным образом отличные от них вещества. Имея серию подобных аналогов, можно проследить за изменениями их физиологической активности в зависимости от изменений химического строения, что важно как с теоретической, так и с практической точек зрения. [c.426]

Обмен белков и аминокислот играет важнейшую и незаменимую роль в жизни организмов. Изучение обмена белков позволяет детально понять глубокий смысл, заложенный в биологическом постулате, гласящем, что организмы делаются белками . В этом постулате заключена та чрезвычайная биологическая значимость, которая присуща исключительно белковым соединениям (биологические функции белков рассматриваются в главе 1). Кроме того, для животных и человека аминокислоты — строительные блоки белковых молекул — являются главными источниками органического азота, который используется в первую очередь для синтеза специфических для организма белков и пептидов (рис. 12.1), а из них — азотсодержащих веществ небелковой природы (пуриновые и пиримидиновые основания, порфирины, гормоны и др.). При необходимости аминокислоты могут служить источником энергии для организма главным образом за счет окисления их углеродного скелета. [c.360]

Полусинтез как способ получения соединений пептидно-белко-вой природы можно проиллюстрировать на примере инсулина. В 1972 г. впервые было осуществлено превращение инсулина свиньи в инсулин человека (М. Руттенберг), Молекулы этих гормонов отличаются лишь одним аминокислотным остатком в положении В 30 в инсулине свиньи находится Ala, а в инсулине человека—Thr. Предложенная схема (рис. 80) включала синтез гексаметилового эфира инсулина свиньи (обработкой диазометаном), расщепление В-цепи трипсином по остатку Arg-22, блокирование Вос-группой N-концевых остатков А- и В-цепей полученного укороченного инсулина, затем конденсацию продукта с синтетическим фрагментом В 23 — 30 инсулина человека (D /HOSu методом) и, наконец, удаление всех защитных групп. После интенсивной очистки удалось выделить инсулин человека с выходом около 10%. [c.151]

Глубокий распад аминокислот, их диссимиляция, имеет место не только при нормальном питании, когда они образуются в результате переваривания белков. Распад аминокислот, правда в меньшем объеме, происходит также при низком содержании и даже при отсутствии белков в пище. Известно, что при безбелковом питании из организма с мочою выделяют конечные продукты азотистого обмена, освобождающиеся в результате превращений аминокислот. Следует также учесть, что часть аминокислот, образующаяся при распаде тканевых белков, используется для синтеза ряда азотистых соединений, входящих в состав тканей. Так, например, для синтеза креатина (стр. 403) используются глицин, аргинин и метионин (последние две аминокислоты относятся к числу незаменимых аминокислот) карнозин и ансерин синтезируются (стр. 409) из незаменимой аминокислоты гистидина. Аминокислоты используются также для синтеза гормонов белковой природы (инсулина, глюкагона, гормонов гипофиза и др.). Адреналин и тироксин синтезируются из незаменимой аминокислоты фенилаланина. Следовательно, некоторая часть аминокислот, образующаяся в результате распада белков тканей в организме при недостатке или отсутствии белков в пище, расходуется на синтез различных биологически важных веществ Часть незаменимых аминокислот постоянно расходуется как при нормаль ном питании, так и при белковом голодании. В последнем случае, т. е при белковом голодании (само собой разумеется, что и при полном голо Дании) должен ощущаться недостаток в незаменимых аминокислотах Между тем для синтеза подвергающихся распаду тканевых белков, необхо димо наличие полного набора всех аминокислот в соответствующих количе-ствах. При недостатке, а тем более при отсутствии тех или иных незаменимых аминокислот, синтез белков тканей уменьшается или вовсе прекращается. Следовательно, аминокислоты, образующиеся в процессе распада тканевых белков при голодании, если не полностью, то в значительной мере, не могут быть использованы для синтеза белков и подвергаются распаду с освобождением конечных продуктов аммиака, углекислого газа и воды. При наличии белков в пигце избыточное количество аминокислот, всасывающееся [c.343]

