Proteinele, al căror rol biologic va fi luat în considerare astăzi, sunt compuși macromoleculari formați din aminoacizi. Dintre toți ceilalți compuși organici, ei sunt printre cei mai complexi în structura lor. Conform compoziției elementare, proteinele diferă de grăsimi și carbohidrați: pe lângă oxigen, hidrogen și carbon, conțin și azot. În plus, sulful este o componentă indispensabilă a celor mai importante proteine, iar unele conțin iod, fier și fosfor.
Rolul biologic al proteinelor este foarte mare. Acești compuși sunt cei care formează cea mai mare parte a masei protoplasmei, precum și nucleele celulelor vii. Proteinele se găsesc în toate organismele animale și vegetale.
Una sau mai multe funcții
Rolul și funcțiile biologice ale diferiților lor compuși sunt diferite. Ca substanță cu o structură chimică specifică, fiecare proteină îndeplinește o funcție în alt specializată. Numai în unele cazuri poate efectua mai multe interconectate simultan. De exemplu, adrenalina, care este produsă în medularglandele suprarenale, care intră în sânge, crește tensiunea arterială și consumul de oxigen, zahărul din sânge. În plus, este un stimulent al metabolismului, iar la animalele cu sânge rece este și un mediator al sistemului nervos. După cum puteți vedea, îndeplinește multe funcții simultan.
Funcție enzimatică (catalitică)
Diferitele reacții biochimice care apar în organismele vii se desfășoară în condiții blânde, în care temperatura este aproape de 40°C, iar valorile pH-ului sunt aproape neutre. În aceste condiții, debitele multora dintre ele sunt neglijabile. Prin urmare, pentru ca acestea să fie realizate, sunt necesare enzime - catalizatori biologici speciali. Aproape toate reacțiile, cu excepția fotolizei apei, sunt catalizate în organismele vii de enzime. Aceste elemente sunt fie proteine, fie complexe de proteine cu un cofactor (moleculă organică sau ion metalic). Enzimele actioneaza foarte selectiv, incepand procesul necesar. Deci, funcția catalitică discutată mai sus este una dintre cele pe care le îndeplinesc proteinele. Rolul biologic al acestor compuși, totuși, nu se limitează la implementarea sa. Există multe alte funcții pe care le vom analiza mai jos.
Funcția de transport
Pentru existența unei celule este necesar ca în ea să intre multe substanțe, care îi asigură energie și material de construcție. Toate membranele biologice sunt construite în comunprincipiu. Acesta este un strat dublu de lipide, proteinele sunt scufundate în el. În același timp, regiunile hidrofile ale macromoleculelor sunt concentrate pe suprafața membranelor, iar „cozile” hidrofobe sunt concentrate în grosimea lor. Această structură rămâne impermeabilă la componente importante: aminoacizi, zaharuri, ioni de metale alcaline. Pătrunderea acestor elemente în celulă are loc cu ajutorul proteinelor de transport care sunt încorporate în membrana celulară. Bacteriile, de exemplu, au o proteină specială care transportă lactoza (zahărul din lapte) prin membrana exterioară.
Organismele pluricelulare au un sistem de transport a diferitelor substanțe de la un organ la altul. Vorbim în primul rând despre hemoglobină (foto sus). În plus, albumina serică (proteina de transport) este prezentă în mod constant în plasma sanguină. Are capacitatea de a forma complexe puternice cu acizii grași formați în timpul digestiei grăsimilor, precum și cu o serie de aminoacizi hidrofobi (de exemplu, cu triptofan) și cu multe medicamente (unele peniciline, sulfonamide, aspirină). Transferrina, care mediază transportul ionilor de fier în organism, este un alt exemplu. Putem aminti si ceruplasmina, care transporta ioni de cupru. Deci, am luat în considerare funcția de transport pe care o îndeplinesc proteinele. Rolul lor biologic este, de asemenea, foarte semnificativ din acest punct de vedere.
