Białka są podstawą wszystkich żywych organizmów. To właśnie te substancje pełnią funkcję składnika błon komórkowych, organelli, chrząstek, ścięgien i rogów, jednak funkcja ochronna białek jest jedną z najważniejszych.

Białka: cechy strukturalne

Wraz z lipidami, węglowodanami i kwasami nukleinowymi białka są substancjami organicznymi, które stanowią podstawę istot żywych. Wszystkie są naturalnymi biopolimerami. Substancje te składają się z wielokrotnie powtarzających się jednostek strukturalnych. Nazywane są monomerami. W przypadku białek takimi jednostkami strukturalnymi są aminokwasy. Łącząc się w łańcuchy, tworzą dużą makrocząsteczkę.

Poziomy organizacji przestrzennej białka

Łańcuch dwudziestu aminokwasów może tworzyć różne struktury. Są to poziomy organizacji przestrzennej lub konformacji reprezentowane przez łańcuch aminokwasów. Kiedy skręca się w spiralę, pojawia się wtórne. Struktura trzeciorzędowa powstaje, gdy poprzednia konformacja jest skręcona w zwój lub kulkę. Ale kolejna struktura jest najbardziej złożona - czwartorzędowa. Składa się z kilku kulek.

Właściwości białka

Jeśli struktura czwartorzędowa zostanie zniszczona do pierwotnej, a mianowicie do łańcucha aminokwasów, następuje proces zwany denaturacją. Jest odwracalny. Łańcuch aminokwasów jest w stanie ponownie tworzyć bardziej złożone struktury. Ale kiedy nastąpi zniszczenie, tj. zniszczenia pierwotnego nie można już przywrócić. Taki proces jest nieodwracalny. Zniszczenia dokonał każdy z nas, gdy poddaliśmy obróbce termicznej produkty składające się z białka - jajka kurze, ryby, mięso.

Funkcje białek: stół

Cząsteczki białka są bardzo wszechstronne. Powoduje to szeroki zakres ich możliwości, które determinowane są funkcjami białek (tabela zawiera: niezbędne informacje) są warunkiem koniecznym istnienia organizmów żywych.

Funkcja białka	Znaczenie i istota procesu	Nazwa białek pełniących funkcję
Budowa (strukturalny)	Białko to materiał budowlany dla wszystkich struktur ciała: od błon komórkowych po mięśnie i więzadła.	kolagen, fibroina
Energia	Podczas rozpadu białek uwalniana jest energia niezbędna do realizacji procesów życiowych organizmu (1 g białka - 17,2 kJ energii).	Prolamina
Sygnał	Związki białkowe błon komórkowych są w stanie rozpoznać określone substancje z otoczenia.	Glikoproteiny
Skurczony	Zapewnienie aktywności fizycznej.	aktyna, miozyna
rezerwa	Dostarczenie składników odżywczych.	nasiona bielma
Transport	Zapewnienie wymiany gazowej.	Hemoglobina
Regulacyjne	Regulacja procesów chemicznych i fizjologicznych w organizmie.	Hormony białkowe
katalityczny	Przyspieszenie reakcji chemicznych.	Enzymy (enzymy)

Ochronna funkcja białek w organizmie

Jak widać, funkcje białek są bardzo zróżnicowane i ważne w ich znaczeniu. Ale nie wspomnieliśmy o jeszcze jednym z nich. Funkcja ochronna białka w organizmie ma zapobiegać przenikaniu obcych substancji, które mogą wyrządzić znaczne szkody dla organizmu. Jeśli tak się stanie, wyspecjalizowane białka są w stanie je zneutralizować. Ci obrońcy nazywani są przeciwciałami lub immunoglobulinami.

Proces powstawania odporności

Z każdym oddechem do naszego organizmu dostają się chorobotwórcze bakterie i wirusy. Wchodzą do krwi, gdzie zaczynają się aktywnie rozmnażać. Jednak na ich drodze stoi poważna przeszkoda. Są to białka osocza – immunoglobuliny lub przeciwciała. Są wyspecjalizowane i charakteryzują się zdolnością rozpoznawania i neutralizowania substancji i struktur obcych dla organizmu. Nazywane są antygenami. Tak manifestuje się ochronna funkcja białek. Przykłady tego można kontynuować informacją o interferonie. Białko to jest również wyspecjalizowane i rozpoznaje wirusy. Substancja ta jest nawet podstawą wielu leków immunostymulujących.

