Proteiner er de viktigste organiske stoffene, hvor antallet råder over alle andre makromolekyler som finnes i en levende celle. De utgjør mer enn halvparten av tørrstoffvekten til både plante- og dyreorganismer. Funksjonene til proteiner i cellen er forskjellige, noen av dem er fortsatt ukjente for vitenskapen. Men fortsatt er hovedretningene for deres "arbeid" godt studert. Noen er nødvendig for å stimulere prosessene som skjer i celler og vev. Andre bærer viktige mineralforbindelser over cellemembranen og gjennom blodårene fra ett organ til et annet. Noen beskytter kroppen mot fremmede ofte patogene stoffer. En ting er klart - ikke en eneste prosess i kroppen vår foregår uten proteiner.
Grunnleggende funksjoner til proteiner
Funksjonene til proteiner i kroppen er mangfoldige. Hver gruppe har et bestemt kjemikaliebygning, utfører ett spesialisert "arbeid". I noen tilfeller er flere typer proteiner forbundet med hverandre. De er ansvarlige for ulike stadier av samme prosess. Eller de påvirker flere samtidig. For eksempel utføres den regulerende funksjonen til proteiner av enzymer og hormoner. Dette fenomenet kan forestilles ved å huske hormonet adrenalin. Det produseres av binyremargen. Når det kommer inn i blodårene, øker det mengden oksygen i blodet. Blodtrykket stiger også, sukkerinnholdet øker. Dette stimulerer metabolske prosesser. Adrenalin er også en nevrotransmitter i fisk, amfibier og krypdyr.
Enzymatisk funksjon
Mange biokjemiske reaksjoner som skjer i cellene til levende organismer, utføres ved høye temperaturer og med en nøytral pH-verdi. Under slike forhold er passasjehastigheten for lav, så spesialiserte katalysatorer k alt enzymer er nødvendig. Alt deres mangfold er kombinert i 6 klasser, som er forskjellige i handlingens spesifisitet. Enzymer syntetiseres på ribosomer i cellene. Vitenskapen om enzymologi er engasjert i studiet deres.
Utvilsomt er den regulerende funksjonen til proteiner umulig uten enzymer. De har høy handlingselektivitet. Deres aktivitet kan reguleres av inhibitorer og aktivatorer. I tillegg viser enzymer vanligvis substratspesifisitet. Enzymatisk aktivitet avhenger også av forholdene i kroppen og i cellene spesielt. Strømmen deres påvirkes av trykk, sur pH, temperatur, ionestyrken til løsningen, det vil sis altkonsentrasjon i cytoplasma.
Proteintransportfunksjon
Cellen må hele tiden motta de nødvendige mineralske og organiske stoffene til kroppen. De trengs som byggematerialer og energikilder i celler. Men mekanismen for kvitteringen deres er ganske komplisert. Cellevegger består av mer enn bare proteiner. Biologiske membraner er bygget på prinsippet om et dobbelt lag med lipider. Ulike proteiner er innebygd mellom dem. Det er svært viktig at de hydrofile områdene er plassert på overflaten av membranen, mens de hydrofobe områdene er lokalisert i dens tykkelse. Dermed gjør en slik struktur skallet ugjennomtrengelig. De kan ikke passere gjennom det på egen hånd, uten "hjelp", slike viktige komponenter som sukker, metallioner og aminosyrer. De transporteres gjennom den cytoplasmatiske membranen til cytoplasmaet av spesialiserte proteiner som er innebygd i lipidlag.
Transport av stoffer fra ett organ til et annet
Men transportfunksjonen til proteiner utføres ikke bare mellom det intercellulære stoffet og cellen. Noen stoffer som er viktige for fysiologiske prosesser må leveres fra en kropp til en annen. For eksempel er transportproteinet i blodet serumalbumin. Det er utstyrt med en unik evne til å danne forbindelser med fettsyrer som vises under fordøyelsen av fett, med medisiner, så vel som med steroidhormoner. Viktige bærerproteiner er hemoglobin (leverer oksygenmolekyler), transferrin (kombinert med jernioner) og ceruplasmin (danner komplekser medkobber).
Signalfunksjon til proteiner
Reseptorproteiner er av stor betydning i løpet av fysiologiske prosesser i flercellede komplekse organismer. De er innebygd i plasmamembranen. De tjener til å oppfatte og dechiffrere ulike typer signaler som kommer inn i cellene i en kontinuerlig strøm, ikke bare fra nabovev, men også fra det ytre miljøet. For tiden er kanskje det mest studerte reseptorproteinet acetylkolin. Den er plassert i en rekke interneuronale koblinger på cellemembranen.
Men proteiners signalfunksjon utføres ikke bare inne i cellene. Mange hormoner binder seg til spesifikke reseptorer på overflaten. En slik dannet forbindelse er et signal som aktiverer fysiologiske prosesser i celler. Et eksempel på slike proteiner er insulin, som virker i adenylatcyklasesystemet.
Beskyttelsesfunksjon
Funksjonene til proteiner i en celle er forskjellige. Noen av dem er involvert i immunresponser. Dette beskytter kroppen mot infeksjoner. Immunsystemet er i stand til å reagere på de identifiserte fremmede stoffene med syntese av et stort antall lymfocytter. Disse stoffene kan selektivt skade disse midlene, de kan være fremmede for kroppen, som bakterier, supramolekylære partikler, eller de kan være kreftceller.
