Конфигурационный контроль - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

Известно, что во всех живых организмах синтезируются только белковые молекулы, состоящие из последовательности L-аминокислотных остатков.

Ферментные системы организма, "ответственные" за синтез соответствующих аминокислот, синтезируют только одну их конфигурацию-L. Э. Фишер сначала предполагал, что в организме, также как и в процессах химического синтеза, производятся рацематы и лишь затем происходит разложение одного из стереоизомеров, нотакой способ получения оптически чистых веществ для организма не выгоден: половина материала пропадает впустую.

Заблуждение Фишера было недолгим: специально предпринятые исследования показали, что в подавляющем большинстве случаев никаких следов сопутствующих изомеров "неестественной" конфигурации найти не удалось. И Фишер приходит к верному заключению: "Одна активная молекула рождает другую. Это представление дает, как мне кажется, простое разрешение загадки естественного асимметрического синтеза".

Итак, стереосиецифичные ферменты могут "рождать" асимметричные молекулы. Каким образом эта их способность используется для контроля синтеза белков? поляриметр изомерия углевод аминокислота

Все организмы имеют тот или иной механизм поддержания "оптической чистоты" аминокислот, и контроля за включением в синтез белков только аминокислот L-конфигурации. Схема последнего механизма такова. Присоединение в процессе синтеза белковой молекулы каждого последующего аминокислотного остатка осуществляется при участии молекулы т-РНК, которая образует комплекс с аминокислотным остатком.

Контролирует образование комплекса специальный фермент; он-то и оказывается основным инструментом контроля "оптической чистоты" аминокислот, вовлекаемых в синтез белка. Этот фермент катализирует реакцию образования комплекса т-РНК лишь c - аминокислотами, имеющими L-конфигурацию.

Помимо этого, в организме многих животных, а также ряда бактерий и грибов присутствует специальный фермент, "истребляющий" D-аминокислоты - так называемая оксидаза D-аминокислот. Ее действие основано на окислении молекул D-аминокислот до соответствующей кетокислоты (симметричное соединение) при этом выделяется аммиак.

С учетом того, что во всех организмах существуют ферментные системы, способные синтезировать L-аминокислоты на основе кетокислот таким образом opганизм не только избавляется от ненужных ему (и даже зачастую вредных) аминокислот нежелательной конфигурации, но и преобразует их в необходимые ему L-аминокислоты. Это явление называется cтрeонатурализацией.

Известно, что большая часть аминокислот, происходит из белков, содержащихся в юнце. Находящиеся в желудочном соке расщепляют белки на аминокислоты, которые, конечно же, имеют левую конфигурацию. Поглощающие клетки кишечника функционируют таким образом, чтобы "отсевать" значительную часть нежелательного D - изомера. А то, что этот барьер не является абсолютно непроницаемым для D-аминокислот, может иметь некоторые положительные стороны: в исключительных условиях, когда в пище мало L-аминокислот, но много D-изомеров, можно будет пустить их в дело.

Существует и другой путь, связанный с деятельностью желудочных и кишечных микроорганизмов. Известно, что микрофлора пищеварительного тракта оказывает очень сильное влияние на процессы усвоения животными из пищи. Ряду микроорганизмов присущи ферменты особого вида. Эти ферменты способны рацемизировать отдельные аминокислоты: если в среде концентрация одного из стереоизомеров оказывается большей, деятельность такого фермента - рацемазы - направлена на выравнивание концентрации обоих изомеров. Этот фермент с равной легкостью катализирует перестройки типа L D и D L.

Существование таких ферментов у микроорганизмов пищеварительного тракта подсказывает еще один путь усвоения D-аминокислот: рацемизация их микрофлорой и последующее поглощение L-изомеров кишечником.

Рассмотренная система поддержания оптической чистоты аминокислот характерна для высших животных. Несомненно, многие ее элементы отсутствуют у растений, низших животных, микроорганизмов. И тем не менее, с помощью ферментов, обладающих высокой стереоспецифичностью, все эти организмы разными путями обеспечивают включение в белковый синтез только L - аминокислот.

Благодаря этому обстоятельству иногда наблюдаются весьма интересные эффекты, в частности, избирательное поглощение или разрушение живыми организмами одного из стереоизомеров, используется для получения оптически активных соединений на основе рацемата.

Гипотеза возникновения раковых опухолей:

Данная теория была предложена в конце 30-х годов учеными Кегелем и Эркслебеном.

Согласно данной теории D-глутаминовая кислота, накапливающаяся с возрастом, является канцерогенным веществом, и способствует образованию раковых клеток.

Рацемизационная гипотеза старения

Данная гипотеза была предложена в середине XX века ученым Куном.

Согласно данной теории по мере старения организма в белках увеличивается содержание D-аминокислот, которые не выводятся и организма.

Накопление D-аминокислот приводит к процессам характерным для людей пожилого возраста: уменьшению скорости кроветворения, замедлению процесса обновления плазмы,

Ухудшению процесса нейтрализации токсинов и антител, снижение адаптивных возможностей организма.

Похожие статьи




Конфигурационный контроль - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

Предыдущая | Следующая