1. Bioloģiskās ķīmijas priekšmets un uzdevumi. Bioķīmija kā dzīvās vielas strukturālās organizācijas, anabolisma un katabolisma izpētes molekulārais līmenis. Bioķīmijas vieta citu bioloģisko disciplīnu vidū. Bioķīmijas nozīme ārsta sagatavošanā un medicīnā.
Bioķīmija ir zinātne par dzīvās vielas ķīmisko sastāvu, dzīvajos organismos notiekošajiem ķīmiskajiem procesiem, kā arī šo pārvērtību saistību ar orgānu un audu darbību. Tādējādi bioķīmija sastāv no trim daļām: 1) statiskā bioķīmija(šī ir dzīvo organismu ķīmiskā sastāva analīze); 2) dinamiskā bioķīmija(pēta vielu un enerģijas transformācijas kopumu organismā); 3) funkcionālā bioķīmija(pēta procesus, kas ir dažādu dzīves izpausmju pamatā).
Galvenā bioķīmijai ir noskaidrot visu ķīmisko vielu un fizikāli ķīmisko procesu funkcionālo, tas ir, bioloģisko mērķi dzīvā organismā, kā arī šo funkciju traucējumu mehānismu dažādu slimību gadījumā. Mūsdienu bioķīmija atrisina šādas problēmas: 1. Biotehnoloģiskā, t.i. farmaceitisko preparātu (hormoni, fermenti), augu augšanas regulatoru, kaitēkļu apkarošanas līdzekļu, pārtikas piedevu radīšana. 2. Vada jaunu metožu un instrumentu izstrādi iedzimtu slimību, kanceroģenēzes, onkogēnu un onkoproteīnu rakstura diagnostikai un ārstēšanai. 3. Vada gēnu un šūnu inženierijas metožu izstrādi, lai iegūtu principiāli jaunas dzīvnieku šķirnes un augu formas ar vērtīgākām īpašībām. 4. Pētot atmiņas molekulāros pamatus, psihi, bioenerģiju, uzturu un virkni citu uzdevumu.
Bioloģiskā ķīmija pēta molekulāros procesus, kas ir organismu attīstības un funkcionēšanas pamatā. Bioķīmijā tiek izmantotas “molekulāro” zinātņu metodes - ķīmija, fizikālā ķīmija, molekulārā fizika, un šajā ziņā arī pati bioķīmija ir molekulārā zinātne. Tomēr galvenie bioķīmijas uzdevumi ir bioloģijas jomā: tā pēta bioloģiskās, nevis vielas kustības ķīmiskās formas likumus. Savukārt bioķīmiķu atklātie dabas “molekulārie izgudrojumi” atrod pielietojumu nebioloģiskās zināšanu un rūpniecības nozarēs (molekulārā bionika, biotehnoloģija). Šādos gadījumos bioķīmija darbojas kā metode, un pētniecības un attīstības priekšmets ir problēmas, kas pārsniedz bioloģiju.
Dzīvie organismi ir pastāvīgā un nesaraujamā saistībā ar vidi. Šis savienojums tiek veikts vielmaiņas procesā. Metabolisms ietver 3 posmus: vielu iekļūšanu organismā, vielmaiņu un galaproduktu izdalīšanos no organisma.
Vielu uzņemšana organismā notiek elpošanas (skābekļa) un uztura rezultātā. Kuņģa-zarnu traktā pārtika tiek sagremota (sadalīta vienkāršās vielās). Gremošanas laikā polimēru (olbaltumvielu, polisaharīdu un citu sarežģītu organisko vielu) hidrolīze notiek līdz monomēriem, kas uzsūcas asinīs un tiek iekļauti starpproduktu metabolismā.
Starpposma metabolisms (intracelulārais metabolisms) ietver 2 veidu reakcijas: katabolismu un anabolismu.
Katabolisms- organisko molekulu sadalīšanas process galaproduktos. Dzīvnieku un cilvēku organisko vielu transformācijas galaprodukti ir CO 2, H 2 O un urīnviela. Katabolisma procesos ietilpst metabolīti, kas veidojas gan gremošanas, gan šūnu strukturālo un funkcionālo komponentu sadalīšanās laikā.
Kataboliskās reakcijas pavada enerģijas izdalīšanās (eksergoniskas reakcijas).
Anabolisms apvieno biosintētiskos procesus, kuros vienkārši celtniecības bloki tiek apvienoti sarežģītās makromolekulās, kas nepieciešamas ķermenim. Anaboliskās reakcijas izmanto enerģiju, kas izdalās katabolisma laikā (endergoniskās reakcijas).
Gandrīz jebkura slimība sākas ar vienas reakcijas bojājumu (traucējumu) šūnu vielmaiņas procesā un pēc tam izplatās audos, orgānos un visā organismā. Metabolisma traucējumi izraisa homeostāzes traucējumus cilvēka ķermeņa bioloģiskajos šķidrumos, ko papildina bioķīmisko parametru izmaiņas.
Klīnisko un bioķīmisko metožu lielā nozīme bioloģisko šķidrumu izpētē ir liela medicīnā un ir svarīga medicīnas laboratorijas tehniķu apmācībā. Pietiek atgādināt, ka cilvēka asinīs vien, izmantojot mūsdienu bioķīmisko pētījumu metodes, var noteikt aptuveni 1000 vielmaiņas parametrus.
Cilvēka ķermeņa bioloģisko barotņu bioķīmiskie rādītāji tiek plaši izmantoti:
1. slimības diagnosticēšana, īpaši diferenciāldiagnoze;
2. ārstēšanas metodes izvēle;
3.noteiktās ārstēšanas pareizības uzraudzība;
4. bioķīmisko izmeklējumu rezultāti kalpo par vienu no patoloģiskā procesa izārstēšanas kritērijiem;
5.skrīnings (slimības noteikšana preklīniskajā stadijā);
6.uzraudzība (slimības gaitas un ārstēšanas rezultāta uzraudzība);
7. prognoze (informācija par iespējamo slimības iznākumu).
2. Aminoskābes, kas veido olbaltumvielas, to struktūra un īpašības. Peptīdi.
Aminoskābju un peptīdu bioloģiskā loma.
1. Olbaltumvielu veidojošo aminoskābju vispārīgās struktūras iezīmes
Kopēja aminoskābju struktūras iezīme ir aminoskābju un karboksilgrupu klātbūtne, kas savienotas ar vienu un to pašu α-oglekļa atomu. R - aminoskābes radikālis - vienkāršākajā gadījumā to attēlo ūdeņraža atoms (glicīns), bet tam var būt sarežģītāka struktūra. Ūdens šķīdumos ar neitrālu pH vērtību aminoskābes pastāv bipolāru jonu veidā. Atšķirībā no 19 pārējām α-aminoskābēm prolīns ir iminoskābe, kuras radikālis ir saistīts gan ar α-oglekļa atomu, gan aminogrupu, kā rezultātā molekula iegūst ciklisku struktūru.
19 no 20 aminoskābēm satur asimetrisku oglekļa atomu α-pozīcijā, ar kuru ir saistītas 4 dažādas aizvietotāju grupas. Rezultātā šīs aminoskābes dabā var atrast divās dažādās izomēru formās - L un D. Izņēmums ir glicīns, kuram nav asimetriska?-oglekļa atoma, jo tā radikāli attēlo tikai ūdeņraža atoms. Olbaltumvielas satur tikai aminoskābju L-izomērus.
Tīri L- vai D-stereoizomēri ilgā laika periodā var spontāni un neenzimātiski pārvērsties par ekvimolāru L- un D-izomēru maisījumu. Šo procesu sauc par racemizāciju. Katras L-aminoskābes racemizācija noteiktā temperatūrā notiek ar noteiktu ātrumu. Visas 20 cilvēka organismā esošās aminoskābes atšķiras pēc α-oglekļa atomam piesaistīto radikāļu struktūras, lieluma un fizikāli ķīmiskajām īpašībām.
2. Aminoskābju klasifikācija pēc radikāļu ķīmiskās struktūras
Pēc ķīmiskās struktūras aminoskābes var iedalīt alifātiskajās, aromātiskajās un heterocikliskajās.
Alifātiskie radikāļi var saturēt funkcionālās grupas, kas tiem piešķir specifiskas īpašības: karboksilgrupas (-COOH), aminogrupas (-NH2), tiolgrupas (-SH), amīda (-CO-NH2), hidroksilgrupas (-OH) un guanidīna grupas.
Lai rakstītu aminoskābju atlikumus peptīdu un olbaltumvielu molekulās, tiek izmantoti to triviālo nosaukumu trīsburtu saīsinājumi un dažos gadījumos viena burta simboli.
3. Aminoskābju klasifikācija pēc to radikāļu šķīdības ūdenī
Visas 20 cilvēka ķermeņa proteīnos esošās aminoskābes var grupēt pēc to radikāļu spējas izšķīst ūdenī. Radikāļus var sakārtot nepārtrauktā virknē, sākot ar pilnīgi hidrofobiem un beidzot ar stipri hidrofiliem.
Aminoskābju radikāļu šķīdību nosaka molekulu veidojošo funkcionālo grupu polaritāte (polārās grupas piesaista ūdeni, nepolārās grupas to atgrūž).
Aminoskābes ar nepolāriem radikāļiem
Pie nepolāriem (hidrofobajiem) radikāļiem pieder radikāļi ar alifātiskām ogļūdeņražu ķēdēm (alanīna, valīna, leicīna, izoleicīna, prolīna un metionīna radikāļi) un aromātiskajiem gredzeniem (fenilalanīna un triptofāna radikāļi). Šādu aminoskābju radikāļi ūdenī tiecas viens pret otru vai uz citām hidrofobām molekulām, kā rezultātā samazinās to saskares virsma ar ūdeni.
Aminoskābes ar polāriem neuzlādētiem radikāļiem
Šo aminoskābju radikāļi labāk šķīst ūdenī nekā hidrofobie radikāļi, jo tie satur polāras funkcionālās grupas, kas veido ūdeņraža saites ar ūdeni. Tie ietver serīnu, treonīnu un tirozīnu, kam ir hidroksilgrupas, asparagīnu un glutamīnu, kas satur amīdu grupas, un cisteīnu ar tiola grupu.
Aminoskābes ar polāriem negatīvi lādētiem radikāļiem
Šajā grupā ietilpst asparagīnskābes un glutamīnskābes aminoskābes, kurām radikālā ir papildu karboksilgrupa, kas disocē pie pH aptuveni 7,0, veidojot COO- un H+. Tāpēc šo aminoskābju radikāļi ir anjoni. Glutamīnskābes un asparagīnskābes jonizētās formas sauc attiecīgi par glutamātu un aspartātu.
Aminoskābes ar polāriem pozitīvi lādētiem radikāļiem
Lizīnam un arginīnam ir papildu pozitīvi lādēta grupa radikālā. Lizīnā otrā aminogrupa, kas spēj piesaistīt H +, atrodas alifātiskās ķēdes β-pozīcijā, bet arginīnā pozitīvu lādiņu iegūst guanidīna grupa.Turklāt histidīns satur vāji jonizētu imidazola grupu, tāpēc , ar fizioloģiskām pH vērtību svārstībām (no 6,9 līdz 7,4) histidīns tiek uzlādēts vai nu neitrāli, vai pozitīvi. Palielinoties protonu skaitam vidē, histidīna imidazola grupa spēj piesaistīt protonu, iegūstot pozitīvu lādiņu, un, palielinoties hidroksilgrupu koncentrācijai, tā var ziedot protonu, zaudējot pozitīvo lādiņu. no radikāļiem. Pozitīvi lādētie radikāļi ir katjoni.Aminoskābju polāri lādētie radikāļi ir vislielākā šķīdība ūdenī.
4. Aminoskābju kopējā lādiņa izmaiņas atkarībā no vides pH
Pie neitrālām pH vērtībām visas skābās (kas spēj dot H +) un visas bāzes (kas spēj pievienot H +) funkcionālās grupas ir disociētā stāvoklī.
Tāpēc neitrālā vidē aminoskābēm, kas satur nedisociējošu radikāli, kopējais lādiņš ir nulle. Aminoskābēm, kas satur skābes funkcionālās grupas, ir neto negatīvs lādiņš, savukārt aminoskābēm, kas satur bāziskās funkcionālās grupas, ir neto pozitīvais lādiņš.
PH izmaiņas uz skābo pusi (t.i., H + koncentrācijas palielināšanās vidē) noved pie skābju grupu disociācijas nomākšanas. Ļoti skābā vidē visas aminoskābes iegūst pozitīvu lādiņu.
Gluži pretēji, OH - grupu koncentrācijas palielināšanās izraisa H + izvadīšanu no galvenajām funkcionālajām grupām, kas noved pie pozitīvā lādiņa samazināšanās. Ļoti sārmainā vidē visām aminoskābēm ir neto negatīvs lādiņš.
5. Modificētas aminoskābes, kas atrodas olbaltumvielās
Tikai 20 uzskaitītās aminoskābes tieši piedalās olbaltumvielu sintēzē cilvēka organismā. Tomēr daži proteīni satur nestandarta modificētas aminoskābes – vienas no šīm 20 aminoskābēm atvasinājumus.
