Proteini: biološka uloga. Biološka uloga proteina u tijelu

Proteini, čija će se biološka uloga danas razmatrati, su visoko molekularni spojevi, konstruirani od aminokiselina. Među ostalim organskim spojevima oni su među najkompleksnijim u njihovoj strukturi. Po osnovnom protein sastav

Biološka uloga proteina je vrlo velika. Ti spojevi čine najveći dio protoplazmatske mase, kao i jezgre živih stanica. U svim životinjskim i biljnim organizmima su proteini.

Jedna ili više funkcija

Biološka uloga i funkcije njihovih različitih spojeva su različiti. Kao tvar koja ima specifičnu kemijsku strukturu, svaki protein ima visoko specijaliziranu funkciju. Samo u nekim slučajevima može izvesti nekoliko međusobno povezanih. Na primjer, adrenalin, koji se proizvodi u nadbubrežnoj moždini, ulazi u krvotok, povećava krvni tlak i potrošnju kisika, te sadržaj šećera u krvi. Osim toga, to je stimulans metabolizma, a također kod hladnokrvnog životinja - i posrednika živčanog sustava. Kao što možete vidjeti, on obavlja mnogo funkcija odjednom.

Enzimatska (katalitička) funkcija

Različite biokemijske reakcije koje se odvijaju u živim organizmima provode se u blagim uvjetima pri kojima je temperatura blizu 40 ° C, a pH vrijednosti praktički su neutralne. U tim uvjetima, brzine protoka mnogih od njih su zanemarive. Stoga, kako bi se oni realizirali, potrebni su enzimi - poseban biološki katalizatori. Gotovo sve reakcije, osim fotolize vode, katalizirane su u živim organizmima enzimima. Ovi elementi su ili proteini ili kompleksi proteina s kofaktorom (organska molekula ili metalni ion). Enzimi djeluju vrlo selektivno, pokrećući potrebni proces. Dakle, gore spomenuta katalitička funkcija jedna je od onih koja provode proteine. Međutim, biološka uloga tih spojeva nije ograničena na njegovo ispunjenje. Postoje mnoge druge funkcije koje ćemo raspravljati u nastavku.

Transportna funkcija

Za postojanje ćelije, nužno je da mnoge tvari ulaze u njegovu unutrašnjost, čime se daje energijom i građevinskim materijalom. Sve biološke membrane građene su prema općem načelu. Ovo je dvostruki sloj lipida, proteini su uronjeni u njega. Istodobno, hidrofilne regije makromolekula koncentrirane su na površini membrana, a hidrofobne "repove" u njihovoj debljini. Ova struktura ostaje neprobojna za važne komponente: aminokiseline, šećere, ione alkalijskih metala. Prostor ovih elemenata u stanici nastaje putem transportnih proteina koji su ugrađeni u staničnu membranu. Bakterije, na primjer, imaju poseban protein koji osigurava prijenos laktoze (mliječni šećer) kroz vanjsku membranu.

u višestanični organizmi Postoji sustav za transport različitih tvari iz jednog organa u drugi. To se prije svega odnosi na hemoglobin (na slici gore). U krvnoj plazmi, pored toga, uvijek postoji serumski albumin (transportni protein). Ima sposobnost da se formira stabilne komplekse sa formirane probavu masti masnih kiselina, kao i s brojne hidrofobne aminokiseline (na primjer, triptofan) i mnoge lijekove (nekim peniciline, sulfonamide, aspirin). Drugi je primjer transferrin, koji osigurava prijenos željeznih iona u tijelu. Također možete spomenuti ceruplazmin, koji nosi bakrene ione. Zato smo pogledali transportnu funkciju koju bjelančevine izvode. Njihova je biološka uloga vrlo značajna s ove točke gledišta.

