Proteinele: un rol biologic. Rolul biologic al proteinei în organism

Proteinele, ale căror rol biologic va fi considerat astăzi, sunt compuși cu înaltă moleculară, construiți din aminoacizi. Dintre toți ceilalți compuși organici, ele sunt printre cele mai complexe din structura lor. Prin elementar proteină

Rolul biologic al proteinei este foarte mare. Acești compuși reprezintă majoritatea masei protoplasmice, precum și nucleele celulelor vii. În toate organismele de origine animală și vegetală există proteine.

Una sau mai multe funcții

Rolul și funcțiile biologice ale diferiților lor compuși sunt diferiți. Ca substanță cu o structură chimică specifică, fiecare proteină are o funcție extrem de specializată. Numai în unele cazuri poate efectua mai multe interdependente. De exemplu, epinefrina, care este produs in medulosuprarenalei, care intră în sânge, crește tensiunea arterială și consumul de oxigen, glicemia. În plus, este un stimulent al metabolismului, în timp ce animalele cu sânge rece - și mediatorul sistemului nervos. După cum puteți vedea, acesta efectuează multe funcții simultan.

Funcția enzimatică (catalitică)

Diferitele reacții biochimice care au loc în organismele vii sunt efectuate în condiții ușoare, la care temperatura este apropiată de 40 ° C, iar valorile pH-ului sunt practic neutre. În aceste condiții, debitele multor dintre ele sunt neglijabile. Prin urmare, pentru ca ele să fie realizate, sunt necesare enzime - speciale catalizatori biologici. Aproape toate reacțiile, cu excepția fotolizării apei, sunt catalizate de organismele vii prin enzime. Aceste elemente sunt fie proteine, fie complexe de proteine ​​cu cofactor (moleculă organică sau ion metalic). Enzimele acționează foarte selectiv, lansând procesul necesar. Deci, funcția catalitică considerată mai sus este una dintre cele care efectuează proteine. Rolul biologic al acestor compuși, totuși, nu se limitează la împlinirea sa. Există multe alte funcții pe care le vom discuta mai jos.

Funcția de transport

Pentru existența unei celule, este necesar ca multe substanțe să pătrundă în interiorul ei, care îi furnizează energie și materiale de construcție. Toate membranele biologice sunt construite conform principiului general. Acesta este un strat dublu de lipide, proteinele sunt scufundate în el. În același timp, regiunile hidrofile ale macromoleculelor sunt concentrate pe suprafața membranelor și "cozile" hidrofobe în grosimea lor. Această structură rămâne impenetrabilă pentru componente importante: aminoacizi, zaharuri, ioni de metale alcaline. Pătrunderea acestor elemente în celulă are loc prin intermediul proteinelor de transport care sunt încorporate în membrana celulară. Bacteriile, de exemplu, au o proteină specială care asigură transferul de lactoză (zahăr din lapte) prin membrana exterioară.

în organisme multicelulare Există un sistem de transport al diferitelor substanțe de la un organ la altul. Aceasta se referă în primul rând la hemoglobină (imaginea de mai sus). În plasma sanguină, în plus, există întotdeauna albumină serică (proteine ​​de transport). Acesta are capacitatea de a forma complecși stabili formate cu digestia acizilor grași grăsimi, precum și cu un număr de aminoacizi hidrofobi (de exemplu, triptofan) si multe medicamente (unele peniciline, sulfonamide, aspirină). Transferina, care asigură transportul în corpul ionii de fier, este un alt exemplu. De asemenea, puteți menționa ceruplasminul, care poartă ioni de cupru. Deci, ne-am uitat la funcția de transport pe care o produc proteinele. Rolul lor biologic este foarte semnificativ din acest punct de vedere.