Jau proteīnu sastāvā tiek veiktas aminoskābju atlikumu modifikācijas, t.i. tikai pēc to sintēzes pabeigšanas. Papildu funkcionālo grupu ieviešana aminoskābju struktūrā piešķir olbaltumvielām īpašības, kas tām nepieciešamas konkrētu funkciju veikšanai.
6. Ķīmiskās reakcijas, ko izmanto aminoskābju noteikšanai
Ninhidrīna reakciju var izmantot, lai noteiktu un kvantitatīvi noteiktu aminoskābes šķīdumā.
Šīs reakcijas pamatā ir fakts, ka bezkrāsains ninhidrīns, reaģējot ar aminoskābi, kondensējas dimēra veidā caur slāpekļa atomu, kas izņemts no aminoskābes aminogrupas. Tā rezultātā veidojas sarkani violets pigments. Tajā pašā laikā notiek aminoskābes dekarboksilēšana, kas izraisa CO 2 un atbilstošā aldehīda veidošanos. Olbaltumvielu primārās struktūras pētīšanā plaši tiek izmantota ninhidrīna reakcija, kura, tā kā krāsas intensitāte ir proporcionāla aminoskābju daudzumam šķīdumā, tiek izmantota β-aminoskābju koncentrācijas mērīšanai.
Specifiskas reakcijas uz atsevišķām aminoskābēm
Atsevišķu aminoskābju kvalitatīva un kvantitatīva noteikšana ir iespējama, jo to radikāļos ir īpašas funkcionālās grupas.
Arginīns tiek noteikts, izmantojot kvalitatīvu reakciju uz guanidīna grupu (Sakaguchi reakcija), un cisteīns tiek noteikts ar Foll reakciju, kas ir raksturīga konkrētas aminoskābes SH grupai. Aromātisko aminoskābju klātbūtni šķīdumā nosaka ksantoproteīna reakcija (nitrēšanas reakcija), bet hidroksilgrupas klātbūtni tirozīna aromātiskajā gredzenā nosaka Milona reakcija.
B. Peptīdu saite. Peptīdu struktūra un bioloģiskās īpašības
3.Peptīdu bioloģiskā loma
Cilvēka ķermenis ražo daudzus peptīdus, kas piedalās dažādu bioloģisko procesu regulēšanā un kuriem ir augsta fizioloģiskā aktivitāte.
Peptīdu funkcijas ir atkarīgas no to primārās struktūras. Angiotensīns I pēc struktūras ir ļoti līdzīgs angiotensīnam II (tam C-galā ir tikai divas papildu aminoskābes), taču tam nav bioloģiskas aktivitātes.
Izmaiņas peptīdu aminoskābju sastāvā bieži vien izraisa dažu bioloģisko īpašību zudumu un citu bioloģisko īpašību rašanos.
Tā kā peptīdi ir spēcīgi bioloģisko procesu regulatori, tos var izmantot kā zāles. Galvenais šķērslis terapeitiskai lietošanai ir to ātra iznīcināšana organismā. Viens no svarīgākajiem pētījumu rezultātiem ir ne tikai peptīdu struktūras izpēte, bet arī dabisko peptīdu sintētisko analogu ražošana ar mērķtiecīgām izmaiņām to struktūrā un funkcijās.
Šobrīd atklātos un pētītos peptīdus var iedalīt grupās pēc to galvenās fizioloģiskās iedarbības:
peptīdi ar hormonālo aktivitāti (oksitocīns, vazopresīns, hipotalāmu atbrīvojošie hormoni, melanocītus stimulējošais hormons, glikagons utt.);
peptīdi, kas regulē gremošanas procesus (gastrīns, holecistokinīns, vazointestinālais peptīds, kuņģa inhibējošais peptīds u.c.);
peptīdi, kas regulē asinsvadu tonusu un asinsspiedienu (bradikinīns, kalidīns, angiotenzīns II);
peptīdi, kas regulē ēstgribu (leptīns, neiropeptīds Y, melanocītus stimulējošais hormons, (?-endorfīni);
peptīdi, kuriem ir pretsāpju efekts (enkefalīni un endorfīni un citi opioīdu peptīdi). Šo peptīdu pretsāpju efekts ir simtiem reižu lielāks nekā morfīna pretsāpju efekts;
peptīdi, kas iesaistīti augstākas nervu darbības regulēšanā, bioķīmiskos procesos, kas saistīti ar miega, mācīšanās, atmiņas mehānismiem, baiļu sajūtu rašanos utt.
3. Olbaltumvielu primārā struktūra. Peptīdu saite, tās īpašības (stiprums, daudzkārtība, koplanaritāte, cis-, trans-izomerisms). Primārās struktūras nozīme olbaltumvielu normālai darbībai (izmantojot hemoglobīna piemēru S).
Olbaltumvielu primārā struktūra ir lineāra aminoskābju polipeptīdu ķēde, kas savienota ar peptīdu saitēm. Primārā struktūra ir vienkāršākais proteīna molekulas strukturālās organizācijas līmenis. Augstu stabilitāti tai piešķir kovalentās peptīdu saites starp vienas aminoskābes α-aminogrupu un citas aminoskābes α-karboksilgrupu.
Ja prolīna vai hidroksiprolīna imino grupa ir iesaistīta peptīdu saites veidošanā, tad tai ir atšķirīgs izskats.
Kad šūnās veidojas peptīdu saites, vispirms tiek aktivizēta vienas aminoskābes karboksilgrupa, un pēc tam tā apvienojas ar citas aminoskābes aminogrupu. Polipeptīdu laboratoriskā sintēze tiek veikta aptuveni tādā pašā veidā.
Peptīdu saite ir atkārtots polipeptīdu ķēdes fragments. Tam ir vairākas pazīmes, kas ietekmē ne tikai primārās struktūras formu, bet arī augstākus polipeptīdu ķēdes organizācijas līmeņus:
koplanaritāte - visi peptīdu grupā iekļautie atomi atrodas vienā plaknē;
spēja pastāvēt divās rezonanses formās (keto vai enola formā);
aizvietotāju transpozīcija attiecībā pret C-N saiti;
spēja veidot ūdeņraža saites, un katra no peptīdu grupām var veidot divas ūdeņraža saites ar citām grupām, ieskaitot peptīdu.
Izņēmums ir peptīdu grupas, kas ietver prolīna vai hidroksiprolīna aminogrupu. Viņi spēj veidot tikai vienu ūdeņraža saiti. Tas ietekmē proteīna sekundārās struktūras veidošanos. Polipeptīdu ķēde apgabalā, kur atrodas prolīns vai hidroksiprolīns, viegli izliecas, jo to, kā parasti, nenotur otrā ūdeņraža saite.
Olbaltumvielu primārās struktūras iezīmes . Polipeptīdu ķēdes mugurkaulā stingras struktūras (plakanas peptīdu grupas) mijas ar relatīvi mobiliem reģioniem (-CHR), kas spēj griezties ap saitēm. Šādas polipeptīdu ķēdes struktūras iezīmes ietekmē tās telpisko izvietojumu.
2.Peptīdu saites raksturojums
Peptīdu saitei ir daļējas dubultsaites īpašība, tāpēc tā ir īsāka par pārējām peptīdu mugurkaula saitēm un līdz ar to tai ir maza mobilitāte. Peptīdu saites elektroniskā struktūra nosaka plakanu, stingru peptīdu grupas struktūru. Peptīdu grupu plaknes atrodas viena pret otru leņķī.
Saite starp α-oglekļa atomu un β-aminogrupu vai β-karboksilgrupu spēj brīvi griezties (lai gan to ierobežo radikāļu lielums un raksturs), kas ļauj polipeptīdu ķēdei iegūt dažādas konfigurācijas.
Peptīdu saites parasti atrodas trans konfigurācijā, t.i. α-oglekļa atomi atrodas peptīdu saites pretējās pusēs. Rezultātā aminoskābju sānu radikāļi kosmosā atrodas vistālāk viens no otra.
Peptīdu saites ir ļoti spēcīgas un normālos šūnu apstākļos (neitrāla vide, ķermeņa temperatūra) spontāni nepārtrūkst. Laboratorijas apstākļos proteīna peptīdu saišu hidrolīze tiek veikta noslēgtā ampulā ar koncentrētu (6 mol/l) sālsskābi, temperatūrā virs 105 ° C, un notiek pilnīga proteīna hidrolīze līdz brīvajām aminoskābēm. apmēram dienā.
Dzīvos organismos peptīdu saites olbaltumvielās tiek sarautas ar īpašu proteolītisko enzīmu palīdzību (no angļu val. proteīns- olbaltumvielas, līze- iznīcināšana), ko sauc arī par proteāzēm vai peptīdu hidrolāzēm.
Lai noteiktu olbaltumvielas un peptīdus šķīdumā, kā arī to kvantitatīvai noteikšanai, izmanto biureta reakciju (pozitīvs rezultāts vielām, kas satur vismaz divas peptīdu saites).
Katra proteīna ķīmiskā būtība ir unikāla un cieši saistīta ar tās bioloģisko funkciju. Olbaltumvielu spēju veikt tai raksturīgo funkciju nosaka tā primārā struktūra. Pat nelielas izmaiņas olbaltumvielu aminoskābju secībā var izraisīt nopietnus traucējumus tā darbībā, izraisot nopietnu slimību. Slimības, kas saistītas ar proteīnu primārās struktūras traucējumiem, sauc par molekulārām slimībām. Līdz šim ir atklāti vairāki tūkstoši šādu slimību. Viena no molekulārajām slimībām ir sirpjveida šūnu anēmija, kuras cēlonis ir hemoglobīna primārās struktūras pārkāpums. Cilvēkiem ar iedzimtu hemoglobīna struktūras anomāliju polipeptīdu ķēdē, kas sastāv no 146 aminoskābju atlikumiem, sestajā pozīcijā ir valīns, bet veseliem cilvēkiem šajā vietā ir glutamīnskābe. Nenormāls hemoglobīns sliktāk transportē skābekli, un pacientu sarkanajām asins šūnām ir sirpjveida forma. Slimība izpaužas lēnā attīstībā un vispārējā ķermeņa vājumā.
Paldies
Vietne sniedz atsauces informāciju tikai informatīviem nolūkiem. Slimību diagnostika un ārstēšana jāveic speciālista uzraudzībā. Visām zālēm ir kontrindikācijas. Nepieciešama speciālista konsultācija!
Galvenā informācija
Peptīdi- tie ir proteīni, kuru molekulas veidojas no alfa aminoskābju atlikumiem, kas savienoti ar peptīdu (amīda) saitēm.Peptīdi nepārtraukti tiek ražoti visos dzīvajos organismos, lai regulētu šūnu un audu procesus. To darbību galvenokārt nosaka to struktūra – aminoskābju secība, kā arī daļiņas uzbūve un novietojums telpā.
Peptīdus iedala polipeptīdos un oligopeptīdos. Polipeptīdus veido simtiem aminoskābju, savukārt oligopeptīdus (īsos peptīdus) veido ne vairāk kā 10-50 aminoskābes.
Peptīdus klasificē arī pēc to daļiņās iekļautajām sastāvdaļām:
1.
Homomērus peptīdus veido tikai aminoskābju atlikumi.
2.
Heteromēriskie peptīdi satur arī savienojumus, kas nav olbaltumvielas.
Turklāt peptīdus klasificē atkarībā no tā, kā tie savieno aminoskābes:
1.
Homodetes ir daļiņas, kuru aminoskābju atlikumi ir saistīti tikai ar amīda saitēm.
2.
Heterodētiskas – daļiņas, ko veido arī disulfīda, ētera un tioētera saites.
Peptīdi, kuriem ir izteikta bioloģiskā aktivitāte, regulē vairākus fizioloģiskos procesus. Saskaņā ar to regulējošajām funkcijām tos klasificē šādi:
- vielas, kurām raksturīga hormonāla aktivitāte (glikagons, oksitocīns, antidiurētiskais hormons utt.);
- savienojumi, kas ir atbildīgi par gremošanu (gastrīns, gastroinhibējošais peptīds utt.);
- vielas, kas ir atbildīgas par ēšanas uzvedību (endorfīni, neiropeptīds Y, leptīns utt.);
- vielas, kas mazina sāpes (opioīdu peptīdi);
- organiskie savienojumi, kas regulē augstāku nervu darbību, ķīmiskās reakcijas, kas atbild par atmiņu, mācīšanos, emocijām utt. (vazopresīns, oksitocīns);
- savienojumi, kas regulē spiedienu artērijās un asinsvadu lūmena diametru (angiotenzīns II, bradikinīns utt.).
