Пептиды – белки, которые необходимы организму

Пептиды – белки, которые необходимы организму

Пептиды – особые вещества, которые состоят из 2-х и более аминокислотных остатков, соединенных специальной амидной (или пептидной) связью. Чаще других в пептидах встречаются альфа-аминокислоты, но не исключается присутствие и других аминокарбоновых соединений.

Само определение «пептид» в переводе с греческого означает «питательный». Это неудивительно, ведь наш организм практически полностью построен из белка.

Открытие уникальных структур и подтверждение их важности для организма принадлежит ученому Герману Эмилю Фишеру. В 1900 году он предположил, что между аминокислотными остатками существует особая связь. А чуть позже экспериментально доказал свои гипотезы. Он даже изобрел способ химического синтеза пептидов, который открыл новый путь для исследований этих удивительных молекул и позволил создавать еще большее количество пептидов.

Все пептиды, в зависимости от длины протеиновой цепочки, можно разделить на олигопептиды и полипептиды. Первые состоят из 10-20 остатков аминокислот, а вот вторые превышают эти значения. Вещество, которое содержит последовательность аминокислот количеством более 50 штук, называется полноценной белковой молекулой. Молекулярная масса белков варьирует в пределах от 5 тысяч до 10 тысяч дальтон.

Чем же пептиды отличаются от белков?

Очень сложно объединить пептиды в единую классификацию, учитывающую все их свойства. Однако можно выделить определенные моменты, которые отличают протеины от белковых молекул:

• Короткая цепочка аминокислот в структуре. Как правило, пептид содержит в себе до 50 аминокислот;
• Широкие функциональные способности пептидных молекул;
• Образование посредством гидролиза из белка.

Классификация белков и пептидов

Пептид – не что иное, как последовательность аминокислотных остатков, заключенных в единую цепь. В зависимости от количества входящих в состав аминокарбоновых кислот пептиды принято делить на:

1. Олигопептиды — структуры, имеющие в составе до двадцати аминокислот. Иногда к протеинам добавляются специальные приставки, обозначающие количество аминокислот в составе, например дипептид или тетрапептид;
2. Полипептиды — молекулы, содержащие более 10 аминокислотных остатков.

Полноценный белок имеет более 50-100 аминокислот в своей структуре.

Такая классификация условна, поскольку есть вещества-исключения. Например, глюкагон – гормон, который отвечает за повышение глюкозы в крови. Он состоит всего из 29 аминокислотных остатков, однако при этом считается полноценной белковой структурой.

По составу пептиды делятся на:

1. Гомомерные пептиды — вещества, в составе которых есть только аминокислоты;
2. Гетеромерные пептиды — в их состав могут включаться и другие соединения небелкового происхождения;

В зависимости от наличия связей в полипептидной цепочке:

1. Гомодетные — протеины, в структуре которых встречаются только амидные (пептидные) связи;
2. Гетеродетные пептиды — содержат дополнительно другие виды «мостиков» — дисульфидные, тиоэфирные и другие.

Участок одинаковых молекул носит название пептидного остова. Выглядит он вот так: (—NH—CH—OC—). Если к группе (—CH—) прикрепляется аминокислотный радикал, то такое соединение носит название аминокислотного остатка. На N-конце остатка есть свободная аминогруппа, а на С-конце – карбоксильная группа.

Стоит сказать, что протеины отличаются не только по содержанию, но и по количеству аминокислот. Причем важен не только состав, но и последовательность аминокислотных остатков. Так, например, 2 совершенно идентичных вещества: Сер-Гис-Ала и Ала-Сер-Гис содержат одинаковый набор аминокислот, но отличаются их последовательностью в цепочке. Такие вещества уже не могут быть идентичными.

Амидная связь между молекулами аминокислот образуется посредством гидролиза, который происходит в кислой или щелочной среде. Иногда в этом процессе могут участвовать и ферменты.

Кстати, некоторые ферменты, например пищеварительные, участвуют в расщеплении белков, поступающих в организм. Даже в стиральные порошки добавляют энзимы для удаления белковых пятен в холодной воде.

