Proteini su okosnica svih živih organizama. Upravo te tvari djeluju kao sastavni dio ćelijskih membrana, organela, hrskavice, tetiva i rogova, ali je zaštitna funkcija proteina jedna od najvažnijih.

Proteini: strukturne karakteristike

Uz lipide, ugljikohidrate i nukleinske kiseline, proteini su organske tvari koje čine osnovu živih bića. Svi su prirodni biopolimeri. Ove supstance se sastoje od ponavljajućih strukturnih jedinica. Zovu se monomeri. Za proteine, ove strukturne jedinice su aminokiseline. Povezujući se u lance, formiraju veliku makromolekulu.

Nivoi prostorne organizacije proteina

Lanac od dvadeset aminokiselina može formirati različite strukture. To su nivoi prostorne organizacije ili konformacije predstavljeni lancem aminokiselina. Kada se pretvori u spiralu, nastaje sekundarna. Tercijarna struktura nastaje kada se prethodna konformacija uvije u zavojnicu ili globulu. Ali sljedeća struktura je najsloženija - kvartar. Sastoji se od nekoliko globula.

Proteinska svojstva

Ako se kvartarna struktura uništi do primarne, odnosno do lanca aminokiselina, tada se javlja proces koji se naziva denaturacija. To je reverzibilno. Lanac aminokiselina je sposoban ponovo formirati složenije strukture. Ali kada dođe do uništenja, tj. uništenje primarnog se više ne može obnoviti. Ovaj proces je nepovratan. Uništavanje je izvršio svako od nas kada smo termički obradili proizvode koji se sastoje od proteina - kokošja jaja, riba, meso.

Funkcije proteina: tabela

Molekuli proteina su veoma raznoliki. To određuje širok raspon njihovih mogućnosti, koje su posljedica funkcija proteina (tabela sadrži potrebne informacije) su neophodan uslov za postojanje živih organizama.

Funkcija proteina	Smisao i suština procesa	Naziv proteina koji obavljaju funkciju
Izgradnja (strukturno)	Protein je građevinski materijal za sve strukture tijela: od ćelijskih membrana do mišića i ligamenata.	Kolagen, fibroin
Energija	Kada se proteini razgrađuju, oslobađa se energija koja je neophodna za provođenje vitalnih procesa organizma (1 g proteina - 17,2 kJ energije).	Prolamin
Signal	Proteinska jedinjenja ćelijskih membrana su u stanju da prepoznaju specifične supstance iz okoline.	Glikoproteini
Kontraktilna	Pružanje fizičke aktivnosti.	Aktin, miozin
Rezerva	Opskrba hranjivim tvarima.	Endosperm sjemena
Transport	Obezbeđivanje razmene gasa.	Hemoglobin
Regulatorno	Regulacija hemijskih i fizioloških procesa u organizmu.	Hormonski proteini
Katalitički	Ubrzanje hemijskih reakcija.	enzimi (enzimi)

Zaštitna funkcija proteina u tijelu

Kao što vidite, funkcije proteina su vrlo raznolike i važne po svom značenju. Ali još jednu od njih nismo spomenuli. Zaštitna funkcija bjelančevina u tijelu je da spriječi prodiranje stranih tvari koje mogu uzrokovati značajnu štetu organizmu. Ako se to dogodi, specijalizovani proteini su u stanju da ih učine bezopasnim. Ovi zaštitnici se nazivaju antitijela ili imunoglobulini.

Proces formiranja imuniteta

Sa svakim dahom, patogene bakterije i virusi ulaze u naše tijelo. Oni ulaze u krvotok, gdje se počinju aktivno razmnožavati. Međutim, na putu im stoji značajna prepreka. To su proteini krvne plazme - imunoglobulini ili antitijela. Specijalizirani su i karakterizira ih sposobnost prepoznavanja i neutralizacije tvari i struktura stranih tijelu. Zovu se antigeni. Tako se očituje zaštitna funkcija proteina. Primjeri toga mogu se nastaviti s informacijama o interferonu. Ovaj protein je također specijaliziran i prepoznaje viruse. Ova supstanca je čak i osnova mnogih imunostimulirajućih lijekova.

Hvala na prisustvu zaštitnih proteina tijelo je u stanju da se odupre česticama koje izazivaju bolesti, tj. razvija imunitet. Može biti urođena i stečena. Svi organizmi su obdareni prvim od trenutka rođenja, zahvaljujući čemu je život moguć. A stečeni se pojavljuje nakon prijenosa raznih zaraznih bolesti.

Mehanička zaštita

Proteini imaju zaštitnu funkciju, direktno štiteći ćelije i cijelo tijelo od mehaničkog stresa. Na primjer, rakovi igraju ulogu školjke, pouzdano štiteći sav sadržaj. Kosti, mišići i hrskavica čine osnovu tijela i ne samo da sprječavaju oštećenje mekih tkiva i organa, već i osiguravaju njegovo kretanje u prostoru.

Krvava odjeća

Proces zgrušavanja krvi je također zaštitna funkcija proteina. To je moguće zbog prisutnosti specijaliziranih stanica - trombocita. Kada su krvni sudovi oštećeni, oni su uništeni. Kao rezultat plazme fibrinogen se pretvara u svoj nerastvorljivi oblik - fibrin. Ovo je složen enzimski proces, zbog čega se fibrinske niti se vrlo često isprepliću i formiraju gustu mrežu koja sprječava istjecanje krvi. Drugim riječima, stvara se krvni ugrušak ili tromb. Ovo je odbrambena reakcija organizam. U normalnom životu ovaj proces traje najviše deset minuta. Ali kod - hemofilije, koja uglavnom pogađa muškarce, osoba može umrijeti čak i uz manju ozljedu.

