Proteiner: biologiske rolle. Den biologiske rolle av protein i kroppen

Proteiner, vil den biologiske rolle som skal diskuteres i dag - konstruert av høymolekylære forbindelser av aminosyrer. Blant alle andre organiske forbindelser, de er blant de mest komplekse i sin struktur. Ved elementær- proteiner sammensetning forskjellig fra fett og karbohydrater: i tillegg til oksygen, hydrogen og karbon de også inneholde nitrogen. I tillegg er en uunnværlig del av de viktige proteiner er svovel, og noen inneholder jod, jern og fosfor.

Den biologiske rolle til proteinet er meget høy. Det er disse tilkoblingene utgjør en stor del av massen av protoplasma, og kjernen av levende celler. Alle dyre- og planteorganismer er proteiner.

En eller flere funksjoner

Den biologiske rolle og funksjonene til de forskjellige forbindelser derav er forskjellige. Som en substans som har en bestemt kjemisk struktur, utfører hvert protein høyt spesialisert funksjon. Bare i noen tilfeller kan det utføre flere sammen. For eksempel, epinefrin, som er produsert i binyremargen, som kommer inn i blodet, øker blodtrykket og oksygenforbruk, blod sukker. I tillegg er det en stimulerende av metabolisme, mens kaldblodige dyr - og mekleren av nervesystemet. Som du kan se, utfører det mange funksjoner samtidig.

Den enzymatiske (katalytisk) funksjon

Multiple biokjemiske reaksjoner som finner sted i levende organismer, blir utført under milde betingelser, under hvilke temperaturen er i nærheten av 40 ° C, og pH omtrent nøytral. Under disse betingelser er ubetydelig frekvensen for forekomst av mange av dem. Derfor, for å bli realisert, vi trenger enzymer - spesifikke biologiske katalysatorer. Nesten alle reaksjonene, med unntak av fotolyse av vann i levende organismer er katalysert av enzymer det. Disse elementene er enten proteiner eller proteinkomplekser med kofaktor (organisk molekyl eller et metallion). Enzymer er meget selektive utløsning nødvendige prosessen. Således er den katalytiske funksjon, er omtalt ovenfor, - en av de som bærer proteiner. Den biologiske rollen til disse forbindelser er imidlertid dens gjennomføring er ikke begrenset. Det er mange andre funksjoner som vil bli diskutert her.

transportfunksjon

For eksistensen av cellene krever at et flertall av substanser inn i det indre av det, som gir det med energi og byggemateriale. Alle biologiske membraner er bygget på en felles prinsipp. Denne doble lag av lipider, proteiner ble sendt i den. Samtidig fokusere hydrofile makromolekyler områder på membranoverflaten og i tykkelsen av deres - hydrofobe "haler". Denne strukturen er ugjennomtrengelig for de viktige komponenter: aminosyrer, sukkere, alkalimetallioner. Inntrengning av disse elementene inn i cellene skjer via transportproteiner er innleiret i cellemembranen. I bakterier, for eksempel, er det et spesielt protein som gir overføring av laktose (melkesukker) gjennom den ytre membranen.

I flercellede organismer, er det et system for transport av forskjellige stoffer fra et organ til et annet. Vi snakker først og fremst om hemoglobin (bildet over). I blodplasma, i tillegg, er den hele tiden serumalbumin (en transportprotein). Det har evnen til å danne stabile komplekser dannet med fordøyelsen av fett fettsyrer, såvel som med et antall av hydrofobe aminosyrer (f.eks, tryptofan) og mange medikamenter (noen penicilliner, sulfonamider, aspirin). Transferrin, som gir transport i legemet av jernioner, er et annet eksempel. Nevnes kan tseruplazmin og som transporterer kobberioner. Så, vi så på transport-funksjoner som utfører proteiner. deres biologiske rolle og fra dette synspunkt er ekstremt viktig.

reseptorfunksjonen

Protein reseptorer er av stor betydning, spesielt for levedyktigheten til flercellede organismer. De er integrert i plasmacellemembran og tjener til å gripe og videre transformasjon av signalene som går inn i cellen. I dette tilfellet signaler kan være enten fra andre celler og omkringliggende miljø. Acetylkolin reseptorer i øyeblikket den mest studerte. De er funnet i en rekke Interneuron kontakter på cellemembranen, blant annet på nevromuskulære forbindelser i hjernebarken. Disse proteinene samhandler med acetylkolin og overfører et signal inne i cellen.