Funcția de receptor

Receptorii de proteine ​​sunt de o mare importanță, în special pentru a asigura activitatea vitală a organismelor multicelulare. Acestea sunt construite în plasmă membrană celulară și servesc la perceperea și transformarea în continuare a semnalelor care intră în celulă. În acest caz, semnalele pot fi atât din alte celule cât și din mediul înconjurător. Receptoarele de acetilcolină sunt în prezent cele mai studiate. Ei se află într-o serie de contacte interneuronale pe membrana celulară, inclusiv în joncțiunile neuromusculare, în cortexul cerebral. Aceste proteine ​​interacționează cu acetilcolina și transmit semnalul din interiorul celulei.

Neurotransmițătorul trebuie să fie eliminat pentru a primi semnalul și transformarea lui pentru ca celula să se poată pregăti pentru percepția altor semnale. Pentru aceasta se utilizează acetilcolinesterază, o enzimă specială care catalizează hidroliza acetilcolinei la colină și acetat. Nu este cu adevarat important si functia receptorilor pe care proteinele o fac? Rolul biologic al următoarei funcții de protecție pentru organism este enorm. Cu asta nu pot fi de acord.

Funcție de protecție

În organism, sistemul imunitar răspunde la apariția în el a particulelor străine prin producerea unui număr mare de limfocite. Ele pot deteriora elementele selectiv. Astfel de particule străine pot fi celule canceroase, bacterii patogene, particule supramoleculare (macromolecule, viruși, etc.). B limfocitele sunt un grup de limfocite care produc proteine ​​specifice. Aceste proteine ​​sunt eliberate în sistemul circulator. Ei recunosc particule străine, formând un complex foarte specific în stadiul distrugerii. Aceste proteine ​​se numesc imunoglobuline. Antigenii sunt numiți substanțe străine care determină ca sistemul imunitar să răspundă.

Funcție structurală

În plus față de proteinele care îndeplinesc funcții foarte specializate, există, de asemenea, și acelea a căror semnificație este în principal structurală. Datorită acestora, este asigurată rezistența mecanică, precum și alte proprietăți ale țesuturilor organismelor vii. La astfel de proteine ​​apar, în primul rând, colagenul. Colagenul (în fotografie, vezi mai jos) la mamifere reprezintă aproximativ un sfert din masa proteinelor. Se sintetizează în celulele principale, din care constă țesutul conjunctiv (se numesc fibroblaste).

Inițial, colagenul este format ca procollagen - precursorul său, care suferă un tratament chimic în fibroblaste. Apoi se formează sub forma a trei lanțuri polipeptidice, răsucite într-o spirală. Acestea combină deja fibroblastele din afară în fibrile de colagen cu câteva sute de nanometri în diametru. Acestea din urmă formează filamente de colagen, care pot fi văzute deja sub microscop. În țesuturile elastice (pereții plămânilor, vasele de sânge, în piele), matricea extracelulară, în plus față de colagen, conține, de asemenea, proteina elastină. Se poate întinde pe o gamă destul de largă și apoi se poate întoarce la starea inițială. Un alt exemplu de proteină structurală care poate fi menționat aici este mătase fibroasă. Acesta este izolat în timpul formării pupa viermii de viermi de mătase. Aceasta este componenta principală a firelor de mătase. Acum ne referim la descrierea proteinelor motorii.

Proteinele motoare

Și în implementarea proceselor motorii, rolul biologic al proteinelor este mare. Să descriem pe scurt această funcție. Contracția musculară este un proces în care energia chimică este transformată în muncă mecanică. Participantii sai imediate sunt doua proteine ​​- miozina si actina. Myosin are o structură foarte neobișnuită. Se compune din două capete globulare și o coadă (o parte lungă a firului). Aproximativ 1600 nm este lungimea unei molecule. Ponderea capului în acest caz este de aproximativ 200 nm.

