Protein adalah dasar dari semua organisme hidup. Zat inilah yang berperan sebagai komponen membran sel, organel, tulang rawan, tendon dan jaringan tanduk.Namun, fungsi pelindung protein adalah salah satu yang paling penting.

Protein: fitur struktural

Selain lipid, karbohidrat, dan asam nukleat, protein merupakan zat organik yang menjadi dasar makhluk hidup. Semuanya adalah biopolimer alami. Zat-zat ini terdiri dari unit struktural yang berulang berulang kali. Mereka disebut monomer. Untuk protein, unit struktural tersebut adalah asam amino. Berhubungan dalam rantai, mereka membentuk makromolekul besar.

Tingkat organisasi spasial protein

Rantai dua puluh asam amino dapat membentuk berbagai struktur. Ini adalah tingkat organisasi spasial atau konformasi yang diwakili oleh rantai asam amino. Ketika dipelintir menjadi spiral, spiral sekunder muncul. Struktur tersier terjadi ketika konformasi sebelumnya dipelintir menjadi kumparan atau globul. Tetapi struktur selanjutnya adalah yang paling kompleks - Kuarter. Terdiri dari beberapa butiran.

Sifat-sifat protein

Jika struktur kuaterner dihancurkan menjadi struktur primer, yaitu rantai asam amino, maka terjadi proses yang disebut denaturasi. Itu bisa dibalik. Rantai asam amino mampu membentuk struktur yang lebih kompleks kembali. Namun ketika kehancuran terjadi, mis. kehancuran yang utama tidak dapat dipulihkan. Proses ini tidak dapat diubah. Penghancuran dilakukan oleh kita masing-masing ketika kita memproses produk yang terdiri dari protein secara termal - telur ayam, daging ikan.

Fungsi protein: tabel

Molekul protein sangat beragam. Hal ini menentukan berbagai kemampuannya, yang ditentukan oleh fungsi protein (tabel berisi informasi yang perlu) merupakan syarat penting bagi keberadaan organisme hidup.

Fungsi protein	Arti dan esensi dari proses	Nama protein yang menjalankan fungsinya
Konstruksi (struktural)	Proteinnya adalah bahan bangunan untuk semua struktur tubuh: dari membran sel hingga otot dan ligamen.	Kolagen, fibroin
Energi	Ketika protein dipecah, energi yang diperlukan untuk proses vital tubuh dilepaskan (1 g protein - 17,2 kJ energi).	Prolamin
Sinyal	Senyawa protein membran sel mampu mengenali zat tertentu dari lingkungan.	Glikoprotein
Kontraktif	Memberikan aktivitas fisik.	Aktin, miosin
Menyimpan	Pasokan nutrisi.	Endosperma biji
Mengangkut	Memastikan pertukaran gas.	Hemoglobin
Peraturan	Pengaturan proses kimia dan fisiologis dalam tubuh.	Protein hormon
Katalis	Percepatan reaksi kimia.	Enzim (enzim)

Fungsi pelindung protein dalam tubuh

Seperti yang Anda lihat, fungsi protein sangat beragam dan penting artinya. Namun kami belum menyebutkan satu pun di antaranya. Fungsi pelindung protein dalam tubuh adalah untuk mencegah masuknya zat asing yang dapat menimbulkan kerugian yang berarti bagi tubuh. Jika ini terjadi, protein khusus mampu menetralisirnya. Pelindung ini disebut antibodi atau imunoglobulin.

Proses pembentukan kekebalan

Setiap kali kita bernapas, bakteri dan virus patogen masuk ke dalam tubuh kita. Mereka memasuki aliran darah, di mana mereka mulai berkembang biak secara aktif. Namun, ada kendala besar yang menghadang mereka. Ini adalah protein plasma darah - imunoglobulin atau antibodi. Mereka terspesialisasi dan dicirikan oleh kemampuan untuk mengenali dan menetralkan zat dan struktur asing bagi tubuh. Mereka disebut antigen. Ini adalah bagaimana fungsi perlindungan protein memanifestasikan dirinya. Contohnya dapat dilanjutkan dengan informasi tentang interferon. Protein ini juga terspesialisasi dan mengenali virus. Zat ini bahkan menjadi dasar dari banyak obat imunostimulan.

Berkat ketersediaannya protein pelindung tubuh mampu melawan partikel patogen, mis. dia mengembangkan kekebalan. Ini bisa bersifat bawaan atau didapat. Semua organisme diberkahi dengan yang pertama sejak lahir, berkat kehidupan yang dimungkinkan. Dan yang didapat muncul setelah menderita berbagai penyakit menular.

Perlindungan mekanis

Protein melakukan fungsi pelindung, secara langsung melindungi sel dan seluruh tubuh dari pengaruh mekanis. Misalnya, krustasea berperan sebagai cangkang, yang secara andal melindungi seluruh isinya. Tulang, otot, dan tulang rawan membentuk dasar tubuh, dan tidak hanya mencegah kerusakan jaringan lunak dan organ, tetapi juga memastikan pergerakannya di ruang angkasa.

Gumpalan darah

Proses pembekuan darah juga merupakan fungsi pelindung protein. Hal ini dimungkinkan karena adanya sel khusus - trombosit. Ketika pembuluh darah rusak, maka pembuluh darah tersebut akan hancur. Sebagai hasil dari plasma, fibrinogen diubah menjadi bentuk tidak larut - fibrin. Ini adalah proses enzimatik yang kompleks, akibatnya benang fibrin sering kali terjalin dan membentuk jaringan padat yang mencegah darah mengalir keluar. Dengan kata lain, bekuan darah atau trombus terbentuk. Ini reaksi defensif tubuh. Dalam kehidupan normal, proses ini memakan waktu maksimal sepuluh menit. Namun pada penderita hemofilia, yang sebagian besar menyerang pria, seseorang bisa meninggal meski hanya mengalami cedera ringan.