Pretmikrobu peptīdi
Senais aizsardzības mehānisms
Imunitāte nav sinonīms jēdzienam “imūnsistēma”, jo tā sastāv ne tikai no imūnglobulīnu sintēzes un fagocītu aktivācijas. Augu un dzīvnieku valsts pārstāvji cīnās ar patogēnām baktērijām ar īpašu peptīdu palīdzību. Augu, vienšūnu organismu, kukaiņu un dzīvnieku antimikrobiālie peptīdi, t.sk. cilvēks, pēc uzbūves līdzīgs. Tas liek domāt, ka tie ir vecākais ķermeņa aizsardzības mehānisms pret baktērijām, kas sastopams pat dzīvniekiem ar efektīvu imūnsistēmu gandrīz sākotnējā formā. Neskatoties uz “seno izcelsmi”, šī peptīdu klase efektīvi tiek galā ar baktērijām, kas noveda zinātniekus pie idejas par to izmantošanu medicīnā. Ir labi zināms, ka imūnsistēma kalpo kā aizsardzības sistēma augstākiem dzīvniekiem pret infekcijas slimībām. Tās darbība ir iemiesota cīņā pret primitīviem vienšūnu patogēniem: baktērijām, protistiem, sēnītēm un vīrusiem. Taču retais domā, ka imunitāte ir arī zemākajiem dzīvnieku valsts pārstāvjiem, piemēram, kukaiņiem. Pētījumi šajā bioloģijas jomā veicināja iepriekš nezināmas unikālu bioloģiski aktīvo vielu klases atklāšanu.
Fakts ir tāds, ka kukaiņiem nav imūnsistēmas, kas būtu līdzīga cilvēka imūnsistēmai. Viņiem nav aizsargājošu proteīnu molekulu - imūnglobulīnu - sintēzes mehānismu, kas spēj iznīcināt svešķermeņus, kas nonāk organismā. Tajā pašā laikā biologi jau sen ir noskaidrojuši, ka kukaiņi spēj veiksmīgi pretoties infekcioziem mikroorganismiem. Bet kā? Pirmo pamatoto pieņēmumu 1980. gadā izdarīja zinātnieku grupa Hansa Bomana vadībā no Stokholmas universitātes. Pāva acs kāpurim tika injicēts patogēnās baktērijas saturošs šķīdums, pēc tam tika savāktas un pētītas inficētā kukaiņa izdalītās bioaktīvās vielas, reaģējot uz infekciju. Rezultātā ķīmiķi atrada divas jaunas organiskas vielas - peptīdu molekulas, kas veidojušās no 35-39 aminoskābēm. Viņiem tika dots nosaukums cecropins. Cekropīnu antibakteriālā iedarbība izrādījās ārkārtīgi augsta. Vēlāk līdzīgi savienojumi tika atrasti tauriņos un mušās.
Kopumā antimikrobiālos savienojumus, kas ir īsi proteīni ar 24-40 aminoskābēm, zinātnieki ir atklājuši jau ilgu laiku. Vēl 20. gadsimta vidū tika iegūtas vielas gramicidīns un nizīns, ko aktīvi izmanto pārtikas produktu un medikamentu ražošanā. Augu pretmikrobu peptīdi un peptīdi no bišu indes ir pētīti jau ilgu laiku. Tomēr Hansa Bohmaņa atklājums bija īpašs. Iegūtie peptīdi pēc struktūras ir līdzīgi sen atklātam savienojumam melitīnam, kas atrodams bišu indē. Tomēr tika konstatēta būtiska atšķirība - cecropins ir efektīvs tikai pret E. coli. Tik augsta iedarbības selektivitāte ir izraisījusi zāļu ražotāju interesi. Turklāt kļuva skaidrs, ka cekropīni un tiem līdzīgi peptīdi nodrošina kāpuriem aizsardzību pret vairākām slimībām, t.i. nodrošināt imunitāti.
Pēc cekropīniem tika atklāti un pētīti vairāki citi savienojumi no dažu kukaiņu sekrēta sekrēta. Daži selektīvi iedarbojas uz grampozitīvām baktērijām, citi uz patogēnām sēnītēm. No dažādu kukaiņu un rāpuļu indēm tiek iegūti ļoti dažādi antibakteriālie peptīdi: čūskas, skorpioni, zirnekļveidīgie un bites. 80. gadu beigās ASV konstatēts, ka vardes ādā infekcijas vai bojājuma gadījumā aktivizējas spēcīgs pretmikrobu aizsardzības mehānisms - lielā koncentrācijā izdalās peptīdi, kas veidojas no 23 aminoskābēm. Atklātās vielas sauca par "maginīniem". Atklājējs Maikls Zaslofs jau 1988. gadā izveidoja farmācijas uzņēmumu Magainin Pharmaceuticals, kas joprojām ļoti veiksmīgi nodarbojas ar zāļu ražošanu.
Sākumā zinātnieku vidū tika plaši uzskatīts, ka tikai zemāki dzīvnieki, kuriem nebija attīstīta imūnsistēma, var radīt antibakteriālus peptīdus. Bet jau 1988. gadā tika konstatēts, ka zīdītāji - peles, govis un pat cilvēki - spēj ražot līdzīgus savienojumus. Turklāt šis process notiek galvenokārt zarnās, elpošanas sistēmā un urīnvados. Peptīdi tiek nepārtraukti radīti pat stabilā ķermeņa stāvoklī, un iekaisuma reakciju vai audu bojājumu laikā to sintēze strauji palielinās. Tāpēc tagad zinātnieki aktīvi meklē savienojumus, kas aktivizē antibakteriālo peptīdu sekrēciju cilvēka organismā. Viņiem par pārsteigumu raugā un jogurtā tika atrasta viela, kas aktivizē dabisko imunitāti. Tas ir taukskābju aminoskābes izoleicīns. Cilvēka ķermenis nav spējīgs to ražot, tāpēc tas nāk tikai ar pārtiku.
Kā jau minēts, pat augu valsts pārstāvji ražo pretmikrobu peptīdus. 20. gadsimta vidū tika atklāti augu izcelsmes peptīdi – tionīni. Pēc struktūras tie ir līdzīgi kukaiņu pretmikrobu peptīdiem, un tie ir ne mazāk efektīvi pret patogēnām sēnītēm, taču ir pilnīgi bezjēdzīgi pret baktērijām. Peptīds drozomicīns, ko ražo augļu mušas, pēc struktūras ir līdzīgs defensīnam no redīsu sēklām. Pretmikrobu peptīdi no Lepidoptera ir līdzīgi miežu un kviešu tionīniem.
Daudzi zinātnieki uzskatīja, ka kukaiņiem un rāpuļiem pretmikrobu peptīdi kalpo kā vienīgā aizsardzība pret infekcijas slimībām, un zīdītājiem, kas aprīkoti ar imūnsistēmu, tas ir tikai atavisms. Taču vēlāk, daudzu eksperimentu rezultātā, pētnieki atzina, ka antimikrobiālie peptīdi ir būtiski arī augstākiem dzīvniekiem. Tā 1999. gadā Kalifornijas Universitātē baltajām pelēm tika bloķēts gēns, kas aktivizēja enzīma veidošanos, kas iesaistīts pretmikrobu peptīda ražošanā tievajās zarnās. Salīdzinot ar kontroles grupām pelēm, pirmās grupas ātrāk inficējās ar noteiktām zarnu infekcijām un biežāk no tām nomira.
Darbības mehānisms
Kāds ir mehānisms ātrai un efektīvai mikroorganismu iznīcināšanai ar pretmikrobu peptīdiem, joprojām nav droši zināms. Tomēr zinātnieki jau ir konstatējuši dažas likumsakarības savas darbības struktūrā un iezīmēs. Šodien jau zināms, ka lielākā daļa antibakteriālo peptīdu iedarbojas uz baktēriju membrānu, precīzāk, uz tās tauku slāni. Turklāt šādiem peptīdiem vienmēr ir pozitīvs lādiņš, savukārt baktēriju membrānas tauku slānis ir negatīvi uzlādēts. Tāpēc ir skaidrs, ka galvenais antibakteriālās iedarbības princips ir elektrostatiskais efekts. Tomēr zinātniekus neapmierināja tikai šis skaidrojums. Galu galā dažreiz peptīdi ir efektīvi pret viena veida mikroorganismiem, bet nekaitē citiem ar identisku membrānas lādiņu. Turklāt nav izskaidrojuma, kā pozitīvi lādēti peptīdi iedarbojas uz zīdītāju šūnu membrānas elektriski neitrālo lipīdu slāni. Un galvenais noslēpums ir tāds, ka peptīdi, izraisot augstāko dzīvnieku šūnu nāvi, nekad neiznīcina ķermeņa šūnas, kurās tie tika sintezēti.Daudz kas izskaidrojams ar to, ka galveno zināmo pretmikrobu peptīdu molekulas, tuvojoties šūnu membrānas taukiem, tiek pārveidotas no lineārām uz labās puses spirālveida. Šķiet, ka spirālveida forma ir nepieciešama, lai izietu cauri infekcijas šūnas membrānai. Bet vēl viena svarīga peptīdu izpausme ir amfifilitāte. Tas nozīmē, ka lādētās un neitrālās aminoskābes atrodas ķēdes pretējās pusēs, t.i. lādiņš nepieder visam peptīdam, bet tikai vienam galam. Šķita, ka peptīds vienā brīdī savāca visu lādiņu, lai iznīcinātu svešas šūnas membrānu.
Lai aprakstītu peptīda izraisīto šūnu membrānas iznīcināšanas procesu, zinātnieki ir izstrādājuši vairākus modeļus. Slavenākais ir tā sauktais. “poru veidojošais” modelis, saskaņā ar kuru peptīdi, nonākot lipīdu vidē, iekļūst membrānā, caur to iekļūstot; šajā gadījumā iegūto poru struktūra var atšķirties. Dažreiz vairāki peptīdi ieņem perpendikulāru stāvokli membrānai, cieši saspiesti kopā, lai izveidotu cilindrisku mucu. No šejienes arī radies šī modeļa nosaukums – “muca”. Un citos modeļos poru sienas veidojas gan no peptīdiem, gan no tauku daļiņām. Šajā gadījumā porai ir toroida forma (“toroidālais” modelis). Kad membrānā veidojas liels skaits poru, tā zaudē stabilitāti, un tad citoplazma kopā ar šūnu organellām nonāk ārējā vidē - un mikroorganisms iet bojā. Ir vēl viens modelis (saukts par “paklāju”), saskaņā ar kuru pozitīvi lādētas peptīdu daļiņas vienmērīgi pārklāj šūnu membrānu, veidojot molekulāru “paklāju”. Šajā gadījumā mikroorganisma membrāna sāk aktīvi sabrukt vairākās vietās vienlaikus.
Aizstāšana ar antibiotikām
Antimikrobiālie peptīdi var labi aizstāt antibiotikas, pret kurām lielākā daļa baktēriju jau ir kļuvušas nejutīgas. Lai cīnītos pret patogēniem mikroorganismiem, zinātnieki izstrādā arvien jaunus antibiotiku veidus, kas būtībā ir tikai veco antibiotiku atvasinājumi. Šāds darbs prasa milzīgus darbaspēka un laika resursus, un pacientiem nav laika gaidīt. Antibakteriālie peptīdi, lai gan efektivitātes ziņā ir nedaudz vājāki nekā antibiotikas, darbojas daudz ātrāk un, pats galvenais, iznīcina baktērijas, kas ir izturīgas pret vecākām antibiotikām. Bet fakts ir tāds, ka medicīnā kā antibakteriālas un pretsēnīšu zāles var izmantot tikai peptīdus, kas neietekmē zīdītāju šūnas. Diemžēl galvenais dabisko peptīdu klāsts kopā ar pretmikrobu peptīdiem spēj iznīcināt sarkanās asins šūnas. Protams, būtu laba ideja radīt sintētiskus dabisko peptīdu ekvivalentus, kas iznīcinātu mikroorganismus, neietekmējot sarkanās asins šūnas. Tomēr peptīdu darbības mehānisms pamatā joprojām ir noslēpums līdz mūsdienām, un tāpēc molekulu mērķtiecīga sintēze vēl nav iespējama.
Taču, neskatoties uz to, pēdējos gados ir parādījušās perspektīvas pretmikrobu peptīdu izmantošanai klīniskajā praksē. Tā Eiropā jau notiek zāļu klīniskie pētījumi, kuru pamatā ir pretmikrobu peptīds, kas iegūts no drozofilas mušas sekrēta. Tas parāda saprātīgu efektivitātes līmeni, apkarojot smagas sēnīšu infekcijas, kas bieži progresē pēc ķīmijterapijas vai orgānu transplantācijas. Cilvēka ķermeņa šūnas sāk aktīvi ražot pretmikrobu peptīdus lokālu bojājumu vai patogēnu mikroorganismu klātbūtnes gadījumā. Tāpēc tie ir optimāli vietēja iekaisuma ārstēšanā. Magainīnus veiksmīgi izmanto (lai gan līdz šim tikai klīniskajos pētījumos) vairāku pēdu infekciju ārstēšanā cukura diabēta gadījumā. Amerikas Savienotajās Valstīs tiek veikti pētījumi par peptīdu no cūku neitrofilu granulocītiem. To plānots lietot mutes čūlu ārstēšanā pacientiem, kuri slimo ar vēzi pēc ķīmijterapijas un staru terapijas, kā arī (izsmidzināmā veidā) smagas pneimonijas formas, kurām nepieciešama mākslīgā ventilācija. Mūsdienu antibiotikas nav pietiekami efektīvas, lai iznīcinātu grampozitīvās baktērijas – tās ir mazāk uzņēmīgas pret visiem mūsdienās zināmajiem medikamentiem. Šādas baktērijas bieži lokalizējas uz audiem, kas saskaras ar katetriem. Tajā pašā laikā Kanādas zinātnieku iegūtie peptīdi tos efektīvi iznīcina.
