1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Основні білкові сполуки в живих системах

Основні білкові сполуки в живих системах

У цих дослідах синтезувалися, наприклад, три ізомери амінокислоти з загальною формулою C3H7N02: аланін, бетааланін і саркозин, хоча в білки живих організмів включається, як відомо, тільки аланін. З трьох інших синтезувати ізомерів – валина, ізоваліна і норваліна – в білках сучасних організмів виявлений тільки валін. Амінокислота з сумарною формулою C4H9NO2 утворювалася під дією іскрового розряду у вигляді суміші семи ізомерів, але жоден з цих ізомерів «не збережено» в якості компонента білка в універсальному генетичному коді земного життя. Ясно, що вибір 20 амінокислот для генетичного коду не було зумовлене наявністю даного набору амінокислот на первісній Землі. Одна з надзвичайно цікавих побічних проблем в біохімічних дослідженнях, присвячених походженням життя, полягає саме в тому, як був «обраний» діє в даний час набір з 20 амінокислот. Бути може, існували й інші генетичні коди, що визначають інші набори амінокислот, але відповідні їм еволюційні лінії обірвалися, не залишивши сліду, не витримавши конкуренції з іншими лініями, яким вдалося вижити. Є підстави думати, що це саме так і було.

Інша версія пов’язана з тим, що в лабораторних експериментах, що імітують передбіологічній реакції, утворюються в рівних кількостях обидві форми оптично активних молекул, тобто молекули, здатні обертати площину поляризації світла в протилежних напрямках, оскільки вони мають різні (дзеркально-протилежні) конфігурації. Конфігурації ці прийнято позначати буквами D і L (від лат. Dextro – правий і levo – лівий). У всіх сучасних живих організмів зустрічаються тільки L-амінокислоти (якщо не враховувати деякі спеціальні пристосування – такі як оболонки бактерій і біохімічні захисні механізми). Таке перевагу одного оптичного ізомеру намагалися пояснити різними способами. Вказувалося, зокрема, на асиметрію кристалічної структури мінералів, поверхня яких могла грати роль каталізатора, і на природну поляризацію космічних променів, а також «Коріоліса-вих сил» (що виникають внаслідок обертання Землі і розрізняються в південному і північному півкулях). Видається ймовірним, що первинний відбір L-ізомерів був справою випадку. Ми знаємо, наприклад, що при ферментативному каталізі субстрат повинен приєднатися до поверхні ферменту і що каталіз протікає більш ефективно, якщо фермент пов’язує лише один з двох його оптичних ізомерів. Можливо, що колись існували якісь примітивні форми життя або попередники живого, до складу яких входили як L-, так і D-амінокислоти, і що в той час шанси на переважання одного з двох ізомерів були ще рівні.

Через які етапи проходить синтез амінокислот, що утворюються під дією іскрового розряду або ультрафіолетового проміння? Простежуючи поява і зникнення окремих проміжних продуктів синтезу (що тривав тижнями), вчені переконалися, що концентрація аміаку неухильно знижувалася, а азот аміаку виявлявся, насамперед, в ціаністого водню (HCN) і ціаногенний (C2N2). Це і були, поряд з альдегідами, перші синтезованих сполук. Амінокислоти синтезувалися пізніше з ціаністого водню і альдегідів. Такий хід синтезу дозволяє припустити, що амінокислоти утворювалися з альдегідів шляхом, який добре відомий хімікам-нові методи під назвою реакції Штрекер.

Спочатку до альдегіду приєднується аміак і відщеплюєтьсямолекула води з утворенням аміну; амін, приєднуючи ціаністий водень, перетворюється в амінонітріл. Ці дві стадії легко оборотні. Амінокислота утворюється в результаті необхідного гідролізу ами-нонітріла, при якому відбувається приєднання двох молекул води і отщепляется аміак. На первісній Землі амінонітріли, ймовірно, могли синтезуватися в атмосфері і, потрапивши в океан, піддаватися тут гідролізу. У лабораторії при синтезі по Штрекеру гідроліз проводять у кислому або лужному середовищі, тому що в нейтральній він протікав би занадто повільно. В умовах первісної Землі цей гідроліз, ймовірно, розтягувався на десятки тисяч років, оскільки в той час не було кисню, здатного руйнувати амінонітріли. Формальдегід (СН20) перетворюється на гликолевую кислоту (С2Н403) і амінокислоту гліцин (C2H5N02), а з ацетальдегіду (С2Н40) утворюються молочна кислота (С3Н603) і амінокислота ала-нин (C2H7N02). Для синтезу деяких, більш складних амінокислот потрібні альдегіди більш складної будови. Однак, наприклад, серія (C3H7NO3) – амінокислота, яка містить гідроксильну групу (ОН), може утворитися в результаті конденсації двох молекул формальдегіду і подальшої реакції Штрекер. Запропоновані й інші можливі механізми синтезу майже для всіх зустрічаються в природі амінокислот.

ПОДІЛИТИСЯ: