Proteinler, sayısı canlı bir hücrede bulunan diğer tüm makromoleküllerin üzerinde baskın olan en önemli organik maddelerdir. Hem bitki hem de hayvan organizmalarının kuru madde ağırlığının yarısından fazlasını oluştururlar. Proteinlerin hücredeki işlevleri çeşitlidir, bazıları hala bilim tarafından bilinmemektedir. Ancak yine de, "çalışmalarının" ana yönleri iyi incelenmiştir. Bazıları hücrelerde ve dokularda meydana gelen süreçleri uyarmak için gereklidir. Diğerleri önemli mineral bileşikleri hücre zarı boyunca ve kan damarları yoluyla bir organdan diğerine taşır. Bazıları vücudu yabancı sıklıkla patojenik ajanlardan korur. Kesin olan bir şey var - vücudumuzda proteinler olmadan gerçekleşen tek bir süreç yok.
Proteinlerin temel işlevleri
Proteinlerin vücuttaki işlevleri çeşitlidir. Her grubun kendine özgü bir kimyasalı vardır.bina, özel bir "iş" gerçekleştirir. Bazı durumlarda, birkaç protein türü birbiriyle bağlantılıdır. Aynı sürecin farklı aşamalarından sorumludurlar. Veya aynı anda birkaçını etkilerler. Örneğin proteinlerin düzenleyici işlevi enzimler ve hormonlar tarafından gerçekleştirilir. Bu fenomen, adrenalin hormonunu hatırlayarak hayal edilebilir. Adrenal medulla tarafından üretilir. Kan damarlarına girerek kandaki oksijen miktarını arttırır. Kan basıncı da yükselir, şeker içeriği artar. Bu metabolik süreçleri uyarır. Adrenalin balıklarda, amfibilerde ve sürüngenlerde de bir nörotransmiterdir.
Enzimatik fonksiyon
Canlı organizmaların hücrelerinde meydana gelen birçok biyokimyasal reaksiyon, yüksek sıcaklıklarda ve nötr pH değerinde gerçekleşir. Bu koşullar altında geçiş hızları çok düşüktür, bu nedenle enzim adı verilen özel katalizörlere ihtiyaç vardır. Tüm çeşitlilikleri, eylemin özgüllüğünde farklılık gösteren 6 sınıfta birleştirilir. Enzimler hücrelerde ribozomlarda sentezlenir. Enzimoloji bilimi onların çalışmasıyla meşgul.
Şüphesiz, proteinlerin düzenleyici işlevi enzimler olmadan imkansızdır. Yüksek bir eylem seçiciliğine sahiptirler. Faaliyetleri, inhibitörler ve aktivatörler tarafından düzenlenebilir. Ek olarak, enzimler genellikle substrat spesifikliği sergiler. Ayrıca enzimatik aktivite vücuttaki ve özellikle hücrelerdeki koşullara bağlıdır. Akışları basınç, asidik pH, sıcaklık, çözeltinin iyonik gücünden etkilenir, yanisitoplazmada tuz konsantrasyonu.
Protein taşıma işlevi
Hücre, vücut için gerekli mineral ve organik maddeleri sürekli olarak almalıdır. Hücrelerde yapı malzemeleri ve enerji kaynakları olarak ihtiyaç duyulurlar. Ancak makbuzlarının mekanizması oldukça karmaşıktır. Hücre duvarları sadece proteinlerden daha fazlasından oluşur. Biyolojik membranlar, çift katmanlı lipid prensibi üzerine inşa edilmiştir. Aralarında çeşitli proteinler gömülüdür. Hidrofilik bölgelerin membran yüzeyinde, hidrofobik bölgelerin ise kalınlığında yer alması çok önemlidir. Böylece, böyle bir yapı kabuğu geçilmez hale getirir. Şekerler, metol iyonları ve amino asitler gibi önemli bileşenleri "yardım" olmadan kendi başlarına geçemezler. Lipid katmanlarına gömülü özel proteinler tarafından sitoplazmik zardan sitoplazmaya taşınırlar.
