Proteiner är de viktigaste organiska ämnena, vars antal råder över alla andra makromolekyler som finns i en levande cell. De utgör mer än hälften av torrsubstansvikten hos både växt- och djurorganismer. Funktionerna hos proteiner i cellen är olika, några av dem är fortfarande okända för vetenskapen. Men ändå är huvudriktningarna för deras "arbete" väl studerade. Vissa behövs för att stimulera de processer som sker i celler och vävnader. Andra bär viktiga mineralföreningar över cellmembranet och genom blodkärlen från ett organ till ett annat. Vissa skyddar kroppen från främmande ofta patogena agens. En sak är klar – inte en enda process i vår kropp äger rum utan proteiner.
Grundläggande funktioner för proteiner
Proteins funktioner i kroppen är olika. Varje grupp har en specifik kemikaliebyggnad, utför ett specialiserat "arbete". I vissa fall är flera typer av proteiner sammankopplade med varandra. De är ansvariga för olika steg i samma process. Eller så påverkar de flera samtidigt. Till exempel utförs proteiners reglerande funktion av enzymer och hormoner. Detta fenomen kan föreställas genom att komma ihåg hormonet adrenalin. Det produceras av binjuremärgen. Kommer in i blodkärlen, ökar mängden syre i blodet. Blodtrycket stiger också, sockerh alten ökar. Detta stimulerar metaboliska processer. Adrenalin är också en signalsubstans i fiskar, amfibier och reptiler.
Enzymatisk funktion
Många biokemiska reaktioner som sker i cellerna hos levande organismer utförs vid höga temperaturer och med ett neutr alt pH-värde. Under sådana förhållanden är deras passagehastighet för låg, så specialiserade katalysatorer som kallas enzymer behövs. All deras mångfald kombineras i 6 klasser, som skiljer sig åt i handlingens specificitet. Enzymer syntetiseras på ribosomer i celler. Vetenskapen om enzymologi är engagerad i deras studier.
Utan tvekan är proteiners reglerande funktion omöjlig utan enzymer. De har en hög verkningsselektivitet. Deras aktivitet kan regleras av inhibitorer och aktivatorer. Dessutom uppvisar enzymer vanligtvis substratspecificitet. Enzymatisk aktivitet beror också på förhållandena i kroppen och i celler i synnerhet. Deras flöde påverkas av tryck, surt pH, temperatur, lösningens jonstyrka, det vill sägas altkoncentration i cytoplasman.
Proteintransportfunktion
Cellen måste hela tiden ta emot de nödvändiga mineralerna och organiska ämnen för kroppen. De behövs som byggmaterial och energikällor i celler. Men mekanismen för deras mottagande är ganska komplicerad. Cellväggar består av mer än bara proteiner. Biologiska membran är byggda på principen om ett dubbelt lager av lipider. Olika proteiner är inbäddade mellan dem. Det är mycket viktigt att de hydrofila regionerna är belägna på membranets yta, medan de hydrofoba regionerna är belägna i dess tjocklek. Således gör en sådan struktur skalet ogenomträngligt. De kan inte passera genom det på egen hand, utan "hjälp", så viktiga komponenter som socker, metalljoner och aminosyror. De transporteras genom det cytoplasmatiska membranet till cytoplasman av specialiserade proteiner som är inbäddade i lipidlager.
Transport av ämnen från ett organ till ett annat
Men proteinernas transportfunktion utförs inte bara mellan den intercellulära substansen och cellen. Vissa ämnen som är viktiga för fysiologiska processer måste levereras från en kropp till en annan. Till exempel är transportproteinet i blodet serumalbumin. Den är utrustad med en unik förmåga att bilda föreningar med fettsyror som uppträder under matsmältningen av fetter, med läkemedel, såväl som med steroidhormoner. Viktiga bärarproteiner är hemoglobin (som levererar syremolekyler), transferrin (som kombineras med järnjoner) och ceruplasmin (bildar komplex medkoppar).
Signalfunktion hos proteiner
Receptorproteiner är av stor betydelse i förloppet av fysiologiska processer i flercelliga komplexa organismer. De är inbäddade i plasmamembranet. De tjänar till att uppfatta och dechiffrera olika typer av signaler som kommer in i cellerna i en kontinuerlig ström, inte bara från närliggande vävnader, utan också från den yttre miljön. För närvarande är det kanske mest studerade receptorproteinet acetylkolin. Den är belägen i ett antal internuronala korsningar på cellmembranet.
Men proteinernas signalfunktion utförs inte bara inuti cellerna. Många hormoner binder till specifika receptorer på deras yta. En sådan bildad förening är en signal som aktiverar fysiologiska processer i celler. Ett exempel på sådana proteiner är insulin, som verkar i adenylatcyklassystemet.
Skyddsfunktion
Funktioner hos proteiner i en cell är olika. Vissa av dem är involverade i immunsvar. Detta skyddar kroppen från infektioner. Immunsystemet kan svara på de identifierade främmande ämnena med syntesen av ett stort antal lymfocyter. Dessa ämnen kan selektivt skada dessa ämnen, de kan vara främmande för kroppen, såsom bakterier, supramolekylära partiklar, eller så kan de vara cancerceller.
