Протеини: биологична роля. Биологичната роля на протеина в тялото

Протеините, чиято биологична роля ще се разглежда днес, са високомолекулни съединения, изградени от аминокиселини. Сред всички останали органични съединения те са сред най-сложните в своята структура. По елементарно протеинов състав

Биологичната роля на протеина е много голяма. Тези съединения съставляват основната част от протоплазмената маса, както и ядрата на живите клетки. Във всички животински и растителни организми има протеини.

Една или повече функции

Биологичната роля и функции на различните им съединения са различни. Като вещество, имащо специфична химическа структура, всеки протеин изпълнява високо специализирана функция. Само в някои случаи тя може да изпълнява няколко взаимосвързани такива. Например, епинефрин, който се произвежда в надбъбречните медула, влизайки в кръвта, повишава кръвното налягане и консумация на кислород, на кръвната захар. В допълнение, той е стимулант на обмяната на веществата, а студенокръвни животни - и медиатор на нервната система. Както можете да видите, тя изпълнява много функции наведнъж.

Ензимна (каталитична) функция

Различните биохимични реакции, протичащи в живите организми, се извършват при леки условия, при които температурата е близо до 40 ° С, а стойностите на рН са практически неутрални. При тези условия скоростите на потока на много от тях са незначителни. Ето защо, за да бъдат реализирани ензимите са необходими - специални биологични катализатори. Почти всички реакции, с изключение на фотолизата на вода, се катализират в живите организми чрез ензими. Тези елементи са протеини или комплекси на протеини с кофактор (органична молекула или метален йон). Ензимите действат много селективно, като стартират необходимия процес. Така че каталитичната функция, разгледана по-горе, е една от тези, които провеждат протеини. Биологичната роля на тези съединения, обаче, не се ограничава до неговото изпълнение. Има много други функции, които ще обсъдим по-долу.

Транспортна функция

За съществуването на една клетка е необходимо много вещества да навлизат в нейния интериор, които й осигуряват енергия и строителен материал. Всички биологични мембрани са изградени съгласно общия принцип. Това е двоен слой липиди, протеини са потопени в него. В същото време хидрофилните участъци на макромолекулите се концентрират върху повърхността на мембраните и хидрофобните "опашки" в дебелината им. Тази структура остава непроницаема за важни компоненти: аминокиселини, захари, йони на алкални метали. Проникването на тези елементи в клетката става чрез транспортни протеини, които са вградени в клетъчната мембрана. Бактериите, например, имат специален протеин, който осигурява трансфера на лактоза (млечна захар) през външната мембрана.

в многоклетъчни организми Има система за транспортиране на различни вещества от един орган на друг. Това е предимно за хемоглобина (на снимката по-горе). В кръвната плазма освен това винаги има серумен албумин (транспортен протеин). Той има способността да образува стабилни комплекси, образувани с усвояването на мазнини мастни киселини, както и с редица хидрофобни аминокиселини (например, триптофан) и много лекарства (някои пеницилини, сулфонамиди, аспирин). Трансфернин, който осигурява трансфера на железни йони в тялото, е друг пример. Можете също така да споменете церуплаламин, който носи медни йони. Така че, ние разгледахме транспортната функция, която протеините изпълняват. Тяхната биологична роля е много важна от тази гледна точка.

Функцията на рецепторите

Протеиновите рецептори са от голямо значение, особено за да се гарантира жизнената активност на многоклетъчните организми. Те са вградени в плазмата клетъчна мембрана и служат за възприемане и по-нататъшно преобразуване на сигналите, които влизат в клетката. В този случай сигналите могат да бъдат както от други клетки, така и от околната среда. Понастоящем повечето ацетилхолинови рецептори са проучени. Те са в серия от интернационални контакти на клетъчната мембрана, включително в невромускулните кръстовища, в мозъчната кора. Тези протеини взаимодействат с ацетилхолин и предават сигнала вътре в клетката.

Невротрансмитерът трябва да бъде отстранен, за да получи сигнала и неговата трансформация, за да може клетката да се подготви за възприемането на допълнителни сигнали. За тази цел се използва ацетилхолинестераза, специален ензим, който катализира хидролизата на ацетилхолин на холин и ацетат. Не е ли наистина важно и рецепторната функция, която протеините изпълняват? Биологичната роля на следващата защитна функция за организма е огромна. С това просто не мога да не се съглася.

Защитна функция

В тялото имунната система реагира на появата в нея на чужди частици чрез производството на голям брой лимфоцити. Те са в състояние да повредят елементите избирателно. Такива чужди частици могат да бъдат ракови клетки, патогенни бактерии, супрамолекулни частици (макромолекули, вируси и т.н.). В-лимфоцитите са група от лимфоцити, които произвеждат специфични протеини. Тези протеини се освобождават в кръвоносната система. Те разпознават чужди частици, като същевременно формират високо специфичен комплекс на етапа на унищожаване. Тези протеини се наричат ​​имуноглобулини. Антигените се наричат ​​чужди вещества, които причиняват имунната система да реагира.

Структурна функция

В допълнение към протеините, които изпълняват високоспециализирани функции, има и такива, чието значение е предимно структурно. Благодарение на тях се осигурява механична здравина, както и други свойства на тъканите на живите организми. Към тези протеини принадлежи, преди всичко, колаген. Колагенът (на снимката, виж по-долу) при бозайниците е около една четвърт от масата на протеините. Той се синтезира в основните клетки, от които се състои съединителната тъкан (те се наричат ​​фибробласти).