Химическая природа. Инсулин является белком (молекулярный вес 6000) Это первый белковый гормон, химическая природа которого расшифрована. Молекула инсулина построена из 2 полипептидных цепей — мономеров, из которых цепь А содержит 21 аминонислотный остаток, а цепь Б—30 аминокислотных остатков. Полипептидные цепи связаны между собой дисульфидными мостиками за счет сульфгид-рильных групп молекул цистеина. Расположение аминокислот в полипептидных цепях А и Б полностью расшифровано Сэнджером, а в 1963 г. другими авторами осуществлен синтез инсулина. [c.95]

Однако все это совсем не означает, что условия осуществления и механизмы химических и физических про-цессо В, протекающих в неорганической природе и в живой клетке на молекулярном уровне, одни и те же. Химизм биологических организмов по сравнению с неживыми системами имеет свою специфику. Аппарат живой клетки несравнимо совершеннее неживой системы, его возможности синтезировать необходимые биологические вещества превосходят в огромной степени средства, находящиеся ныне в распоряжении химика-синтетнка. Известно, что в ходе осуществления важнейшего достижения биохимии — химического синтеза инсулина — гормона, управляющего углеводным обменом организма, пришлось осуществить 228 этапов, затратить десятки тысяч человеко-часов. В живой же клетке, как подсчитано, синтез молекулы белка осуществляется за две-три секунды. Нельзя не согласиться с высказыванием академика [c.95]

Глюкокортикостероиды (глюкокортикоиды) включают кортизол (гидрокортизон) и кортикостерон. Эти гормоны усиливают синтез глюкозы в печени из веществ неуглеводной природы (аминокислот, жирных кислот) и предотвращают резкое снижение глюкозы в крови, например при голодании, физических нагрузках. В мышцах, коже, жировой ткани они усиливают процессы распада белков и жиров, которые используются как энергетические вещества. Такое действие глюкокортикоидов играет важную роль в адаптации организма к различным стрессовым факторам — холода, голода, страха, интенсивных физических нагрузок, так как они мобилизуют запасные питательные вещества (жиры, белки) из периферических тканей и предотвращают истощение запасов гликогена в печени. В печени также происходит синтез новых белков, в том числе адаптогенных ферментов, необходимых для стимуляции адаптационных процессов. [c.145]

Начиная с прорастания семян, растение претерпевает сериЮ онтогенетических изменений, каждое из которых находится под избирательным контролем различных участков его генетического аппарата. Индукцией и реорессией определенных генов могут управлять растительные гормоны, но мы все еще не понимаем природу главной контролирующей системы, которая программирует индукцию и репрессию специфической генетической активности. Даже в зрелых, полностью дифференцированных клетках имеется полный набор генов, содержащих всю инфор-мацию, необходимую для образования целого растения. Этог потенциал можно выявить, если определенные зрелые клетки выращивать в культуре тканей, где они в результате стимуляции дедифференцируются, вновь начинают делиться и в конце концов дают начало целому новому растению. Эксперимент такого типа показывает, что созревание и старение клеток не являются результатом утраты генетического материала. Скорее всего они, по-видимому, обусловлены рядом изменений в динамике синтеза клеточных белков (или по крайней мере коррелируют с такими изменениями). Следовательно, старение клетки— это результат изменившейся относительной активности различных генов, что приводит к синтезу недостаточного количества мРНК, необходимой для поддержания тех функций, которые важны для целостности клетки, и в то же время разрешает синтез избыточного количества разнообразных гидролитических ферментов, таких, как нуклеазы и протеазы. Зачастую старение сопровождается также изменением проницаемости мембран. [c.317]

Несмотря на большое число исследований, чисто химический аспект действия инсулина остается неясным - . Обычно считается, что гормон действует на плазматические мембраны всех тканей, вызывая заметные изменения проницаемости, что поиводит к возрастанию поглощения глюкозы, различных ионов и других веществ. Такого рода изменения проницаемости могут обусловить сильное влияние инсулина на важнейшие процессы биосинтеза имеет место, в частности, повышение синтеза гликогена, липидов и белков. В то же время процессы катаболизма подавляются и активность катаболических ферментов, например глюкозо-6-фосфатазы, снижается. Ключом к пониманию действия инсулина может явиться выяснение вопроса о природе его вторичного посредника , аналогичного по своему действию сАМР. Высказывались предположения, что вторичным посредником для инсулина является сАМР, однако более вероятно, что эту роль выполняет какой-то ион, возможно К+ . [c.505]

