Proteiner, hvis biologiske rolle vil bli vurdert i dag, er makromolekylære forbindelser bygget av aminosyrer. Blant alle andre organiske forbindelser er de blant de mest komplekse i sin struktur. I henhold til grunnstoffsammensetningen skiller proteiner seg fra fett og karbohydrater: i tillegg til oksygen, hydrogen og karbon inneholder de også nitrogen. I tillegg er svovel en uunnværlig komponent i de viktigste proteinene, og noen inneholder jod, jern og fosfor.
Den biologiske rollen til protein er veldig høy. Det er disse forbindelsene som utgjør hoveddelen av massen av protoplasma, så vel som kjernene til levende celler. Proteiner finnes i alle dyre- og planteorganismer.
En eller flere funksjoner
Den biologiske rollen og funksjonene til de forskjellige forbindelsene deres er forskjellige. Som et stoff med en bestemt kjemisk struktur, utfører hvert protein en svært spesialisert funksjon. Bare i noen tilfeller kan den utføre flere sammenkoblede samtidig. For eksempel adrenalin, som produseres i medullabinyrene, kommer inn i blodet, øker blodtrykket og oksygenforbruket, blodsukkeret. I tillegg er det et stimulerende middel for stoffskiftet, og hos kaldblodige dyr er det også en formidler av nervesystemet. Som du kan se, utfører den mange funksjoner samtidig.
Enzymatisk (katalytisk) funksjon
Diverse biokjemiske reaksjoner som forekommer i levende organismer, utføres under milde forhold, der temperaturen er nær 40°C, og pH-verdiene er nesten nøytrale. Under disse forholdene er strømningshastighetene til mange av dem ubetydelige. Derfor, for at de skal bli realisert, trengs enzymer - spesielle biologiske katalysatorer. Nesten alle reaksjoner, bortsett fra fotolyse av vann, katalyseres i levende organismer av enzymer. Disse elementene er enten proteiner eller komplekser av proteiner med en kofaktor (organisk molekyl eller metallion). Enzymer virker veldig selektivt, og starter den nødvendige prosessen. Så den katalytiske funksjonen diskutert ovenfor er en av de som proteiner utfører. Den biologiske rollen til disse forbindelsene er imidlertid ikke begrenset til implementeringen. Det er mange flere funksjoner vi skal se på nedenfor.
Transportfunksjon
For at en celle skal eksistere, er det nødvendig at mange stoffer kommer inn i den, som gir den energi og byggemateriale. Alle biologiske membraner er bygget i en fellesprinsipp. Dette er et dobbelt lag med lipider, proteiner er nedsenket i det. Samtidig er hydrofile regioner av makromolekyler konsentrert på overflaten av membranene, og hydrofobe "haler" er konsentrert i deres tykkelse. Denne strukturen forblir ugjennomtrengelig for viktige komponenter: aminosyrer, sukker, alkalimetallioner. Inntrengningen av disse elementene i cellen skjer ved hjelp av transportproteiner som er innebygd i cellemembranen. Bakterier har for eksempel et spesielt protein som transporterer laktose (melkesukker) over den ytre membranen.
Flercellede organismer har et system for å transportere ulike stoffer fra ett organ til et annet. Vi snakker først og fremst om hemoglobin (bildet over). I tillegg er serumalbumin (transportprotein) konstant tilstede i blodplasmaet. Det har evnen til å danne sterke komplekser med fettsyrer dannet under fordøyelsen av fett, så vel som med en rekke hydrofobe aminosyrer (for eksempel med tryptofan) og med mange medikamenter (noen penicilliner, sulfonamider, aspirin). Transferrin, som formidler transport av jernioner i kroppen, er et annet eksempel. Vi kan også nevne ceruplasmin, som bærer kobberioner. Så vi har vurdert transportfunksjonen som proteiner utfører. Deres biologiske rolle er også veldig viktig fra dette synspunktet.