Namun, jika gumpalan darah terbentuk di dalam pembuluh darah, hal ini bisa sangat berbahaya. Dalam beberapa kasus, hal ini bahkan menyebabkan pelanggaran integritas dan pendarahan internal. Dalam hal ini, obat yang mengencerkan darah dianjurkan.

Perlindungan bahan kimia

Fungsi pelindung protein juga diwujudkan dalam perang kimia dengan zat patogen. Dan itu dimulai di rongga mulut. Begitu makanan masuk, hal itu menyebabkan pelepasan air liur secara refleks. Dasar dari zat ini adalah air, enzim yang memecah polisakarida dan lisozim. Zat terakhir inilah yang menetralkan molekul berbahaya, melindungi tubuh dari dampak lebih lanjut. Itu terkandung dalam selaput lendir saluran pencernaan dan dalam cairan air mata yang mencuci kornea mata. Lisozim ditemukan dalam jumlah besar di air susu ibu, lendir nasofaring dan putih telur ayam.

Jadi, fungsi perlindungan protein diwujudkan terutama dalam netralisasi partikel bakteri dan virus dalam darah tubuh. Akibatnya, ia mengembangkan kemampuan untuk melawan agen patogen. Ini disebut kekebalan. Protein yang membentuk kerangka luar dan dalam melindungi isi bagian dalam kerusakan mekanis. Dan zat protein yang ditemukan dalam air liur dan lingkungan lain mencegah aksi bahan kimia pada tubuh. Dengan kata lain, fungsi perlindungan protein adalah menyediakan kondisi yang diperlukan untuk semua proses kehidupan.

Protein pelindung

Protein pelindung membantu melindungi tubuh dari serbuan bakteri penyerang, virus dan dari penetrasi protein asing (nama umum benda asing adalah antigen).

Peran protein pelindung dilakukan oleh imunoglobulin (nama lain adalah antibodi), mereka mengenali antigen yang masuk ke dalam tubuh dan mengikatnya dengan kuat.

Di dalam tubuh mamalia, termasuk manusia, terdapat lima kelas imunoglobulin: M, G, A, D dan E, strukturnya, seperti namanya, berbentuk bulat, selain itu semuanya dibangun dengan cara yang sama. Organisasi molekuler antibodi ditunjukkan pada slide menggunakan contoh imunoglobulin kelas G. Molekul tersebut mengandung empat rantai polipeptida yang disatukan oleh tiga rantai jembatan disulfida S-S(mereka ditampilkan di slide dengan ikatan valensi menebal dan simbol S besar ), selain itu, setiap rantai polimer mengandung jembatan disulfida intrachain .

Dua rantai polimer besar (berwarna biru) mengandung 400–600 residu asam amino.

Dua rantai lainnya (disorot hijau) hampir setengah panjangnya, mengandung sekitar 220 residu asam amino. Keempat rantai disusun sedemikian rupa sehingga kelompok terminal H 2 N diarahkan ke arah yang sama.

Setelah tubuh bersentuhan dengan protein asing (antigen), sel-sel sistem kekebalan tubuh mulai memproduksi imunoglobulin (antibodi), yang terakumulasi dalam serum darah. Pada tahap pertama, pekerjaan utama dilakukan oleh bagian rantai yang berisi terminal H 2 N (pada Gambar 27, bagian yang sesuai ditandai dengan warna biru muda dan hijau muda). Ini adalah area penangkapan antigen. Dalam proses sintesis imunoglobulin, area ini dibentuk sedemikian rupa sehingga struktur dan konfigurasinya paling sesuai dengan struktur antigen yang mendekat (seperti kunci gembok, seperti enzim, tetapi tugasnya adalah pada kasus ini yang lain). Jadi, untuk setiap antigen, antibodi individual dibuat sebagai respons imun. Tidak ada protein yang diketahui dapat mengubah strukturnya secara “plastis” tergantung pada faktor eksternal, selain imunoglobulin. Enzim memecahkan masalah kesesuaian struktural dengan reagen dengan cara yang berbeda - dengan bantuan sekumpulan besar berbagai enzim, dengan mempertimbangkan semua kemungkinan kasus, dan imunoglobulin membangun kembali "alat kerja" setiap saat. Selain itu, daerah engsel imunoglobulin memberikan dua area penangkapan dengan beberapa mobilitas independen, sebagai hasilnya, molekul imunoglobulin dapat “menemukan” sekaligus dua tempat yang paling nyaman untuk menangkap antigen untuk memperbaikinya dengan aman, ini adalah mengingatkan pada tindakan makhluk krustasea.

Selanjutnya, rantai reaksi berurutan dari sistem kekebalan tubuh diaktifkan, imunoglobulin dari kelas lain dihubungkan, sebagai akibatnya, protein asing dinonaktifkan, dan kemudian antigen (mikroorganisme asing atau toksin) dihancurkan dan dikeluarkan.

Setelah kontak dengan antigen, konsentrasi maksimum imunoglobulin tercapai (tergantung pada sifat antigen dan karakteristik individu tubuh itu sendiri) selama beberapa jam (terkadang beberapa hari). Tubuh menyimpan ingatan akan kontak tersebut, dan dengan serangan berulang oleh antigen yang sama, imunoglobulin terakumulasi dalam serum darah jauh lebih cepat dan dalam jumlah yang lebih besar - terjadi kekebalan yang didapat.

Klasifikasi protein di atas agak sewenang-wenang, misalnya protein trombin, yang disebutkan di antara protein pelindung, pada dasarnya adalah enzim yang mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida, sehingga termasuk dalam kelas protease.

Menuju protein pelindung protein sering disertakan bisa ular dan protein beracun beberapa tanaman, karena tugas mereka adalah melindungi tubuh dari kerusakan.