Piemērošanas joma
Antibakteriālo peptīdu pielietošanas joma ir diezgan plaša. Tādējādi nizīns tiek izmantots kā pārtikas konservants, lai pagarinātu ziedu svaigumu un pat kā zāles zivīm. Zinātnieki saskata iespēju cekropīnus izmantot kontaktlēcu uzglabāšanai un apstrādei. Nesen tika konstatēts, ka magainīni spēj ne tikai iznīcināt infekcijas, kas izraisa STS (tostarp cilvēka imūndeficīta vīrusu), bet arī iznīcināt spermu, kas ļauj uz tā bāzes izstrādāt produktu, kas ir gan antiseptisks, gan kontracepcijas līdzeklis.Pirmkārt, tika pētīta šo vielu ietekme uz asinsvadu tonusu. Tomēr vēlāk tika pierādīts, ka daži neiropeptīdi aktivizē iekaisuma procesu, ko sauc par "neirogēnu".
Neiropeptīdi ir jebkuri peptīdi, kas atrodami nervu sistēmā un ir iesaistīti centrālās nervu sistēmas funkciju bioregulācijā. Līdz šim ir atklāti aptuveni 100 neiropeptīdi, kurus smadzenēs rada dažāda veida neironi. To molekulas sastāv no vairākām aminoskābēm, un tās veidojas proteolīzes enzīmu ietekmē proteīna prekursoru molekulu atdalīšanas rezultātā tikai noteiktā vietā un laikā, atkarībā no organisma pieprasījuma. Neiropeptīdu dzīves cikls ilgst tikai dažas sekundes, bet to iedarbības ilgums mērāms stundās.
Opioīdu peptīdi
Opioīdu peptīdi ir neiropeptīdu grupa, kas dabiski saistīta ar opiātu receptoriem.Endogēni opioīdu peptīdi - enkefalīni un endorfīni - atrodas hipotalāmā un smadzenēs, endokrīnos dziedzeros (medulārā piedēklī apakšējā daļā, virsnieru dziedzeros, kā arī sieviešu un vīriešu dzimumdziedzeros). Iepriekš minētie peptīdi atrodas arī kuņģa-zarnu traktā (arī aizkuņģa dziedzerī). Šie peptīdi veido īpašu klasi, kas ietver aptuveni 10-15 vielas. Katra opioīdu peptīda molekula sastāv no 5-31 aminoskābes.
Šiem peptīdiem ir vairākas īpašības:
- pretsāpju efekts, kas līdzīgs morfīna iedarbībai;
- ietekme uz uzvedību;
- spēja veikt neirotransmiteru un neiromodulatoru funkcijas.
- nomierinoša iedarbība;
- aizkaitināmība;
- psihomotorā uzbudinājums;
- nemierīgums;
- narkolepsija;
- katatoniskais sindroms.
Opioīdu peptīdu bioloģiskā ietekme uz ķermeni:
- pretsāpju;
- katatoniskie stāvokļi;
- ķermeņa temperatūras kontrole;
- apetītes regulēšana;
- reproducēšana;
- seksuāla uzvedība;
- asinsspiediena pazemināšanās;
- reakcija uz stresu;
- hormonu sekrēcija no hipotalāma un apakšējās medulārās piedēkļa;
- atmiņas traucējumi;
- elpošanas kontrole;
- imūnās atbildes modulācija.
Opioīdu neiropeptīdu injicēšana dzīvniekiem daudzumos, kas nav pietiekami, lai radītu pretsāpju efektu, izraisa specifiskas un pārsteidzošas izmaiņas uzvedībā. Žurkas, kurām cerebrospinālajā šķidrumā injicēja beta-endorfīnu, krampju rezultātā piedzīvoja katatonijai līdzīgu stāvokli. Notika arī noteiktas stereotipiskas uzvedības reakcijas, piemēram, “slapja suņa kratīšana”. Kaķiem ir dusmu reakcija.
Opioīdu peptīdi un alkoholisms
Sadzīves dzeršana un alkoholisms ir aktuāla cilvēces problēma. Zinātnieki meklē jaunas metodes, kas varētu to atrisināt. Tomēr galvenā problēma ir atkarīgā cilvēka nevēlēšanās meklēt palīdzību un naivā pārliecība, ka viņš ir vesels. Mūsdienās tiek izstrādāta jauna zāļu klase alkoholisma ārstēšanai un regulāras alkohola lietošanas rezultātā izjauktā bioķīmiskā līdzsvara atjaunošanai. Šādu zāļu pamatā ir opioīdu neiropeptīdi. Ārsti un zinātnieki vienmēr ir meklējuši atbildi uz jautājumu, kāpēc dažiem cilvēkiem neveidojas atkarība no alkohola, bet citi ātri pārvēršas par iedzeršanas alkoholiķiem. Daudzi klīniskie pētījumi ir parādījuši, ka atkarību no etanola izraisa traucēta bioķīmiskā vielmaiņa. Serotonīns ir hormons, kas ir galvenā sastāvdaļa pozitīvu emociju un laba garastāvokļa radīšanā. Tā trūkums izraisa psihoemocionālu neapmierinātību, ar kuru cilvēki cenšas cīnīties ar pārmērīgu ēšanu, smēķēšanu un alkohola lietošanu. Baltimoras universitātes darbinieki ir pamatojuši teoriju, ka nosliecei uz alkohola atkarību ir ģenētiski faktori un tā bieži vien ir iedzimta.
Mūsdienu zinātnieki par perspektīvu uzskata alkoholisma ārstēšanu ar proteīnu savienojumu palīdzību – opioīdu neiropeptīdiem (endorfīniem, enkefalīniem u.c.) Sintezēti cilvēka organismā tie ir iesaistīti vairākos fizioloģiskos un psihoemocionālos procesos, t.sk. serotonīna ražošanā. Neiropeptīdi nosaka tādus apstākļus kā labs garastāvoklis, baudas sajūta, apetīte un sāta sajūta, miegs, koncentrēšanās un atmiņas funkcijas. Dzimumakta laikā organisms palielinātā daudzumā sintezē opioīdu peptīdu endorfīnu, kura iedarbība ir salīdzināma ar opija alkaloīdu iedarbību. Šodien zinātnieki jau spēj radīt mākslīgus šo vielu analogus.
Ar optimālu neiropeptīdu daudzumu cilvēka fizioloģiskais un psihoemocionālais stāvoklis ir normāls. Cilvēkiem, kuri cieš no alkohola atkarības, šādu peptīdu sintēzes ātrums dabiski ir nepietiekams. Pēc neliela daudzuma izdzertā alkohola tie sāk aktīvi ražoties, bet pēc kāda laika tikpat ātri sadalās. Cenšoties atgriezt patīkamas sajūtas, narkomāns lieto arvien vairāk alkohola. Jaunas zāles, kuru pamatā ir neiropeptīdi, nonākot organismā, nodrošina nepieciešamo efektu, rada baudas sajūtu un samazina nepieciešamību pēc alkohola. Sintētiskajiem neiropeptīdu “dubultiem” ir līdzīga iedarbība kā endogēni sintezētiem peptīdiem. Pētījumi ir apstiprinājuši, ka šo zāļu lietošana alkohola lietotājiem palīdzēja novērst turpmāku iedzeršanu gandrīz 70% cilvēku.
Neiropeptīdi palīdz cilvēkam redzēt, ka labu veselību un garastāvokli var sasniegt arī bez alkoholiskajiem dzērieniem. Neiropeptīdu lietošana pēcdzeršanas periodā novērš paģiras un abstinences simptomus. Neiropeptīdu priekšrocības ir tādas, ka tiem gandrīz nav blakusparādību vai kontrindikāciju, un pēc ārstēšanas pabeigšanas recidīvu biežums ir diezgan zems. Iepriekš minēto medikamentu lietošana ļaus efektīvi ārstēt atkarību no alkohola, neatstājot negatīvu ietekmi uz ķermeni.
Miega peptīdi
Atklājumu vēsture
Kāpēc cilvēks guļ? Kāpēc mēs jūtam nepieciešamību pavadīt trešdaļu savas dzīves klusumā un bezsamaņā? Zinātnieki, filozofi un ārsti ir cīnījušies ar šiem jautājumiem kopš seniem laikiem. Sengrieķu filozofs Aristotelis iztēlojās miegu kā sava veida starpstāvokli starp dzīvību un nāvi, starp esamību un neesamību. Toreiz šāds skatījums uz miega būtību šķita loģisks.20. gadsimta otrajā pusē miega process tika padziļināti pētīts. Šodien mēs zinām, ka miegs ir daudz sarežģītāks process, nekā tika uzskatīts iepriekš. 50. gados tika pierādīts, ka šis process ir sadalīts fāzēs – lēnais (ortodoksālais) miegs, kam seko paradoksālais (ātrs) miegs, kura laikā mēs redzam sapņus. Paradoksālais miegs savu nosaukumu ieguvis tāpēc, ka tā laikā smadzeņu neironi ir ne mazāk aktīvi kā nomoda stāvoklī, bet muskuļi paliek atslābināti un uztvere caur maņām nenotiek.
Kopš divdesmitā gadsimta sākuma daudzi zinātnieki ir mēģinājuši atrast un izolēt noteiktu “miega vielu”, kuras ietekmē notiek fāžu izmaiņas. Šādas vielas tika atklātas pavisam nesen - tie ir bioregulējošie peptīdi. Tie izdalās mērķtiecīgas olbaltumvielu sadalīšanās rezultātā un pilda informācijas raidītāju lomu organismā, tādējādi regulējot vairākus fizioloģiskos pamatprocesus.
Ideja, ka daži peptīdi var regulēt miegu, radās 70. un 80. gados, kad ASV zinātnieku grupa no vairākiem tūkstošiem trušu smadzeņu un četrām tonnām cilvēka urīna izdalīja 30 mikrogramus “miegu izraisošas vielas”. Šo vielu sauc par muramila peptīdu. Šādi peptīdi rodas fermentācijas rezultātā baktēriju šūnās, un tie ir “būvmateriāls” mureīnam, kas ir būtiska baktēriju šūnu sienas sastāvdaļa. Cilvēka organismā muramila peptīdi rodas divos veidos - kā zarnu mikroorganismu vitālās aktivitātes produkts, vai arī tos izdala fagocīti infekciozo mikroorganismu iznīcināšanas laikā.
Muramila peptīdi
Pateicoties to struktūras īpatnībām, šie peptīdi ir ļoti izturīgi pret degradāciju cilvēka organismā. Tie spēj pārvarēt hematoencefālisko barjeru un manāmi ietekmēt vairākus procesus organismā pat nelielos daudzumos. Šādas ietekmes var iedalīt divos veidos: īstermiņa un ilgtermiņa. Ilgstoša iedarbība, ko mēra dienās vai pat nedēļās, ir saistīta ar imūnsistēmas darbību. Tomēr šajā gadījumā mūs interesē īslaicīga ietekme uz fizioloģiskajām reakcijām, ko mēra stundās. Galvenā no tām ir ietekme uz miega un nomoda stāvokli, kā arī uz ķermeņa temperatūru.Krievijas Zinātņu akadēmijas Ekoloģijas un evolūcijas institūts veica pētījumus par dažiem dabīgiem muramila peptīdiem, to sintētiskajiem analogiem, kā arī fragmentiem testos ar trušiem, kuru laikā tika atklāti pārsteidzoši rezultāti. Izrādījās, ka dabiskas izcelsmes muramila peptīdi, ievadot tieši asinīs vai smadzenēs, jau nelielos daudzumos provocē miega fāzes izmaiņas (pareizticīgās fāzes palielināšanos un ātrās fāzes nomākšanu), strauju lēcienu. ķermeņa temperatūra. Palielinoties devai, rodas smaga intoksikācija un dzīvnieki iet bojā.
Tomēr, ievadot miega peptīdus enterāli, šāda reakcija nenotiek: ievērojami palielinot devu, tiek novērota lēnās fāzes palielināšanās, nemainot miega struktūru. Tajā pašā laikā ķermeņa temperatūra paliek nemainīga, un intoksikācija nenotiek. Šo pētījumu rezultāti liecina, ka muramila peptīdi no patogēnām baktērijām ir faktori, kas bieži izraisa bakteriālu infekcijas slimību simptomus (hipersomnija, nemierīgs miegs, drudzis).
No otras puses, tie paši miega peptīdi, ko izdala nekaitīgas zarnu baktērijas, var kalpot kā normālas miega struktūras regulatori. Šai informācijai ir liela nozīme medicīnā, jo Muramila peptīdi jau ir izmantoti kā zāļu sastāvdaļas, ko lieto vēža, kā arī ar imūnsistēmu saistītu slimību ārstēšanā. Tajā pašā laikā ārstējošajam ārstam ir svarīgi zināt to ietekmi uz pacienta miegu.