Dzięki obecności białka ochronne organizm jest w stanie oprzeć się cząsteczkom chorobotwórczym, tj. rozwija odporność. Może być wrodzony i nabyty. Wszystkie organizmy są obdarzone pierwszym od momentu narodzin, dzięki czemu możliwe jest życie. A nabyte pojawia się po przeniesieniu różnych chorób zakaźnych.

Ochrona mechaniczna

Białka pełnią funkcję ochronną, bezpośrednio chroniąc komórki i cały organizm przed wpływami mechanicznymi. Na przykład skorupiaki pełnią rolę muszli, niezawodnie chroniącej całą zawartość. Kości, mięśnie i chrząstki stanowią podstawę ciała i nie tylko zapobiegają uszkodzeniom tkanek miękkich i narządów, ale także zapewniają jego ruch w przestrzeni.

Tworzenie skrzepliny

Proces krzepnięcia krwi jest również funkcją ochronną białek. Jest to możliwe dzięki obecności wyspecjalizowanych komórek - płytek krwi. Kiedy naczynia krwionośne są uszkodzone, zapadają się. W wyniku osocza fibrynogen przekształca się w jego nierozpuszczalną formę – fibrynę. Jest to złożony proces enzymatyczny, w wyniku którego włókna fibrynowe bardzo często przeplatają się i tworzą gęstą sieć uniemożliwiającą odpływ krwi. Innymi słowy, powstaje skrzep krwi lub zakrzep. To jest reakcja obronna organizm. W normalnym życiu proces ten trwa maksymalnie dziesięć minut. Ale z - hemofilią, która dotyka głównie mężczyzn, człowiek może umrzeć nawet przy niewielkim urazie.

Jednakże, jeśli skrzepy tworzą się w naczyniu krwionośnym, może to być bardzo niebezpieczne. W niektórych przypadkach prowadzi to nawet do naruszenia jego integralności i krwotoku wewnętrznego. W takim przypadku zaleca się leki, wręcz przeciwnie, rozrzedzając krew.

Ochrona chemiczna

Ochronna funkcja białek przejawia się również w: walka chemiczna z substancjami chorobotwórczymi. I zaczyna się w ustach. W nim jedzenie powoduje odruchowe wydzielanie śliny. Podstawą tej substancji jest woda, enzymy rozkładające polisacharydy i lizozym. To właśnie ta ostatnia substancja neutralizuje szkodliwe cząsteczki, chroniąc organizm przed ich dalszym działaniem. Znajduje się również w błonach śluzowych przewodu pokarmowego oraz w płynie łzowym, który przemywa rogówkę oka. Lizozym występuje w dużych ilościach w mleko matki, śluz nosogardzieli i białko jaj kurzych.

Tak więc funkcja ochronna białek przejawia się przede wszystkim w neutralizacji cząstek bakteryjnych i wirusowych we krwi organizmu. W rezultacie rozwija zdolność do opierania się czynnikom chorobotwórczym. Nazywa się to odpornością. Białka tworzące szkielet zewnętrzny i wewnętrzny chronią zawartość wewnętrzną przed uszkodzenie mechaniczne. A substancje białkowe znajdujące się w ślinie i innych mediach zapobiegają działaniu środków chemicznych na organizm. Innymi słowy, funkcją ochronną białek jest zapewnienie niezbędne warunki dla wszystkich procesów życiowych.

Białka ochronne

Białka ochronne pozwalają chronić organizm przed inwazją atakujących bakterii, wirusów oraz przed wnikaniem obcych białek (uogólniona nazwa ciał obcych to antygeny).

Rolę białek ochronnych pełnią immunoglobuliny (inna ich nazwa to przeciwciała), rozpoznają antygeny, które przeniknęły do ​​organizmu i mocno się z nimi wiążą.

W organizmie ssaków, w tym człowieka, występuje pięć klas immunoglobulin: M, G, A, D i E, ich budowa, jak sama nazwa wskazuje, jest kulista, ponadto wszystkie są zbudowane w podobny sposób. Organizacja molekularna przeciwciała pokazano na szkiełku na przykładzie immunoglobuliny klasy G. Cząsteczka zawiera cztery łańcuchy polipeptydowe połączone trzema mostki dwusiarczkowe S-S(są pokazane na slajdzie) z pogrubionymi wiązaniami walencyjnymi i dużymi symbolami S ), dodatkowo każdy łańcuch polimerowy zawiera wewnątrzłańcuchowe mostki dwusiarczkowe .