Ada protein yang fungsinya sangat unik sehingga sulit untuk diklasifikasikan. Misalnya, protein monellin, yang ditemukan pada tanaman Afrika, rasanya sangat manis dan telah dipelajari sebagai zat tidak beracun yang dapat digunakan sebagai pengganti gula untuk mencegah obesitas. Plasma darah beberapa ikan Antartika mengandung protein dengan sifat antibeku, yang mencegah darah ikan tersebut membeku.

Sifat pelindung memiliki protein dari sistem pembekuan darah, misalnya fibrinogen, trombin. Mereka berpartisipasi dalam pembentukan bekuan darah, yang menyumbat pembuluh darah yang rusak dan mencegah kehilangan darah.

5 Kontraktil dan motorik Protein memberi tubuh kemampuan untuk berkontraksi, mengubah bentuk dan bergerak, terutama otot. 40% dari massa seluruh protein yang terkandung dalam otot adalah miosin (mys, myos, Orang yunani. - otot). Molekulnya mengandung bagian fibrilar dan globular.

Molekul-molekul tersebut bergabung menjadi agregat besar yang mengandung 300–400 molekul.

Ketika konsentrasi ion kalsium berubah di ruang sekitar serat otot, terjadi perubahan konformasi molekul yang reversibel - perubahan bentuk rantai karena rotasi fragmen individu di sekitar ikatan valensi. Hal ini menyebabkan kontraksi dan relaksasi otot, sinyal untuk mengubah konsentrasi ion kalsium berasal ujung saraf dalam serat otot. Kontraksi otot buatan dapat disebabkan oleh aksi impuls listrik, yang menyebabkan perubahan tajam dalam konsentrasi ion kalsium; hal ini didasarkan pada stimulasi otot jantung untuk memulihkan fungsi jantung.

Karena aktin meluncur relatif satu sama lain ( aktin) dan miosin ( miosin) protofibril menyebabkan kontraksi otot, serta kontraksi intraseluler non-otot. Pergerakan silia dan flagela dikaitkan dengan gesernya mikrotubulus yang bersifat protein relatif satu sama lain.

Beberapa ikan Arktik dan Antartika mengandung protein antibeku dalam darahnya yang mencegahnya membeku.

Beberapa protein, ketika menjalankan fungsinya, memberi sel kemampuan untuk berkontraksi atau bergerak. Protein ini termasuk aktin dan miosin, protein fibrilar yang terlibat dalam kontraksi otot rangka. Contoh lain dari protein tersebut adalah tubulin, dari mana organel seluler - mikrotubulus - dibangun. Mikrotubulus mengatur pemisahan kromatid selama pembelahan sel. Mikrotubulus - elemen penting silia dan flagela, dengan bantuan sel mana yang bergerak.

Namun, ada sejumlah besar protein yang memiliki fungsi unik yang tidak termasuk dalam klasifikasi sederhana ini.

6 Protein pengatur, lebih sering disebut hormon, terlibat dalam berbagai proses fisiologis.

Protein pengatur meliputi kelompok besar hormon protein terlibat dalam menjaga keteguhan lingkungan internal tubuh, yang mempengaruhi sel target tertentu.

Banyak hormon yang bersifat oligopeptida atau protein (misalnya insulin, glukagon [antagonis insulin], hormon adrenokortikotropik, dll.).

Hormon insulin terdiri dari dua rantai α yang dihubungkan oleh jembatan disulfida.

Insulin adalah hormon yang diproduksi di sel pulau Langerhans di pankreas. Ini memainkan peran penting dalam metabolisme glukosa dalam darah.

Selain itu, protein pengatur mencakup protein yang keterikatannya dengan protein lain atau struktur sel lain mengatur fungsinya. Misalnya, protein kalmodulin, dalam kompleks dengan empat ion Ca2+, dapat berikatan dengan beberapa enzim, sehingga mengubah aktivitasnya.

Protein pengikat DNA pengatur, dengan menempel pada saat-saat tertentu pada bagian DNA tertentu, dapat mengatur kecepatan pembacaan informasi genetik.

Kelenjar pituitari otak mensintesis hormon yang mengatur pertumbuhan tubuh. Ada protein pengatur yang mengontrol biosintesis berbagai enzim dalam tubuh.

Gambar tersebut menunjukkan - PROTEIN INSULIN - dalam bentuk model volumetrik dan dalam bentuk struktur tersier. Terdiri dari dua rantai heliks α yang dihubungkan oleh dua jembatan disulfida (bandingkan dengan Gambar 2, yang strukturnya ditunjukkan secara skematis)

MOLEKUL INSULIN, dibuat dari 51 residu asam amino, fragmen asam amino identik ditandai dengan warna latar belakang yang sesuai. Residu asam amino sistein yang terkandung dalam rantai (disingkat CIS) membentuk jembatan disulfida –S-S-, yang menghubungkan dua molekul polimer, atau membentuk jembatan dalam satu rantai.

Reseptor ( sinyal) fungsi protein

Beberapa protein yang tertanam dalam membran sel mampu mengubah strukturnya di bawah pengaruh lingkungan luar.

Ini adalah bagaimana sinyal diterima dari luar dan informasi dikirim ke dalam sel.

Contohnya adalah fitokrom- protein peka cahaya yang mengatur respon fotoperiodik tanaman, dan opsin - komponen rhodopsin pigmen - , protein membran integral yang ditemukan di sel retina.

Fitokrom (dari Phyto... dan bahasa Yunani chrome - warna, cat) adalah pigmen biru dari kelompok protein kompleks - kromoprotein; hadir dalam sel organisme fotosintetik. Ini pertama kali ditemukan oleh ahli biokimia Amerika W. Butler pada tahun 1959 di kotiledon bibit lobak yang ditanam dalam gelap.