Delta miega peptīds
Miega regulatoru meklēšana tika veikta ne tikai ASV, bet arī Eiropā. Šveices pētnieki Monier un Schonenberg izolēja 300 mikrogramus "miega vielas" no eksperimentālo trušu asinīm, izmantojot "mākslīgās nieres" aparātu. Izpētījuši iegūto vielu, zinātnieki konstatēja, ka tas ir iepriekš nezināms īss peptīds. Tam tika piešķirts nosaukums “delta miegu izraisošs peptīds”, pateicoties tā īpašībai (saskaņā ar Monier un Schonenberg) uzlabot lēnā viļņa miega dziļāko posmu. Tomēr daudzi klīniskie pētījumi, kas veikti dažādās pasaules valstīs, nav apstiprinājuši tā "hipnotiskās izpausmes". Tomēr vēlāk tika atklāts, ka delta miega peptīds ir ārkārtīgi nestabils, un, nonākot organismā, tas pēc dažām minūtēm tiek sadalīts enzīmu ietekmē. Krievijas Zinātņu akadēmijas Ekoloģijas un evolūcijas institūta speciālisti veica jaunu pētījumu, kura laikā dzīvniekiem tika injicēts nevis pats peptīds, bet gan tā stabilāki sintētiskie analogi, kuru ķīmiskā struktūra ir līdzīga peptīda struktūrai. delta-miega peptīds.
Liela šādu radniecīgu vielu grupa tika izveidota Bioorganiskās ķīmijas institūtā (Maskava) un Sanktpēterburgas universitātes Ķīmijas institūtā. Zinātnieki pētīja to ietekmi uz eksperimentālo dzīvnieku miegu dažādās devās un ievadīšanas organismā metodēm. Izrādījās, ka, mainot delta-miega peptīda molekulu, ir iespējams panākt gan miega ilguma palielināšanos, gan samazināšanos. Šajā gadījumā novēroto izmaiņu smagums, raksturs un dinamika ir atkarīga no ievadītās vielas struktūras. Piemēram, daži peptīdi galvenokārt uzlabo lēnā viļņa miega fāzi, citi - ātro viļņu fāzi, bet vēl citi - abas fāzes. Dažiem maksimālais efekts tiek sasniegts dažas minūtes pēc zāļu ievadīšanas, savukārt citiem – pēc dažām stundām.
Iedarbības daudzveidība liecina, ka miega procesu regulē simtiem strukturāli atšķirīgu bioķīmisko vielu. Tajā pašā laikā ir iespējams ietekmēt miegu, mainot tikai vienas vielas molekulas struktūru. Šī peptīda un tā analogu loma miega procesā vēl nav pietiekami skaidra. Tomēr tagad ir ticami noskaidrots, ka delta miega peptīds ir iesaistīts organisma endokrīnajā regulēšanā, kavē stresa hormonu sekrēciju un aktivizē augšanas hormonu izdalīšanos. Tā kā abiem šiem hormoniem ir svarīga loma miega regulēšanā, iespējams, ka delta miega peptīds miegu ietekmē ne tikai tieši, bet arī netieši caur endokrīno sistēmu, ar kuru tas ir saistīts. Šajā sakarā tika ierosināts, ka delta miega peptīds pieder pie “augsta līmeņa” regulatoru klases, kas iepriekš pastāvēja tikai teorētiski, jo tas regulē dažādu ķermeņa orgānu un sistēmu darbību.
Pieteikšanās perspektīvas
Tādējādi miega peptīdu izpētes rezultātā no nestrukturētu faktu un pieņēmumu kopuma sāk veidoties sarežģīta, daudzkomponentu miega bioķīmiskās regulēšanas sistēma. Delta miega peptīdu analogiem ir viegla, modulējoša iedarbība, kas būtiski atšķiras no farmaceitisko miega zāļu iedarbības, kuras līdz mūsdienām tiek ražotas, pamatojoties uz cilvēka ķermenim svešām vielām (barbiturātiem, etanolamīniem, aldehīdiem utt.). . Tāpēc jauna veida miega zāļu izveide, kuras pamatā ir delta-miega peptīdu analogi, izskatās ārkārtīgi daudzsološi un novatoriski. Šādas zāles, pēc uzbūves līdzīgas mūsu dabiskajiem miega regulatoriem, ir drošākas un efektīvākas. Tiem būs pārsteidzošas īpašības, piemēram, tie var izraisīt ātru miegu vai pilnībā novērst bezmiegu utt.Šādas zāles, visticamāk, tiks ievadītas pa pilienam caur nazofarneksu. Pieprasījums pēc šādām zālēm ir ārkārtīgi liels. Ir vērts atzīmēt, ka dažādu peptīdu zāļu ietekmes izpēte uz izmēģinājumu dzīvnieku miegu ir diezgan darbietilpīga un laikietilpīga. Tāpēc gluži dabiski, ka vēl nesen šādi darbi tika veikti visai lēni. Tomēr šodien, pateicoties jaunāko sasniegumu izmantošanai datortehnoloģiju jomā, šāda darba ilgums un sarežģītība ir ievērojami samazināts.
Peptīdu kosmētika
Peptīdu kosmētikas priekšrocības
Peptīdiem ir īpašība palēnināt novecošanās procesu. Tajā pašā laikā peptīdu komplekss darbojas ne tikai ar sekām, bet arī ar sākotnējiem novecošanās procesa cēloņiem. Peptīdu svarīgākā priekšrocība salīdzinājumā ar aminoskābēm un proteīniem kosmētikā ir tā, ka to iedarbību var skaidri atšķirt un izmērīt. Lai gan olbaltumvielas un aminoskābes organismā ir arī bioloģiski aktīvas, no kosmētiskā viedokļa olbaltumvielu molekulas ir pārāk lielas, lai tās absorbētu ādā, un aminoskābes ir pārāk primitīvas, lai kosmētiskā līdzeklī varētu būtiski ietekmēt. Peptīdi ir ārkārtīgi mazi, salīdzinot ar olbaltumvielām, kas ļauj tiem uzsūkties ādā; tajā pašā laikā to struktūra jau ir diezgan sarežģīta, kā dēļ tie spēj ietekmēt bioķīmiskos procesus. Peptīdi ir pilnīgi droši ķermenim, un tiem raksturīga augsta ķīmiskā tīrība (jo īpaši sintezētie, atšķirībā no tiem, kas parādās olbaltumvielu sadalīšanās rezultātā). Peptīdu kosmētikas izveidē tiek ieguldīti ievērojami intelektuālie resursi. Pirms jebkura peptīdu bāzes produkta nonākšanas pārdošanā, pats peptīds iziet daudzus bioķīmiskus un klīniskus testus. Visi iepriekš minētie faktori liecina, ka peptīdi ir viena no perspektīvākajām kosmētikas sastāvdaļām.
Peptīdi ādai
Ir vairāki uzņēmumi, kas ražo peptīdus, kurus izmanto kā kosmētikas līdzekļu pamatu.Argirelīns (acetilheksapeptīds-3) – peptīds, kas inhibē neirotransmitera kateholamīna darbību, kas izraisa nervu impulsus. Novērš muskuļu sasprindzinājumu, kuru kontrakcijas rezultātā parādās mīmikas grumbiņas. Šis efekts tiek panākts, bloķējot ādas receptorus, ar kuriem savienojas informācijas proteīna kateholamīns. Savā darbībā argirelīns ir pielīdzināms botulīna toksīnam A, taču tā darbība neizraisa sejas muskuļu paralīzi, kas rada “maskas” efektu.
Matrixyl TM (palmitoilpentapeptīds-4) – regulējošs peptīds, kas aktivizē ādas būvkomponentu - kolagēna, elastīna, fibronektīna un mukopolisaharīdu atjaunošanos, aktivizējot šūnas, kas ir atbildīgas par augstāk minēto komponentu (fibroblastu) sintēzi. Kosmētikas līdzekļu izmantošana uz matriksila bāzes ievērojami uzlabo ādas stāvokli un izskatu.
Melanostatin-5TM (akva-dekstrān-nonapeptīds-1) – peptīds, kas piešķir ādai gaišu krāsas toni. Inhibē alfa melanocītu (šūnas, kas dažu hormonu ietekmē ražo melanīnu) darbību. Novērš melanīna ražošanas aktivizēšanos hormonu ietekmē, kavējot hiperhromiju un balinot ādu.
Palmitoiltetrapeptīds-3 – daļa no imūnglobulīna G, kas piesaistīta heksadekānskābei, lai efektīvāk uzsūktos ādā; aktīvo peptīdu komplekss, kas izgatavots, izmantojot modernās tehnoloģijas no sojas un rīsiem. Tai ir izteikta pretiekaisuma un aizsargājoša iedarbība, stiprina imūnsistēmu, mitrina, savelk un uzlabo ādas elastību. Tas arī aktivizē saistaudu atjaunošanos un kapilāru intimas nostiprināšanos. Kalpo par pamatu kosmētikas līdzekļiem, lai novērstu pietūkumu un tumšos plankumus zem acīm. Inhibē elastāzes un kolagenāzes aktivitāti, novēršot traucējumus kolagēna un elastīna veidošanā. Parāda izteiktas antioksidanta īpašības.
Rigin (palmitoiltetrapeptīds-7) – peptīds, kas kavē iekaisuma mediatoru darbību. Ievērojami samazina interleikīnu, īpaši interleikīna 6, pretiekaisuma citokīna sintēzi, kura ražošana organismā ar gadiem palielinās. Rigin spēj optimizēt citokīnu attiecību organismā, veicinot ādas atjaunošanos.
Jauns snap-8 (acetiloktapeptīds-3) – peptīds, kas satur 8 aminoskābes. Izlīdzina grumbas, destabilizējot garo olbaltumvielu ķēdi, kas ir atbildīga par sejas muskuļu kontrakciju. Mehānisms, kas novērš biostrāvu ietekmi uz sejas muskuļu receptoriem, ir salīdzināms ar iepriekš aprakstītā Argireline iedarbību, tomēr Snap-8 relaksējošā iedarbība ir izteiktāka.
Jaunais Syn-Ake (diaminobutirolbenzilamīda diacetāta dipeptīds) – peptīdu komplekss, kas atveido neiromuskulārā antidota ietekmi uz tempļa keffiyeh odzes indu. Šis komplekss bloķē sejas muskuļu holīnerģiskos receptorus, tādējādi novēršot to kontrakcijas.
Jaunais Syn-Coll (palmitoiltripeptīds-5) – peptīds, ko veido trīs aminoskābju atlikumi: aminoetiķskābe, histidīns un lizīns. Labi iesūcas ādā, aktivizē kolagēna un ādas mukopolisaharīdu ražošanu, kā arī palielina tās elastību. Aktivizē fibroblastus, stimulē saistaudu un asinsvadu sieniņu atjaunošanos un atjaunošanos. Veicinot endogēnā TGF-beta (transformējošā augšanas faktora beta) veidošanos, tas palīdz stiprināt ādu un novērst dziļās grumbas.
Pirms lietošanas jums jākonsultējas ar speciālistu.Viena no svarīgām α-aminoskābju ķīmiskajām īpašībām, kas ir atkarīga no amīna un karboksilgrupu vienlaicīgas klātbūtnes molekulā, ir to spēja noteiktos apstākļos veidot peptīdus. Šī procesa, kas notiek kā polikondensācijas reakcija, shēma ir šāda:
Patiesībā process organismā ir daudz sarežģītāks. Šai peptīdu veidošanās reakcijai no aminoskābēm ir liela nozīme olbaltumvielu ķermeņu ķīmiskās struktūras izpratnē.
Aminoskābju polikondensācijas reakcijas rezultātā var iegūt savienojumus, kas sastāv no daudzām aminoskābju atliekām ar ļoti lielu molekulmasu. Šādus savienojumus sauc par polipeptīdiem, un tajos esošās -CO-NH grupas sauc par peptīdu grupām vai peptīdu saitēm. Peptīdus var iegūt arī ar nepilnīgu olbaltumvielu hidrolīzi.
Tā kā peptīdos esošās aminoskābes ir acilu formā, tām peptīda nosaukumā ir piešķirts aciliem raksturīgā galotne -il. Galīgās aminoskābes ar brīvu karboksilgrupu nosaukums tiek atstāts nemainīgs. Peptīda nosaukums sākas ar aminoskābi, kas saglabā brīvo α-aminogrupu.
Termins peptīdi tagad ir zaudējis savu sākotnējo nozīmi, jo savulaik peptīdi tika saprasti kā olbaltumvielu sagremošanas galaprodukti, t.i. Būtībā aminoskābes. Tāpēc gremošanas produktus, kas sastāv no diviem aminoskābju atlikumiem (peptīdiem), bija loģiski saukt par dipeptīdiem, bet no daudziem - par polipeptīdiem. Daudz precīzāk ir peptīdus saukt par heteropoliaminoskābēm, t.i. savienojumi, kas sastāv no viena vai otra dažādu aminoskābju skaita. Tomēr termins peptīdi ir stingri nostiprinājies proteīnu ķīmijā, taču tam ir jauna nozīme.
