Из тарелки в мышечное волокно: путь белка в организме

То, что для строительства мышц нужен белок, знают все. Но вот сложность и многоэтапность пути, который проходит молекула белка, попадающая в организм с пищей, представляют себе немногие. Совершим краткий экскурс в молекулярную биологию.

Переваривание.
Итак, всё начинает во рту. Для того, чтобы пищеварительная система имела возможность сделать свою основную работу - переварить белок - попавший в рот кусок пищи необходимо измельчить, причем чем лучше измельчается пища, тем быстрее она переваривается и эффективнее усваивается, потому что мелкие кусочки пищи имеют большую поверхность, а значит, могут обрабатываться одновременно большим количеством молекул фермента.

Следующий пункт назначения - желудок. Именно здесь начинается переваривание белка. Белок как молекула представляет из себя свёрнутую в трёхмерную фигуру цепочку, звеньями которой являются аминокислоты. Организмы разных видов отличаются друг от друга белками, которые они
производят - последовательность аминокислот в белках разных видов животных различна. Но аминокислотный состав, т.е. виды звеньев, которые используются для строительства собственных цепочек, одинаковый. Поэтому задачей организма, прежде, чем он приступит к строительству любого собственного белка, является расщепление длинной цепочки молекулы
белка на звенья-аминокислоты. Этот процесс начинается в желудке. Для начала соляная кислота, которая входит в состав желудочного сока, разворачивает трехмерную молекулу до
простой длинной цепи, а фермент желудочного сока "разрезает" длинную цепь белка на более короткие. Именно в таком виде - в виде коротких цепочек из аминокислот - то, что раньше было белком, поступает в кишечник. Кишечник продолжает начатую ранее работу и его ферменты "дорезают" короткие цепочки до отдельных звеньев, и вот эффект достигнут -
организм имеет белок, расщепленный на аминокислоты. Можно начинать строительство собственного.

Транспорт аминокислот и синтез собственного белка.
Прежде, чем начнется строительство, аминокислоты необходимо доставить к месту строительных работ. Функцию перевозчика в организме выполняет кровь. После того, как в тонком кишечнике аминокислоты всасываются в кровь, с её током они разносятся по всему организму, а органы и ткани постепенно забирают из крови необходимые им аминокислоты.
После попадания в клетки тканей аминокислоты используются в первую очередь для синтеза собственного белка, хотя при недостатке энергии могут быть "заброшены в топку" для её получения. Некоторые аминокислоты являются предшественниками важных биологически активных веществ (например, гистамина - вещества, обеспечивающего реакцию воспаления, дофамина и серотонина, обеспечивающих проведение сигналов между нервными клетками).

Синтез собственного белка является многоэтапным процессом. Информация о том, каким должен быть тот или иной белок организма, хранится в ядре, записанная на молекулах ДНК (включая актин и миозин, которые являются основными сократительными белками мышцы). В процессе, который называется транскрипцией, информация с ДНК о том, в какой последовательности встраивать аминокислоты в белок, "копируется" на молекулу РНК. РНК выносит эту схему из ядра в клетку и приносит ее к машине, осуществляющей сборку цепей белка - к рибосоме. Именно на рибосоме по схеме, которую передает на себе РНК, осуществляется сбор собственной молекулы белка путем присоединения аминокислот друг за другом в том порядке, который записан на РНК. Когда "запись" заканчивается, с рибосомы сходит новая молекула в виде цепи из аминокислот. Последним этапом синтеза, после которого цепь станет собственно белком и сможет выполнять свои функции, является её упаковка в трехмерную структуру. Актиновая цепь упаковывается в виде клубка, но при вхождении в состав сократительных структур мышечного волокна молекулы актина связываются друг с другом с образованием двух "нитей из клубков". Миозин упаковывается в структуру, которая на одном конце имеет "хвост", а на другом - две "головки". Именно в этом виде он входит в состав сократительной структуры мышц. При сокращении мышцы головка миозина скользят по "рельсам", образованным двумя нитями актина.

Механизм синтеза любого другого белка организма ничем не отличается от механизма синтеза белков мышц. Более того, у организмов разных видов и даже типов (например, у млекопитающих, к которым относится человек, и у одноклеточных амёб) синтез белка из аминокислот в клетках происходит по одному и тому же механизму.