Fitokrom kebiruan adalah pigmen yang tidak aktif secara fotosintesis.

Namun, telah diketahui bahwa sintesis biopolimer (DNA, RNA, protein), sistem biosintesis klorofil, karotenoid, antosianin, fosfat organik, dan vitamin berada di bawah kendali fitokrom. F. mempercepat pemecahan katabolik polisakarida, lemak dan protein cadangan, mengaktifkan respirasi sel dan fosforilasi oksidatif.

Enzim ada dalam dua bentuk yang dapat dikonversi - F660 dan F730, yang memiliki spektrum serapan berbeda. Di bawah pengaruh lampu merah dengan panjang gelombang = 660 nm, F660 yang tidak aktif berubah menjadi F730 yang aktif. Transformasi sebaliknya terjadi baik dalam gelap atau ketika disinari dengan lampu merah dengan λ = 730 nm. Dipercaya bahwa interkonversi ini disebabkan oleh isomerisasi cis-trans pada kromofor F. dan penataan ulang konformasi protein.

Molekul pemberi sinyal (hormon, neurotransmiter) bekerja pada proses intraseluler melalui interaksi dengan protein reseptor spesifik.

Hormon yang bersirkulasi dalam darah menemukan sel target dan bekerja pada sel tersebut dengan mengikat protein reseptor yang biasanya tertanam dalam membran sel. Untuk molekul pengatur hidrofobik yang melewati membran sel, reseptornya terlokalisasi di sitoplasma sel.

Molekul pemberi sinyal (hormon, neurotransmiter) bekerja pada proses intraseluler melalui interaksi dengan protein reseptor spesifik. Dengan demikian, hormon yang bersirkulasi dalam darah menemukan sel target dan bekerja padanya dengan mengikat protein reseptor secara spesifik, biasanya dibangun di dalam membran sel. Untuk molekul pengatur hidrofobik yang melewati membran sel, reseptornya terlokalisasi di sitoplasma sel.

Yang terpenting adalah fitokrom A dan B (phyA dan phyB). fitokrom A

Melakukan banyak fungsi fotoregulasi yang berbeda. Dengan partisipasinya, terjadi stimulasi dan penghambatan perkecambahan biji, induksi de-etiolasi, regulasi sintesis berbagai enzim, regulasi perkembangan akar, stimulasi pembungaan dan regulasi ritme sirkadian.

Siklus perubahan rhodopsin utama pada batang retina

RHODOPSIN (dari bahasa Yunani rhodon - mawar dan opsis - penglihatan), ungu visual, utama. pigmen visual pada batang retina vertebrata (kecuali ikan dan amfibi tertentu pada tahap awal perkembangan) dan hewan invertebrata.

Menurut kimia Di alam, rhodopsin merupakan protein kompleks (kromoprotein), yang meliputi 11-cis-retinal (gugus kromoforik), suatu glikoprotein, yaitu protein yang dikombinasikan dengan gula, dan lipid (yang disebut bagian opsin). mol. massa rhodopsin vertebrata adalah kira-kira. 40.000, cephalopoda - kira-kira. 70.000 R. - dasar. komponen struktural dan fungsional segmen luar batang (lihat Penglihatan, Retina, Fotoreseptor).

Tindakan visual dimulai dengan penyerapan kuantum cahaya oleh R. (spektrum serapan maksimum R. adalah sekitar 500 nm). Dalam hal ini, isomerisasi 11-cis-retinal terjadi menjadi bentuk trans sepenuhnya (lihat rumus), yang menyebabkan dekomposisi bertahap (fotolisis) molekul R., perubahan transpor ion di fotoreseptor dan munculnya listrik. sinyal, yang ditransmisikan ke elemen saraf retina. Regenerasi R. dilakukan baik melalui sintesis dari 11-cis-retinal dan opsin yang dilepaskan setelah fotolisis, atau dengan penyerapan kuantum kedua oleh salah satu produk antara fotolisis, serta dalam proses sintesis cakram baru. segmen luar retina (yang terakhir adalah jalur utama batang).

Di dinding sel beberapa bakteri halofilik, ditemukan pigmen, yang juga mencakup retinal, glikoprotein, dan lipid. Radapsin bakteri ini (strukturnya belum diketahui secara pasti) tampaknya berpartisipasi dalam fotosintesis bersama dengan pigmen bakteri lainnya.

Arti khusus Efek fitokrom bersifat reversibel: kromoprotein ini (protein kompleks yang mengandung, selain asam amino, juga komponen pewarna) terdapat dalam dua bentuk yang dapat diubah menjadi satu sama lain.

Fitokrom biru 660 (Ф 660) memiliki serapan maksimum pada wilayah spektrum merah terang dengan panjang gelombang 660 nm, dan fitokrom hijau-biru 730 (Ф 730) - pada wilayah spektrum merah tua dengan panjang gelombang 730 nm.

Ketika disinari dengan lampu merah terang, F 660 yang tidak aktif berubah menjadi F 730 yang aktif secara fisiologis, dan ketika disinari dengan lampu merah tua, F 730 berubah menjadi F 660.

8 Protein makanan dan penyimpanan, seperti namanya, berfungsi sebagai sumber nutrisi internal, paling sering untuk embrio tumbuhan dan hewan, serta pada tahap awal perkembangan organisme muda.

Protein makanan meliputi albumen- komponen utama putih telur, Dan kasein- protein utama susu.

Di bawah aksi enzim pepsin Kasein menggumpal di perut, yang memastikan retensinya di saluran pencernaan dan penyerapan yang efektif. Kasein mengandung fragmen semua asam amino yang dibutuhkan tubuh.

Ferritin, yang ditemukan pada jaringan hewan, mengandung ion besi.