Rīsi. Peptīdu un olbaltumvielu cietās fāzes sintēzes shēma
Laboratorijas apstākļos peptīdus var iegūt ar dažādām metodēm, kuru kopīgā iezīme ir obligāta amīna grupas aizsardzība vienā no reaģējošajām aminoskābēm un karboksilgrupas otrā aizsardzība, lai tie varētu iekļūt kondensācijas reakcija tikai pie atlikušās brīvās (vai ķīmiskā reaģenta pievienošanas rezultātā aktivizētās) karboksilgrupas (COOH-) vai amīna (NH2-). Slavenākā metode ir peptīdu cietās fāzes sintēze, ko ierosināja R. Merrifield. Sākotnējās aminoskābes COOH grupa šeit tiek aizsargāta, pievienojot polimēram, un pievienotās aminoskābes NH2 grupa ir aizsargāta ar terc-izobutiloksikarbonilgrupu (BOC). Metode var tikt automatizēta, un uz tās pamata ir izveidots automātiskais sintezators, caur kuru tiek sintezēti ne tikai peptīdi, bet arī proteīni.
Vairāki simti atsevišķu peptīdu ir izolēti no dabīgiem avotiem, un daudzos gadījumos to struktūra, īpašības un bioloģiskā aktivitāte ir detalizēti pētīta. Sniegsim dažus piemērus.
(y-glutamilcisteinilglicīns, y-glu-cis-gly) ir viens no visizplatītākajiem intracelulārajiem peptīdiem, kas piedalās redoksprocesos šūnās un aminoskābju pārnešanā cauri bioloģiskajām membrānām:
Glutationu atklāja F. Hopkinss 1921. gadā. Tas ir kristālisks pulveris ar kušanas temperatūru 190-192 °C. No 0,5 N šķīduma. Pievienojot Cu2O, H2SO4 izgulsnējas kā nešķīstošs vara merkaptīds.
Iepriekš minētā formula atbilst tā sauktajam reducētajam glutationam (HS-glutationam). Šūnā līdzās reducētajai glutationa formai vienmēr ir oksidēta forma (SS-glutations), kas ar enzīma glutationa reduktāzes starpniecību pārvēršas reducētā formā:
Oftalmiskā skābe(y-glutamil-α-aminobutirilglicīns) ir glutationa antagonists, kas dabā ir tikpat plaši izplatīts kā pats glutations:
Oftalmiskā skābe, kas atrodas šūnās nelielos daudzumos, sākot no 0,1 līdz 0,001 glutationa koncentrācijas, darbojas kā inhibitors procesos, kas saistīti ar glutationu.
(β-alanilhistidīns; β-ala-his) - peptīds, kas atrodams dzīvnieku muskuļos:
Tas novērš lipīdu peroksidācijas produktu uzkrāšanos un novērš lipīdu peroksidācijas produktus, piedalās muskuļu sulas buferkapacitātes uzturēšanā, paātrina ogļhidrātu sadalīšanos muskuļos un piedalās enerģijas vielmaiņā muskuļos fosfātu veidā. V.S.Gulevičs bija pirmais, kurš izdalīja karnozīnu no muskuļu audiem un noskaidroja tā struktūru.
Peptīdu loma dzīvības procesosārkārtīgi daudzveidīgs. Daudzi no tiem kalpo kā hormoni, dažus pārstāv spēcīgas indes (čūsku, krupju, gliemežu, zirnekļu, kukaiņu, augstāko sēņu, mikrobi), spēcīgas antibiotikas, atbrīvojošie faktori (veicina hormonu sintēzi un izdalīšanos), šūnu regulatori. dalīšanās, molekulu un jonu nesēji caur bioloģiskajām membrānām, garīgās aktivitātes regulatori. Ir sintezēts ievērojams skaits dabisko peptīdu; Turklāt simtiem to analogu ir iegūti mākslīgi, no kuriem dažiem ir spēcīgāka bioloģiskā iedarbība nekā to dabiskajiem priekšgājējiem. Abiem ir plašs praktisks pielietojums. Attēlā Dažu no tiem struktūra ir dota.
Rīsi. Bioloģiski aktīvi peptīdi: cipari blakus aminoskābju atlieku nosaukumiem norāda to atrašanās vietu molekulā, skaitot no peptīda N-gala līdz C-galam. Bultiņas sākas no aminoskābēm, kas iesaistītas peptīdu saites veidošanā ar COOH grupām. Blakus esošās cisteīna atliekas gredzenos ir saistītas ar disulfīda tiltiem. NH2 grupa, kas ievietota iekavās, apzīmē amīdu grupu. Saprotams, ka aminoskābju atlikumi ir saistīti ar peptīdu saitēm. Oksitocīns un vazopresīns- hipofīzes aizmugurējās daivas hormoni. Nokļūstot asinīs, pirmais no tiem stimulē muskuļu šķiedru kontrakciju, kas atrodas ap piena dziedzeru alveolām un dzemdes muskuļiem, otrais iedarbojas galvenokārt uz asinsvadu gludajiem muskuļiem un ir iesaistīts ķermeņa ūdens regulēšanā. līdzsvars nieru līmenī. Faloidīns- mušmires indīgais princips, kas nenozīmīgā koncentrācijā izraisa organisma nāvi, jo no šūnām izdalās fermenti un K+; saite starp cisteīna un triptofāna atlikumiem faloidīna molekulā veidojas sulfhidrilgrupas un to radikāļu pirola gredzena mijiedarbības dēļ. Gramicidīns- antibiotika, kas iedarbojas uz daudzām grampozitīvām baktērijām (pneimokokiem, streptokokiem, stafilokokiem u.c.), maina bioloģisko membrānu caurlaidību zemas molekulmasas savienojumiem un izraisa šūnu nāvi. Tiroliberīns- hormons, kas sintezēts hipotalāmā un nodrošina izdalīšanos (tātad tā cits nosaukums - atbrīvojošais faktors), un, iespējams, pastiprina cita hormona - tirotropīna - biosintēzi hipofīzē, kas, savukārt, kontrolē vairogdziedzera darbību un veidošanos. no hormona - tiroksīna; šī hormonu biosintēzes regulēšanas hierarhija ir spilgts piemērs peptīdu līdzdalībai vielmaiņas regulēšanā. Met-enkefalīns- pentapetīds, kas rodas nervu audos un maina (mazina) sāpju sajūtas. Tas saistās ar receptoriem, ko ietekmē tādas zāles kā morfīns, un ir endogēna psihotropa viela. Somatostatīns- peptīds, kas kavē tur sintezētā augšanas hormona - somatotropā hormona - izdalīšanos no hipofīzes priekšējās daļas. Antamanīds- ciklisks dekapeptīds, kas veido kompleksus ar Na+, Ca2+ un dažiem citiem katjoniem, kas ir struktūru prototipi, kas atbild par jonu pārnešanu caur bioloģiskajām membrānām.
3494
(Vēl nav vērtējumu)
Jau vairākus gadu desmitus jūs esat dzirdējuši terminu "peptīdi" un daudzus viedokļus par tiem - gan pozitīvus, gan krasi negatīvus. Kas tas ir un kāpēc tas izraisa tik daudz strīdu starp ārstiem un parastajiem cilvēkiem?
Jebkura organisma – cilvēka vai dzīvnieka – sirdī ir olbaltumvielas. Ja mēs parasti attēlosim proteīna struktūru, tas atgādinās ķēdi. Ķēdes saites ir aminoskābju atlikumi, kas veido proteīnu. Šādas ķēdes var būt garas vai īsas. Tie ir īsi un tiek saukti par peptīdiem.
Peptīdi nozīmē dažādus dabiskas vai sintētiskas izcelsmes savienojumus.; šo savienojumu molekulas sastāv no aminoskābju atlikumiem, kas ir saistīti ar peptīdu saitēm.
Dabiski sastopamie peptīdi veidojas olbaltumvielu sadalīšanās rezultātā vai tieši no aminoskābēm. Taču mūsdienās daudzi dabiskie peptīdi (piemēram, hormoni vai antibiotikas) tiek ražoti dažādu ķīmisko procesu rezultātā.
Peptīdiem ir liela nozīme cilvēka organisma normālai attīstībai un funkcionēšanai. Viņi piedalās pamata fizikālajās un bioķīmiskajās funkcijās. Tie ietver:
- kolagēna veidošanās;
- saglabājot (palielinot) ādas elastību;
- asinsrites uzlabošana;
- ādas atjaunošana (mikroplaisu dzīšana, iekaisuma mazināšana);
- kontrole pār melanīna veidošanos;
- sirds un asinsvadu sistēmas darbības normalizēšana;
- gremošanas sistēmas darbības uzlabošana;
- samazināt vēža risku;
- samazināt diabēta un aptaukošanās risku;
- smago, veselībai bīstamo vielu (radionuklīdi, sāļi) izvadīšana no organisma.
Noderīgs vietnes raksts: Strazds. Ārstēšana ir ātra un efektīva. Medikamenti.
Peptīdi pēc būtības ir universāli un tiem ir skaidri noteikts darbības virziens. Tos var saukt par unikāliem informācijas dzinējiem, kas pārsūta informāciju no vienas šūnas uz otru, tādējādi nodrošinot to pareizu, saskaņotu darbību. Ja vienas šūnas darbībā rodas traucējumi, tas atspoguļojas visas sistēmas darbībā.
Neskatoties uz daudzajām pierādītajām proteīna vielu pozitīvajām īpašībām, jūs varat dzirdēt arī negatīvus ārstu viedokļus. Tas ir saistīts ar nepietiekamu informāciju par pārdozēšanas risku no tā lietošanas (ar mērķi iegūt ātru pozitīvu rezultātu) un iespējamām individuālām reakcijām.
Peptīdu pielietošanas jomas
Daudzu peptīdu galveno funkciju pētījumu un zinātnieku pētījumu rezultātā tika noskaidrots, kā peptīdi ietekmē cilvēka organismu, kāda ir to loma, vai tos var izmantot un kam, kāda ir to lietderība un nepieciešamība.
Kā zināms, novecošanās procesa (ādas nokalšana, grumbu parādīšanās) pamatā ir olbaltumvielu sintēzes pārkāpums. Tāpēc kosmētika ir viena no populārākajām šo vielu pielietošanas jomām. Peptīdi ir atrodami daudzos kosmētikas līdzekļos.(piemēram, grumbu krēmi uz kolagēna bāzes). Tos plaši izmanto arī slimību (galvenokārt vēža) ārstēšanā.
Tas ir interesanti! Regulāri un pareizi uzņemot peptīdus, tiek atjaunota pareiza ķermeņa šūnu darbība. Šūnas spēj vairāk sadalīties. Šī procesa rezultātā vecās šūnas tiek aizstātas ar jaunām, “spēcīgām”. Pateicoties tam, palēninās organisma novecošanās, atjaunojas aizsargfunkcijas, atjaunojas izturība pret dažādām negatīvām ietekmēm.
Vēl viena joma, kurā bieži ir nepieciešama peptīdu lietošana, ir sports. Profesionāliem sportistiem ir nepieciešams uzturēt visu ķermeņa orgānu un sistēmu šūnu normālu darbību.
Pārmērīgas pastāvīgas fiziskās aktivitātes dēļ sportista ķermenis “piedzīvo” nopietnu stresu, kas negatīvi ietekmē peptīdu veidošanos.
Lai atjaunotu pareizu darbību, ir nepieciešams lietot medikamentus, kas satur peptīdus (olbaltumvielas). Turklāt tie pozitīvi ietekmē muskuļu augšanu, paātrina vielmaiņas procesus organismā un palīdz “sadedzināt taukus”.
Ārstu atsauksmes par peptīdu izmantošanu sportā
Peptīdi nesen sākuši aktīvi lietot. Tāpēc ārsti vēl pirms dažām desmitgadēm bija ļoti skeptiski noskaņoti pret peptīdiem un to izmantošanu sportā.
Mūsdienās ārsti arvien vairāk sliecas uzskatīt, ka zāles ar peptīdiem nekaitē sportista ķermenim, bet, gluži pretēji, ir labvēlīgas. Tie uzlabo miegu, palīdz ātrāk atjaunot spēkus, palielina muskuļu masu, veicina dažādu locītavu traumu ātrāku dzīšanu.
Neskatoties uz peptīdus saturošu zāļu lietošanas pozitīvajiem aspektiem, dažas ārstu atsauksmes ir negatīvas.
Tas ir saistīts ar faktu, ka to izmantošanas efektivitāte profesionāliem sportistiem nav pilnībā izpētīta; Nav arī skaidrs, vai peptīdu kompleksi ietekmē cilvēka ķermeņa hormonālo līmeni un vai tie var traucēt tā normālu darbību.
Peptīdi kultūrismā
Pēc ārstu domām, kultūrisms ir sporta nozare, kurā peptīdu izmantošana dod vislielāko efektu. Bieži vien kultūristam nepietiek ar aktīviem treniņiem un sabalansētu uzturu.
Viena no galvenajām sastāvdaļām ir arī īpašu medikamentu lietošana, lai uzturētu normālu hormonālo līmeni organismā. Tieši peptīdi veic šo uzdevumu. Galvenais to izmantošanas mērķis ir veidot muskuļus un cīnīties ar lieko svaru.
