Proteiny: biologická role. Biologická úloha bílkovin v těle

Bielkoviny, jejichž biologická úloha bude dnes zvažována, jsou vysokomolekulární sloučeniny, které jsou zkonstruovány z aminokyselin. Mezi všechny další organické sloučeniny patří mezi nejkomplexnější ve své struktuře. Prostřednictvím elementárního proteinové složení

Biologická úloha bílkovin je velmi velká. Jedná se o tyto sloučeniny, které tvoří většinu protoplazmatické hmoty, stejně jako jádra živých buněk. Ve všech živočišných a rostlinných organismech jsou bílkoviny.

Jedna nebo více funkcí

Biologická role a funkce jejich různých sloučenin jsou různé. Jako látka se specifickou chemickou strukturou má každý protein vysoce specializovanou funkci. Pouze v některých případech může provádět několik vzájemně propojených. Například adrenalin, který se produkuje v nadledvinové medulce, vstupuje do krevního oběhu, zvyšuje krevní tlak a spotřebu kyslíku a obsah cukru v krvi. Navíc je stimulující metabolismus a v chladnokrevných zvířatech - a zprostředkovatele nervového systému. Jak můžete vidět, provádí mnoho funkcí najednou.

Enzymatická (katalytická) funkce

Různé biochemické reakce probíhající v živých organismech se provádějí za mírných podmínek, při kterých je teplota blízká 40 ° C a hodnoty pH jsou prakticky neutrální. Za těchto podmínek jsou průtoky mnoha z nich zanedbatelné. Proto je nutné, aby byly realizovány enzymy - speciální biologických katalyzátorů. Téměř všechny reakce, kromě fotolýzy vody, jsou katalyzovány v živých organismech enzymy. Tyto prvky jsou buď bílkoviny, nebo komplexy proteinů s kofaktory (organická molekula nebo ionty kovů). Enzymy se chovají velmi selektivně a zahajují nezbytný proces. Takže výše uvedená katalytická funkce je jednou z těch, které provádějí proteiny. Biologická úloha těchto sloučenin však není omezena na jejich naplnění. Existuje mnoho dalších funkcí, které budeme diskutovat níže.

Dopravní funkce

Pro existenci buňky je nutné, aby do jejího vnitřku vstoupilo mnoho látek, které jí dodávají energii a stavební materiál. Všechny biologické membrány jsou postaveny podle obecného principu. Jedná se o dvojitou vrstvu lipidů, do ní jsou vloženy bílkoviny. Současně jsou hydrofilní oblasti makromolekul koncentrovány na povrchu membrán a hydrofobní "ocasy" v jejich tloušťce. Tato struktura zůstává neproniknutelná pro důležité složky: aminokyseliny, cukry, ionty alkalických kovů. Penetrace těchto prvků do buňky nastává prostřednictvím transportních proteinů, které jsou vloženy do buněčné membrány. Bakterie mají například speciální protein, který zajišťuje přenos laktózy (mléčného cukru) přes vnější membránu.

Nechte mnohobuněčných organismů Existuje systém pro přepravu různých látek z jednoho orgánu do druhého. Jedná se především o hemoglobin (na obrázku výše). V krevní plazmě je navíc vždy sérový albumin (transportní bílkovina). To má schopnost tvořit stabilní komplexy vytvořené s trávení tuků mastných kyselin, jakož i s řadou hydrofobních aminokyselin (např., Tryptofan) a mnoho léků (některé peniciliny, sulfonamidy, aspirin). Transferrin, který zajišťuje přenos iontů železa v těle, je dalším příkladem. Můžete také zmínit ceruplasmin, který nese ionty mědi. Takže jsme se podívali na transportní funkci, kterou proteiny provádějí. Jejich biologická role je z tohoto hlediska velmi významná.