В процессе гидролиза формируется смесь аминокислот. Научно доказано, что весь разнообразный мир пептидов формирует приблизительно 20 аминокислот, которые располагаются в разном порядке.

Такая аминокислотная конструкция формирует первичную структуру белковой молекулы. И важным является не только определение состава этой цепочки, но и выяснение последовательности аминокислот. В 50-х годах прошлого столетия Сенджеру удалось расшифровать последовательность аминокислот в гормоне инсулине, за что он был удостоен Нобелевской премии. Чтобы прийти к такому успеху, ему потребовалось целых 10 лет плотной работы.

Существуют белки, которые содержат внушительное количество аминокислот, а также состоят из нескольких структурных цепочек. Так, например, транспортный белок гемоглобин содержит в своем составе 4 цепи, каждая из которых включает 140 аминокислотных остатков. В природе существуют протеины, которые содержат более 3 тысяч остатков аминокислот!

Свойства белковых молекул зависят не только от состава аминокислот, но и их взаимного расположения в пространстве. Не только соседние аминокислоты с мостиками определяют структуру молекулы, есть дополнительные взаимодействия между различными белковыми участками.

Так, например, в типичной белковой молекуле между атомом Н2 и О2 карбоксильной группы существуют определенные водородные связи. Такая конструкция носит название вторичной структуры белка. Иногда аминокислотные цепочки закручиваются в форме альфа-спирали, направленной в правую сторону. А иногда белковые молекулы за счет водородных связей образуют слои и жгуты. По такому принципу построен фиброин – белок натуральных шелковых нитей.

Спиральные витки или слои «гармошки» в структуре белковой молекулы могут принимать более сложное и запутанное строение. Так формируется третичная структура белка. В нее включены различные связи – это могут быть дисульфидные мостики между гомологичными остатками цистеина, сложноэфирные соединения между двумя карбоксильными группами, а также гидроксильными группами треонина и серина. Возможно возникновение ионных связей между – NH2– и карбоксильными группами.

В структуру такой пространственной белковой молекулы включены и гидрофобные взаимодействия. При этом молекула белка принимает такую форму, при которой углеводородные остатки прячутся внутри белкового клубка, а внешнюю его структуру формируют группы, которые активно взаимодействуют с молекулами Н2О.

Одним из вариантов гидрофобных взаимодействий является p-стэкинг – это притяжение между 2-мя бензольными кольцами в результате перекрывания пи-орбиталей углеродных атомов.

И наконец, четвертичная структура белка – объединение 2-х и более полипептидных цепочек в единую белковую молекулу.

Вторичная, третичная и четверичная структуры белка очень легко распадаются при различных неблагоприятных условиях, например при воздействии высокой температуры, влиянии токсинов, а порой даже при энергичном взбалтывании емкости. В результате происходит раскручивание сложной белковой молекулы и упрощение ее организации. Этот процесс называется денатурацией.

Денатурацию белка мог наблюдать каждый. Она происходит при варке яйца или сквашивании молока.

Роль белков и пептидов в организме

Белок или пептид – важнейший строительный материал организма, без которого невозможно его полноценное существование. Около 50% всей массы клетки составляют именно протеины.

Из белка строятся многие ткани и структуры организма. Например, из кератина формируются волосы. А нити натурального шелка имеют в составе компонент фиброин.

К структурным протеинам можно также отнести коллаген – основной структурный компонент кожи, и альгин, входящий в состав мышечных волокон.

К пептидам относятся и некоторые ферменты – вещества, ускоряющие все биохимические клеточные процессы, а также гормоны – основные «регулировщики» физиологических процессов в организме.

Каталитическая функция белков заключается в быстром протекании ферментативно зависимых реакций организма. Сам фермент редко когда состоит только из белка. В его состав обычно входит активный участок – небелковый компонент молекулы, который содержит ион металла, «подшитый» к протеину химическими связями. Основной задачей белковой части молекулы является правильное расположение участников реакции, а активный ион отвечает за образование нужных связей, необходимых для протекания биохимической реакции. Название фермента образуется посредством добавления суффикса –аза к названию химической реакции: например, РНК-полимераза.