Međutim, ako se krvni ugrušci formiraju unutar krvnog suda, to može biti vrlo opasno. U nekim slučajevima to čak dovodi do narušavanja njegovog integriteta i unutrašnjeg krvarenja. U tom slučaju se preporučuju razrjeđivači krvi.

Hemijska zaštita

Zaštitna funkcija proteina se očituje i u hemijska borba sa patogenim supstancama. A počinje već u usnoj duplji. Kada uđe u njega, hrana izaziva refleksni protok pljuvačke. Osnova ove supstance je voda, enzimi koji razgrađuju polisaharide i lizozim. To je posljednja supstanca koja neutralizira štetne molekule, štiteći tijelo od njihovog daljnjeg djelovanja. Sadrži se u sluznicama gastrointestinalnog trakta, te u suznoj tekućini koja ispire rožnicu oka. Lizozim se nalazi u velikim količinama u majčino mleko, sluz nazofarinksa i protein kokošjih jaja.

Dakle, zaštitna funkcija proteina očituje se prvenstveno u neutralizaciji bakterijskih i virusnih čestica u krvi tijela. Kao rezultat, on razvija sposobnost otpora uzročnicima bolesti. To se zove imunitet. Proteini, koji su dio vanjskog i unutrašnjeg skeleta, štite unutrašnji sadržaj od mehaničko oštećenje... A proteinske supstance koje se nalaze u pljuvački i drugim sredinama sprečavaju da hemijski agensi deluju na telo. Drugim riječima, zaštitna funkcija proteina je obezbjeđivanje neophodni uslovi za sve životne procese.

Zaštitni proteini

Zaštitni proteini pomažu u zaštiti organizma od invazije napadačkih bakterija, virusa i od prodora stranih proteina (općeniti naziv za strana tijela - antigene).

Ulogu zaštitnih proteina imaju imunoglobulini (njihovo drugo ime je antitijela), oni prepoznaju antigene koji su ušli u tijelo i čvrsto se vežu za njih.

U tijelu sisara, uključujući i čovjeka, postoji pet klasa imunoglobulina: M, G, A, D i E, njihova struktura je, kao što ime govori, globularna, osim toga, svi su građeni na sličan način. Molekularna organizacija antitela su prikazana na slajdu za primer imunoglobulina klase G. Molekul sadrži četiri polipeptidna lanca, ujedinjena sa tri disulfidni mostovi S-S(prikazani su na slajdu sa zadebljanim valentnim vezama i velikim simbolima S ), pored toga, svaki polimerni lanac sadrži disulfidne mostove u lancu .

Dva velika polimerna lanca (označena plavom bojom) sadrže 400-600 aminokiselinskih ostataka.

Druga dva lanca (istaknuto u zelenoj boji) su skoro duplo kraći, sadrže otprilike 220 aminokiselinskih ostataka. Sva četiri lanca su raspoređena na način da su krajnje H 2 N-grupe usmjerene u istom smjeru.

Nakon kontakta organizma sa stranim proteinom (antigenom), ćelije imunološkog sistema počinju proizvoditi imunoglobuline (antitijela) koji se akumuliraju u krvnom serumu. U prvoj fazi, glavni posao obavljaju sekcije lanaca koji sadrže kraj H 2 N (na sl. 27 odgovarajuće sekcije su označene svetloplavom i svetlo zelenom bojom). Ovo su područja za hvatanje antigena. U procesu sinteze imunoglobulina, ova područja se formiraju na način da njihova struktura i konfiguracija što više odgovaraju strukturi antigena koji se približava (poput ključa od brave, poput enzima, ali zadaci u u ovom slučaju drugi). Tako se za svaki antigen stvara striktno individualno antitijelo kao imuni odgovor. Niti jedan poznati protein ne može tako "plastično" promijeniti strukturu ovisno o vanjskim faktorima, pored imunoglobulina. Enzimi rješavaju problem strukturne korespondencije s reagensom na drugačiji način - uz pomoć gigantskog skupa raznih enzima, računajući na sve moguće slučajeve, a imunoglobulini svaki put obnavljaju "radni alat". Pored toga, zglobni region imunoglobulina obezbedjuje dva regiona hvatanja izvesnu nezavisnu pokretljivost, kao rezultat toga, molekul imunoglobulina može "pronaći" dva najpogodnija mesta za hvatanje u antigenu kako bi ga sigurno fiksirao, ovo podseća na radnje rakova.

Nadalje, uključuje se lanac uzastopnih reakcija imunološkog sistema tijela, povezuju se imunoglobulini drugih klasa, kao rezultat toga dolazi do deaktivacije stranog proteina, a zatim uništavanja i uklanjanja antigena (stranog mikroorganizma ili toksina).

Nakon kontakta sa antigenom postiže se maksimalna koncentracija imunoglobulina (u zavisnosti od prirode antigena i individualne karakteristike samog organizma) nekoliko sati (ponekad i nekoliko dana). Tijelo zadržava sjećanje na takav kontakt, a pri ponovljenom napadu istim antigenom, imunoglobulini se akumuliraju u krvnom serumu mnogo brže i u većim količinama - nastaje stečeni imunitet.

Navedena klasifikacija proteina je u određenoj mjeri proizvoljna, na primjer, protein trombin, koji se spominje među zaštitnim proteinima, u suštini je enzim koji katalizira hidrolizu peptidnih veza, odnosno pripada klasi proteaza.

Zaštitni proteiničesto se nazivaju proteini zmijski otrov i toksičnih proteina neke biljke, jer je njihov zadatak da štite tijelo od oštećenja.