En av grupperna - "beta"-lymfocyter - producerar proteiner som kommer in i blodomloppet. De har en mycket intressant funktion. Dessa proteiner måste känna igen främmande celler och makromolekyler. Sedan får de kontakt med dem,bildar ett komplex som ska förstöras. Dessa proteiner kallas immunglobuliner. De främmande komponenterna i sig är antigener. Och immunglobulinerna som motsvarar dem är antikroppar.
Strukturell funktion
I kroppen, förutom högspecialiserade, finns det också strukturella proteiner. De är nödvändiga för att ge mekanisk styrka. Dessa funktioner hos proteiner i cellen är viktiga för att bibehålla kroppens form och ungdom. Den mest kända är kollagen. Det är huvudproteinet i den extracellulära matrisen av bindväv. Hos högre däggdjur är det upp till 1/4 av den totala massan av proteiner. Kollagen syntetiseras i fibroblaster, som är bindvävens huvudceller.
Sådana funktioner hos proteiner i cellen är av stor betydelse. Förutom kollagen är ett annat strukturellt protein känt - elastin. Det är också en beståndsdel av den extracellulära matrisen. Elastin kan ge vävnader förmågan att sträcka sig inom vissa gränser och lätt återgå till sin ursprungliga form. Ett annat exempel på ett strukturellt protein är fibroin, som finns i silkesmasklarver. Det är huvudkomponenten i sidentrådar.
Motorproteiner
Proteins roll i cellen kan inte överskattas. De deltar också i musklernas arbete. Muskelsammandragning är en viktig fysiologisk process. Som ett resultat omvandlas ATP som lagras i form av makromolekyler till kemisk energi. De direkta deltagarna i processen är två proteiner - aktin och myosin.
Dessa motorproteinerär filamentösa molekyler som fungerar i skelettmuskulaturens kontraktila system. De finns också i icke-muskelvävnad i eukaryota celler. Ett annat exempel på motorproteiner är tubulin. Mikrotubuli byggs av det, som är ett viktigt inslag i flageller och flimmerhår. Mikrotubuli som innehåller tubulin finns också i cellerna i djurens nervvävnad.
Antibiotika
Proteins skyddande roll i cellen är enorm. En del av det är tilldelat en grupp som vanligtvis kallas antibiotika. Dessa är ämnen av naturligt ursprung, som som regel syntetiseras i bakterier, mikroskopiska svampar och andra mikroorganismer. De syftar till att undertrycka de fysiologiska processerna hos andra konkurrerande organismer. Antibiotika av proteinursprung upptäcktes på 40-talet. De revolutionerade medicinen och gav den en kraftfull drivkraft till utveckling.
Antibiotika är genom sin kemiska natur en mycket mångfaldig grupp. De skiljer sig också åt i sin verkningsmekanism. Vissa förhindrar proteinsyntes inuti celler, andra blockerar produktionen av viktiga enzymer, andra hämmar tillväxten och andra hämmar reproduktionen. Till exempel interagerar det välkända streptomycinet med ribosomer av bakterieceller. Således bromsar de dramatiskt syntesen av proteiner. Samtidigt interagerar dessa antibiotika inte med eukaryota ribosomer i människokroppen. Det betyder att dessa ämnen inte är giftiga för högre däggdjur.
Detta är inte alla funktioner hos proteiner i cellen. Tabellantibiotiska substanser låter dig bestämma andra högt specialiserade handlingar som dessa specifika naturliga föreningar kan ha på bakterier och inte bara. För närvarande studeras antibiotika av proteinursprung, som, när de interagerar med DNA, stör de processer som är förknippade med förkroppsligandet av ärftlig information. Men än så länge används sådana ämnen endast i kemoterapi av onkologiska sjukdomar. Ett exempel på en sådan antibiotisk substans är daktinomycin, som syntetiseras av aktinomyceter.
Toxiner
Proteiner i en cell utför en mycket specifik och till och med extraordinär funktion. Ett antal levande organismer producerar giftiga ämnen - gifter. Till sin natur är dessa proteiner och komplexa organiska föreningar med låg molekylvikt. Ett exempel är den giftiga massan av svampen blek dopping.
Reserv- och matproteiner
Vissa proteiner utför funktionen att ge näring till embryon från djur och växter. Det finns många sådana exempel. Vikten av protein i cellen av spannmålsfrö ligger just i detta. De kommer att ge näring till växtens framväxande grodd i de första stadierna av dess utveckling. Hos djur är dietproteinerna äggalbumin och mjölkkasein.
Outforskade egenskaper hos proteiner
Exemplen ovan är bara den del som redan har studerats tillräckligt. Men i naturen finns det många mysterier. Proteiner i cellen hos många biologiska arter är unika och klassificerar dem för närvarandesvår. Till exempel är monellin ett protein som upptäckts och isolerats från en afrikansk växt. Den smakar sött, men är inte fet och giftfri. I framtiden kan det vara ett utmärkt substitut för socker. Ett annat exempel är ett protein som finns i vissa arktiska fiskar som hindrar blodet från att frysa genom att fungera som frostskyddsmedel i bokstavlig bemärkelse av jämförelsen. Hos ett antal insekter hittades resilinproteinet, som har en unik, nästan perfekt elasticitet, i vinglederna. Och det här är inte alla exempel på ämnen som ännu inte har studerats och klassificerats.