Гормоны и другие белковые молекулы (гистоны или репрессоры) обладают регуляторной функцией. Некоторые из них способны регулировать водный обмен в организме, например нонапептид вазопрессин. Кто-то отвечает за углеводный обмен – всем известный белок инсулин, состоящий из 2-х полипептидных цепочек. Недостаток этих важных биорегуляторов неизменно приводит к заболеваниям: при дефиците инсулина формируется сахарный диабет, а при недостатке вазопрессина – возникают отеки.

Сигнальную функцию выполняют специальные рецепторные белки. К ним относятся, например, родопсин – основной фоторецептор глаза, который воспринимает световые лучи, попадающие на сетчатку или холинорецептор, который ответственен за прием и передачу нервных импульсов в синапсах.

Некоторые белки транспортируют между клетками важные вещества. Всем знакомый белок гемоглобин участвует в переносе кислородных молекул, тем самым насыщая клетки и ткани О2 и препятствуя возникновению гипоксии. Гемоглобин имеет активный участок – гем. Он то и участвует в «связывании» кислородных молекул. В состав гема входит железо, которое находится в двухвалентном состоянии. При присоединении к гему, железо переходит в трехвалентное состояние. Одна молекула гемоглобина может переносить 4 молекулы О2. В таком состоянии она уже обладает четвертичной структурой, которая позволяет ей активнее осуществлять транспорт. В этом ее отличие например, от того же миоглобина, который вообще не склонен к формированию четвертичной структуры. Он предназначен для переноса кислорода исключительно внутри мышечной ткани.

В нашем организме также существуют иммуноглобулины – это особые защитные белки, которые формируют грамотный иммунный ответ.

За густоту крови и профилактику образования тромбов отвечают основные факторы свертываемости, также имеющие белковую структуру.

Даже некоторые природные антибактериальные препараты имеют в составе белковую основу. К ним относятся актиностатин или неокарциностатин.

Мы не говорим уже о том, что белок – основной энергетический резерв клетки. Так, при сжигании 1 г белка выделяется примерно 17 кДж энергии!

Самыми питательными белками являются альбумин, который можно получить из яичного белка и казеин, входящий в состав молочных продуктов.

Знаете ли вы, что белки, наравне с углеводами, способны обладать выраженным сладким вкусом. Так, дипептид аспартам используется в качестве заменителя рафинада, поскольку слаще его в 200 раз. В природе существуют полипептиды, которые превышают сладкие свойства сахара более чем в 3 тысячи раз!

Биологически активные пептиды

В человеческом организме все пептиды являются физиологически активными веществами. В соответствии с этим их даже разделили на несколько групп:

• Белковые гормоны. К ним относятся инсулин, глюкагон, окситоцин и другие;
• Ферменты, которые обеспечивают нормальное пищеварение (пепсин, гастрин);
• Вещества, управляющие аппетитом (эндорфины или лептин);
• Протеины с антиканцерогенным и противовоспалительным действием (луназин);
• Вещества, обладающие активным болеутоляющим действием (пептиды опиоидной структуры);
• Пептиды, поддерживающие артериальное давление в пределах нормальных значений, а также восстанавливающие тонус сосудистой стенки (ангиотензин II или брадикинин);
• Белки, входящие в состав нервной системы и отвечающие за регуляцию ВНД. Также они влияют на память, внимание, способность к обучению и возникновение эмоций.

Стоит отметить, что данная классификация условна, поскольку нет пептидов, которые выполняли бы только одну функцию. Как правило, перед ними стоит определенный перечень различных задач и поэтому одна крошечная белковая молекула может контролировать огромное количество физиологических процессов в организме. Так, например вазопрессин, помимо того, что обладает антидиуретическим эффектом, также влияет на запоминание нужной информации.

Синтез пептидов в промышленности

Синтез пептидов в человеческом организме занимает всего несколько минут. А вот, для того чтобы получить пептид в лаборатории потребуется значительное время. Разработка и получение технологии синтеза белковых структур и вовсе может длиться несколько лет. Однако без химического синтеза пептидов все равно не обойтись. Часто именно таким путем удается определить аминокислотную последовательность белка.