Maddelerin bir organdan diğerine taşınması
Fakat proteinlerin taşıma işlevi sadece hücreler arası madde ile hücre arasında gerçekleşmez. Fizyolojik süreçler için önemli olan bazı maddelerin bir vücuttan diğerine iletilmesi gerekir. Örneğin, kandaki taşıma proteini serum albüminidir. Yağların, ilaçların ve ayrıca steroid hormonlarının sindirimi sırasında ortaya çıkan yağ asitleri ile bileşikler oluşturma konusunda eşsiz bir yeteneğe sahiptir. Önemli taşıyıcı proteinler, hemoglobin (oksijen molekülleri taşıyan), transferrin (demir iyonlarıyla birleşir) ve seruplasmindir (kompleksler oluşturur).bakır).
Proteinlerin sinyal işlevi
Reseptör proteinler, çok hücreli kompleks organizmalarda fizyolojik süreçlerin seyrinde büyük önem taşır. Plazma zarına gömülüdürler. Sadece komşu dokulardan değil, aynı zamanda dış ortamdan da sürekli bir akış halinde hücrelere giren çeşitli türlerdeki sinyalleri algılamaya ve deşifre etmeye hizmet ederler. Şu anda belki de en çok çalışılan reseptör proteini asetilkolindir. Hücre zarında bir dizi nöronlar arası bağlantıda bulunur.
Fakat proteinlerin sinyal verme işlevi sadece hücrelerin içinde gerçekleşmez. Birçok hormon, yüzeylerindeki belirli reseptörlere bağlanır. Böyle oluşturulmuş bir bileşik, hücrelerde fizyolojik süreçleri aktive eden bir sinyaldir. Bu tür proteinlerin bir örneği, adenilat siklaz sisteminde etkili olan insülindir.
Koruma işlevi
Bir hücredeki proteinlerin işlevleri farklıdır. Bazıları bağışıklık tepkilerinde yer alır. Bu vücudu enfeksiyonlardan korur. Bağışıklık sistemi, tanımlanan yabancı ajanlara çok sayıda lenfosit sentezi ile yanıt verebilmektedir. Bu maddeler seçici olarak bu ajanlara zarar verebilir, bakteri, supramoleküler partiküller gibi vücuda yabancı olabilir veya kanser hücreleri olabilirler.
Gruplardan biri - "beta" -lenfositler - kan dolaşımına giren proteinler üretir. Çok ilginç bir işlevi var. Bu proteinlerin yabancı hücreleri ve makromolekülleri tanıması gerekir. Sonra onlarla bağlantı kurarlar,yok edilecek bir kompleks oluşturuyor. Bu proteinlere immünoglobulinler denir. Yabancı bileşenlerin kendileri antijenlerdir. Ve onlara karşılık gelen immünoglobulinler antikorlardır.
Yapısal işlev
Vücutta yüksek düzeyde özelleşmiş proteinlere ek olarak yapısal proteinler de vardır. Mekanik mukavemet sağlamak için gereklidirler. Proteinlerin hücredeki bu işlevleri vücudun şeklini ve gençliğini korumak için önemlidir. En ünlüsü kolajendir. Bağ dokularının hücre dışı matrisinin ana proteinidir. Daha yüksek memelilerde, toplam protein kütlesinin 1 / 4'üne kadardır. Kollajen, bağ dokularının ana hücreleri olan fibroblastlarda sentezlenir.
Proteinlerin hücredeki bu tür işlevleri büyük önem taşır. Kollajene ek olarak, başka bir yapısal protein bilinmektedir - elastin. Aynı zamanda hücre dışı matrisin bir bileşenidir. Elastin, dokulara belirli sınırlar içinde esneme ve kolayca orijinal şekline dönme yeteneği kazandırabilir. Yapısal bir proteinin başka bir örneği, ipekböceği tırtıllarında bulunan fibroindir. İpek ipliklerin ana bileşenidir.
Motor proteinleri
Proteinlerin hücredeki rolü fazla tahmin edilemez. Ayrıca kasların çalışmasında yer alırlar. Kas kasılması önemli bir fizyolojik süreçtir. Sonuç olarak, makromoleküller şeklinde depolanan ATP, kimyasal enerjiye dönüştürülür. Sürece doğrudan katılanlar iki proteindir - aktin ve miyozin.