Reseptorfunksjon
Reseptorproteiner er av stor betydning, spesielt for livstøtten til flercellede organismer. De er innebygdinn i plasmacellemembranen og tjener til å oppfatte og videre transformere signalene som kommer inn i cellen. I dette tilfellet kan signalene være både fra andre celler og fra omgivelsene. Acetylkolinreseptorer er for tiden de mest studerte. De er lokalisert i en rekke interneuronale kontakter på cellemembranen, inkludert ved nevromuskulære knutepunkter, i hjernebarken. Disse proteinene samhandler med acetylkolin og overfører et signal inn i cellen.
Nevrotransmitteren for å motta signalet og konvertere det må fjernes slik at cellen har mulighet til å forberede seg på oppfatningen av ytterligere signaler. Til dette brukes acetylkolinesterase - et spesielt enzym som katalyserer hydrolysen av acetylkolin til kolin og acetat. Er det ikke sant at reseptorfunksjonen som proteiner utfører også er veldig viktig? Den biologiske rollen til den neste, beskyttende funksjonen for kroppen er enorm. Man kan rett og slett ikke være uenig i dette.
Beskyttelsesfunksjon
I kroppen reagerer immunsystemet på utseendet av fremmede partikler i den ved å produsere et stort antall lymfocytter. De er i stand til å skade elementer selektivt. Slike fremmede partikler kan være kreftceller, patogene bakterier, supramolekylære partikler (makromolekyler, virus, etc.). B-lymfocytter er en gruppe lymfocytter som produserer spesielle proteiner. Disse proteinene frigjøres i sirkulasjonssystemet. De gjenkjenner fremmede partikler, mens de danner et svært spesifikt kompleks på destruksjonsstadiet. Disse proteinene kalles immunglobuliner. Fremmede stoffer kalles antigener.som utløser en immunsystemrespons.
Strukturell funksjon
Foruten proteiner som utfører høyt spesialiserte funksjoner, er det også de som hovedsakelig har strukturell betydning. Takket være dem gis mekanisk styrke, så vel som andre egenskaper til vevet til levende organismer. Disse proteinene inkluderer først og fremst kollagen. Kollagen (bildet nedenfor) hos pattedyr utgjør omtrent en fjerdedel av massen av proteiner. Det syntetiseres i hovedcellene som utgjør bindevev (k alt fibroblaster).
Initi alt dannes kollagen som prokollagen - dets forløper, som gjennomgår kjemisk prosessering i fibroblaster. Deretter dannes det i form av tre polypeptidkjeder vridd til en spiral. De kombineres allerede utenfor fibroblastene til kollagenfibriller som er flere hundre nanometer i diameter. Sistnevnte danner kollagenfilamenter, som allerede kan sees under et mikroskop. I elastisk vev (lungevegger, blodårer, hud) inneholder den ekstracellulære matrisen, i tillegg til kollagen, også proteinet elastin. Den kan strekke seg over et ganske bredt område og deretter gå tilbake til sin opprinnelige tilstand. Et annet eksempel på et strukturelt protein som kan gis her er silkefibroin. Den er isolert under dannelsen av puppen til silkeormlarven. Det er hovedkomponenten i silketråder. La oss gå videre til beskrivelsen av motorproteiner.
Motorproteiner
Og i implementeringen av motoriske prosesser er den biologiske rollen til proteiner stor. La oss kort snakke om denne funksjonen. Muskelkontraksjon er prosessen der kjemisk energi omdannes til mekanisk arbeid. Dens direkte deltakere er to proteiner - myosin og aktin. Myosin har en veldig uvanlig struktur. Den er dannet av to kuleformede hoder og en hale (en lang filamentøs del). Omtrent 1600 nm er lengden på ett molekyl. Hodene står for omtrent 200 nm.