Funkce receptoru

Proteinové receptory mají velký význam, zejména pro zajištění životně důležitých aktivit mnohobuněčných organismů. Jsou zabudovány do plazmy buněčné membrány a slouží k vnímání a další transformaci signálů, které vstupují do buňky. V tomto případě mohou být signály jak z jiných buněk, tak z prostředí. Acetylcholinové receptory jsou v současnosti nejvíce studovány. Jsou v sérii interneuronálních kontaktů na buněčné membráně, včetně neuromuskulárních spojů, v mozkové kůře. Tyto proteiny interagují s acetylcholinem a přenášejí signál uvnitř buňky.

Neurotransmiter musí být odstraněn, aby přijal signál a jeho transformaci, aby se buňka mohla připravit na vnímání dalších signálů. Za tím účelem se používá acetylcholinesterázy, což je zvláštní enzym, který katalyzuje hydrolýzu acetylcholinu na cholin a acetát. Není to skutečně důležité a receptorová funkce, kterou proteiny provádějí? Biologická úloha další ochranné funkce pro tělo je obrovská. S tím prostě nemůžete nesouhlasit.

Ochranná funkce

V těle imunitní systém reaguje na vznik cizích částic produkcí velkého počtu lymfocytů. Jsou schopny selektivně poškodit prvky. Takovými cizími částicemi mohou být rakovinné buňky, patogenní bakterie, supramolekulární částice (makromolekuly, viry atd.). B-lymfocyty jsou skupina lymfocytů, které produkují specifické proteiny. Tyto proteiny se uvolňují do oběhového systému. Rozpoznávají cizí částice a vytvářejí ve stádiu zničení velmi specifický komplex. Tyto proteiny se nazývají imunoglobuliny. Antigeny se nazývají cizí látky, které způsobují, že imunitní systém reaguje.

Strukturální funkce

Kromě proteinů, které provádějí vysoce specializované funkce, existují také ty, jejichž význam je převážně strukturální. Díky nim je zajištěna mechanická pevnost, stejně jako další vlastnosti tkání živých organismů. Mezi takovéto proteiny patří především kolagen. Kolagen (na fotografii, viz níže) u savců je asi čtvrtina hmoty bílkovin. Syntetizuje se v hlavních buňkách, z nichž se skládá spojivová tkáň (nazývají se fibroblasty).

Zpočátku se tvoří kolagen jako prokolagen - jeho prekurzor, který prochází chemickou léčbou fibroblastů. Pak se vytváří ve formě tří polypeptidových řetězců, zkroucených do spirály. Oni spojují již vnější fibroblasty s kolagenovými vlákny o průměru několika stovek nanometrů. Ty tvoří kolagenové vlákna, které lze vidět již pod mikroskopem. V elastických tkáních (stěny plic, krevních cév, v kůži) mimobuněčná matrice kromě kolagenu obsahuje také elastinový protein. Může se protáhnout po poměrně širokém rozsahu a pak se vrátit do původního stavu. Další příklad strukturního proteinu, který lze zde zmínit, je vláknitý hedvábí. Je izolován během tvorby koblihy housenky z bource morušového. To je hlavní součást hedvábných nití. Nyní se věnujeme popisu proteinových proteinů.

Motorové proteiny

A při zavádění motorických procesů je biologická úloha proteinů skvělá. Stručně popište tuto funkci. Svalová kontrakce je proces, během kterého se chemická energie přemění na mechanickou práci. Jeho bezprostředními účastníky jsou dva proteiny - myosin a aktin. Myosin má velmi neobvyklou strukturu. Je tvořena dvěma globulárními hlavami a ocasem (dlouhá závitová část). Asi 1600 nm je délka jedné molekuly. Podíl hlav v tomto případě je asi 200 nm.

