Для своевременного и качественного осуществления всех химических реакций существуют пептиды – своеобразные агенты, переносящие информацию от одной структурной единицы к другой. Благодаря пептидам и молекуле ДНК продолжается жизнь. Они создают масштабную систему биорегуляции и гомеостаза, которая может быть более древней, чем эндокринная и нервная системы.
Короткий пептид – это важный строительный материал организма.
Молекулы пептидов построены из остатков аминокислот, собранных в цепь пептидными связями. Это структурные компоненты белков, формирующиеся на разных стадиях их обмена. По своим свойствам и размеру молекулы пептиды стоят между высокомолекулярными белками и аминокислотами. На рисунке ниже вы видите, как образуется пептидная связь:
Участок (– NH – CH – OC –) называют пептидным остовом. Это цепь атомов, которые дублируются. Фрагмент (– CH –) с аминокислотным радикалом создает соединение (– NH – C(R1) H – OC –), или аминокислотный остаток. У N-концевого аминокислотного остатка α-аминогруппа (– NH) считается свободной. С-концевой аминокислотный остаток тоже обладает свободной α-карбоксильной группой (OC –).
Синтез пептидов в организме
Пептиды присутствуют во всех клеточных организмах, где образуются в течение секунд или минут. Они наделены биологической активностью, в зависимости от характера действия и происхождения делятся на группы:
- пептидные гормоны, которые синтезируются в гипоталамусе (наиболее простые из них – окситоцин, вазопрессин);
- пептиды, отвечающие за стабильность артериального давления и сосудистый тонус (брадикинин, ангиотензин);
- нейропептиды (энкефалин).
Все олигопептиды характеризуются свободной узкой специализацией. Для отдельной ткани в организме предусмотрен конкретный пептид. Эти вещества синтезируются в разных тканях из аминокислот или формируются в ходе распада белков.
У любого пептида есть свой прекурсор – белок-предшественник. Из последнего в процессе расщепления (гидролиза) и получается пептид. Все происходит в рибосоме под воздействием определенных ферментов – сложных молекул, которые ускоряют химические реакции в организмах, способствуют превращению одних веществ в другие. Каждый фермент ускоряет соответствующую реакцию.
К примеру, существуют пептиды, которые синтезируются в нейронах гипоталамуса. Поступают в гипофиз по отросткам нервных клеток, где координируют освобождение пептидных гормонов.
Аминокислоты, белки, протеины – что это?
Пептиды невозможно рассматривать без аминокислот и белков. Аминокислотами называют органические вещества, состоящие из углерода, кислорода, водорода и азота. Существует примерно 500 видов аминокислот. Они имеют схожие черты строения и представлены общей формулой:
H(3) N -CH — COOH…Rn*
*Отличие в типе аминокислотного остатка Rn.
Белки – природные высокомолекулярные органические вещества. Состоят из α-аминокислот, соединенных мощной пептидной связью. Состав белков определяет генетический код. В их синтезе задействовано 20 аминокислот, которые являются стандартным набором.
Белки бывают простыми и сложными. Простые белки называются протеинами. Они сформированы только из полипептидных цепей. Примером сложного белка может послужить транспортный белок — гемоглобин, который помимо пептидной цепи содержит компонент неаминокислотной природы (гем b).
Как влияет пища на синтез пептидов
Короткие пептиды образуются на разных стадиях белкового обмена, после приема внутрь с пищей. Под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта (пепсин, гастриксин, ренин) белковые молекулы расщепляются до ди- и трипептидов. Белки содержатся во многих продуктах питания – яйцах, мясе (говядина, цыплятина), рыбе, некоторых растениях (горох, фасоль).
Скорость синтеза белка в зависимости от возраста
В молодом организме скорость синтеза белков выше скорости распада. Клетке требуется 1–2 мин, чтобы синтезировать белковую молекулу, состоящую из сотен аминокислот. Возрастные изменения ведут к дисбалансу между образованием и распадом белковых молекул, итогом которого является отрицательный баланс.
Скорость усвоения белков организмом различна. Распад белков оптимизируют пищеварительные ферменты и кислота. Синтез белка повышается в результате физических упражнений, которые выполняются перед приемом пищи. Чтобы организм получил все необходимые элементы, следует питаться разнообразно.
Прием в пищу полипептидов негативно сказывается на состоянии организма. Он воспринимает длинную цепочку молекул как чужеродное вещество. Вследствие этого могут возникать иммунные реакции.
Преимущества коротких пептидов:
- скорее усваиваются;
- пропускают длительные процессы расщепления и сразу поступают в кровь;
- абсолютно безвредны.
Роль пептидов в организме
Роль пептидов в организме велика. Они встраиваются в разные клеточные формирования, ферментные системы, способствуют функционированию всех органов и тканей, участвуют в передаче межклеточной информации. Это обеспечивает поддержку гомеостаза и сбережение межклеточного баланса. Короткие пептиды оказывают положительное влияние на иммунную, нервную, эндокринную, пищеварительную системы. Они имеют антиоксидантные свойства, укрепляют ткани, повышают метаболизм, являются строительным материалом для образования белков.
Основные функции пептидов
Перечень специфических функций пептидов достаточно большой. Соединяясь с тем или иным участком ДНК, они запускают процесс синтеза белковых молекул, из которых затем образуются ткани и органы. Пептиды считаются регуляторными молекулами. Так, короткие пептиды регулируют гормональный фон, возобновляют обменные процессы, если они отклоняются от нормы. Это может происходить во время болезни или после перенесенных стрессовых ситуаций. Они активно противостоят старению, активизируя механизмы восстановления клеток и замедляя регрессивные процессы. Кроме того, они повышают стойкость к воздействию повреждающих агентов и регулируют экспрессию генов.