Postoje proteini čije su funkcije toliko jedinstvene da ih je teško klasificirati. Na primjer, protein monelin koji se nalazi u jednoj afričkoj biljci vrlo je slatkog okusa i postao je predmet istraživanja kao netoksična supstanca koja se može koristiti umjesto šećera za prevenciju gojaznosti. Krvna plazma nekih antarktičkih riba sadrži proteine sa svojstvima antifriza, što sprječava zamrzavanje krvi ovih riba.

Zaštitna svojstva imaju proteine sistema zgrušavanja krvi npr. fibrinogen, trombin. Učestvuju u stvaranju krvnog ugruška, koji začepljuje oštećeni sud i sprečava gubitak krvi.

5 Kontraktil i motor proteini daju tijelu sposobnost kontrakcije, preoblikovanja i kretanja, prvenstveno u mišićima. 40% mase svih proteina sadržanih u mišićima je miozin (mys, myos, grčki... - mišić). Njegova molekula sadrži i fibrilarni i globularni dio.

Takvi molekuli se kombinuju u velike agregate koji sadrže 300-400 molekula.

Kada se promijeni koncentracija kalcijevih jona u prostoru koji okružuje mišićna vlakna, dolazi do reverzibilne promjene u konformaciji molekula - promjene oblika lanca zbog rotacije pojedinačnih fragmenata oko valentnih veza. To dovodi do kontrakcije i opuštanja mišića, odakle dolazi signal za promjenu koncentracije jona kalcija nervnih završetaka u mišićnim vlaknima. Umjetna kontrakcija mišića može biti uzrokovana djelovanjem električnih impulsa, što dovodi do nagle promjene koncentracije kalcijevih jona, što je osnova za stimulaciju srčanog mišića da obnovi rad srca.

Zbog međusobnog klizanja aktina ( aktini) i miozin ( miozini) protofibrila, dolazi do mišićne kontrakcije, kao i do nemišićnih intracelularnih kontrakcija. Kretanje cilija i flagela povezano je s klizanjem jedni u odnosu na druge mikrotubula, koji su proteinske prirode.

Neke arktičke i antarktičke ribe sadrže proteine u krvi - antifriz, koji sprečava njeno smrzavanje.

Neki proteini, kada obavljaju svoje funkcije, daju stanici sposobnošću da se skuplja ili kreće. Ovi proteini uključuju aktin i miozin, fibrilarne proteine uključene u kontrakciju skeletnih mišića. Drugi primjer takvih proteina je tubulin, od kojeg se grade ćelijske organele - mikrotubule. Mikrotubule tokom ćelijske deobe regulišu divergenciju hromatida. mikrotubule - važnih elemenata cilije i flagele, uz pomoć kojih se ćelije kreću.

Međutim, postoji veliki broj proteini koji imaju jedinstvene funkcije koje nisu uključene u ovu prilično jednostavnu klasifikaciju.

6 Regulatorni proteini, koji se češće nazivaju hormoni, uključeni su u različite fiziološke procese.

Regulatorni proteini uključuju velika grupa proteinski hormoni uključeni u održavanje postojanosti unutrašnjeg okruženja tijela, koji djeluju na specifične ciljne stanice.

Mnogi hormoni su oligopeptidi ili proteini (npr. insulin, glukagon [inzulinski antagonist], adrenokortikotropni hormon, itd.).

Hormon insulin se sastoji od dva α-lanca povezana disulfidnim mostovima.

Inzulin je hormon koji se proizvodi u ćelijama Langerhansovih otočića u pankreasu. Ima ključnu ulogu u metabolizmu glukoze u krvi.

Osim toga, regulatorni proteini uključuju proteine, čije vezivanje za druge proteine ili druge strukture ćelije regulira njihovu funkciju. Na primjer, protein kalmodulin u kompleksu sa četiri Ca2+ jona može se vezati za neke enzime, mijenjajući njihovu aktivnost.

Regulatorni DNK-vezujući proteini, vežući se u određenim trenucima za određene regije DNK, mogu regulisati brzinu čitanja genetskih informacija.

U hipofizi mozga sintetizira se hormon koji regulira rast tijela. Postoje regulatorni proteini koji kontroliraju biosintezu različitih enzima u tijelu.

Na slici je prikazan - PROTEIN INSULIN - u obliku volumetrijskog modela iu obliku tercijarne strukture. Sastoji se od dva α-helikalna lanca povezana sa dva disulfidna mosta (uporedi sa slikom 2, gdje je njegova struktura shematski prikazana)

INSULIN MOLECULE sastavljeni od 51 aminokiselinskog ostatka, fragmenti istih aminokiselina označeni su odgovarajućom bojom pozadine. Cisteinski aminokiselinski ostaci sadržani u lancu (skraćena oznaka CIS) formiraju disulfidne mostove –S-S-, koji vežu dva polimerna molekula, ili formiraju mostove unutar jednog lanca.

Receptor ( signal) funkcija proteina

Neki proteini ugrađeni u ćelijsku membranu u stanju su da menjaju svoju strukturu pod uticajem spoljašnje sredine.

Tako se signali primaju izvana i informacije se prenose do ćelije.

Primjer je fitohrom- protein osjetljiv na svjetlost koji reguliše fotoperiodični odgovor biljaka, i opsin - komponenta rodopsin pigment - , integralni membranski protein koji se nalazi u ćelijama retine.

Fitokrom (od Phyto ... i grčki chroma - boja, boja) plavi pigment iz grupe složenih proteina - hromoproteina; prisutan je u ćelijama fotosintetskih organizama. Prvi ga je otkrio američki biohemičar W. Butler 1959. godine u kotiledonima sadnica repe uzgojenih u mraku.