Funkcija receptora

Proteinski receptori su od velike važnosti, posebice kako bi se osigurala vitalna aktivnost višestaničnih organizama. Ugrađeni su u plazmu stanična membrana i služe da percipiraju i dalje transformiraju signale koji ulaze u stanicu. U tom slučaju, signali mogu biti i iz drugih ćelija i iz okoliša. Trenutno se najviše proučavaju receptori acetilkolina. Oni su u nizu interneuronalnih kontakata na staničnoj membrani, uključujući neuromuskularne spojeve, u cerebralnom korteksu. Ovi proteini djeluju zajedno s acetilkolinom i prenose signal unutar stanice.

Neurotransmiter mora biti uklonjen da primi signal i njegovu transformaciju kako bi se stanica mogla pripremiti za percepciju daljnjih signala. Zbog toga se koristi acetilkolinesteraza, poseban enzim koji katalizira hidrolizu acetilkolina kolinu i acetatu. Nije li to stvarno važno i funkcija receptora koje proteini djeluju? Biološka uloga sljedeće, zaštitne funkcije, za tijelo je ogromna. S tim se jednostavno ne mogu ne slagati.

Zaštitna funkcija

U tijelu imunološki sustav reagira na pojavljivanje stranih čestica proizvodnjom velikog broja limfocita. Oni su u stanju oštetiti elemente selektivno. Takve strane čestice mogu biti stanice raka, patogene bakterije, supramolekularne čestice (makromolekule, virusi, itd.). B-limfociti su skupina limfocita koji proizvode specifične proteine. Ti se proteini oslobađaju u krvožilni sustav. Oni prepoznaju strane čestice, dok formiraju vrlo specifičan kompleks u fazi uništavanja. Ti se proteini nazivaju imunoglobulini. Antigeni se nazivaju strane tvari koje uzrokuju odgovor imunološkog sustava.

Strukturna funkcija

Osim proteina koji obavljaju visoko specijalizirane funkcije, tu su i oni čija je važnost uglavnom strukturna. Zahvaljujući njima, osigurava se mehanička čvrstoća, kao i druga svojstva tkiva živih organizama. Za takve proteine ​​pripada prije svega kolagen. Kolagen (na slici, vidi dolje) u sisavaca je oko četvrtine mase proteina. Ona se sintetizira u glavnim stanicama, od kojih se sastoji vezivno tkivo (oni se nazivaju fibroblasti).

U početku se kolagen formira kao procollagen - njegov prethodnik, koji se podvrgava kemijskoj obradi fibroblasta. Zatim se formira u obliku tri polipeptidna lanca, uvijena u spiralu. Već se izvan fibroblasta kombiniraju s kolagenskim fibrilima, nekoliko stotina nanometara u promjeru. Potonji oblikuju kolagenske niti, koje se već mogu vidjeti pod mikroskopom. U elastičnim tkivima (zidovi pluća, krvnih žila, u koži) izvanstanični matriks, uz kolagen, također sadrži elastinski protein. Može se protezati na prilično širokom rasponu, a zatim se vratiti u prvobitno stanje. Drugi primjer strukturnih proteina koji se ovdje može spomenuti je fibroin svila. Izolirano je tijekom formiranja pupa svilaste gusjenice. Ovo je glavna komponenta svilenih niti. Sada se obratimo opisu motoričkih bjelančevina.

Proteini motora

A u provedbi motornih procesa, biološka uloga proteina je velika. Ukratko opišimo tu funkciju. Kontrakcija mišića je proces u kojem se kemijska energija prevodi u mehanički rad. Njegovi neposredni sudionici su dva proteina - miozin i aktin. Myosin ima vrlo neuobičajenu strukturu. Izrađen je od dvije globularne glave i repa (dugog končanog dijela). Oko 1600 nm je duljina jedne molekule. Udio glava u ovom slučaju je oko 200 nm.