Първоначално, колагенът се образува като проколаген - негов прекурсор, който претърпява химическо третиране във фибробласти. Тогава тя се формира под формата на три полипептидни вериги, усукани в спирала. Те комбинират вече външни фибробласти в колагенни фибрили с диаметър няколкостотин нанометра. Последните образуват колагенни филаменти, които вече могат да се видят под микроскоп. В еластичните тъкани (стени на белите дробове, кръвоносните съдове, в кожата), извънклетъчната матрица, в допълнение към колагена, също съдържа еластиновия протеин. Тя може да се простира в доста широк обхват и след това да се върне в първоначалното си състояние. Друг пример за структурен протеин, който може да се спомене тук, е фиброинова коприна. Той е изолиран по време на образуването на какавидите от гъсеницата на копринени буби. Това е основният компонент на копринените нишки. Сега се обръщаме към описанието на моторните протеини.

Моторни протеини

И при прилагането на двигателните процеси биологичната роля на протеините е голяма. Нека накратко да опишем тази функция. Мускулната контракция е процес, при който химическата енергия се превръща в механична работа. Непосредствените му участници са два протеина - миозин и актин. Myosin има много необичайна структура. Тя се състои от две глобуларни глави и опашка (дълга конец). Около 1600 nm е дължината на една молекула. Делът на главите в този случай е около 200 nm.

Актин (на снимката по-горе) - глобулиран протеин, с молекулно тегло 42000. Тя може да бъде полимеризиран до образуване на дълго структура, и да си взаимодействат по такъв начин, с глава на миозин. Важна особеност на този процес е неговата зависимост от присъствието на АТР. Ако концентрацията му е достатъчно висока, образуван миозин и актин комплекс е унищожена, а след това се извлича отново след АТР хидролиза се появява в резултат на миозин АТФаза. Този процес може да бъде наблюдаван, например, в разтвор, в който са налице и двата протеина. Това става вискозен в резултат на факта, че високо молекулно тегло комплекс, образуван в отсъствието на АТР. Освен това значително намалява вискозитета поради разрушаването на комплекса е създаден, след което постепенно започва да се възстанови в резултат на АТР хидролиза. В процеса на свиване на мускулите, тези взаимодействия играят много голяма роля.

антибиотици

Продължаваме да разкриваме темата "Биологичната роля на протеина в организма". Много голяма и много важна група от естествени съединения са вещества, наречени антибиотици. Те са с микробен произход. Тези вещества се освобождават от специални видове микроорганизми. Биологичната роля на аминокиселините и протеините е безспорна, но антибиотиците изпълняват специална, много важна функция. Те възпрепятстват растежа на микроорганизмите, които се конкурират с тях. През 40-те години на миналия век, откриването и използването на антибиотици създадоха истинска революция в лечението на инфекциозни заболявания, причинени от бактерии. Трябва да се отбележи, че антибиотиците в повечето случаи не работят за вируси, така че използването им като антивирусни лекарства е неефективно.

Примери за антибиотици

Групата пеницилин първоначално се прилага на практика. Примери за тази група са ампицилин и бензилпеницилин. Антибиотиците в механизма на действие и химическата природа са разнообразни. Някои от тези, които се използват широко днес, взаимодействат с човешки рибозоми, докато синтезата на протеини се инхибира в бактериалните рибозоми. В същото време те трудно взаимодействат с еукариотните рибозоми. Ето защо за бактериалните клетки те са фатални и за животните и хората не са много токсични. Тези антибиотици включват стрептомицин и левомицетин (хлорамфеникол).

Биологичната роля на протеиновия биосинтез е много важна и самият процес има няколко етапа. Ще говорим за това само в общи линии.

Процесът и биологичната роля на протеиновата биосинтеза

Този процес е многоетажен и много сложен. Той се среща при рибозоми - специални органели. В клетката има много рибозоми. В Escherichia coli, например, има около 20 хиляди.

"Опишете процеса на биосинтеза на протеините и тяхната биологична роля" - такава задача, която много от нас получихме в училище. И за мнозина това създава трудности. Е, нека се опитаме да го разберем заедно.

Протеиновите молекули са полипептидни вериги. Те се състоят, както вече знаете, от отделни аминокиселини. Последните обаче не са достатъчно активни. За да се свържат и образуват протеинова молекула, те се нуждаят от активиране. Това се случва в резултат на действието на специални ензими. Всяка аминокиселина има свой собствен ензим, специално настроен към нея. Източникът на енергия за този процес е АТР (аденозин трифосфат). аминокиселината в резултат от активирането става по-лабилна и се свързва под действието на ензима с т-РНК, която носи в рибозомата (поради тази РНК наречен транспорт). В така активираните рибозоми активираните аминокиселини са свързани с tPHK. Рибозомът е вид конвейер за сглобяване от входящите аминокиселини на протеиновата верига.

Ролята на синтеза протеини е трудно да се надценява, тъй като синтезираните съединения изпълняват много важни функции. Почти всички клетъчни структури се състоят от тях.

Така че, ние описахме в общи линии процеса на биосинтезата на протеините и тяхната биологична роля. Това заключава нашето познание с протеините. Надяваме се, че имате желание да го продължите.