Plavkasti fitokromi su fotosintetski neaktivni pigmenti.

Međutim, utvrđeno je da je sinteza biopolimera (DNK, RNK, proteina), sistema biosinteze hlorofila, karotenoida, antocijana, organskih fosfata, vitamina pod kontrolom fitohroma. F. ubrzava kataboličku razgradnju polisaharida, masti i rezervnih proteina i aktivira ćelijsko disanje i oksidativnu fosforilaciju.

Enzimi postoje u dva interkonvertibilna oblika - F660 i F730, koji se razlikuju po spektru apsorpcije. Pod uticajem crvene svetlosti talasne dužine λ = 660 nm, neaktivan F660 prelazi u aktivan F730. Reverzna transformacija se dešava ili u mraku ili kada se osvetli crvenom svetlošću sa λ = 730 nm. Vjeruje se da su ove međukonverzije posljedica cis-trans izomerizacije fosfornog hromofora i konformacijskih preuređivanja proteina.

Signalni molekuli (hormoni, neurotransmiteri) djeluju na unutarćelijski proces kroz interakciju sa specifičnim proteinima, receptorima.

Hormoni koji kruže u krvi pronalaze ciljne ćelije i djeluju na njih, specifično se vezujući za proteine receptora, obično ugrađene u ćelijsku membranu. Za hidrofobne regulatorne molekule koji prolaze kroz ćelijsku membranu, receptori su lokalizovani u citolazmi ćelija.

Signalni molekuli (hormoni, neurotransmiteri) djeluju na unutarćelijske procese kroz interakciju sa specifičnim receptorskim proteinima. Dakle, hormoni koji kruže u krvi pronalaze ciljne ćelije i djeluju na njih, specifično se vezujući za proteine receptora, obično ugrađene u ćelijsku membranu. Za hidrofobne regulatorne molekule koji prolaze kroz ćelijsku membranu, receptori su lokalizovani u citoplazmi ćelije.

Najvažniji od njih su fitokromi A i B (phyA i phyB). Fitokrom A

Obavlja mnoge različite funkcije fotoregulacije. Njegovim učešćem dolazi do stimulacije i inhibicije klijanja sjemena, indukcije deetiolacije, regulacije sinteze različitih enzima, regulacije razvoja korijena, stimulacije cvjetanja i regulacije cirkadijalnih ritmova.

Ciklus velikih promjena rodopsina u retinalnim štapićima

RODOPSIN (od grčkog rhodon - ruža i opsis - vizija), vizuelna ljubičasta, DOS. vizuelni pigment retinalnih štapića kičmenjaka (osim nekih riba i vodozemaca u ranim fazama razvoja) i beskičmenjaka.

By chem. U prirodi, rodopsin je složeni protein (hromoprotein), koji uključuje 11-cis-retinal (hromoforna grupa), glikoprotein, odnosno protein kombinovan sa šećerima, i lipide (tzv. opsin deo). Sviđa mi se. masa rodopsina kralježnjaka cca. 40.000, glavonošci, cca. 70 000. R. - glavni. strukturna i funkcionalna komponenta vanjskog segmenta štapića (vidi. Vizija, Retina, Fotoreceptori).

Vizuelni čin počinje apsorpcijom R. kvanta svjetlosti (maksimum apsorpcionog spektra R. je oko 500 nm). U ovom slučaju dolazi do izomerizacije 11-cis-retinala u potpunom trans-formu (vidi formule), što dovodi do postepenog raspadanja (fotolize) R.-ove molekule, promjene u transportu jona u fotoreceptoru i pojava električnih. signal, to-ry se prenosi na nervne elemente retine. Regeneracija R. se provodi ili sintezom iz 11-cis-retinala i opsina koji se oslobađa nakon fotolize, ili apsorpcijom drugog kvanta jednim od međuprodukata fotolize, kao i u procesu sinteze novih diskova vanjski segment retine (posljednji put za štapiće je glavni).

U ćelijskim zidovima nekih halofilnih bakterija pronađen je pigment koji uključuje i retinu, glikoprotein i lipide. Ovaj bakterijski radapsin (njegova struktura nije konačno utvrđena), očigledno, sudjeluje u fotosintezi zajedno s drugim bakterijskim pigmentima.

Posebno značenje za djelovanje fitohroma ima svoju reverzibilnost: ovaj hromoprotein (kompleksni protein koji pored aminokiselina sadrži i komponente za bojenje) javlja se u dva oblika koji se mogu transformirati jedan u drugi.

Plavi fitohrom 660 (F 660) ima maksimum apsorpcije u svetlocrvenoj oblasti spektra sa talasnom dužinom od 660 nm, a zeleno-plavi fitohrom 730 (F 730) - u tamnocrvenoj oblasti spektra sa talasnom dužinom od 730 nm.

Kada se osvetli svetlo crvenom svetlošću, neaktivni F 660 se pretvara u fiziološki aktivan F 730, a kada je osvetljen tamnocrvenim svetlom, dolazi do transformacije F 730 u F 660.

8 Proteini za hranu i skladištenje, kao što samo ime kaže, služe kao izvori unutrašnje ishrane, češće za embrione biljaka i životinja, kao i u ranim fazama razvoja mladih organizama.

Proteini hrane uključuju albumen- glavna komponenta bjelance, kao i kazein- glavni protein mleka.

Djelovanjem enzima pepsin kazein u želucu se zgruša, što osigurava njegovo zadržavanje u probavnom traktu i efikasnu asimilaciju. Kazein sadrži fragmente svih potrebnih tijelu aminokiselina.

Feritin, koji se nalazi u životinjskim tkivima, pohranjuje ione gvožđa.