Funcția receptor
Proteinele receptorilor sunt de mare importanță, în special pentru susținerea vieții organismelor multicelulare. Sunt încorporateîn membrana celulelor plasmatice și servesc la perceperea și transformarea în continuare a semnalelor care intră în celulă. În acest caz, semnalele pot fi atât de la alte celule, cât și din mediul înconjurător. Receptorii pentru acetilcolină sunt în prezent cei mai studiați. Ele sunt localizate într-o serie de contacte interneuronale pe membrana celulară, inclusiv la joncțiunile neuromusculare, în cortexul cerebral. Aceste proteine interacționează cu acetilcolina și transmit un semnal în celulă.
Neurotransmițătorul care primește semnalul și îl convertește trebuie îndepărtat, astfel încât celula să aibă ocazia să se pregătească pentru perceperea unor semnale ulterioare. Pentru aceasta, se folosește acetilcolinesteraza - o enzimă specială care catalizează hidroliza acetilcolinei în colină și acetat. Nu este adevărat că funcția de receptor pe care o îndeplinesc proteinele este și ea foarte importantă? Rolul biologic al următoarei funcții de protecție pentru organism este enorm. Pur și simplu nu poți fi de acord cu asta.
Funcția de protecție
În organism, sistemul imunitar răspunde la apariția particulelor străine în el prin producerea unui număr mare de limfocite. Sunt capabili să deterioreze elementele selectiv. Astfel de particule străine pot fi celule canceroase, bacterii patogene, particule supramoleculare (macromolecule, viruși etc.). Limfocitele B sunt un grup de limfocite care produc proteine speciale. Aceste proteine sunt eliberate în sistemul circulator. Ei recunosc particulele străine, formând în același timp un complex foarte specific în etapa de distrugere. Aceste proteine se numesc imunoglobuline. Substanțele străine se numesc antigene.care declanșează un răspuns al sistemului imunitar.
Funcție structurală
Pe lângă proteinele care îndeplinesc funcții în alt specializate, există și cele a căror semnificație este în principal structurală. Datorită acestora, este asigurată rezistența mecanică, precum și alte proprietăți ale țesuturilor organismelor vii. Aceste proteine includ, în primul rând, colagenul. Colagenul (foto de mai jos) la mamifere reprezintă aproximativ un sfert din masa proteinelor. Este sintetizat în celulele principale care alcătuiesc țesutul conjunctiv (numite fibroblaste).
Inițial, colagenul se formează ca procolagen - precursorul său, fiind supus procesării chimice în fibroblaste. Apoi se formează sub forma a trei lanțuri polipeptidice răsucite în spirală. Ele se combină deja în afara fibroblastelor în fibrile de colagen de câteva sute de nanometri în diametru. Acestea din urmă formează filamente de colagen, care pot fi deja văzute la microscop. În țesuturile elastice (pereții plămânilor, vasele de sânge, piele), matricea extracelulară, pe lângă colagen, conține și elastina proteică. 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 dată aici este fibroina de mătase. Este izolat în timpul formării pupei omizii de vierme de mătase. Este componenta principală a firelor de mătase. Să trecem la descrierea proteinelor motorii.
Proteine motrice
Și în implementarea proceselor motorii, rolul biologic al proteinelor este mare. Să vorbim pe scurt despre această funcție. Contractia musculara este procesul prin care energia chimica este transformata in lucru mecanic. Participanții săi direcți sunt două proteine - miozina și actina. Miozina are o structură foarte neobișnuită. Este format din două capete globulare și o coadă (o parte lungă filamentoasă). Aproximativ 1600 nm este lungimea unei molecule. Capetele reprezintă aproximativ 200 nm.
