Значението, ролята и функцията на протеините в клетката. Каква функция прави катерицата в клетката?

Протеините са най-важните органични вещества,

Основните функции на протеините

Функциите на протеините в тялото са разнообразни. Всяка група има определена химическа структура, изпълнява една специализирана "работа". В някои случаи няколко вида протеини са взаимосвързани. Те отговарят за различните етапи на един процес. Или те засягат няколко души наведнъж. Например, регулаторната функция на протеините се осъществява от ензими и хормони. Това явление може да се представи, като се помни хормона адреналин. Той се произвежда от надбъбречната медула. Влизайки в кръвоносните съдове, той увеличава количеството кислород в кръвта. Кръвното налягане също се повишава, съдържанието на захар се увеличава. Това стимулира метаболитните процеси. Също така адреналинът е медиатор на нервната система при рибите, земноводните и влечугите.

Ензимна функция

Многобройни биохимични реакции, протичащи в клетките на живите организми, се извършват при високи температури и при неутрално рН. При такива условия скоростта на тяхното преминаване е твърде малка, поради което са необходими специализирани катализатори, наречени ензими. Цялото им разнообразие се комбинира в 6 класа, които се различават по спецификата на действието. Ензимите се синтезират върху рибозоми в клетките. Тяхното изследване се занимава с науката за ензимологията.

Несъмнено, без ензими, регулаторната функция на протеините е невъзможна. Те имат висока селективност на действие. Тяхната активност може да се регулира от инхибитори и активатори. В допълнение, ензимите обикновено показват специфичност за субстратите. Също така, ензимната активност зависи от състоянието в тялото и по-специално в клетките. Техният поток се влияе от налягането, киселинното рН, температурата, йонната сила на разтвора, т.е. концентрацията на солите в цитоплазмата.

Транспортна функция на протеините

Клетката трябва постоянно да се снабдява с необходимите минерални и органични вещества. Те са необходими като строителни материали и енергийни източници в клетките. Но механизмът на получаването им е доста сложен. Клетъчните мембрани се състоят не само от протеини. Биологичните мембрани са изградени на принципа на двойния слой липиди. Различни протеини са изградени между тях. Много е важно хидрофилните области да са на повърхността на мембраната, а хидрофобните области да са с дебелината си. По този начин такава структура прави обвивката непроницаема. Чрез него не може самостоятелно, без "помощ", да премине през такива важни компоненти като захари, йони на метали и аминокиселини. Чрез цитоплазмената мембрана в цитоплазмата те се транспортират от специализирани протеини, които са вградени в слоевете на липидите.

Транспортиране на вещества от един орган в друг

Но транспортната функция на протеините се осъществява не само между тях междуклетъчно вещество и клетка. Някои вещества, важни за физиологичните процеси, трябва да се доставят от един орган на друг. Например, транспортният протеин на кръвта е серумен албумин. Той е надарен с уникална способност да образува съединения с мастни киселини, които се появяват при смилането на мазнини, с лекарства, както и със стероидни хормони. Важни носители на протеини са хемоглобинът (доставящи кислородни молекули), трансферинът (който се комбинира с железни йони) и церуплазмин (образуващи комплекси с мед).

Сигнална функция на протеините

Протеиновите рецептори са от голямо значение в хода на физиологичните процеси в многоклетъчните комплексни организми. Те са монтирани в плазмената мембрана. Те служат за възприемане и декодиране на различни видове сигнали, които протичат непрекъснато в клетките не само от съседни тъкани, но и от външната среда. Понастоящем може би най-изучаваният протеинов рецептор е ацетилхолин. Той се намира в серия от вътрешни контакти върху клетъчната мембрана.

Но сигналната функция на протеините не е само в клетките. Много хормони се свързват със специфични рецептори на тяхната повърхност. Такава оформена връзка е сигнал, който активира физиологичните процеси в клетките. Пример за такива протеини е инсулинът, действащ в системата на аденилат циклазата.

Защитна функция

Функциите на протеините в клетката са различни. Някои от тях участват в имунните отговори. Това предпазва тялото от инфекции. Имунната система е способна да реагира на откритите чужди агенти чрез синтеза на огромен брой лимфоцити. Тези вещества са способни да избират селективно тези агенти, те могат да бъдат чужди на тялото, например бактерии, супрамолекулни частици или могат да бъдат ракови клетки.

Една от групите - бета-лимфоцити - произвежда протеини, които попадат в кръвния поток. Те имат много интересна функция. Тези протеини трябва да разпознават чужди клетки и макромолекули. След това те се свързват с тях, образувайки комплекс, който е обект на унищожение. Тези протеини се наричат ​​имуноглобулини. Самите чужди компоненти са антигени. И имуноглобулините, които съответстват на тях - антитела.