Proteini za skladištenje takođe uključuju mioglobin, koji po sastavu i strukturi podsjeća na hemoglobin. Mioglobin fokusiran uglavnom na u mišićima, njegova glavna uloga je skladištenje kiseonika, što mu daje hemoglobin. Brzo se zasićuje kiseonikom (mnogo brže od hemoglobina), a zatim ga postepeno prenosi u različita tkiva tokom naknadnog fizička aktivnost i nedostatak kiseonika da bi se oslobodio..

Sva ova raznolikost funkcija proizlazi iz vrlo jednostavnog skupa od 20 aminokiselina koje čine polipeptidni lanac proteina. Upravo različit iznos i različite kombinacije ovih aminokiselina u lancu i određuje jedinstvenost određenog proteina.

Baš kao i druge biološke makromolekule (polisaharidi, lipidi i nukleinske kiseline), proteini su esencijalne komponente svih živih organizama i igraju odlučujuću ulogu u životu ćelije. Proteini provode metaboličke procese. Oni su dio intracelularnih struktura – organela i citoskeleta, izlučuju se u ekstracelularni prostor, gdje mogu djelovati kao signal koji se prenosi između stanica, sudjelovati u hidrolizi hrane i stvaranju međućelijske tvari.

Klasifikacija proteina prema njihovim funkcijama prilično je proizvoljna, jer jedan te isti protein može obavljati više funkcija. Dobro proučen primjer takve multifunkcionalnosti je lizil-tRNA sintetaza, enzim iz klase aminoacil-tRNA sintetaza, koji ne samo da veže lizinski ostatak za tRNA, već i regulira transkripciju nekoliko gena. Proteini obavljaju mnoge funkcije zbog svoje enzimske aktivnosti. Dakle, enzimi su motorni protein miozin, regulatorni proteini protein kinaza, transportni protein natrijum-kalijum adenozin trifosfataza, itd.

Molekularni model enzima bakterijske ureaze Helicobacter pylori

Katalitička funkcija

Najpoznatija funkcija proteina u tijelu je da katalizuju različite kemijske reakcije. Enzimi su proteini sa specifičnim katalitičkim svojstvima, odnosno svaki enzim katalizuje jednu ili više sličnih reakcija. Enzimi kataliziraju razgradnju složenih molekula (katabolizam) i njihovu sintezu (anabolizam), uključujući replikaciju i popravku DNK i sintezu RNA matriksa. Do 2013. godine opisano je više od 5.000.000 enzima. Ubrzanje reakcije kao rezultat enzimske katalize može biti ogromno: na primjer, reakcija koju katalizira enzim orotidin-5'-fosfat dekarboksilaza odvija se 10 17 puta brže od nekatalizirane (polureakcija dekarboksilacije orotinske kiseline je 78 miliona godina bez enzima i 18 milisekundi uz učešće enzima) Molekuli koji se vezuju za enzim i menjaju se kao rezultat reakcije nazivaju se supstrati.

Unatoč činjenici da se enzimi obično sastoje od stotina aminokiselinskih ostataka, samo mali dio njih stupa u interakciju sa supstratom, a još manje - u prosjeku 3-4 aminokiselinska ostatka, često smještena daleko jedan od drugog u primarna struktura- direktno su uključeni u katalizu. Dio molekule enzima koji osigurava vezivanje supstrata i katalizu naziva se aktivno mjesto.

Godine 1992. Međunarodna unija za biohemiju i molekularnu biologiju predložila je konačnu verziju hijerarhijske nomenklature enzima na osnovu vrste reakcija koje katalizuju. Prema ovoj nomenklaturi, nazivi enzima moraju uvijek završavati na - aza a izvedeni su iz naziva kataliziranih reakcija i njihovih supstrata. Svakom enzimu se dodjeljuje individualni kod pomoću kojeg je lako odrediti njegovu poziciju u hijerarhiji enzima. Prema vrsti kataliziranih reakcija, svi enzimi se dijele u 6 klasa:

CF 1: Oksidoreduktaze koje katalizuju redoks reakcije;
CF 2: Transferaze koje katalizuju transfer hemijskih grupa sa jednog supstratnog molekula na drugi;
CF 3: Hidrolaze koje katalizuju hidrolizu hemijskih veza;
CF 4: Liaze koje katalizuju razbijanje hemijskih veza bez hidrolize sa stvaranjem dvostruke veze u jednom od proizvoda;
CF 5: Izomeraze koje kataliziraju strukturne ili geometrijske promjene u molekulu supstrata;
CF 6: Ligaze koje katalizuju stvaranje hemijskih veza između supstrata zbog hidrolize difosfatne veze ATP-a ili sličnog trifosfata.

Strukturna funkcija

Više detalja: Strukturna funkcija proteina, Fibrilarni proteini

Strukturni proteini citoskeleta, kao neka vrsta armature, daju oblik ćelijama i mnogim organelama i učestvuju u promeni oblika ćelija. Većina strukturnih proteina je filamentozna: na primjer, monomeri aktina i tubulina su globularni, topljivi proteini, ali nakon polimerizacije formiraju dugačke filamente koji čine citoskelet, što omogućava ćeliji da zadrži svoj oblik. Kolagen i elastin su glavne komponente međustanične supstance vezivnog tkiva (na primjer, hrskavice), a kosa, nokti, ptičje perje i neke školjke sastavljene su od drugog strukturnog proteina, keratina.

