Почему происходит рост живых организмов?

У кожній галузі науки є свій «синій птах»; кібернетики мріють про «думаючі» машини, фізики — про керовані термоядерні реакції, хіміки — про синтез «живої речовини» — білка. Синтез білка довгі роки був темою фантастичних романів, символом прийдешньої могутності хімії. Це пояснюється й тією величезною роллю, яка належить білку у світі живого, і тими труднощами, які неминуче поставали перед кожним сміливцем, який відважився «скласти» з окремих амінокислот вигадливу мозаїку білка. І навіть ще не самого білка, а тільки пептидів.

Різниця між білками і пептидами не тільки термінологічна, хоча молекулярні ланцюги і тих й інших складаються з амінокислотних залишків. На якомусь етапі кількість переходить у якість: пептидний ланцюг — первинна структура — набуває здатність згортатися в спіралі і клубки, утворюючи вторинну і третинну структури, характерні вже для живої матерії. І тоді пептид стає білком. Чіткої межі тут не існує — на полімерний ланцюг не можна поставити демаркаційний знак: до сюди — пептид, звідси — білок. Але відомо, наприклад, що адранокортикотропний гормон, що складається з 39 залишків амінокислот, — це поліпептид, а гормон інсулін, що складається з 51 залишку у вигляді двох кіл,— це вже білок. Найпростіший, але все ж білок.

б з’єднання амінокислот в пептиди був відкритий на початку минулого століття німецьким хіміком Емілем Фішером. Але ще довго після цього хіміки не могли серйозно думати не тільки про синтез білка або 39-членних пептидів, але навіть значно більш коротких ланцюгів.

Процес синтезу білка

Для того, щоб з’єднати між собою дві амінокислоти, треба подолати чимало труднощів. Кожна амінокислота, подібно двуликому Янусу, має два хімічних обличчя: карбоксильну кислотну групу на одному кінці і амінну основну групу — на іншому. Якщо від карбоксилу однієї амінокислоти відібрати групу ОН, а від аминої групи іншого — атом водню, то два амінокислотних залишку, що утворилися при цьому можуть з’єднатися один з одним пептидним зв’язком, і в результаті виникне найпростіший з пептидів — дипептид. І відщепиться молекула води. Повторюючи цю операцію, можна нарощувати довжину пептиду.

Проте цю, здавалося б, на перший погляд нескладну операцію практично важко втілити: амінокислоти дуже неохоче з’єднуються одна з одною. Доводиться їх активувати, хімічно, і «підігрівати» один з кінців ланцюга (найчастіше карбоксильний), і вести реакцію, суворо дотримуючись необхідних умов. Але це ще не все: друга складність полягає в тому, що з’єднуватися один з одним можуть не тільки залишки різних амінокислот, але і дві молекули однієї кислоти. При цьому будова синтезованого пептиду буде вже відрізнятися від бажаного. Більше того, кожна амінокислота може мати не дві, а кілька «ахіллесових п’ят» — бічних хімічно активних груп, здатних приєднувати амінокислотні залишки.

Щоб не дати реакції згорнути з заданого шляху, необхідно замаскувати ці помилкові мішені — «запечатати» на час проведення реакції всі реакційноздатні групи амінокислоти, крім однієї, приєднавши до них так звані захисні угруповання. Якщо цього не зробити, то мета буде рости не тільки з обох кінців, але і вбік, і амінокислоти вже не вдасться з’єднати в заданій послідовності. А адже саме в цьому і полягає сенс всякого спрямованого синтезу.

Але, позбавляючись таким чином від однієї неприємності, хіміки зіткнулися з іншою: захисні угруповання після закінчення синтезу потрібно видалити. У часи Фішера як «захист» застосовувалися угруповання, які відщеплялися гідролізом. Однак реакція гідролізу зазвичай виявлялася занадто сильним «потрясінням» для отриманого пептиду: з працею побудована його «конструкція» розвалювалася як тільки з неї знімали «будівельні ліси» — захисні угруповання. Лише в 1932 році учень Фішера М. Бергманн знайшов вихід з цього становища: він запропонував захищати аміногрупу амінокислоти карбобензоксигрупою, яку можна було видалити без пошкодження пептидного ланцюга.

Синтез білка з амінокислот

Протягом наступних років було запропоновано ряд так званих м’яких методів «зшивання» амінокислот одна з одною. Проте всі вони фактично були лише варіаціями на тему методу Фішера. Варіаціями, в яких іноді навіть важко було вловити вихідну мелодію. Але сам принцип залишався все тим же. І все тими ж залишалися труднощі, пов’язані із захистом вразливих груп. За подолання цих труднощів доводилося розплачуватися збільшенням числа стадій реакції: один елементарний акт з’єднання двох амінокислот — розпадався на чотири етапи. А кожна зайва стадія — це неминучі втрати.

Объяснение:э