Protein penyimpanan juga termasuk mioglobin, yang komposisi dan strukturnya mirip dengan hemoglobin. mioglobin fokus terutama pada di otot, peran utamanya adalah penyimpanan oksigen, yang diberikan hemoglobin kepadanya. Ia dengan cepat jenuh dengan oksigen (jauh lebih cepat daripada hemoglobin), dan kemudian secara bertahap mentransfernya ke berbagai jaringan pada jaringan berikutnya aktivitas fisik dan kekurangan oksigen untuk melepaskannya..

Semua variasi fungsi ini berasal dari kumpulan 20 asam amino yang sangat sederhana yang membentuk rantai polipeptida suatu protein. Tepat jumlah yang berbeda Dan kombinasi yang berbeda asam amino ini dalam rantai dan menentukan keunikan protein tertentu.

Sama seperti makromolekul biologis lainnya (polisakarida, lipid, dan asam nukleat), protein merupakan komponen penting dari semua organisme hidup dan memainkan peran penting dalam kehidupan sel. Protein melakukan proses metabolisme. Mereka adalah bagian dari struktur intraseluler - organel dan sitoskeleton, disekresikan ke dalam ruang ekstraseluler, di mana mereka dapat bertindak sebagai sinyal yang ditransmisikan antar sel, berpartisipasi dalam hidrolisis makanan dan pembentukan zat antar sel.

Klasifikasi protein menurut fungsinya cukup sewenang-wenang, karena protein yang sama dapat menjalankan beberapa fungsi. Contoh multifungsi yang dipelajari dengan baik adalah lisil-tRNA sintetase, enzim dari kelas sintetase aminoasil-tRNA, yang tidak hanya menempelkan residu lisin ke tRNA, tetapi juga mengatur transkripsi beberapa gen. Protein melakukan banyak fungsi karena aktivitas enzimatiknya. Jadi, enzimnya adalah protein motorik miosin, protein pengatur protein kinase, protein transpor natrium-kalium adenosin trifosfatase, dll.

Model molekul enzim urease bakteri Helicobacter pylori

Fungsi katalitik

Fungsi protein yang paling terkenal dalam tubuh adalah mengkatalisis berbagai reaksi kimia. Enzim adalah protein yang mempunyai sifat katalitik spesifik, yaitu setiap enzim mengkatalisis satu atau lebih reaksi serupa. Enzim mengkatalisis reaksi yang memecah molekul kompleks (katabolisme) dan mensintesisnya (anabolisme), termasuk replikasi dan perbaikan DNA serta sintesis RNA cetakan. Pada tahun 2013, lebih dari 5.000 ribu enzim telah dideskripsikan. Percepatan suatu reaksi akibat katalisis enzimatik bisa sangat besar: misalnya, reaksi yang dikatalisis oleh enzim orotidin 5"-fosfat dekarboksilase berlangsung 10 17 kali lebih cepat daripada reaksi yang tidak dikatalisis (waktu paruh dekarboksilasi asam orotik adalah 78 juta tahun tanpa enzim dan 18 milidetik dengan partisipasi enzim) Molekul yang menempel pada enzim dan berubah akibat reaksi disebut substrat.

Terlepas dari kenyataan bahwa enzim biasanya terdiri dari ratusan residu asam amino, hanya sebagian kecil dari mereka yang berinteraksi dengan substrat, dan bahkan lebih kecil lagi - rata-rata 3-4 residu asam amino, seringkali terletak berjauhan dalam satu sama lain. struktur primer- berpartisipasi langsung dalam katalisis. Bagian molekul enzim yang memediasi pengikatan substrat dan katalisis disebut situs aktif.

Persatuan Internasional Biokimia dan Biologi Molekuler pada tahun 1992 mengusulkan tata nama hierarki akhir untuk enzim berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisisnya. Menurut tata nama ini, nama enzim harus selalu mempunyai akhiran - aza dan terbentuk dari nama reaksi yang dikatalisis dan substratnya. Setiap enzim diberi kode tersendiri, yang memudahkan untuk menentukan posisinya dalam hierarki enzim. Berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisisnya, semua enzim dibagi menjadi 6 kelas:

CF 1: Oksidoreduktase yang mengkatalisis reaksi redoks;
CF 2: Transferase yang mengkatalisis perpindahan gugus kimia dari satu molekul substrat ke molekul substrat lainnya;
CF 3: Hidrolase yang mengkatalisis hidrolisis ikatan kimia;
EF 4: Lyase yang mengkatalisis pemutusan ikatan kimia tanpa hidrolisis dengan pembentukan ikatan rangkap pada salah satu produk;
EC 5: Isomerase yang mengkatalisis perubahan struktural atau geometris pada molekul substrat;
EC 6: Ligase yang mengkatalisis pembentukan ikatan kimia antar substrat akibat hidrolisis ikatan difosfat ATP atau trifosfat serupa.

Fungsi struktural

Keterangan lebih lanjut: Fungsi struktural protein, Protein fibrilar

Protein struktural sitoskeleton, seperti semacam penguat, memberi bentuk pada sel dan banyak organel serta terlibat dalam perubahan bentuk sel. Sebagian besar protein struktural berbentuk filamen: misalnya, monomer aktin dan tubulin berbentuk globular, protein larut, tetapi setelah polimerisasi mereka membentuk filamen panjang yang membentuk sitoskeleton, yang memungkinkan sel mempertahankan bentuknya. Kolagen dan elastin adalah komponen utama zat antar sel jaringan ikat (misalnya tulang rawan), dan protein struktural lainnya, keratin, terdiri dari rambut, kuku, bulu burung, dan beberapa cangkang.