Zaštitna funkcija

Više detalja: Zaštitna funkcija proteina

Postoji nekoliko vrsta zaštitnih funkcija proteina:

Fizička zaštita. Fizičku zaštitu organizma pruža kolagen – protein koji čini osnovu međućelijske supstance vezivnog tkiva (uključujući kosti, hrskavicu, tetive i duboke slojeve kože (dermis)); keratin, koji čini osnovu rožnatih ljuski, kose, perja, rogova i drugih derivata epiderme. Obično se takvi proteini smatraju proteinima sa strukturnom funkcijom. Primjeri proteina ove grupe su fibrinogeni i trombini, koji su uključeni u koagulaciju krvi.
Hemijska zaštita... Vezivanje toksina na proteinske molekule može ih detoksificirati. Posebno odlučujuću ulogu u detoksikaciji kod ljudi imaju jetreni enzimi koji razgrađuju otrove ili ih pretvaraju u rastvorljiv oblik, što doprinosi njihovoj brzoj eliminaciji iz organizma.
Imunološka zaštita. Proteini koji čine krv i druge biološke tekućine uključeni su u obrambeni odgovor tijela na oštećenja i napade patogena. Proteini sistema komplementa i antitela (imunoglobulini) pripadaju proteinima druge grupe; neutraliziraju bakterije, viruse ili strane proteine. Antitela, koja su deo adaptivnog imunog sistema, vezuju se za materije strane organizmu, antigene, i na taj način ih neutrališu, usmeravajući ih na mesta uništenja. Antitijela se mogu izlučiti u ekstracelularni prostor ili se usidriti u membranama specijalizovanih B-limfocita zvanih plazma ćelije.

Regulatorna funkcija

Više detalja: aktivator (proteini), Proteazom, Regulatorna funkcija proteina

Mnogi procesi u ćelijama su regulisani proteinskim molekulima, koji ne služe ni kao izvor energije ni kao građevinski materijal za ćeliju. Ovi proteini regulišu progresiju ćelije kroz ćelijski ciklus, transkripciju, translaciju, spajanje, aktivnost drugih proteina i mnoge druge procese. Regulatorna funkcija proteina se odvija ili zbog enzimske aktivnosti (na primjer, protein kinaze), ili zbog specifičnog vezivanja za druge molekule. Dakle, faktori transkripcije, proteini aktivatori i proteini represori mogu regulisati intenzitet transkripcije gena vezivanjem za svoje regulatorne sekvence. Na translacionom nivou, čitanje mnogih mRNA je takođe regulisano vezivanjem proteinskih faktora.

Najvažniju ulogu u regulaciji intracelularnih procesa imaju protein kinaze i protein fosfataze - enzimi koji aktiviraju ili potiskuju aktivnost drugih proteina vezivanjem ili cijepanjem fosfatnih grupa za njih.

Funkcija signala

Više detalja: Funkcija signalizacije proteina, Hormoni, Citokini

Signalna funkcija proteina je sposobnost proteina da služe kao signalne supstance, prenoseći signale između ćelija, tkiva, organa i organizama. Često se signalna funkcija kombinira s regulatornom, jer mnogi intracelularni regulatorni proteini također provode signalizaciju.

Signalnu funkciju obavljaju proteini-hormoni, citokini, faktori rasta itd.

Hormoni se prenose krvlju. Većina životinjskih hormona su proteini ili peptidi. Vezanje hormona za njegov receptor je signal koji pokreće ćelijski odgovor. Hormoni reguliraju koncentraciju tvari u krvi i stanicama, rast, reprodukciju i druge procese. Primjer takvih proteina je inzulin, koji regulira koncentraciju glukoze u krvi.

Ćelije međusobno komuniciraju koristeći signalne proteine koji se prenose kroz ekstracelularnu supstancu. Ovi proteini uključuju, na primjer, citokine i faktore rasta.

Citokini su peptidni signalni molekuli. Oni reguliraju interakcije između stanica, određuju njihov opstanak, stimuliraju ili potiskuju rast, diferencijaciju, funkcionalnu aktivnost i apoptozu, osiguravaju koordinaciju djelovanja imunoloških, endokrinih i nervni sistem... Primjer citokina je faktor nekroze tumora, koji prenosi upalne signale između stanica u tijelu.

Transportna funkcija

Više detalja: Funkcija transporta proteina

Rastvorljivi proteini uključeni u transport malih molekula moraju imati visok afinitet (afinitet) za supstrat kada je prisutan u visokoj koncentraciji, a lako ga je osloboditi na mjestima niske koncentracije supstrata. Primjer transportnih proteina može se nazvati hemoglobinom, koji prenosi kisik iz pluća u ostala tkiva i ugljični dioksid iz tkiva u pluća, a osim toga, njemu homologni proteini, koji se nalaze u svim carstvima živih organizama.

Neki membranski proteini su uključeni u transport malih molekula kroz ćelijsku membranu, mijenjajući njenu permeabilnost. Lipidna komponenta membrane je vodootporna (hidrofobna), što sprječava difuziju polarnih ili nabijenih (jona) molekula. Membranski transportni proteini se obično dijele na proteine kanala i proteine nosače. Proteini kanala sadrže unutrašnje pore ispunjene vodom koje omogućavaju ionima (preko jonskih kanala) ili molekulima vode (preko proteina akvaporina) da se kreću kroz membranu. Mnogi jonski kanali su specijalizovani za transport samo jednog jona; na primjer, kalijum i natrijum kanali često razlikuju ove slične jone i dozvoljavaju samo jednom od njih da prođe. Proteini nosači vezuju se, poput enzima, za svaki transportovani molekul ili ion i, za razliku od kanala, mogu izvršiti aktivni transport koristeći energiju ATP-a. "Energana ćelije" - ATP sintaza, koja sintetiše ATP zbog protonskog gradijenta, takođe se može pripisati membranskim transportnim proteinima.