К настоящему времени субъединичная структура обнаружена у нескольких сотен белков. Однако только для немногих белков, в том числе для молекулы гемоглобина, методом рентгеноструктурного анализа расшифрована четвертичная структура . Основными силами, стабилизирующими четвертичную структуру, являются нековалентные связи между контактными площадками протомеров, которые взаимодействуют друг с другом по типу комплементарности—универсальному принципу, свойственному живой природе. Структура белка после его синтеза в рибосоме может частично подвергаться модификации (посттрансляционный процессгшг) например, при превращении предшественников ряда ферментов или гормонов (инсулин). [c.71]

Активность многих ферментов регулируется цАМФ-зависимым фосфо-рилированием, соответственно большинство гормонов белково-пептидной природы активирует этот процесс. Однако ряд гормонов оказывает тормозящий эффект на аденилатциклазу, соответственно снижая уровень цАМФ и фосфорилирование белков. В частности, гормон соматостатин, соединяясь со своим специфическим рецептором—ингибиторным С-белком (С , являющимся структурным гомологом С -белка (см. ранее), ингибирует аденилатциклазу и синтез цАМФ, т.е. вызывает эффект, прямо противоположный вызываемому адреналином и глюкагоном. В ряде органов простагландины (в частности, РОЕ ) также оказывают ингибиторный эффект на аденилатциклазу, хотя в том же органе (в зависимости от типа клеток) и тот же РОЕ может активировать синтез цАМФ. [c.292]

Синтез. Осуществление белкового синтеза химическим путем привлекало внимание многих исследователей. Метод твердофазного синтеза, разработанный Б. Меррифилдом, дал возможность получать достаточно большие полипептиды. Таким же способом был получен гормон инсулин, а его уже можно отнести к классу белков. В случае инсулина более трудной задачей было соединение двух полипептидных цепей в активную макромолекулу. К. Диксон и А. Уардлоу справились с этой задачей и положили основу химического синтеза белков. Однако несмотря на разработку автоматических синтезаторов, метод химического синтеза белков не получил щирокого распространения из-за наличия большого числа технических ограничений. В природе небольшие полипептиды синтезируются с помощью соответствующих ферментов, основная же масса белков образуется посредством матричного синтеза. [c.40]

До настоящего времени N-метиламинокислоты не найдены в составе пептидных гормонов и белков. Они, однако, имеют большое значение в изучении многих антибиотиков пептидной природы. Систематическое исследование синтеза пептидов, содержащих остатки N-метиламинокислот, не проводилось. Тем не менее получено несколько пептидов с N-метиламинокисло-тами, главным образом с N-метилглицином (саркозином). Такие пептиды применялись для изучения специфичности и механизма действия различных протеаз (см., например, [207, 1114, 2146, 2606]) и ряда вопросов, связанных с вторичной структурой и ее влиянием на биологическую активность. Эти же причины побудили синтезировать ряд аналогов биологически активных пептидов с N-метиламинокислотами [469, 1079, 1160, 1525]. [c.197]

Таким образом, в настоящее время поликонденсация как синтетический процесс дала науке и технике огромное количество полимерных структур и сыграла важную роль в формировании основных представлений полимерной науки [11, 12]. Необходимо подчеркнуть, что процессы поли-кондепсации имеют большое значение как метод синтеза природных полимеров, потому что многие важнейшие биополимеры, такие, как белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук, целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин, пептозаны и многие другие, так же как и ферменты, энзимы и гормоны, очевидно, получаются в живых организмах с помощью различных процессов поликонденсации, и таким образом этот процесс широко представлен в природе. [c.48]

