Proteinele sunt cele mai importante substanțe organice, al căror număr prevalează asupra tuturor celorl alte macromolecule care sunt prezente într-o celulă vie. Ele reprezintă mai mult de jumătate din greutatea substanței uscate atât a organismelor vegetale, cât și a animalelor. Funcțiile proteinelor din celulă sunt diverse, unele dintre ele fiind încă necunoscute științei. Dar totuși, direcțiile principale ale „muncă” lor sunt bine studiate. Unele sunt necesare pentru a stimula procesele care au loc în celule și țesuturi. Alții transportă compuși minerali importanți prin membrana celulară și prin vasele de sânge de la un organ la altul. Unele protejează organismul de agenți străini adesea patogeni. Un lucru este clar - niciun proces în corpul nostru nu are loc fără proteine.
Funcțiile de bază ale proteinelor
Funcțiile proteinelor din organism sunt diverse. Fiecare grup are o substanță chimică specificăclădire, execută o „lucrare” de specialitate. În unele cazuri, mai multe tipuri de proteine sunt interconectate între ele. Ei sunt responsabili pentru diferite etape ale aceluiași proces. Sau afectează mai multe deodată. De exemplu, funcția de reglare a proteinelor este realizată de enzime și hormoni. Acest fenomen poate fi imaginat amintindu-ne de hormonul adrenalina. Este produs de medula suprarenală. Intrând în vasele de sânge, crește cantitatea de oxigen din sânge. Crește și tensiunea arterială, crește conținutul de zahăr. Aceasta stimulează procesele metabolice. Adrenalina este, de asemenea, un neurotransmițător la pești, amfibieni și reptile.
Funcția enzimatică
Multe reacții biochimice care apar în celulele organismelor vii sunt efectuate la temperaturi ridicate și cu o valoare a pH-ului neutru. În astfel de condiții, viteza de trecere a acestora este prea mică, așa că sunt necesari catalizatori specializați numiți enzime. Toată diversitatea lor este combinată în 6 clase, care diferă prin specificul acțiunii. Enzimele sunt sintetizate pe ribozomi din celule. Știința enzimologiei este implicată în studiul lor.
Fără îndoială, funcția de reglare a proteinelor este imposibilă fără enzime. Au o selectivitate mare de acțiune. Activitatea lor poate fi reglată de inhibitori și activatori. În plus, enzimele prezintă de obicei specificitate de substrat. De asemenea, activitatea enzimatică depinde de condițiile din organism și din celule în special. Debitul lor este afectat de presiune, pH acid, temperatură, puterea ionică a soluției, adicăconcentrația de sare în citoplasmă.
Funcția de transport al proteinelor
Celula trebuie să primească în mod constant substanțele minerale și organice necesare organismului. Sunt necesare ca materiale de construcție și surse de energie în celule. Dar mecanismul primirii lor este destul de complicat. Pereții celulari sunt formați din mai mult decât proteine. Membranele biologice sunt construite pe principiul unui strat dublu de lipide. Diferite proteine sunt încorporate între ele. Este foarte important ca regiunile hidrofile să fie situate pe suprafața membranei, în timp ce regiunile hidrofobe să fie situate în grosimea acesteia. Astfel, o astfel de structură face carcasa impenetrabilă. Ei nu pot trece prin el singuri, fără „ajutor”, componente atât de importante precum zaharurile, ionii de metol și aminoacizii. Ele sunt transportate prin membrana citoplasmatică către citoplasmă de proteine specializate care sunt încorporate în straturile lipidice.
Transport de substanțe de la un organ la altul
Dar funcția de transport a proteinelor se realizează nu numai între substanța intercelulară și celulă. Unele substanțe importante pentru procesele fiziologice trebuie să fie livrate de la un corp la altul. De exemplu, proteina de transport din sânge este albumina serică. Este înzestrat cu o capacitate unică de a forma compuși cu acizi grași care apar în timpul digestiei grăsimilor, cu medicamente, precum și cu hormoni steroizi. Proteinele purtătoare importante sunt hemoglobina (furnizează molecule de oxigen), transferrina (combinându-se cu ionii de fier) și ceruplasmina (formând complexe cucupru).
Funcția semnalului proteinelor
Proteinele receptorilor sunt de mare importanță în cursul proceselor fiziologice în organismele complexe multicelulare. Sunt încorporate în membrana plasmatică. Acestea servesc la perceperea și descifrarea diferitelor tipuri de semnale care intră în celule într-un flux continuu nu numai din țesuturile învecinate, ci și din mediul extern. În prezent, poate cea mai studiată proteină receptoră este acetilcolina. Este situat într-un număr de joncțiuni interneuronale de pe membrana celulară.
Dar funcția de semnalizare a proteinelor se desfășoară nu numai în interiorul celulelor. Mulți hormoni se leagă de receptori specifici de pe suprafața lor. Un astfel de compus format este un semnal care activează procesele fiziologice din celule. Un exemplu de astfel de proteine este insulina, care acționează în sistemul adenil-ciclazei.
Funcția de protecție
Funcțiile proteinelor dintr-o celulă sunt diferite. Unii dintre ei sunt implicați în răspunsurile imune. Acest lucru protejează organismul de infecții. Sistemul imunitar este capabil să răspundă la agenții străini identificați prin sinteza unui număr mare de limfocite. Aceste substanțe pot deteriora în mod selectiv acești agenți, pot fi străine organismului, cum ar fi bacteriile, particulele supramoleculare sau pot fi celule canceroase.