Fungsi pelindung

Keterangan lebih lanjut: Fungsi pelindung protein

Ada beberapa jenis fungsi pelindung protein:

Perlindungan fisik. Perlindungan fisik tubuh disediakan oleh Kolagen - protein yang membentuk dasar zat antar sel jaringan ikat (termasuk tulang, tulang rawan, tendon, dan lapisan dalam kulit (dermis)); keratin, yang menjadi dasar sisik tanduk, rambut, bulu, tanduk dan turunan epidermis lainnya. Biasanya, protein tersebut dianggap sebagai protein dengan fungsi struktural. Contoh protein dalam kelompok ini adalah fibrinogen dan trombin, yang berperan dalam pembekuan darah.
Perlindungan bahan kimia. Pengikatan racun oleh molekul protein dapat memastikan detoksifikasinya. Enzim hati memainkan peran yang sangat penting dalam detoksifikasi pada manusia, memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk larut, yang memfasilitasi pembuangannya dengan cepat dari tubuh.
Perlindungan kekebalan. Protein yang membentuk darah dan cairan biologis lainnya terlibat dalam respons perlindungan tubuh terhadap kerusakan dan serangan patogen. Protein dari sistem komplemen dan antibodi (imunoglobulin) termasuk dalam protein kelompok kedua; mereka menetralisir bakteri, virus atau protein asing. Antibodi yang merupakan bagian dari sistem kekebalan adaptif menempel pada zat, antigen, yang asing bagi organisme tertentu, dan dengan demikian menetralisirnya, mengarahkannya ke tempat kehancuran. Antibodi dapat disekresikan ke dalam ruang ekstraseluler atau tertanam dalam membran limfosit B khusus yang disebut sel plasma.

Fungsi regulasi

Keterangan lebih lanjut: Aktivator (protein), Proteasome, Fungsi pengaturan protein

Banyak proses di dalam sel diatur oleh molekul protein, yang tidak berfungsi sebagai sumber energi atau bahan pembangun sel. Protein ini mengatur perkembangan sel melalui siklus sel, transkripsi, translasi, penyambungan, aktivitas protein lain, dan banyak proses lainnya. Protein menjalankan fungsi pengaturannya baik melalui aktivitas enzimatik (misalnya, protein kinase) atau melalui ikatan spesifik dengan molekul lain. Dengan demikian, faktor transkripsi, protein aktivator dan protein penekan, dapat mengatur intensitas transkripsi gen dengan mengikat urutan pengaturnya. Pada tingkat translasi, pembacaan banyak mRNA juga diatur oleh penambahan faktor protein.

Peran paling penting dalam pengaturan proses intraseluler dimainkan oleh protein kinase dan protein fosfatase - enzim yang mengaktifkan atau menekan aktivitas protein lain dengan menempelkan atau menghilangkan gugus fosfat ke dalamnya.

Fungsi sinyal

Keterangan lebih lanjut: Fungsi sinyal protein, Hormon, Sitokin

Fungsi sinyal protein adalah kemampuan protein untuk berfungsi sebagai zat pemberi sinyal, mentransmisikan sinyal antar sel, jaringan, organ, dan organisme. Fungsi pensinyalan sering digabungkan dengan fungsi pengaturan, karena banyak protein pengatur intraseluler juga mengirimkan sinyal.

Fungsi pensinyalan dilakukan oleh protein - Hormon, Sitokin, faktor pertumbuhan, dll.

Hormon dibawa dalam darah. Kebanyakan hormon hewan adalah protein atau peptida. Pengikatan suatu hormon pada reseptornya merupakan sinyal yang memicu respon sel. Hormon mengatur konsentrasi zat dalam darah dan sel, pertumbuhan, reproduksi dan proses lainnya. Contoh protein tersebut adalah insulin, yang mengatur konsentrasi glukosa dalam darah.

Sel berinteraksi satu sama lain menggunakan protein sinyal yang ditransmisikan melalui zat antar sel. Protein tersebut mencakup, misalnya, sitokin dan faktor pertumbuhan.

Sitokin adalah molekul pemberi sinyal peptida. Mereka mengatur interaksi antar sel, menentukan kelangsungan hidup mereka, merangsang atau menekan pertumbuhan, diferensiasi, aktivitas fungsional dan apoptosis, memastikan koordinasi tindakan imun, endokrin dan sistem saraf. Contoh sitokin adalah faktor nekrosis tumor, yang mengirimkan sinyal inflamasi antar sel tubuh.

Fungsi transportasi

Keterangan lebih lanjut: Fungsi transportasi protein

Protein larut yang terlibat dalam pengangkutan molekul kecil harus memiliki afinitas tinggi terhadap substrat bila berada dalam konsentrasi tinggi dan mudah dilepaskan di area dengan konsentrasi substrat rendah. Contoh protein transpor adalah hemoglobin, yang mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan lain dan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru, dan selain protein homolognya, ditemukan di semua kerajaan organisme hidup.

Beberapa protein membran terlibat dalam pengangkutan molekul kecil melintasi membran sel, mengubah permeabilitasnya. Komponen lipid pada membran bersifat kedap air (hidrofobik), yang mencegah difusi molekul polar atau bermuatan (ion). Protein transpor membran biasanya dibagi menjadi protein saluran dan protein pembawa. Protein saluran mengandung pori-pori internal berisi air yang memungkinkan ion (melalui saluran ion) atau molekul air (melalui protein aquaporin) bergerak melintasi membran. Banyak saluran ion dikhususkan untuk mengangkut hanya satu ion; Jadi, saluran kalium dan natrium sering kali membedakan ion-ion serupa ini dan hanya mengizinkan satu ion saja yang melewatinya. Protein pengangkut mengikat, seperti enzim, setiap molekul atau ion yang diangkut dan, tidak seperti saluran, dapat melakukan transpor aktif menggunakan energi ATP. “Pembangkit tenaga listrik sel” - ATP sintase, yang mensintesis ATP karena gradien proton, juga dapat diklasifikasikan sebagai protein transpor membran.

Fungsi cadangan (cadangan).