Nevrotransmitter for å motta signalet og konvertere den må fjernes for å fremstille cellen var i stand til å oppfatte de ytterligere signaler. For dette formål, acetylcholinesterase - spesielt enzym, som er en katalysator for hydrolyse av acetylcholin til cholin og acetat. Det er ikke er ekstremt viktig og reseptor funksjon som utfører protein? Den biologiske rollen av det følgende, en beskyttende funksjon for kroppen er enorm. Med dette rett og slett ikke kan bli enige.

beskyttende funksjon

Kroppens immunsystem reagerer på forekomsten av en generering av fremmede partikler av et stort antall lymfocytter. De er i stand til å skade elementene selektivt. Disse fremmede partikler kan være kreftceller, patogene bakterier, supramolekylære partikler (makromolekyler, virus, etc.). B-lymfocytter - en gruppe av lymfocytter som produserer spesielle proteiner. Disse proteiner skiller seg i sirkulasjonssystemet. De gjenkjenner fremmede partikler slik at det dannes et trinn ødeleggelse høyt spesifikt kompleks. Disse proteiner blir referert til som immunoglobuliner. A-antigenene referert til fremmede stoffer som utløser immunsystemet.

struktur-funksjon

Også proteiner som utfører høyt spesialiserte funksjoner er også de hvor verdien i hovedsak struktur. Takket være disse, forutsatt at den mekaniske styrke og andre egenskaper for vev i levende organismer. Disse proteiner inkluderer, primært kollagen. Kollagen (foto cm. Nedenfor) i pattedyr er omtrent en fjerdedel av proteinmasse. Det er syntetisert i hoved cellene som utgjør bindevevet (kalt fibroblaster).

Innledningsvis blir kollagen utformet som prokollagen - dens forløper som strømmer kjemisk behandling i fibroblaster. Deretter formes den til en tre polypeptidkjeder, tvunnet til en spiral. De har kommet sammen ut av fibroblaster i kollagen fibriller av noen hundre nanometer i diameter. Den sistnevnte danner kollagenfilamenter, som allerede kan sees under et mikroskop. De elastiske vev (lunge vegger, blodkarene i huden) ekstracellulære matriks kollagen i tillegg inneholder også et protein elastin. Det kan strekkes i et ganske bredt spekter, og deretter gå tilbake til sin opprinnelige tilstand. Et annet eksempel er den strukturelle protein som kan gi her - er silkefibroin. Det ble isolert under dannelse av puppe møll larvene. Det er hovedkomponenten av silketråd. Vi beskriver nå motor proteiner.

motor protein

Og i gjennomføringen av motor behandler store biologiske rolle proteiner. Fortell kort om dette, og deres funksjoner. Muskelkontraksjon - er en prosess under hvilken kjemisk energi blir omdannet til mekanisk arbeid. Direkte medlemmene er to proteiner - myosin og aktin. Myosin har en svært uvanlig struktur. Det er dannet av to kuleformede hode og hale (lang trådformet del). Omtrent 1600 nm er lengden av ett molekyl. På hoder fraksjonen således utgjør omtrent 200 nm.