На разных этапах соотношение между этими разделами органической химии менялось по числу изучаемых соединений и по их значимости для теории и практики. Вначале органическая химия представляла, по существу, химию растительных и животных веществ. Затем преобладающее развитие получил синтез. Первая половина XX столетия охарактеризовалась бурным расцветом органического синтеза. В лабораториях были воспроизведены многие природные вещества и получены их аналоги, синтезированы соединения новых типов, не встречающиеся в природе. Теперь стало возможным получать вещества с заранее заданными свойствами. Синтетические продукты широко используются вместо природных (лекарственные вещества, каучук, душистые вещества, синтетические волокна и др.) и в настоящее время получили исключительное распространение и значение в жизни человеческого общества. Успехи в изучении белков, ферментов, витаминов, гормонов, гликозидов, алкалоидов и антибиотиков прочно закрепили и за ними достойное место в [c.7]

Согласно теории Г. Селье, в адаптации организма к стрессовым факторам, в том числе к напряженной физической нагрузке, наиболее важную роль играют гормоны гипофиза и надпочечников. Развитие так называемого общего адаптационного синдрома контролируется гипоталамусом. Гипоталамус интегрирует информацию, полученную из всех частей тела, в том числе иЦНС, и запускает гормональный механизм поддержания относительного метаболического гомеостаза (рис. 106). В первую очередь усиливается секреция катехоламинов адреналина и норадреналина мозговым слоем надпочечников. Они активируют распад гликогена в печени и повышают уровень глюкозы в крови, а также распад жиров, т. е. мобилизуют энергетические резервы организма и улучшают энергообеспечение органов и тканей. Далее при повышении концентрации катехоламинов в крови усиливается синтез АКТГ в гипофизе, которые активируют синтез глюкокортикостероидов (кортизола) в коре надпочечников. Кортизол запускает реакции адаптивного синтеза ферментов, активирует процессы новообразования глюкозы в печени из веществ неуглеводной природы и мобилизацию жиров, а также снижает синтез белков в тканях, что ведет к повышению уровня аминокислот, необходимых для адаптивного синтеза веществ. Все это создает условия для поддержания высокой скорости энергообразования в условиях повышенной потребности тканей в энергии. Адреналин и кортикостероиды при стрессе работают однонаправленно и обеспечивают большую скорость катаболизма мобилизованных энергетических источников. Поэтому эти гормоны называются адаптивными. [c.273]

В химии белка уже достигнут ряд выдающихся результатов. Разработаны современные физико-химические методы исследования аминокислот, пептидов и белков. Установлена первичная структура некоторых белковых ферментов и гормонов, таких, как адренокортикотропный гормон, инсулин, рибонуклеаза, миоглобин, гемоглобин, цитохром с, лизоцим, химотрипсиноген, белок вируса табачной мозаики и других. Успешно развиваются методы синтеза биологически активных белков и пептидов. В 1963 г. осуществлен синтез первого высокомолекулярного белка гормональной природы — инсулина, а в 1969 г. — синтез фермента р1[бонуклеазы (124 аминокислотных остатка). Изучена пространственная структура миоглобина, гемоглобина, лизоцима, химотрипсина, карб-оксипеитидазы А, рибонуклеазы и других белков. Эти достижения помимо их высокой научной ценности имеют громадное практическое значение для медицины, сельского хозяйства и ряда отраслей промышленности. [c.18]

Понимание последовательности реакций проявления сверхчувствительности влечет за собой необходимость выяснения самых первых изменений метаболизма, природу индуктора, который принимает непосредственное участие в запуске защитных процессов. Важное место при взаимодействии вирусов и клеток хозяина должны играть ферментные белки и фитогормоны. Образование последних регулируется клеточной мембраной. При нарушении целостности мембран наибольший интерес представляют те изменения, которые ведут к образованию этилена. Мембраны, и в первую очередь плазматические мембраны, играют важную роль в регуляции синтеза этого гормона [Imaseki et al., 1975 Odawa-ra et al., 1977 Venis, 1984]. [c.100]