En av gruppene - "beta"-lymfocytter - produserer proteiner som kommer inn i blodet. De har en veldig interessant funksjon. Disse proteinene må gjenkjenne fremmede celler og makromolekyler. Så kobler de seg til dem,danner et kompleks som skal ødelegges. Disse proteinene kalles immunglobuliner. De fremmede komponentene i seg selv er antigener. Og immunglobulinene som tilsvarer dem er antistoffer.
Strukturell funksjon
I kroppen er det i tillegg til høyt spesialiserte også strukturelle proteiner. De er nødvendige for å gi mekanisk styrke. Disse funksjonene til proteiner i cellen er viktige for å opprettholde kroppens form og ungdom. Den mest kjente er kollagen. Det er hovedproteinet i den ekstracellulære matrisen til bindevev. Hos høyere pattedyr er det opptil 1/4 av den totale massen av proteiner. Kollagen syntetiseres i fibroblaster, som er hovedcellene i bindevev.
Slike funksjoner til proteiner i cellen er av stor betydning. I tillegg til kollagen er et annet strukturelt protein kjent - elastin. Det er også en bestanddel av den ekstracellulære matrisen. Elastin er i stand til å gi vev evnen til å strekke seg innenfor visse grenser og enkelt gå tilbake til sin opprinnelige form. Et annet eksempel på et strukturelt protein er fibroin, som finnes i silkeormslarver. Det er hovedkomponenten i silketråder.
Motorproteiner
Rollen til proteiner i cellen kan ikke overvurderes. De deltar også i musklenes arbeid. Muskelsammentrekning er en viktig fysiologisk prosess. Som et resultat blir ATP lagret i form av makromolekyler omdannet til kjemisk energi. De direkte deltakerne i prosessen er to proteiner - aktin og myosin.
Disse motorproteineneer filamentøse molekyler som fungerer i det kontraktile systemet til skjelettmuskulaturen. De finnes også i ikke-muskelvev i eukaryote celler. Et annet eksempel på motorproteiner er tubulin. Mikrotubuli er bygget av det, som er et viktig element i flageller og flimmerhår. Mikrotubuli som inneholder tubulin finnes også i cellene i nervevevet til dyr.
Antibiotika
Den beskyttende rollen til proteiner i cellen er enorm. En del av det er tildelt en gruppe som vanligvis kalles antibiotika. Dette er stoffer av naturlig opprinnelse, som som regel syntetiseres i bakterier, mikroskopiske sopp og andre mikroorganismer. De er rettet mot å undertrykke de fysiologiske prosessene til andre konkurrerende organismer. Antibiotika av proteinopprinnelse ble oppdaget på 40-tallet. De revolusjonerte medisinen og ga den en kraftig drivkraft til utvikling.
I sin kjemiske natur er antibiotika en svært mangfoldig gruppe. De er også forskjellige i deres virkningsmekanisme. Noen hindrer proteinsyntese inne i cellene, andre blokkerer produksjonen av viktige enzymer, andre hemmer vekst, og andre hemmer reproduksjonen. For eksempel interagerer det velkjente streptomycinet med ribosomer av bakterieceller. Dermed bremser de syntesen av proteiner dramatisk. Samtidig interagerer disse antibiotika ikke med eukaryote ribosomer i menneskekroppen. Dette betyr at disse stoffene ikke er giftige for høyerestående pattedyr.
Dette er ikke alle funksjonene til proteiner i cellen. BordAntibiotiske stoffer lar deg bestemme andre høyt spesialiserte handlinger som disse spesifikke naturlige forbindelsene er i stand til å ha på bakterier og ikke bare. For tiden studeres antibiotika av proteinopprinnelse, som, når de samhandler med DNA, forstyrrer prosessene knyttet til legemliggjørelsen av arvelig informasjon. Men så langt brukes slike stoffer bare i kjemoterapi av onkologiske sykdommer. Et eksempel på et slikt antibiotisk stoff er daktinomycin, som syntetiseres av aktinomyceter.
Toxins
Proteiner i en celle utfører en veldig spesifikk og til og med ekstraordinær funksjon. En rekke levende organismer produserer giftige stoffer - giftstoffer. I sin natur er dette proteiner og komplekse organiske forbindelser med lav molekylvekt. Et eksempel er den giftige fruktkjøttet av soppen blekdykker.
Reserve- og matproteiner
Noen proteiner utfører funksjonen til å gi næring til embryoene til dyr og planter. Det er mange slike eksempler. Betydningen av protein i cellen til kornfrø ligger nettopp i dette. De vil gi næring til den nye kimen til planten i de første stadiene av utviklingen. Hos dyr er diettproteinene eggalbumin og melkekasein.
uutforskede egenskaper ved proteiner
Eksemplene ovenfor er bare den delen som allerede er tilstrekkelig studert. Men i naturen er det mange mysterier. Proteiner i cellen til mange biologiske arter er unike, og klassifiserer dem for tidenvanskelig. Monellin er for eksempel et protein oppdaget og isolert fra en afrikansk plante. Den smaker søtt, men er ikke overvektig og ikke giftig. I fremtiden kan det være en utmerket erstatning for sukker. Et annet eksempel er et protein som finnes i noen arktiske fisker som hindrer blodet i å fryse ved å fungere som frostvæske i bokstavelig forstand av sammenligningen. Hos en rekke insekter ble resilinproteinet, som har en unik, nesten perfekt elastisitet, funnet i vingeleddene. Og dette er ikke alle eksempler på stoffer som ennå ikke er studert og klassifisert.