Protein ini termasuk apa yang disebut protein cadangan, yang disimpan sebagai sumber energi dan materi dalam benih tumbuhan (misalnya globulin 7S dan 11S) dan telur hewan. Sejumlah protein lain digunakan dalam tubuh sebagai sumber asam amino, yang pada gilirannya merupakan prekursor zat aktif biologis yang mengatur proses metabolisme.

Fungsi reseptor

Keterangan lebih lanjut: Reseptor sel

Reseptor protein dapat ditemukan di sitoplasma dan tertanam di membran sel. Salah satu bagian dari molekul reseptor merasakan sinyal, seringkali berupa sinyal kimia, dan dalam beberapa kasus ringan, tekanan mekanis (seperti peregangan), atau rangsangan lainnya. Ketika suatu sinyal bekerja pada bagian tertentu dari molekul - protein reseptor - terjadi perubahan konformasi. Akibatnya, konformasi bagian lain dari molekul, yang mentransmisikan sinyal ke komponen seluler lainnya, berubah. Ada beberapa mekanisme transmisi sinyal. Beberapa reseptor mengkatalisis reaksi kimia tertentu; yang lain berfungsi sebagai saluran ion yang membuka atau menutup ketika dipicu oleh sinyal; yang lain lagi secara khusus mengikat molekul pembawa pesan intraseluler. Pada reseptor membran, bagian molekul yang berikatan dengan molekul pemberi sinyal terletak di permukaan sel, dan domain yang mentransmisikan sinyal ada di dalam.

Fungsi motorik (motorik).

Seluruh kelas protein motorik memberikan pergerakan tubuh, misalnya kontraksi otot, termasuk penggerak (miosin), pergerakan sel-sel dalam tubuh (misalnya pergerakan leukosit amoeboid), pergerakan silia dan flagela, dan juga aktif dan terarah. transportasi intraseluler (kinesin, dynein). Dynein dan kinesin mengangkut molekul sepanjang mikrotubulus menggunakan hidrolisis ATP sebagai sumber energi. Dynein mengangkut molekul dan organel dari bagian perifer sel menuju sentrosom, kinesin - dalam arah yang berlawanan. Dynein juga bertanggung jawab atas pergerakan silia dan flagela pada eukariota. Varian sitoplasma miosin dapat terlibat dalam pengangkutan molekul dan organel sepanjang mikrofilamen.

Fungsi struktural

Fungsi katalitik

Fungsi protein dalam tubuh

Fungsi protein yang paling terkenal dalam tubuh adalah mengkatalisis berbagai reaksi kimia. Enzim adalah protein yang mempunyai sifat katalitik spesifik, yaitu setiap enzim mengkatalisis satu atau lebih reaksi serupa. Enzim mengkatalisis reaksi yang memecah molekul kompleks (katabolisme) dan mensintesisnya (anabolisme), termasuk replikasi dan perbaikan DNA serta sintesis RNA cetakan. Pada tahun 2013, lebih dari 5.000 ribu enzim telah dideskripsikan. Percepatan suatu reaksi akibat katalisis enzimatik bisa sangat besar: misalnya, reaksi yang dikatalisis oleh enzim orotidin 5"-fosfat dekarboksilase berlangsung 1017 kali lebih cepat daripada reaksi yang tidak dikatalisis (waktu paruh dekarboksilasi asam orotik adalah 78 juta tahun tanpa enzim dan 18 milidetik dengan partisipasi enzim). Molekul , yang menempel pada enzim dan berubah akibat reaksi disebut substrat.

Ada beberapa jenis fungsi pelindung protein:

Perlindungan fisik. Perlindungan fisik tubuh diberikan oleh kolagen, protein yang membentuk dasar zat antar sel jaringan ikat (termasuk tulang, tulang rawan, tendon dan lapisan dalam kulit (dermis); keratin, yang membentuk dasar sisik tanduk, rambut , bulu, tanduk dan turunan lain dari epidermis.Biasanya protein tersebut dianggap sebagai protein dengan fungsi struktural.Contoh protein dalam kelompok ini adalah fibrinogen dan trombin, yang terlibat dalam pembekuan darah.

Perlindungan bahan kimia. Pengikatan racun oleh molekul protein dapat memastikan detoksifikasinya. Khususnya peran penting Enzim hati berperan dalam detoksifikasi pada manusia, memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk larut, yang memfasilitasi pembuangannya dengan cepat dari tubuh.

Perlindungan kekebalan. Protein yang membentuk darah dan cairan biologis lainnya terlibat dalam respons pertahanan tubuh terhadap kerusakan dan serangan patogen. Protein dari sistem komplemen dan antibodi (imunoglobulin) termasuk dalam protein kelompok kedua; mereka menetralisir bakteri, virus atau protein asing. Antibodi yang merupakan bagian dari sistem kekebalan adaptif menempel pada zat, antigen, yang asing bagi organisme tertentu, dan dengan demikian menetralisirnya, mengarahkannya ke tempat kehancuran. Antibodi dapat disekresikan ke dalam ruang ekstraseluler atau tertanam dalam membran limfosit B khusus yang disebut sel plasma.

Fungsi perlindungan fisik serupa dilakukan oleh protein struktural yang membentuk dinding sel beberapa protista (misalnya, alga hijau Chlamydomonas) dan kapsid virus.

Fungsi pelindung fisik protein mencakup kemampuan darah untuk membeku, yang disediakan oleh protein fibrinogen yang terkandung dalam plasma darah. Fibrinogen tidak berwarna; ketika darah mulai menggumpal, ia dibelah oleh enzim [[tro setelah pembelahan, monomer terbentuk - fibrin, yang, pada gilirannya, berpolimerisasi dan mengendap menjadi benang putih). Fibrin yang mengendap membuat darah tidak cair, melainkan agar-agar. Dalam proses pembekuan darah, protein dasar - setelah terbentuk endapan, dari untaian fibrin dan sel darah merah, ketika fibrin dikompresi, membentuk trombus merah yang kuat.