К тому же, искусственно созданные пептиды позволяют детально определить взаимосвязь между последовательностью аминокислот и ее активностью. Для этого в лаборатории синтезировался не один десяток пептидов. В итоге ученые выяснили, что замена даже 1 аминокислоты в пептидной цепочке способна привести усилению протеиновой активности и изменению функций биорегулятора.

Немаловажно то, что изменяя исходную структуру белковой молекулы, можно синтезировать новые фармакологические препараты. А получение аналогов известных протеинов позволяет изменять конфигурацию молекулы, тем самым влияя на биологический эффект препаратов и их продолжительность действия.

Синтез пептидов – экономически выгодное занятие. Они позволяют получать огромное разнообразие различных препаратов по бюджетной цене. Если бы людям были доступны только природные формы пептидов, они стоили бы в разы дороже.

К тому же активные формы белков в природе содержатся в чрезвычайно низких количествах. Даже если такие формы и будут получены, методы очистки не позволят полностью отделить исходную последовательность аминокислот от пептидов иного действия. Специфические же пептиды человека могут быть получены только в ходе химического синтеза.

Самые эффективные пептидные комплексы на рынке

Датская компания Vitual, хорошо зарекомендовавшая себя на российском рынке, выпускает натуральные цитомаксы – пептиды Хавинсона высокого качества (узнать подробнее можно на сайте https://vitual.ru/). Продукт производится с применением специальной технологии длительного экстрагирования. Это позволяет удалять лишние молекулы, имеющие в структуре более 20 аминокислотных остатков. На выходе получаются качественные пептиды, предназначенные для лечения и профилактики различных заболеваний, а также широко применяемые в косметологии. Пептидные биодобавки не обладают нежелательными побочными эффектами и не вызывают привыкания. В препаратах отсутствуют гормональные и канцерогенные вещества.

Вся линейка Vitual направлена на решение конкретной проблемы человека:

RECOVERY 5 Plus. Натуральный препарат, предназначенный для правильной работы опорно-двигательного аппарата;

БАД восстанавливает метаболизм в костной и мышечной ткани, а также способствует оптимизации энергозатрат во время и после физических нагрузок. В состав препарата входят протеины вилочкой железы, мышц, сосудов и хрящевой ткани. Они повышают общую выносливость организма и помогают достигать достойных спортивных результатов без применения вредных допингов.

БАД подходит для приема в любом возрасте. Он позволяет снизить риск спортивной травмы, а также повышает общую работоспособность человека.

PROTECTOR 3 Plus. Увеличивает жизненную силу организма, его потенциальный резерв, а также способствует быстрой адаптации человека в меняющихся условиях среды;

В 1 капсуле содержатся натуральные протеины щитовидки, тимуса и костного мозга.

Они эффективно нормализуют обменные процессы в эндокринной, иммунной и кроветворной системах, а также восстанавливают полноценный сон.

Регулярный прием биологически активной добавки позволяет:

• Поддерживать здоровье, молодость и привлекательный внешний вид;
• Восстановить циркадные ритмы сна и бодрствования;
• Повысить стрессоустойчивость;
• Предупредить негативное влияние оксидативного стресса;
• Поддерживать активное долголетие;
• Восстановить иммунитет.

NEURO 3 Plus. Препарат, участвующий в регуляции деятельности центральной и периферической нервной системы. Применяется для улучшения памяти и внимания;

Уникальный БАД создан по технологии Хавинсона и направлен на улучшение мозговых функций, активизацию кровоснабжения в головном мозге, а также на улучшение реологии крови. Регулярный прием пептидного комплекса позволяет быстро запоминать новую информацию и повышает эмоциональную лабильность.

БАД содержит натуральные протеины мозга, сосудов и печени. В 1 капсуле содержится 3 вида разных белковых веществ, которые адресно воздействуют только на поврежденные клетки и быстро восстанавливают их. Кроме того, повышается их резистентность и продолжительность жизни.