Neskatoties uz peptīdus saturošu zāļu lietošanas pozitīvajiem aspektiem, dažas ārstu atsauksmes ir negatīvas Peptīdu ieguvums kultūrismā ir arī tas, ka tie:
- palielināt vielmaiņas procesu ātrumu organismā;
- stiprināt muskuļu un skeleta sistēmu;
- palēnināt ķermeņa novecošanās procesus;
- aktivizēt augšanas hormonu;
- atjaunot ķermeņa spēkus pēc nogurdinošiem treniņiem;
- palielināt muskuļu tonusu;
- veicināt traumu ātru dzīšanu.
Peptīdu lietošanas priekšrocība ir tā, ka organisms tos absorbē vieglāk un vieglāk nekā olbaltumvielas vai citus uztura bagātinātājus.
Kultūrismā izmanto divu veidu peptīdus:
| Strukturāls | Funkcionāls |
| Strukturālās piesātina organismu ar neaizvietojamām aminoskābēm, uzlabo gremošanas procesus un palīdz palielināt muskuļu masu. | Funkcionālie palīdz ātri veidot muskuļus un noņemt lieko svaru. Šo peptīdu darbības mērķis ir palielināt augšanas hormona sekrēciju, stiprināt imūnsistēmu, saites un mazināt tieksmi pēc nevēlamiem ēdieniem (saldumiem, trekniem ēdieniem). |
| Negatīvās sekas var būt pārāk strauja muskuļu augšana un saindēšanās ar olbaltumvielām. | Ārstu negatīvās atsauksmes par šādiem peptīdiem rodas to iespējamās neparedzamības dēļ. |
Tauku dedzināšanas peptīdi
Tauku dedzinātāju peptīdi ir vielu grupa, kas palīdz regulēt vielmaiņas procesus organismā un samazināt svaru.
Šie peptīdi paātrina vielmaiņu, veicina ātru kaitīgo vielu sadalīšanos, kā arī palielina organisma izturību intensīvas fiziskās slodzes laikā. Tauku degļi tiek izmantoti injekciju veidā. Parasti kurss ilgst ne vairāk kā 12 nedēļas.
Ir atkārtoti veikti pētījumi par zāļu lietošanas drošību no grupas, kas pazīstama kā tauku dedzināšanas peptīdi. Dažu ārstu atsauksmes bija negatīvas, taču tika konstatēts, ka šādu zāļu lietošana ir droša un efektīva, un blakusparādības ir nelielas un ļoti reti.
Ir svarīgi zināt! Jebkuru peptīdu devas jāizvēlas individuāli, pēc speciālista ieteikuma, ņemot vērā sportista ķermeņa individuālās īpašības, un stingri jāievēro noteiktais kurss.
Ārstu atsauksmes par peptīdu lietošanu slimību ārstēšanā
Ārsti, galvenokārt endokrinologi, nav vienisprātis par peptīdu izmantošanu sportā. Pirms vairākām desmitgadēm vairumam ekspertu bija negatīva attieksme pret šādu vielu lietošanu. Mūsdienās, kad tiek pētīti peptīdi, ārstu atsauksmes nav tik negatīvas.
Speciālisti iesaka lietot peptīdu kompleksus kā papildus ārstēšanu pie medikamentiem, ātrākai organisma atveseļošanai. Brūču dzīšana pēc ķirurģiskām iejaukšanās un dažādām traumām (kuņģa-zarnu trakta, sirds un asinsvadu un nervu sistēmas slimībām, acu slimībām).
Antimikrobiālie peptīdi, pielietojuma joma
Cilvēka ķermenis ir pakļauts daudziem kaitīgiem un veselībai bīstamiem mikroorganismiem. Ja imūnsistēma nespēj tikt galā ar patogēniem mikroorganismiem, parādās konkrētas slimības simptomi.
Pretmikrobu peptīdi ir ļoti svarīgi, lai aizsargātu organismu no dažādiem vīrusiem un baktērijām. Daudzus gadus, lai apkarotu kaitīgos mikroorganismus, tiek izmantotas dažāda iedarbības spektra antibiotikas. Diemžēl tagad daudzi bīstami, grūti ārstējami mikroorganismi ir kļuvuši nejutīgi pret sen zināmajām antibiotikām.
Mūsdienās peptīdu īpašību un to ietekmes uz cilvēka organismu pētījumu rezultātā zinātnieki ir nonākuši pie secinājuma, ka pretmikrobu peptīdi iedarbojas uz vīrusu un baktēriju šūnām, iznīcinot to šūnu membrānu un neitralizējot negatīvo ietekmi uz cilvēka organismu. To iedarbība ir līdzīga antibiotiku lietošanas iedarbībai, varbūt nedaudz vājāka, bet izpaužas ātrāk.
Pretmikrobu peptīdu iespējamie pielietojumi joprojām tiek pētīti. Zinātnieki ir atklājuši, ka šie peptīdi ir pierādījuši sevi cīņā pret sēnīšu infekcijām (īpaši pēc ķīmijterapijas kursiem vai orgānu transplantācijas).
Kad uz ādas virsmas parādās nelieli iekaisumi, rodas herpes, stomatīts, cukura diabēts (čūlas un iekaisums uz pēdām), smagas formas vai pneimonijas paasinājums. Šie peptīdi “uzrāda” labus rezultātus vēža (piemēram, melanomas un olnīcu audzēju un limfomu) ārstēšanā.
Noderīgs vietnes raksts: Levomekols. Kam tiek izmantota ziede, instrukcijas, cena, analogi, atsauksmes
Zinātnieki ir atklājuši, ka dažiem pretmikrobu peptīdiem ir destruktīva ietekme uz vīrusu, kas izraisa imūndeficīta sindromu un spēj iznīcināt spermu. Tāpēc tiek veikti turpmāki pētījumi par antiseptisku un kontracepcijas līdzekļu izveidi uz peptīdu bāzes.
Uztura nozare nevar iztikt bez pretmikrobu peptīdu izmantošanas (piemēram, nizīns ir pazīstams kā konservants). Peptīdus izmanto ziedu kopšanā (svaiguma saglabāšanai), zivju (kā ārstēšanas elementu), kā līdzekli kontaktlēcu ārstēšanai un uzglabāšanai.
Opioīdu peptīdi
Neiropeptīdiem ir liela nozīme cilvēka organisma normālā funkcionēšanā (pašregulācijas procesos, vielmaiņā, smadzeņu attīstībā). Tie ir peptīdi, kas atrodas cilvēka nervu sistēmā un piedalās dažādās centrālās nervu sistēmas funkcijās.
Opioīdu peptīdi ir neiropeptīdu veids. Tie ietver endorfīnus un enkefalīnus. Tie atrodas smadzenēs, endokrīnos dziedzeros un aizkuņģa dziedzerī.
Šie peptīdi ir saistīti ar tādiem procesiem kā iegaumēšana, jaunas informācijas apgūšana, reakcija uz stresa situācijām, apetītes regulēšana, ķermeņa temperatūra.
Tie ietekmē arī reproduktīvo funkciju, sāpju pārnešanu un elpošanas sistēmas darbību, un tiem piemīt pretsāpju iedarbība. Viņu pārmērīgā aktivitāte var izpausties ar aizkaitināmību, emocionalitāti, pārmērīgu uzbudinājumu, krampju parādīšanos, atmiņas traucējumiem un asinsspiediena pazemināšanos.
Mūsdienās tiek pētīta opioīdu peptīdu izmantošana cīņā pret alkoholismu. Piedzeršanās ir viena no svarīgākajām un sarežģītākajām cilvēces problēmām. Zinātnieki un ārsti jau sen ir meklējuši atbildi uz jautājumu, kāpēc cilvēkiem attīstās atkarība no alkohola.
Viņi nonāca pie secinājuma, ka šāda atkarība parādās bioķīmisko vielmaiņas reakciju traucējumu rezultātā. Cilvēks izjūt neapmierinātību, pozitīvu emociju trūkumu un meklē glābiņu alkoholā.
Mūsdienu zinātnieki uzskata, ka alkoholismu var izārstēt ar neiropeptīdu, precīzāk, opioīdu peptīdu palīdzību, jo tie ietekmē garastāvokli, miegu, sāta sajūtu, baudu.
Konstatēts, ka no alkohola atkarīgiem cilvēkiem ir traucējumi peptīdu darbībā un, cenšoties iegūt vēlamās emocijas, viņi atkal un atkal atgriežas pie alkohola.
Lietojot medikamentus uz šo peptīdu bāzes, pacients saņem nepieciešamās pozitīvas emocijas un samazinās nepieciešamība pēc alkoholiskajiem dzērieniem. Opioīdu peptīdu lietošana pēcpārdzeršanās periodā atvieglo paģiru sindromu, turklāt tiem praktiski nav kontrindikāciju vai blakusparādību.
Esi uzmanīgs!Ārstu negatīvās atsauksmes par peptīdu kompleksu lietošanu bieži vien ir saistītas ar cilvēku nepareizu priekšstatu par šādu zāļu unikalitāti. Peptīdi nav panaceja pret slimībām, bet tikai veids, kā atjaunot un pagarināt cilvēka ķermeņa potenciālu.
Havinsona peptīdi
Vladimirs Havinsons ir zinātnieks, kurš veica pētījumus par peptīdiem, pētīja to funkcionēšanas pazīmes organismā, lomu, struktūru un iespējamos pielietojumus. Lielāku uzmanību viņš pievērsa tādu procesu izpētei, kas izraisa organisma novecošanos un šūnu aktivitātes funkciju samazināšanos.
Visas dzīvā organisma šūnas balstās uz olbaltumvielām.. Šūnu un līdz ar to arī visu orgānu un ķermeņa sistēmu normāla darbība ir atkarīga no pareizas olbaltumvielu savienojumu darbības.
Var rasties darbības traucējumi:
- stresa situācijas;
- novājināta imunitāte, emocionāls un fiziskais stress;
- ar vecumu saistītas izmaiņas (ķermeņa novecošanās).
Kā norāda Havinsons, viens no veidiem, kā saglabāt un atjaunot ķermeņa vitalitāti, ir peptīdu izmantošana. Tie liek šūnām normāli funkcionēt, uzlabojas proteīnu sintēze, palielinās šūnu dzīves ilgums un līdz ar to arī ķermenis kopumā.
V. Havinsons pētīja peptīdu kompleksus, kas palēninātu novecošanās procesu, iedarbotos uz konkrētu orgānu, atjaunotu tā funkcijas.
Zinātnieka vadībā tika izveidotas 6 zāles, kuru pamatā ir peptīdi (epitalamīns, timalīns). Pētījumi turpinās un ir izlaisti jauni peptīdu gēnu regulatori ar paaugstinātu efektivitāti (dabīgie peptīdi un sintezēti dabiskie peptīdi).
Noderīgs vietnes raksts: Kā izraisīt menstruācijas, ja kavējat. Visi veidi un līdzekļi.
Peptīdu priekšrocības
Preparātiem, kuru pamatā ir peptīdi, ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar citām zālēm. Šīs priekšrocības ietver peptīdus:
Vai ir kādas kontrindikācijas peptīdu lietošanai?
Peptīdiem ir pozitīva ietekme uz ķermeni. Bet joprojām ir vairākas kontrindikācijas, kas jums jāatceras, pieņemot lēmumu par peptīdu kompleksu lietošanu.
Visbiežāk ārstu negatīvās atsauksmes ir saistītas ar tādām kontrindikācijām lietošanai kā:
- onkoloģiskās slimības;
- infekcijas slimības;
- cukura diabēts;
- sistēmiskas slimības (reimatisms, skleroze);
- tīklenes bojājumi (retinopātija);
- stāvoklis pēc infarkta;
- sirds disfunkcija (aritmija);
- pēcoperācijas stāvoklis;
- aptaukošanās;
- kaulu audu augšanas atvērto zonu trūkums;
- individuāla neiecietība pret atsevišķām peptīdu preparātu sastāvdaļām.
Peptīdu lietošanas blakusparādības
Ārstu negatīvās atsauksmes var dzirdēt arī sakarā ar blakusparādību rašanos, lietojot peptīdus. Tas notiek, ja sākat lietot peptīdus, iepriekš nekonsultējoties ar speciālistu vai neievērojat noteikto devu. Blakusparādības var ietvert:
- reibonis;
- slikts miegs (pēc miega cilvēks jūtas izsmelts);
- paaugstināts asinsspiediens;
- bezcēloņu nogurums;
- apetītes traucējumi;
- šķidruma uzkrāšanās organismā;
- stipras sāpes un nejutīgums pirkstos.
Piezīme! Parasti šādas sekas parādās, ja cilvēks vienā reizē lieto pārāk daudz zāļu un pāriet pietiekami ātri (jau nākamajā dienā), neatstājot nekādas sekas.
Peptīdu jautājums ir aktuāls un strīdīgs. Pētījumos un eksperimentos vēl nav pilnībā noskaidrotas šo vielu īpašības un to ieguvumi vai kaitējums cilvēkiem.
Ir daudz veidu peptīdu kompleksi, to izmantošana plaši aptver sporta un medicīnas jomas..
Peptīdi saņem dažādas ārstu atsauksmes. Negatīvās galvenokārt saistās ar nelielo publiski pieejamās informācijas apjomu. Par pozitīvām runā tie, kuri jau izmantojuši šos kompleksus ārstēšanai vai sportiskās sagatavotības uzlabošanai.