Fungsi pelindung bahan kimia

Protein pelindung sistem kekebalan juga termasuk interferon. Protein ini diproduksi oleh sel yang terinfeksi virus. Efeknya terhadap sel tetangga memberikan resistensi antivirus dengan menghalangi penggandaan virus atau perakitan partikel virus di sel target. Interferon juga memiliki mekanisme kerja lain, misalnya mempengaruhi aktivitas limfosit dan sel lain dari sistem kekebalan.

Fungsi pelindung aktif

Racun protein hewan

Tupai juga dapat berfungsi untuk melindungi diri dari predator atau menyerang mangsa. Protein dan peptida tersebut ditemukan dalam racun sebagian besar hewan (misalnya ular, kalajengking, cnidaria, dll.). Protein yang terkandung dalam racun memiliki mekanisme kerja yang berbeda-beda. Oleh karena itu, bisa ular viper seringkali mengandung enzim fosfolipase, yang menyebabkan rusaknya membran sel dan akibatnya terjadi hemolisis sel darah merah dan pendarahan. Racun Adder didominasi oleh neurotoksin; misalnya, racun krait mengandung protein α-bungarotoxin (penghambat reseptor nikotinik asetilkolin dan β-bungarotoxin (menyebabkan pelepasan asetilkolin secara konstan dari ujung saraf dan dengan demikian menipisnya cadangannya); efek gabungan dari racun ini menyebabkan kematian akibat kelumpuhan otot .

Racun protein bakteri

Racun protein bakteri - toksin botulinum, toksin tetanospasmin yang dihasilkan oleh agen penyebab tetanus, toksin difteri dari agen penyebab difteri, toksin kolera. Banyak di antaranya merupakan campuran beberapa protein dengan mekanisme aksi berbeda. Beberapa racun bakteri yang bersifat protein adalah racun yang sangat kuat; komponen toksin botulinum adalah bahan alami paling beracun yang diketahui.

Racun bakteri patogen dari genus Klostridium, rupanya, dibutuhkan oleh bakteri anaerob untuk mempengaruhi seluruh tubuh secara keseluruhan, menyebabkan kematiannya - hal ini memungkinkan bakteri untuk makan dan berkembang biak “dengan bebas dari hukuman”, dan setelah meningkatkan populasinya secara signifikan, meninggalkan tubuh dalam bentuk spora.

Signifikansi biologis dari racun dari banyak bakteri lain tidak diketahui secara pasti.

Racun tanaman protein

Pada tumbuhan, zat non protein (alkaloid, glikosida, dll) biasanya digunakan sebagai racun. Namun tumbuhan juga mengandung racun protein. Jadi, biji jarak (tanaman dari keluarga spurge) mengandung protein toksin risin. Toksin ini menembus sitoplasma sel usus, dan subunit enzimatiknya, yang bekerja pada ribosom, menghalangi translasi secara permanen.

Tautan

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apa itu “Fungsi pelindung protein” di kamus lain:

Istilah ini memiliki arti lain, lihat Protein (arti). Protein (protein, polipeptida) adalah zat organik bermolekul tinggi yang terdiri dari asam alfa amino yang dihubungkan dalam suatu rantai melalui ikatan peptida. Pada organisme hidup... ... Wikipedia

Kristal dari berbagai protein tumbuh di stasiun luar angkasa Mir dan selama penerbangan ulang-alik NASA. Protein yang sangat murni membentuk kristal pada suhu rendah, yang digunakan untuk mendapatkan model protein. Protein (protein, ... ... Wikipedia

I Kulit (cutis) adalah organ kompleks yang merupakan penutup luar tubuh hewan dan manusia, yang melakukan berbagai fungsi fisiologis. ANATOMI DAN HISTOLOGI Pada manusia, luas permukaan sel darah adalah 1,5 2 m2 (tergantung tinggi badan, jenis kelamin, ... ... Ensiklopedia kedokteran

Jaringan cair yang beredar dalam sistem peredaran darah manusia dan hewan; memastikan aktivitas vital sel dan jaringan serta kinerjanya dalam berbagai fungsi fisiologis. Salah satu fungsi utama K. adalah pengangkutan gas (O2 dari organ... ...

HATI- (Nerag), kelenjar lobular besar tubuh hewan, terlibat dalam proses pencernaan, metabolisme, sirkulasi darah, menjaga keteguhan internal. lingkungan tubuh. Terletak di bagian anterior rongga perut tepat di belakang... ...

I Lambung adalah bagian saluran pencernaan yang diperluas di mana bahan kimia dan restorasi mekanis makanan. Struktur perut hewan. Ada kelenjar kelenjar, atau pencernaan, yang dindingnya mengandung... ... Ensiklopedia Besar Soviet

DARAH- Gambar mikroskopis darah sapi, unta, kuda, domba, babi, anjing. Gambaran mikroskopis darah sapi (I>>), unta (II), kuda (III), domba (IV), babi (V), anjing (VI): 1 … … Kamus ensiklopedis kedokteran hewan

Anatomi manusia normal (sistematis) adalah bagian anatomi manusia yang mempelajari struktur yang “normal”, yaitu tubuh manusia yang sehat berdasarkan sistem organ, organ, dan jaringan. Organ bagian tubuh suatu bentuk tertentu dan desain,... ... Wikipedia

I (sanguis) jaringan cair yang melakukan pengangkutan dalam tubuh zat kimia(termasuk oksigen), yang menyebabkan integrasi proses biokimia yang terjadi di berbagai sel dan ruang antar sel menjadi satu sistem... Ensiklopedia kedokteran

Fungsi pelindung protein. Struktur dan fungsi protein