Actin (avbildet ovenfor) - et globulært protein med en molekylvekt på 42000. Det kan være polymerisert for å danne en lang konstruksjon, og kommuniserer på en slik måte med et hode av myosin. Et viktig trekk ved denne prosessen - avhengigheten av nærvær av ATP. Hvis konsentrasjonen er tilstrekkelig høy, dannes myosin og actin-komplekset ødelegges, da det gjenvinnes igjen etter ATP-hydrolyse oppstår som et resultat av myosin ATPase. Denne prosessen kan observeres, for eksempel, i oppløsning, karakterisert ved at begge proteiner er til stede. Det blir viskøs som et resultat av det faktum at med høy molekylvekt dannet kompleks i fravær av ATP. I tillegg er det i stor grad reduserer viskositeten på grunn av ødeleggelse av komplekset laget, hvoretter det gradvis begynner å komme som et resultat av ATP-hydrolyse. I prosessen med muskel sammentrekning, disse interaksjonene spille en svært viktig rolle.

antibiotika

Vi fortsetter å avsløre temaet "Den biologiske rolle av protein i kroppen." Svært store og meget viktig gruppe av naturlige forbindelser er stoffer som kalles antibiotika. De er av mikrobiell opprinnelse. Disse stoffene er tildelt spesielle arter av mikroorganismer. Den biologiske rollen til aminosyrer og proteiner er ubestridelig, men antibiotika har en spesiell, meget viktig funksjon. De hemmer veksten av mikroorganismer som konkurrerer med dem. I 1940-årene, har den oppdagelse og bruk av antibiotika revolusjonert ved behandling av infeksjonssykdommer forårsaket av bakterier. Det bør bemerkes at i de fleste tilfeller virus antibiotika ikke virker, så bruken av dem som antivirale medikamenter er ineffektiv.

eksempler på antibiotika

penicillin gruppe ble først satt ut i praksis. Eksempler på denne gruppen er ampicillin og benzylpenicillin. Antibiotika på virkningsmekanismen og den kjemiske natur mangfoldig. Noen av de som er mye brukt i dag, samhandle med humane ribosomer, mens i bakterielle ribosomer inhiberte proteinsyntese. Samtidig de ikke samhandler med eukaryote ribosomer. Derfor, for bakteriecellene de er fordervelige, og dyr og menneske lav toksisitet. Slike antibiotika innbefatter streptomycin og kloramfenikol (kloramfenikol).

Den biologiske rolle proteinsyntesen er svært viktig, men selve prosessen har flere faser. Vi vil snakke om det bare i generelle vendinger.

Fremgangsmåten og den biologiske rolle av proteinbiosyntese

Denne prosessen er en flertrinns, svært kompleks. Det skjer i ribosomene - spesifikke organeller. I buret er det et sett med ribosomer. I E. coli, for eksempel, er det omtrent 20 tusen.

"Beskriv prosessen med protein biosyntese og biologisk rolle" - en oppgave mange av oss får i skolen. Og det forårsaket mange vanskeligheter. Vel, la oss finne ut sammen.

Proteinmolekyler er polypeptidkjeder. De består, som du allerede vet, fra de enkelte aminosyrer. Imidlertid har sistnevnte ikke er aktive nok. For å kunne koble og danne et proteinmolekyl, de krever aktivering. Det forekommer som et resultat av spesifikke enzymer. Hver aminosyre i dette tilfellet har sitt eget enzym, spesielt tilpasset nøyaktig til den. Den energikilde for denne prosessen er ATP (adenosin trifosfat). Aminosyren som resulterer fra aktivering blir mer labil og binder under virkningen av enzymet med m-RNA, som bærer den inn i ribosom (på grunn av denne RNA som kalles transport). Ribosomet derfor opptre forbundet med tRNA aktivert aminosyrer. Ribosom - en form for transportør for montering av den innkommende aminosyren i proteinkjeden.

Syntese av rollen av protein er vanskelig å overvurdere, som syntetiserte forbindelser utføre meget viktige funksjoner. Nesten alle cellestrukturer bestå av dem.

Så vi har beskrevet i generelle vendinger, prosessen med protein biosyntese og biologisk rolle. Dette avslutter fortrolighet med proteiner. Vi håper du har et ønske om å fortsette det.