Unul dintre grupuri - limfocite "beta" - produce proteine care intră în sânge. Au o funcție foarte interesantă. Aceste proteine trebuie să recunoască celulele străine și macromoleculele. Apoi se conectează cu ei,formând un complex care urmează să fie distrus. Aceste proteine se numesc imunoglobuline. Componentele străine în sine sunt antigene. Iar imunoglobulinele care le corespund sunt anticorpi.
Funcție structurală
În organism, pe lângă foarte specializate, există și proteine structurale. Sunt necesare pentru a asigura rezistența mecanică. Aceste funcții ale proteinelor din celulă sunt importante pentru menținerea formei și tinereții corpului. Cel mai faimos este colagenul. Este principala proteină a matricei extracelulare a țesuturilor conjunctive. La mamiferele superioare, este de până la 1/4 din masa totală a proteinelor. Colagenul este sintetizat în fibroblaste, care sunt principalele celule ale țesutului conjunctiv.
Astfel de funcții ale proteinelor din celulă sunt de mare importanță. Pe lângă colagen, este cunoscută o altă proteină structurală - elastina. Este, de asemenea, un constituent al matricei extracelulare. Elastina este capabilă să ofere țesuturilor capacitatea de a se întinde în anumite limite și de a reveni cu ușurință la forma lor originală. Un alt exemplu de proteină structurală este fibroina, care se găsește în omizile viermilor de mătase. Este componenta principală a firelor de mătase.
Proteine motrice
Rolul proteinelor în celulă nu poate fi supraestimat. De asemenea, participă la munca mușchilor. Contracția musculară este un proces fiziologic important. Ca rezultat, ATP-ul stocat sub formă de macromolecule este transformat în energie chimică. Participanții direcți la proces sunt două proteine - actina și miozina.
Aceste proteine motoriisunt molecule filamentoase care funcționează în sistemul contractil al mușchilor scheletici. Ele se găsesc și în țesuturile non-musculare din celulele eucariote. Un alt exemplu de proteine motorii este tubulina. Din el sunt construiți microtubuli, care sunt un element important al flagelilor și cililor. Microtubuli care conțin tubulină se găsesc și în celulele țesutului nervos al animalelor.
Antibiotice
Rolul protector al proteinelor în celulă este enorm. O parte din acesta este atribuită unui grup numit în mod obișnuit antibiotice. Acestea sunt substanțe de origine naturală, care sunt sintetizate, de regulă, în bacterii, ciuperci microscopice și alte microorganisme. Acestea au ca scop suprimarea proceselor fiziologice ale altor organisme concurente. Antibioticele de origine proteică au fost descoperite în anii '40. Au revoluționat medicina, dându-i un impuls puternic dezvoltării.
Din natura lor chimică, antibioticele reprezintă un grup foarte divers. Ele diferă și prin mecanismul lor de acțiune. Unele împiedică sinteza proteinelor în interiorul celulelor, altele blochează producția de enzime importante, altele inhibă creșterea, iar altele inhibă reproducerea. De exemplu, binecunoscuta streptomicina interacționează cu ribozomii celulelor bacteriene. Astfel, ele încetinesc dramatic sinteza proteinelor. În același timp, aceste antibiotice nu interacționează cu ribozomii eucarioți ai corpului uman. Aceasta înseamnă că aceste substanțe nu sunt toxice pentru mamiferele superioare.
Aceasta nu sunt toate funcțiile proteinelor din celulă. Masasubstanțele antibiotice vă permit să determinați alte acțiuni extrem de specializate pe care acești compuși naturali specifici sunt capabili să le aibă asupra bacteriilor și nu numai. În prezent, sunt studiate antibiotice de origine proteică care, atunci când interacționează cu ADN-ul, perturbă procesele asociate cu întruchiparea informațiilor ereditare. Dar până acum, astfel de substanțe sunt utilizate numai în chimioterapia bolilor oncologice. Un exemplu de astfel de substanță antibiotică este dactinomicina, care este sintetizată de actinomicete.
Toxine
Proteinele dintr-o celulă îndeplinesc o funcție foarte specifică și chiar extraordinară. Un număr de organisme vii produc substanțe toxice - toxine. Prin natura lor, acestea sunt proteine și compuși organici complecși cu greutate moleculară mică. Un exemplu este pulpa otrăvitoare a ciupercii grebe palide.
Rezerve și proteine alimentare
Unele proteine îndeplinesc funcția de a furniza nutriție embrionilor de animale și plante. Există multe astfel de exemple. Importanta proteinelor in celula semintelor de cereale rezida tocmai in aceasta. Ele vor hrăni germenul emergent al plantei în primele etape ale dezvoltării acesteia. La animale, proteinele dietetice sunt albumina de ou și cazeina din lapte.
Proprietăți neexplorate ale proteinelor
Exemplele de mai sus sunt doar partea care a fost deja suficient studiată. Dar în natură există multe mistere. Proteinele din celula multor specii biologice sunt unice și în prezent chiar le clasificădificil. De exemplu, monelina este o proteină descoperită și izolată dintr-o plantă africană. Are gust dulce, dar nu este obez și non-toxic. În viitor, poate fi un înlocuitor excelent pentru zahăr. Un alt exemplu este o proteină găsită în unii pești arctici care împiedică înghețarea sângelui, acționând ca antigel în sensul literal al comparației. La o serie de insecte, proteina resilină, care are o elasticitate unică, aproape perfectă, a fost găsită în articulațiile aripilor. Și acestea nu sunt toate exemple de substanțe care trebuie încă studiate și clasificate.