Daudzi cilvēki ir pazīstami ar jēdzienu "peptīdi". Dažādos avotos jau ir atrastas ārstu atsauksmes, negatīvi vai pozitīvi viedokļi, informācija par šo organisko savienojumu bīstamību, ieguvumiem un priekšrocībām. Mēs pMēs iesakām papildināt savas zināšanas par šo jautājumu ar videoklipiem no interneta resursa.
Uzziniet vairāk par peptīdu lietošanu, devām:
Mēs ceram, ka viss materiāls jums bija noderīgs, interesants un dzīvē noderīgs. Būt veselam!
Aminoskābes ir savienotas viena ar otru ar kovalentām peptīdu saitēm. Tā veidošanās notiek vienas aminoskābes a-aminogrupas (–NH 2) un citas aminoskābes a-karboksilgrupas (–COOH) dēļ, atbrīvojoties ūdens molekulai.
Polikondensācijas reakcijas rezultātā ir iespējams iegūt savienojumus, kas sastāv no daudzām aminoskābju atlikumiem – polipeptīdiem. Rakstot lineāro peptīdu formulu ar zināmu aminoskābju atlikumu secību, sāciet no N-gala (peptīda galā ir brīva a-aminogrupa), izmantojot saīsinātus aminoskābju apzīmējumus. Peptīdu nosaukumi sastāv no atbilstošo aminoskābju nosaukumiem ar sufiksu - dūņas, sākot no N-gala atlikuma, tiek saglabāts C-gala aminoskābes nosaukums (satur brīvu a-karboksilgrupu). Piemēram, arginil-alanil-glicīns-glutamil-lizīns.
Katrs peptīds satur tikai vienu brīvu a-amino- un
a-karboksilgrupas, kas atrodas pie aminoskābju gala atlikumiem. Šīs grupas un dažu aminoskābju R grupas var būt jonizētas, tāpēc peptīdi var nest lādiņus un var būt elektriski neitrāli (t.i., tiem ir izoelektriskais punkts (IEP). Šo peptīdu īpašību izmanto, lai tos atdalītu ar jonu hromatogrāfiju un elektroforēzi. Tāpat kā citi savienojumi, peptīdi var iesaistīties ķīmiskās reakcijās, ko nosaka -NH 2, -COOH un R aminoskābju grupas. Viena no svarīgākajām peptīdu reakcijām ir hidrolīzes reakcija. Visu peptīdu saišu hidrolīzes reakcija vārot. Peptīdu šķīdumus stipras skābes vai sārma klātbūtnē izmanto, lai noteiktu to aminoskābju sastāvu un olbaltumvielu sastāvu.
Peptīdu saišu hidrolīzi var veikt arī ar noteiktu enzīmu darbību, kas selektīvi šķeļ peptīdu saites, veidojot īsus peptīdus. Piemēram, tripsīns hidrolizē saites, ko veido lizīna un arginīna karboksilgrupas; fenilalanīna, tirozīna, triptofāna himotripsīna-karboksilgrupas. Šī selektīvā analīze ir ļoti noderīga, lai noteiktu olbaltumvielu un peptīdu aminoskābju secību.
Papildus peptīdiem, kas veidojas proteīna molekulu daļējas hidrolīzes rezultātā, dzīvajos organismos kā brīvi savienojumi ir atrodami daudzi peptīdi.
Daudzi dabiskie peptīdi pēc struktūras atšķiras no proteīniem; šādi peptīdi ir sastopami visu veidu organismos. Strukturāli peptīdi, kuriem nav proteīna, ir ļoti dažādi: tie atšķiras pēc izmēra, ciklisku struktūru klātbūtnes, sazarojuma, klātbūtnes D- Un
a-aminoskābes un dažos atsevišķos gadījumos ar unikālo peptīdu saites struktūru. Pamatojoties uz struktūras un funkcijas attiecības principu, arī šādu peptīdu bioloģiskās funkcijas ir ļoti daudzpusīgas. Sniegsim dažus interesantus piemērus.
Karnozīns un anserīns.Šie dipeptīdi ir atrodami mugurkaulnieku muskuļu audos, tostarp cilvēka muskuļos. Tie abi satur b-alanīnu, a-alanīna strukturālo izomēru.
Šie dipeptīdi kalpo nemainīga pH uzturēšanai muskuļu šūnās, t.i., darbojas kā buferi, tie ir iesaistīti arī muskuļu kontrakcijā, oksidatīvās fosforilēšanās procesos, t.i., ATP veidošanā.
Glutations(g-glutamilcisteinilglicīns) ir tripeptīds, kas atrodas visos dzīvniekos, augos un mikroorganismos.
Atšķirīga glutationa strukturāla iezīme ir tāda, ka glutamīnskābe šī peptīda sastāvā ir g-karboksilgrupa (nevis a-karboksilgrupa), lai veidotu peptīdu saiti. Ir divas glutationa formas: reducēts (SH-glutations) un oksidēts (S-S-glutations). Vienas formas savstarpēju pārvēršanos citā katalizē enzīms glutationa reduktāze.
Pašlaik ir zināmas tikai dažas no glutationa fizioloģiskajām funkcijām:
1) dalība aminoskābju transportēšanā caur šūnu membrānām;
2) samazinātā dzelzs stāvokļa (Fe +2) uzturēšana hemoglobīnā;
3) ir daļa no enzīma glutationa peroksidāzes, kas aizsargā šūnas no H 2 O 2 postošās iedarbības.
4) piedalās vairāku dzīvām šūnām svešu savienojumu (halogēnu saturošu alifātisku vai aromātisku ogļūdeņražu) detoksikācijā un pārvērš tos ūdenī šķīstošos savienojumos, kas no organisma izdalās caur nierēm.
5) reducēts glutations aizsargā proteīna SH grupas no oksidēšanās, bet pats oksidējas.
Glutations ietekmē arī graudu un miltu tehnoloģiskās īpašības. Samazināts glutations izraisa disulfīda saišu atjaunošanos un pārrāvumu lipekļa proteīna molekulā, t.i., iznīcina to. No šādiem miltiem gatavotai mīklai ir sliktas strukturālās un mehāniskās īpašības), tā novājinās un klājas, no tās nav iespējams iegūt normālas kvalitātes maizi.) Vecajos raugos un graudu dīgļos ir daudz glutationa, kas jāņem vērā cepšanā. Samazināts glutations spēj aktivizēt graudu un miltu proteināzes (proteīnus, kas noārda olbaltumvielas), un sāk notikt lipekļa proteīnu proteolīze un no tā izrietošā mīklas sašķidrināšana. Glutations veicina relatīvi augstas molekulmasas slāpekļa savienojumu uzkrāšanos alū, kas izraisa alus duļķainības veidošanos un pasliktina tā patēriņa īpašības.
Kopš 1981. gada atļauts izmantot kā mazkaloriju piedevu, lai piešķirtu produktiem saldu garšu aspartāms (tirdzniecības nosaukums). Aspartāms ir 200 reizes saldāks par cukuru un ir dipeptīda metilesteris, kas sastāv no asparagīnskābes un fenilalanīna atlikumiem.
Zīdītāji (arī cilvēki) ražo peptīdus, kuriem ir hormonu regulējoša iedarbība, un to darbības diapazons un efektivitāte organismā ir ļoti daudzveidīga. Piemēram, divus cikliskus nonapeptīdus ražo hipofīze. Oksitocīns stimulē dzemdes kontrakcijas grūtniecēm un piena ražošanu mātītēm laktācijas periodā. Vasopresīnam ir spēcīga antidiurētiska iedarbība un tas ir iesaistīts asinsspiediena kontrolē. Somatostatīns, viens no hipotalāma hormoniem, kavē cilvēka augšanas hormona sintēzi hipofīzē, kas noved pie ķermeņa aizkavētas augšanas un attīstības.
1975. gadā ir atklāta peptīdu grupa, kas ietekmē nervu impulsu pārraidi. Tos sauc arī par opiātu peptīdiem, jo to darbības mehānisms ir līdzīgs morfīna un citu opioīdu iedarbībai. Ļoti mazos daudzumos tie ir gan mugurkaulniekiem, gan bezmugurkaulniekiem. Šīm vielām ir spēcīga pretsāpju iedarbība, un tās ir iesaistītas arī garastāvokļa un uzvedības regulēšanā.
Vāveres.
Polipeptīdi, kas satur vairāk nekā 51 aminoskābi, tiek klasificēti kā proteīni. Olbaltumvielas ir visu dzīvo organismu šūnu un audu sastāvdaļa. Apmēram 50% no šūnas sausnas ir olbaltumvielas.
Olbaltumvielām raksturīgs noteikts elementu sastāvs. Ķīmiskā analīze parādīja oglekļa (50-55%), skābekļa (21-24%), slāpekļa (15-18%), ūdeņraža (6-7%), sēra (0,3-2,5%) klātbūtni visos proteīnos. Atsevišķos proteīnos tika konstatēts arī fosfors, jods, dzelzs, varš un daži citi makro un mikroelementi dažādos, bieži vien ļoti mazos daudzumos.
Olbaltumvielas (olbaltumvielas, no grieķu protas - pirmkārt, vissvarīgākās) ir augstas molekulmasas dabiskie polimēri, kuru molekulas ir veidotas no aminoskābju atlikumiem.
Pārsteidzoši ir tas, ka visas olbaltumvielas visos organismos ir veidotas no viena un tā paša komplekta - 20 aminoskābēm, no kurām katrai nav nekādas bioloģiskas aktivitātes. Kas tad olbaltumvielai dod specifisku aktivitāti, daži fermentatīvi, citi hormonāli, citi aizsargājoši utt.
Atbilde ir pavisam vienkārša: proteīni atšķiras viens no otra ar to, ka katram ir sava raksturīgā aminoskābju secība.
Aminoskābes ir olbaltumvielu struktūras alfabēts; apvienojot tās dažādās secībās, var iegūt bezgalīgi daudz sekvenču, līdz ar to bezgalīgi daudz dažādu proteīnu, kas pilda dažādas bioloģiskās funkcijas.
1. Fermentatīvs (katalītisks). Bioloģiskās sistēmās gandrīz visas reakcijas katalizē specifiski proteīni – fermenti. Šobrīd ir atklāti aptuveni 300 dažādi enzīmi, no kuriem katrs kalpo kā katalizators konkrētai bioloģiskai reakcijai. Vielu sintēze un sadalīšana, to regulēšana, ķīmisko grupu un elektronu pārnešana no vienas vielas uz otru notiek ar fermentu palīdzību.
2. Konstrukcija, konstrukcijas funkcija. Olbaltumvielas veido jebkuras dzīvas šūnas protoplazmas pamatu, kombinācijā ar lipīdiem tie ir visu organellu visu šūnu membrānu galvenais strukturālais materiāls.
3. Motora funkcija. Jebkuru kustības veidu dzīvajā dabā (muskuļu darbs, skropstu un flagellu kustība vienšūņos, protoplazmas kustība šūnā utt.) veic proteīnu struktūras.
4. Transporta funkcija. Dažādu molekulu un jonu pārnesi veic specifiski proteīni. Piemēram, asins proteīns hemoglobīns pārnes skābekli uz audiem. Taukskābju pārnešana visā ķermenī notiek, piedaloties citam asins proteīnam - albumīnam.
5. Regulējošā funkcija. Ogļhidrātu, olbaltumvielu un lipīdu metabolisma regulēšana tiek veikta ar hormonu palīdzību, kas savā struktūrā pieder pie olbaltumvielām (insulīns) vai peptīdiem (oksitocīns, vazopresīns utt.).
6. Aizsardzības – šo funkciju veic imūnglobulīni (antivielas). Viņiem ir spēja neitralizēt baktērijas, vīrusus un svešas olbaltumvielas, kas nonāk organismā no ārpuses. Asins recēšanas process, kas pasargā organismu no asins zuduma, ir balstīts uz proteīna - fibrinogēna - transformāciju. Keratīns ir matu aizsargājošais proteīns.
7. Fotoreceptoru proteīni: piemēram, rodopsīns, kas iesaistīts redzes procesos.
8. Rezerves olbaltumvielas tiek izmantotas kā rezerves materiāls jaunattīstības embrija un jaundzimušā organisma uzturam - tās ir olbaltumvielas no pākšaugu sēklām, albumīns - olu baltums, piena kazeīns. Ferretīns ir dzīvnieku audu proteīns, kas uzglabā dzelzi. Rezerves olbaltumvielas ir vissvarīgākās augu un dzīvnieku pārtikas sastāvdaļas.
Ir daudz citu proteīnu, kuru funkcijas ir diezgan neparastas. Piemēram, monellīnam, olbaltumvielai, kas izolēta no Āfrikas auga, ir ļoti salda garša. To pēta kā netoksisku un neaptaukojošu vielu ar mērķi izmantot pārtikā cukura vietā. Dažu Antarktikas zivju asins plazmā ir proteīns, kam piemīt antifrīza īpašības.
Daudzu nozaru tehnoloģija balstās uz proteīnu apstrādi un to īpašību mainīšanu; ādas rūpniecībā, kažokādu, dabīgā zīda ražošanā, sieru, maizes ražošanā u.c.