Rezervna (standby) funkcija

Ovi proteini uključuju takozvane rezervne proteine, koji se pohranjuju kao izvor energije i tvari u sjemenu biljaka (na primjer, 7S i 11S globulini) i životinjskim jajima. Brojni drugi proteini se koriste u tijelu kao izvor aminokiselina, koje su pak prekursori biološki aktivnih tvari koje reguliraju metaboličke procese.

Funkcija receptora

Više detalja: Ćelijski receptor

Proteinski receptori mogu biti locirani i u citoplazmi i inkorporirani u ćelijsku membranu. Jedan dio receptorske molekule percipira signal, koji je često hemijska supstanca, au nekim slučajevima i svjetlo, mehaničko djelovanje (na primjer, istezanje) i druge nadražaje. Kada se signal primijeni na određeni dio molekula - receptorski protein - dolazi do njegovih konformacijskih promjena. Kao rezultat toga, mijenja se konformacija drugog dijela molekule, koji prenosi signale drugim ćelijskim komponentama. Postoji nekoliko mehanizama za prenos signala. Neki receptori katalizuju specifičnu hemijsku reakciju; drugi služe kao jonski kanali koji se otvaraju ili zatvaraju kada ih pokrene signal; drugi specifično vezuju intracelularne molekule glasnika. Kod membranskih receptora, dio molekula koji se vezuje za signalni molekul nalazi se na površini ćelije, a domen koji prenosi signal je unutra.

Funkcija motora (motora).

Cijela klasa motornih proteina osigurava kretanje tijela, na primjer, kontrakciju mišića, uključujući lokomociju (miozin), kretanje ćelija unutar tijela (na primjer, ameboidno kretanje leukocita), kretanje cilija i flagela, i pored toga, aktivni i usmjereni unutarćelijski transport (kinezin, dinein). Dineini i kinezini transportuju molekule duž mikrotubula koristeći ATP hidrolizu kao izvor energije. Dineini transportuju molekule i organele iz perifernih dijelova ćelije prema centrosomu, kinezini - u suprotnom smjeru. Dineini su također odgovorni za kretanje eukariotskih cilija i flagela. Citoplazmatske varijante miozina mogu učestvovati u transportu molekula i organela duž mikrofilamenata.

Strukturna funkcija

Katalitička funkcija

Funkcije proteina u tijelu

Najpoznatija funkcija proteina u tijelu je da katalizuju različite kemijske reakcije. Enzimi su proteini sa specifičnim katalitičkim svojstvima, odnosno svaki enzim katalizuje jednu ili više sličnih reakcija. Enzimi kataliziraju razgradnju složenih molekula (katabolizam) i njihovu sintezu (anabolizam), uključujući replikaciju i popravku DNK i sintezu RNA matriksa. Do 2013. godine opisano je više od 5.000.000 enzima. Ubrzanje reakcije kao rezultat enzimske katalize može biti ogromno: na primjer, reakcija koju katalizira enzim orotidin-5'-fosfat dekarboksilaza odvija se 1017 puta brže od nekatalizirane (polureakcija dekarboksilacije orotne kiseline je 78 miliona godina bez enzima i 18 milisekundi uz učešće enzima) koji se vezuju za enzim i menjaju se kao rezultat reakcije nazivaju se supstrati.

Ima ih nekoliko vrste zaštitnih funkcija proteina:

Fizička zaštita. Fizičku zaštitu organizma pruža kolagen – protein koji čini osnovu međućelijske supstance vezivnog tkiva (uključujući kosti, hrskavicu, tetive i duboke slojeve kože (dermis); keratin, koji čini osnovu rožnatih korova, kosa, perje, rogovi i drugi derivati epidermisa.proteini se smatraju proteinima sa strukturnom funkcijom.Primjeri proteina ove grupe su fibrinogeni i trombini koji učestvuju u zgrušavanju krvi.

Hemijska zaštita. Vezivanje toksina na proteinske molekule može ih detoksificirati. Posebno važnu ulogu u ljudskoj detoksikaciji igraju enzimi jetre koji razgrađuju otrove ili ih pretvaraju u rastvorljiv oblik, što doprinosi njihovom brzom eliminaciji iz organizma.

Imunološka zaštita. Proteini u krvi i drugim biološkim tečnostima uključeni su u obrambeni odgovor tijela na oštećenja i napade patogena. Proteini sistema komplementa i antitela (imunoglobulini) pripadaju proteinima druge grupe; neutraliziraju bakterije, viruse ili strane proteine. Antitela, koja su deo adaptivnog imunog sistema, vezuju se za materije strane organizmu, antigene, i na taj način ih neutrališu, usmeravajući ih na mesta uništenja. Antitijela se mogu izlučiti u ekstracelularni prostor ili se usidriti u membranama specijalizovanih B-limfocita zvanih plazma ćelije.

Sličnu funkciju fizičke zaštite obavljaju strukturni proteini koji čine ćelijske zidove nekih protista (na primjer, zelena alga Chlamydomonas) i kapsidi virusa.

Fizičke zaštitne funkcije proteina uključuju sposobnost zgrušavanja krvi, koju osigurava protein fibrinogen sadržan u krvnoj plazmi. Fibrinogen je bezbojan; kada krv počne da se zgrušava, cijepa je enzim [[trom, nakon cijepanja nastaje monomer - fibrin, koji se, pak, polimerizira i ispada u bijele niti). Fibrin, precipitirajući, čini krv ne tečnom, već želatinoznom. U procesu zgrušavanja krvi osnovnim proteinom - nakon što je formirao talog, iz filamenta fibrina i eritrocita, kada se fibrin kompresuje, formira se jak crveni tromb.