Структурна функция

В тялото, в допълнение към високо специализираните, има и структурни протеини. Те са необходими за осигуряване на механична якост. Тези функции на протеини в клетката са важни за поддържане на формата и запазване на младостта на тялото. Най-известният е колагенът. Това е основният протеин на извънклетъчната матрица на съединителната тъкан. При по-високи бозайници тя е до 1/4 от общата маса на протеините. Колагенът се синтезира във фибробласти, които са основните клетки на съединителната тъкан.

Такива функции на протеини в клетката са от голямо значение. В допълнение към колагена е известен друг структурен протеин, еластин. Също така е съставна част на извънклетъчната матрица. Еластинът е в състояние да даде на тъканта способността да се простира в определени граници и лесно да се върне в оригиналната си форма. Друг пример за структурен протеин е фиброинът, който се среща в гъсениците на копринени буби. Това е основният компонент на копринените нишки.

Моторни протеини

Ролята на протеините в клетката не може да бъде надценена. Те участват в работата на мускулите. Мускулната контракция е важен физиологичен процес. В резултат на това, АТР се превръща в химична енергия, съхранявана като макромолекули. Непосредствените участници в този процес са два протеина - актин и миозин.

Тези моторни протеини са нишковидни молекули, които функционират в контрактилната система на скелетните мускули. Те се намират и в не-мускулни тъкани в еукариотните клетки. Друг пример за моторни протеини е тубулинът. От нея са изработени микротубули, които са важен елемент от фланела и резена. Също така микротубулите, съдържащи тубулин, се откриват в нервните клетки животинска тъкан.

антибиотици

Защитната роля на протеините в клетката е огромна. Част от него се възлага на група, която се нарича антибиотици. Това са вещества от естествен произход, които обикновено се синтезират в бактерии, микроскопични гъбички и други микроорганизми. Те са насочени към подтискане на физиологичните процеси на други конкурентни организми. Антибиотици с протеинов произход са открити през 40-те години на миналия век. Те революционизираха медицината, давайки й мощен тласък на развитието.

В своята химична същност антибиотиците са много разнообразна група. Те се различават по механизма на действие. Някои се намесват протеинов синтез вътре в клетките, вторият блок от производството на важни ензими, други потискат растежа, четвъртият - възпроизвеждането. Например добре известният стрептомицин взаимодейства с рибозомите на бактериалните клетки. По този начин протеиновият синтез е драстично забавен в тях. В същото време тези антибиотици не взаимодействат с еукариотните рибозоми на човешкото тяло. Това означава, че за висшите бозайници тези вещества не са токсични.

Това не са всички функции на протеините в клетката. Таблицата на антибиотичните вещества дава възможност да се определят други високоспециализирани действия, които тези специфични природни съединения могат да окажат върху бактериите и не само. В момента се изследват антибиотични протеини, които при взаимодействие с ДНК нарушават процесите, свързани с въплъщението на наследствена информация. Но докато такива вещества се използват само за химиотерапия на онкологични заболявания. Пример за такова антибиотично вещество е дактиномицин, синтезиран от актиномицети.

токсини

Белтъците в клетката изпълняват много специфична и дори изключителна функция. Редица живи организми произвеждат отровни вещества - токсини. По своята същност това са протеини и комплексни нискомолекулни органични съединения. Пример за това е отровната гъбична пулпа бледо жаба.

Резервни и хранителни протеини

Някои протеини изпълняват функцията за осигуряване на храна за ембриони от животни и растения. Има много такива примери. Това е значението на протеина в клетката на зърнените семена. Те ще подхранват възникващата рудимент на растението в първите етапи на неговото развитие. При животните хранителните протеини са яйчен албумин и млечен казеин.

Неизследвани свойства на протеините

Горните примери са само частта, която вече е достатъчно проучена. Но в природата има много загадки. Протеините в клетката на много видове са уникални и в момента е трудно дори да ги класифицираме. Например, монелинът е белтък, открит и изолиран от африканско растение. Той вкусва сладко, но не причинява затлъстяване и не е токсичен. В бъдеще това може да бъде отличен заместител на захарта. Друг пример - протеин, открит в някои арктически риби, предпазва от замръзване на кръвта, действайки като антифриз в буквалния смисъл на това сравнение. Редица насекоми в ставите на крилата разкриха протеин от каучук, който има уникална, почти идеална еластичност. И това в никакъв случай не са всички примери за вещества, които предстои да бъдат проучени и класифицирани.