Actin (imaginea de mai sus) - proteina globulară, având o greutate moleculară de 42 000. Se poate polimeriza pentru a forma o structură lungă și interacționează în această formă cu capul miozinei. O caracteristică importantă a acestui proces este dependența sa de prezența ATP. Dacă concentrația sa este suficient de mare, complexul format de miozină și actină este distrus și apoi este restabilit după hidroliza ATP ca rezultat al acțiunii ATPazei de miozină. Acest proces poate fi observat, de exemplu, într-o soluție în care ambele proteine ​​sunt prezente. Ea devine vâscoasă ca urmare a formării unui complex complex molecular în absența ATP. Când se adaugă, viscozitatea este redusă drastic datorită distrugerii complexului creat, după care începe treptat să se recupereze ca urmare a hidrolizei ATP. În procesul de contracție a mușchilor, aceste interacțiuni joacă un rol foarte important.

antibiotice

Continuăm să dezvăluim tema "Rolul biologic al proteinei în organism". Un grup foarte mare și foarte important de compuși naturali sunt substanțele numite antibiotice. Sunt de origine microbiană. Aceste substanțe sunt eliberate de tipuri speciale de microorganisme. Rolul biologic al aminoacizilor și al proteinelor este incontestabil, dar antibioticele au o funcție specială, foarte importantă. Acestea inhibă creșterea microorganismelor care concurează cu ele. În anii 1940, descoperirea și utilizarea antibioticelor au produs o adevărată revoluție în tratamentul bolilor infecțioase cauzate de bacterii. Trebuie remarcat faptul că antibioticele nu funcționează în majoritatea cazurilor pentru virusuri, deci utilizarea lor ca medicamente antivirale este ineficientă.

Exemple de antibiotice

Grupul de penicilină a fost pus în practică pentru prima dată. Exemple de acest grup sunt ampicilina și benzilpenicilina. Antibioticele în mecanismul de acțiune și natura chimică sunt diverse. Unele dintre cele utilizate pe scară largă astăzi interacționează cu ribozomi umani, în timp ce sinteza proteinelor este inhibată în ribozomii bacterieni. În același timp, ele nu interacționează cu ribozomii eucariote. Prin urmare, pentru celulele bacteriene, acestea sunt fatale, iar animalele și oamenii nu sunt foarte toxice. Aceste antibiotice includ streptomicină și levomicină (cloramfenicol).

Rolul biologic al biosintezei proteinelor este foarte important, iar procesul în sine are mai multe etape. Vom vorbi despre asta numai în termeni generali.

Procesul și rolul biologic al biosintezei proteinelor

Acest proces este în mai multe etape și foarte complex. Se întâmplă în ribozomi - organele speciale. Există multe ribozomi în celulă. În Escherichia coli, de exemplu, există aproximativ 20 de mii.

"Descrieți procesul de biosinteză a proteinelor și rolul lor biologic" - o astfel de sarcină pe care mulți dintre noi am primit-o la școală. Și pentru mulți a provocat dificultăți. Să încercăm să ne dăm seama împreună.

Moleculele de proteine ​​sunt lanțuri de polipeptide. Acestea constau, după cum știți deja, de aminoacizi individuali. Cu toate acestea, acestea din urmă nu sunt suficient de active. Pentru a se conecta și a forma o moleculă de proteine, au nevoie de activare. Apare ca rezultat al acțiunii enzimelor speciale. Fiecare aminoacid are propriile sale enzime, în mod special adaptate la acesta. Sursa de energie pentru acest proces este ATP (adenozin trifosfat). Aminoacidul ca urmare a activării devine mai labil și se leagă sub acțiunea acestei enzime cu ARN-ul, care îl transferă către ribozom (datorită acestui fapt, acest ARN se numește transport). În ribozomul astfel activat, aminoacizii activi sunt conectați la tARN. Ribozomul este un fel de transportor pentru asamblarea de la aminoacizii care intră în lanțul proteic.

Rolul sintezei proteine ​​este dificil să supraestimeze, deoarece compușii sintetizați îndeplinesc funcții foarte importante. Aproape toate structurile celulare constau în ele.

Deci, am descris în termeni generali procesul biosintezei proteinelor și rolul său biologic. Aceasta incheie cunoasterea noastra cu proteine. Sperăm că ați avut dorința de a continua.