Hemijska zaštitna funkcija

Interferoni takođe spadaju u zaštitne proteine imunog sistema. Ove proteine proizvode ćelije inficirane virusima. Njihov učinak na susjednu ćeliju osigurava antivirusnu otpornost blokiranjem umnožavanja virusa ili sklapanja virusnih čestica u ciljnim stanicama. Interferoni imaju i druge mehanizme djelovanja, na primjer, utiču na aktivnost limfocita i drugih ćelija imunog sistema.

Aktivna zaštitna funkcija

Otrovi životinjskih proteina

Vjeverice mogu poslužiti i kao odbrana od predatora ili za napad na plijen. Takvi proteini i peptidi nalaze se u otrovima većine životinja (na primjer, zmija, škorpiona, strimera itd.). Proteini sadržani u otrovima imaju različite mehanizme djelovanja. Dakle, otrovi zmija zmija često sadrže enzim fosfolipazu, koji uzrokuje uništavanje staničnih membrana i, kao rezultat, hemolizu eritrocita i krvarenje. Neurotoksini prevladavaju u otrovima asps; Na primjer, otrov kraitsa sadrži proteine α-bungarotoksin (blokator nikotinskih receptora za acetilholin i β-bungarotoksin (uzrokuje stalno oslobađanje acetilholina iz nervnih završetaka i time iscrpljivanje njegovih rezervi); kombinovano djelovanje ovih otrova uzrokuje smrt od paralize mišića.

Bakterijski proteinski otrovi

Bakterijski proteinski otrovi - botulinum toksin, tetanospazminski toksin koji proizvode uzročnici tetanusa, toksin difterije uzročnika difterije, toksin kolere. Mnogi od njih su mješavina nekoliko proteina s različitim mehanizmima djelovanja. Neki bakterijski toksini proteinske prirode su vrlo jaki otrovi; komponente botulinum toksina - najotrovnije od poznatih prirodnih supstanci.

Toksini patogenih bakterija roda Clostridium anaerobne bakterije, očigledno, zahtijevaju da utječu na cijelo tijelo u cjelini, kako bi ga dovele do smrti - to omogućava bakterijama da se "nekažnjeno" hrane i razmnožavaju i, nakon što su već uvelike povećale svoju populaciju, ostave tijelo u obliku spora.

Biološki značaj toksina mnogih drugih bakterija nije precizno poznat.

Proteinski otrovi biljaka

U biljkama se kao otrovi obično koriste tvari neproteinske prirode (alkaloidi, glikozidi itd.). Međutim, u biljkama postoje i proteinski toksini. Dakle, sjemenke ricinusa (biljke porodice Euphorbia) sadrže proteinski toksin ricin. Ovaj toksin ulazi u citoplazmu crijevnih stanica, a njegova enzimska podjedinica, djelujući na ribozome, nepovratno blokira translaciju.

Linkovi

Wikimedia fondacija. 2010.

Pogledajte šta je "Zaštitna funkcija proteina" u drugim rječnicima:

Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Proteini (višeznačna odrednica). Proteini (proteini, polipeptidi) su organske supstance visoke molekularne težine koje se sastoje od alfa aminokiselina povezanih u lanac peptidnom vezom. U živim organizmima ... ... Wikipedia

Kristali raznih proteina uzgojeni na svemirskoj stanici Mir i tokom letova NASA šatlova. Visoko pročišćeni proteini na niskim temperaturama formiraju kristale, koji se koriste za dobijanje modela ovog proteina. Proteini (proteini, ... ... Wikipedia

I Koža (cutis) je složen organ koji je vanjski omotač tijela životinja i ljudi, koji obavlja različite fiziološke funkcije. ANATOMIJA I HISTOLOGIJA Kod ljudi površina K. je 1,5 2 m2 (u zavisnosti od visine, pola, ... ... Medicinska enciklopedija

Tečno tkivo koje cirkuliše u krvožilnom sistemu ljudi i životinja; osigurava vitalnu aktivnost stanica i tkiva i njihovo obavljanje različitih fizioloških funkcija. Jedna od glavnih funkcija K. je transport gasova (O2 iz organa ... ...

JETRA- (Nerag), velika lobularna žlijezda životinjskog organizma, koja učestvuje u procesima probave, metabolizma, cirkulacije krvi, održava postojanost unutrašnjeg. životne sredine tela. Nalazi se u prednjem dijelu trbušne šupljine direktno iza ... ...

I Želudac je prošireni dio digestivnog trakta, u kojem se hemijski i mehanička restauracija hrana. Struktura želuca životinja. Razlikovati žljezdani, ili digestivni, Zh., u čijim zidovima sadrži ... ... Velika sovjetska enciklopedija

BLOOD- Mikroskopska slika krvi - goveda, kamila, konj, ovca, svinja, pas. Mikroskopska slika krvi - goveda (I >>), kamila (II), konj (III), ovca (IV), svinja (V), pas (VI): 1 - ... ... Veterinarski enciklopedijski rječnik

Normalna (sistematska) ljudska anatomija je dio ljudske anatomije koji proučava strukturu "normalnog", odnosno zdravog ljudskog tijela u smislu organskih sistema, organa i tkiva. Organski dio tijela određeni oblik i konstrukcije, ... ... Wikipedia

Ja (sanguis) tečno tkivo koje vrši transport u tijelu hemijske supstance(uključujući kiseonik), zbog čega dolazi do integracije biohemijskih procesa koji se odvijaju u različitim ćelijama i međućelijskim prostorima u jedinstven sistem ... Medicinska enciklopedija

Zaštitna funkcija proteina. Struktura i funkcija proteina