Bu motor proteinleriskelet kaslarının kasılma sisteminde işlev gören filamentli moleküllerdir. Ayrıca ökaryotik hücrelerde kas dışı dokularda bulunurlar. Motor proteinlerinin başka bir örneği tübülindir. Flagella ve kirpiklerin önemli bir unsuru olan mikrotübüller ondan yapılır. Tübülin içeren mikrotübüller, hayvanların sinir dokusu hücrelerinde de bulunur.
Antibiyotikler
Proteinlerin hücredeki koruyucu rolü çok büyüktür. Bir kısmı, yaygın olarak antibiyotik olarak adlandırılan bir gruba atanır. Bunlar, kural olarak bakterilerde, mikroskobik mantarlarda ve diğer mikroorganizmalarda sentezlenen doğal kökenli maddelerdir. Diğer rakip organizmaların fizyolojik süreçlerini bastırmayı amaçlarlar. 40'lı yıllarda protein kökenli antibiyotikler keşfedildi. Tıpta devrim yaratarak ona gelişme için güçlü bir ivme kazandırdılar.
Kimyasal yapıları gereği antibiyotikler çok çeşitli bir gruptur. Ayrıca etki mekanizmalarında da farklılık gösterirler. Bazıları hücre içinde protein sentezini engeller, diğerleri önemli enzimlerin üretimini engeller, diğerleri büyümeyi engeller ve diğerleri üremeyi engeller. Örneğin, iyi bilinen streptomisin, bakteri hücrelerinin ribozomları ile etkileşime girer. Böylece, proteinlerin sentezini önemli ölçüde yavaşlatırlar. Aynı zamanda, bu antibiyotikler insan vücudunun ökaryotik ribozomları ile etkileşime girmez. Bu, bu maddelerin yüksek memeliler için toksik olmadığı anlamına gelir.
Hücredeki proteinlerin tüm işlevleri bu değildir. Tabloantibiyotik maddeler, bu özel doğal bileşiklerin yalnızca bakteriler üzerinde değil, bakteriler üzerinde de sahip olabileceği diğer son derece özel eylemleri belirlemenize olanak tanır. Şu anda, DNA ile etkileşime girdiğinde kalıtsal bilginin düzenlenmesi ile ilişkili süreçleri bozan protein kaynaklı antibiyotikler üzerinde çalışılmaktadır. Ancak şimdiye kadar, bu tür maddeler sadece onkolojik hastalıkların kemoterapisinde kullanılmaktadır. Böyle bir antibiyotik maddenin bir örneği, aktinomisetler tarafından sentezlenen daktinomisin'dir.
Toksinler
Hücredeki proteinler çok özel ve hatta olağanüstü bir işlev görür. Bir dizi canlı organizma toksik maddeler üretir - toksinler. Doğaları gereği bunlar proteinler ve kompleks düşük moleküler ağırlıklı organik bileşiklerdir. Bir örnek, soluk batağan mantarının zehirli hamurudur.
Yedek ve besin proteinleri
Bazı proteinler, hayvanların ve bitkilerin embriyolarına besin sağlama işlevini yerine getirir. Böyle birçok örnek var. Tahıl tohumlarının hücresindeki proteinin önemi tam da burada yatmaktadır. Bitkinin ortaya çıkan mikropunu gelişiminin ilk aşamalarında besleyecekler. Hayvanlarda, diyet proteinleri yumurta albümini ve süt kazeinidir.
Proteinlerin keşfedilmemiş özellikleri
Yukarıdaki örnekler yalnızca yeterince çalışılmış olan kısımdır. Ancak doğada birçok gizem var. Birçok biyolojik türün hücresindeki proteinler benzersizdir ve şu anda onları sınıflandırmaktadır.zor. Örneğin monellin, bir Afrika bitkisinden keşfedilen ve izole edilen bir proteindir. Tadı tatlıdır, ancak obez değildir ve toksik değildir. Gelecekte, şeker için mükemmel bir alternatif olabilir. Diğer bir örnek, bazı kutup balıklarında bulunan ve karşılaştırmanın tam anlamıyla antifriz görevi görerek kanın donmasını önleyen bir proteindir. Bazı böceklerde, benzersiz, neredeyse mükemmel bir esnekliğe sahip olan resilin proteini kanat eklemlerinde bulundu. Ve bunların hepsi henüz incelenmemiş ve sınıflandırılmamış madde örnekleri değildir.