Actina (foto de mai sus) este o proteină globulară cu o greutate moleculară de 42 000. Se poate polimeriza pentru a forma o structură lungă și poate interacționa 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 din miozină și actină este distrus, iar apoi este restabilit după ce apare hidroliza ATP ca urmare a acțiunii miozin-ATPazei. Acest proces poate fi observat, de exemplu, într-o soluție în care sunt prezente ambele proteine. Devine vâscos ca urmare a formării unui complex cu greutate moleculară mare în absența ATP. Când se adaugă, vâscozitatea scade brusc din cauza distrugerii complexului creat, după care începe treptat să se recupereze ca urmare a hidrolizei ATP. În procesul de contracție musculară, aceste interacțiuni joacă un rol foarte important.
Antibiotice
Dezvăluim în continuare subiectul „Rolul biologic al proteinelor în organism”. Un grup foarte mare și foarte importantcompușii naturali formează substanțe numite antibiotice. Sunt de origine microbiană. Aceste substanțe sunt secretate de tipuri speciale de microorganisme. Rolul biologic al aminoacizilor și proteinelor este incontestabil, dar antibioticele îndeplinesc o funcție deosebită, foarte importantă. Ele inhibă creșterea microorganismelor care concurează cu ele. În anii 1940, descoperirea și utilizarea antibioticelor au revoluționat tratamentul bolilor infecțioase cauzate de bacterii. Trebuie remarcat faptul că, în majoritatea cazurilor, antibioticele nu funcționează asupra virușilor, așa că utilizarea lor ca medicamente antivirale este ineficientă.
Exemple de antibiotice
Grupul cu penicilină a fost primul care a fost pus în practică. Exemple din acest grup sunt ampicilina și benzilpenicilina. Antibioticele sunt diverse în ceea ce privește mecanismul lor de acțiune și natura chimică. Unele dintre cele care sunt utilizate pe scară largă astăzi interacționează cu ribozomii umani, în timp ce sinteza proteinelor este inhibată în ribozomii bacterieni. În același timp, ei interacționează cu greu cu ribozomii eucarioți. Prin urmare, sunt distructive pentru celulele bacteriene și ușor toxice pentru animale și oameni. Aceste antibiotice includ streptomicina și levomicetina (cloramfenicol).
Rolul biologic al biosintezei proteinelor este foarte important, iar acest proces în sine are mai multe etape. Vom vorbi despre asta doar în termeni generali.
Procesul și rolul biologic al biosintezei proteinelor
Acest proces este în mai mulți pași și foarte complex. Apare în ribozomi -organite speciale. Celula conține mulți ribozomi. E. coli, de exemplu, are aproximativ 20 de mii dintre ele.
„Descrieți procesul de biosinteză a proteinelor și rolul său biologic” - o astfel de sarcină pe care mulți dintre noi am primit-o la școală. Și pentru mulți a fost dificil. Ei bine, să încercăm să ne dăm seama împreună.
Moleculele de proteine sunt lanțuri polipeptidice. Ele constau, după cum știți deja, din aminoacizi individuali. Cu toate acestea, acestea din urmă nu sunt suficient de active. Pentru a se combina și a forma o moleculă de proteină, acestea necesită activare. Apare ca urmare a acțiunii unor enzime speciale. Fiecare aminoacid are propria sa enzimă adaptată în mod specific la el. Sursa de energie pentru acest proces este ATP (adenozin trifosfat). Ca urmare a activării, aminoacidul devine mai labil și se leagă sub acțiunea acestei enzime de t-ARN, care îl transferă în ribozom (din această cauză, acest ARN se numește transport). Astfel, aminoacizii activați conectați cu ARNt intră în ribozom. Ribozomul este un fel de transportor pentru asamblarea lanțurilor de proteine din aminoacizii primiți.
Rolul sintezei proteinelor este greu de supraestimat, deoarece compușii sintetizați îndeplinesc funcții foarte importante. Aproape toate structurile celulare sunt formate din ele.
Deci, am descris în termeni generali procesul de biosinteză a proteinelor și rolul său biologic. Aceasta încheie introducerea noastră în proteine. Sperăm că aveți dorința de a continua.