Actin (obrázek nahoře) - globulární protein, s molekulovou hmotností 42 000. Může polymerizovat tak, aby vytvořila dlouhou strukturu a v této formě interaguje s hlavou myosinu. Důležitým rysem tohoto procesu je jeho závislost na přítomnosti ATP. Je-li jeho koncentrace dostatečně vysoká, zničí se komplex tvořený myosinem a aktinem a poté se obnoví po hydrolýze ATP v důsledku působení myosin ATPázy. Tento proces lze pozorovat například v roztoku, ve kterém jsou přítomny oba proteiny. Stává se viskózní v důsledku tvorby vysokomolekulárního komplexu v nepřítomnosti ATP. Když je přidána, viskozita je výrazně snížena v důsledku destrukce vytvořeného komplexu, po kterém se postupně začne zotavovat v důsledku hydrolýzy ATP. V průběhu svalové kontrakce hrají tyto interakce velkou roli.

Antibiotika

Pokračujeme v odhalení tématu "Biologická úloha bílkovin v těle." Velmi velkou a velmi důležitou skupinou přírodních sloučenin jsou látky nazývané antibiotika. Jsou mikrobiálního původu. Tyto látky se uvolňují zvláštními typy mikroorganismů. Biologická úloha aminokyselin a proteinů je nesporná, ale antibiotika mají zvláštní, velmi důležitou funkci. Zabraňují růstu mikroorganismů, které s nimi soutěží. Ve čtyřicátých letech 20. století objev a použití antibiotik vyvolalo skutečnou revoluci v léčbě infekčních onemocnění způsobených bakteriemi. Je třeba poznamenat, že antibiotika ve většině případů nepracují pro viry, takže jejich použití jako antivirotik je neúčinné.

Příklady antibiotik

Skupina penicilinu byla poprvé uvedena do praxe. Příklady této skupiny jsou ampicilin a benzylpenicilin. Antibiotika v mechanismu účinku a chemické povaze jsou rozmanité. Některé z těch, které jsou dnes široce používány, reagují s lidskými ribosomy, zatímco syntéza bílkovin je inhibována v bakteriálních ribozómech. Současně sotva interagují s eukaryotickými ribozomy. Proto jsou u bakteriálních buněk fatální a pro zvířata a lidi nejsou příliš toxické. Mezi tyto antibiotika patří streptomycin a levomycetin (chloramfenikol).

Biologická úloha biosyntézy bílkovin je velmi důležitá a samotný proces má několik stupňů. O tom budeme hovořit jen obecně.

Proces a biologická úloha biosyntézy proteinů

Tento proces je vícestupňový a velmi složitý. Objevuje se u ribozomů - speciálních organel. V buňce je mnoho ribozomů. Například v Escherichia coli je asi 20 tisíc.

"Popište proces biosyntézy bílkovin a jeho biologickou roli" - takový úkol, který mnozí z nás přijali ve škole. A pro mnohé to způsobilo obtíže. No, zkusme to dohlédnout dohromady.

Proteinovými molekulami jsou polypeptidové řetězce. Jsou tvořeny, jak už víte, z jednotlivých aminokyselin. Ty však nejsou dostatečně aktivní. Aby se spojily a vytvořily proteinovou molekulu, potřebují aktivaci. Vyskytuje se v důsledku působení speciálních enzymů. Každá aminokyselina má svůj vlastní enzym, který je specificky naladěn. Zdrojem energie pro tento proces je ATP (adenosintrifosfát). Aminokyselina v důsledku aktivace se stává více labilní a váže se působením tohoto enzymu na t-RNA, která ji přenáší na ribozom (proto se tato RNA nazývá transport). V takto aktivovaném ribozómu jsou aktivované aminokyseliny připojeny k tRNA. Ribosom je druh dopravníku pro sestavení z příchozích aminokyselin proteinkového řetězce.

Role syntézy protein je obtížné přeceňovat, protože syntetické sloučeniny mají velmi důležité funkce. Téměř všechny buněčné struktury se skládají z nich.

Takže jsme obecně popsali proces biosyntézy bílkovin a jeho biologickou roli. Toto uzavírá naše známé s bílkovinami. Doufáme, že máte touhu pokračovat.