Actin (na slici gore) - globularni protein, ima molekularnu težinu od 42000. To može biti polimerizira na formirati dugo strukturu, i komunicirati na takav način s glave miozina. Važna značajka ovog procesa je njegova ovisnost o prisutnosti ATP. Ako je koncentracija dovoljno visoka, formirana miozin i aktin kompleks je uništen, zatim se ponovno dobiven nakon ATP hidrolize nastaje kao posljedica miozina ATPaze. Taj se proces može promatrati, na primjer, u otopini u kojoj su oba proteina prisutna. Postaje viskozna kao rezultat formiranja visokog molekularnog kompleksa u odsutnosti ATP-a. Uz to uvelike smanjuje viskoznost zbog uništenja kompleksa stvorio, nakon čega se postupno počinje oporavljati kao rezultat hidrolize ATP. U procesu kontrakcije mišića, te interakcije imaju vrlo veliku ulogu.

antibiotici

Mi i dalje otkrivamo temu "Biološka uloga proteina u tijelu". Vrlo velika i vrlo važna skupina prirodnih spojeva tvari su antibiotici. Oni su mikrobnog podrijetla. Te tvari oslobađaju posebne vrste mikroorganizama. Biološka uloga aminokiselina i proteina je neupitna, ali antibiotici imaju posebnu, vrlo važnu funkciju. Oni inhibiraju rast mikroorganizama koji se natječu s njima. Otkriće i upotreba antibiotika 1940-ih godina proizvelo je pravu revoluciju u liječenju zaraznih bolesti uzrokovanih bakterijama. Treba napomenuti da antibiotici u većini slučajeva ne rade za viruse, pa ih upotrebljavajući kao antivirusne lijekove je nedjelotvoran.

Primjeri antibiotika

Penicilinska grupa je prvi put stavljena u praksu. Primjeri ove skupine su ampicilin i benzilpenicilin. Antibiotici u mehanizmu djelovanja i kemijske prirode su različiti. Neki od onih koji su naširoko upotrebljeni danas međudjeluju s ljudskim ribosomima, dok je sinteza proteina inhibirana u bakterijskim ribosomima. Istodobno, one teško komuniciraju s eukariotskim ribosomima. Stoga su za bakterijske stanice kobne, a za životinje i ljude nisu jako toksični. Ti antibiotici uključuju streptomicin i levomicetin (kloramfenikol).

Biološka uloga biosinteze proteina je vrlo važna, a sam proces ima nekoliko faza. O tome ćemo razgovarati samo općenito.

Proces i biološka uloga biosinteze proteina

Ovaj proces je višeslojan i vrlo složen. To se događa u ribosomima - posebnim organelama. Postoje mnogi ribosomi u stanici. U Escherichia coli, na primjer, ima oko 20 tisuća.

"Opišite proces biosinteze proteina i njezinu biološku ulogu" - takav zadatak koji mnogi od nas primaju u školi. I za mnoge je to izazvalo poteškoće. Pa, pokušajmo to shvatiti zajedno.

Proteinske molekule su polipeptidni lanci. Oni se sastoje, kao što već znate, iz pojedinačnih aminokiselina. Međutim, potonji nisu dovoljno aktivni. Kako bi se povezali i formirali protein molekulu, trebaju aktivaciju. To se događa kao rezultat djelovanja posebnih enzima. Svaka aminokiselina ima svoj vlastiti enzim, posebno prilagođen tome. Izvor energije za ovaj proces je ATP (adenozin trifosfat). Amino kiseline rezultat aktivacije postaje nestabilan i veže pod djelovanjem enzima s m-RNA, koja ju nosi u ribosom (zbog toga RNA naziva vozila). U ribosomu, tako aktiviraju, aktivirane aminokiseline su povezane s tRNA. Ribosom je vrsta transportera za sastavljanje iz dolaznih aminokiselina proteinskog lanca.

Uloga sinteze protein je teško precijeniti, jer sintetizirani spojevi obavljaju vrlo važne funkcije. Gotovo sve stanične strukture se sastoje od njih.

Dakle, općenito smo opisali proces biosinteze proteina i njegovu biološku ulogu. Ovo zaključuje našu poznanicu s proteinima. Nadamo se da ste željeli nastaviti.