Actin (bildet over) er et kuleformet protein med en molekylvekt på 42 000. Det kan polymerisere for å danne en lang struktur og samhandle i denne formen med myosinhodet. Et viktig trekk ved denne prosessen er dens avhengighet av tilstedeværelsen av ATP. Hvis konsentrasjonen er høy nok, ødelegges komplekset som dannes av myosin og aktin, og deretter gjenopprettes det igjen etter at ATP-hydrolyse oppstår som et resultat av virkningen av myosin ATPase. Denne prosessen kan observeres for eksempel i en løsning der begge proteinene er tilstede. Det blir viskøst som et resultat av dannelsen av et kompleks med høy molekylvekt i fravær av ATP. Når det tilsettes, synker viskositeten kraftig på grunn av ødeleggelsen av det opprettede komplekset, hvoretter det gradvis begynner å komme seg som et resultat av ATP-hydrolyse. I prosessen med muskelkontraksjon spiller disse interaksjonene en svært viktig rolle.
Antibiotika
Vi fortsetter å avsløre temaet "Den biologiske rollen til protein i kroppen." En veldig stor og veldig viktig gruppenaturlige forbindelser utgjør stoffer som kalles antibiotika. De er av mikrobiell opprinnelse. Disse stoffene skilles ut av spesielle typer mikroorganismer. Den biologiske rollen til aminosyrer og proteiner er udiskutabel, men antibiotika har en spesiell, svært viktig funksjon. De hemmer veksten av mikroorganismer som konkurrerer med dem. På 1940-tallet revolusjonerte oppdagelsen og bruken av antibiotika behandlingen av infeksjonssykdommer forårsaket av bakterier. Det bør bemerkes at i de fleste tilfeller virker ikke antibiotika på virus, så å bruke dem som antivirale legemidler er ineffektivt.
Eksempler på antibiotika
Penicillingruppen var den første som ble satt ut i livet. Eksempler på denne gruppen er ampicillin og benzylpenicillin. Antibiotika er forskjellige i sin virkningsmekanisme og kjemiske natur. Noen av de som er mye brukt i dag interagerer med menneskelige ribosomer, mens proteinsyntese hemmes i bakterielle ribosomer. Samtidig samhandler de knapt med eukaryote ribosomer. Derfor er de ødeleggende for bakterieceller, og litt giftige for dyr og mennesker. Disse antibiotika inkluderer streptomycin og levomycetin (kloramfenikol).
Den biologiske rollen til proteinbiosyntese er veldig viktig, og denne prosessen i seg selv har flere stadier. Vi vil bare snakke om det i generelle termer.
Prosessen og den biologiske rollen til proteinbiosyntese
Denne prosessen er flertrinns og veldig kompleks. Det forekommer i ribosomer -spesielle organeller. Cellen inneholder mange ribosomer. E. coli, for eksempel, har omtrent 20 tusen av dem.
«Beskriv prosessen med proteinbiosyntese og dens biologiske rolle» – en slik oppgave mange av oss fikk på skolen. Og for mange har det vært vanskelig. Vel, la oss prøve å finne ut av det sammen.
Proteinmolekyler er polypeptidkjeder. De består, som du allerede vet, av individuelle aminosyrer. Sistnevnte er imidlertid ikke aktive nok. For å kombinere og danne et proteinmolekyl krever de aktivering. Det oppstår som et resultat av virkningen av spesielle enzymer. Hver aminosyre har sitt eget enzym spesifikt innstilt til det. Energikilden for denne prosessen er ATP (adenosintrifosfat). Som et resultat av aktivering blir aminosyren mer labil og binder seg under påvirkning av dette enzymet til t-RNA, som overfører det til ribosomet (på grunn av dette kalles dette RNA transport). Dermed kommer aktiverte aminosyrer knyttet til tRNA inn i ribosomet. Ribosomet er en slags transportør for å sette sammen proteinkjeder fra innkommende aminosyrer.
Rollen til proteinsyntese er vanskelig å overvurdere, siden de syntetiserte forbindelsene utfører svært viktige funksjoner. Nesten alle cellestrukturer består av dem.
Så vi har beskrevet i generelle termer prosessen med proteinbiosyntese og dens biologiske rolle. Dette avslutter vår introduksjon til proteiner. Vi håper du har lyst til å fortsette det.