Dwa duże łańcuchy polimerowe (podświetlone na niebiesko) zawierają 400-600 reszt aminokwasowych.

Dwa inne łańcuchy (podświetlone w zielonym) są prawie o połowę krótsze i zawierają około 220 reszt aminokwasowych. Wszystkie cztery łańcuchy są umieszczone w taki sposób, że końcowe grupy H2N są skierowane w jednym kierunku.

Po zetknięciu się organizmu z obcym białkiem (antygenem) komórki układu odpornościowego zaczynają wytwarzać immunoglobuliny (przeciwciała), które gromadzą się w surowicy krwi. W pierwszym etapie główna praca jest wykonywana przez odcinki łańcucha zawierające zacisk H 2 N (na Rys. 27 odpowiednie odcinki są oznaczone kolorem jasnoniebieskim i jasnozielonym). To są miejsca wychwytywania antygenu. W procesie syntezy immunoglobulin regiony te powstają w taki sposób, aby ich struktura i konfiguracja jak najbardziej odpowiadały strukturze zbliżającego się antygenu (jak klucz do zamka, jak enzymy, ale zadania w ta sprawa inni). Tak więc dla każdego antygenu, jako odpowiedź immunologiczna, tworzone jest ściśle indywidualne przeciwciało. Żadne znane białko nie może zmienić swojej struktury tak „plastycznie” w zależności od czynników zewnętrznych, poza immunoglobulinami. Enzymy rozwiązują problem strukturalnej zgodności z odczynnikiem w inny sposób - przy pomocy gigantycznego zestawu różnych enzymów na wszystkie możliwe przypadki, a immunoglobuliny każdorazowo odbudowują „narzędzie pracy”. Co więcej, region zawiasowy immunoglobuliny zapewnia dwóm regionom wychwytującym pewną niezależną mobilność, w wyniku czego cząsteczka immunoglobuliny może natychmiast „znaleźć” dwa najdogodniejsze regiony do wychwytywania w antygenie w celu jego bezpiecznego zamocowania, co przypomina działania stworzenia skorupiaków.

Następnie włącza się łańcuch kolejnych reakcji układu odpornościowego organizmu, łączy się immunoglobuliny innych klas, w wyniku czego obce białko zostaje dezaktywowane, a następnie antygen (obcy mikroorganizm lub toksyna) zostaje zniszczony i usunięty.

Po kontakcie z antygenem osiągane jest maksymalne stężenie immunoglobuliny (w zależności od charakteru antygenu i indywidualne cechy sam organizm) w ciągu kilku godzin (czasami kilku dni). Organizm zachowuje pamięć o takim kontakcie, a po ponownym zaatakowaniu tym samym antygenem, immunoglobuliny gromadzą się w surowicy krwi znacznie szybciej iw większych ilościach - pojawia się odporność nabyta.

Powyższa klasyfikacja białek jest nieco arbitralna, na przykład białko trombiny, wymienione wśród białek ochronnych, jest zasadniczo enzymem katalizującym hydrolizę wiązań peptydowych, czyli należy do klasy proteaz.

na białka ochronne często określane jako białka jad węża i toksyczne białka Niektóre rośliny ponieważ ich zadaniem jest ochrona organizmu przed uszkodzeniami.

Istnieją białka, których funkcje są tak wyjątkowe, że trudno je sklasyfikować. Na przykład białko monellina, znaleziona w afrykańskiej roślinie, ma bardzo słodki smak i była przedmiotem badań jako nietoksyczna substancja, którą można stosować zamiast cukru w ​​celu zapobiegania otyłości. Osocze krwi niektórych ryb antarktycznych zawiera białka o właściwościach przeciw zamarzaniu, które zapobiegają zamarzaniu krwi tych ryb.

właściwości ochronne posiadają białka układu krzepnięcia krwi np. fibrynogen, trombina. Biorą udział w tworzeniu skrzepu krwi, który zatyka uszkodzone naczynie i zapobiega utracie krwi.

5 Skurczowe i motoryczne Białka dają organizmowi zdolność kurczenia się, zmiany kształtu i poruszania się, przede wszystkim mówimy o mięśniach. 40% masy wszystkich białek zawartych w mięśniach to miozyna (mys, myos, grecki. - mięśnie). Jego cząsteczka zawiera zarówno części włókniste, jak i kuliste.

Takie cząsteczki łączą się w duże agregaty zawierające 300-400 cząsteczek.

Gdy stężenie jonów wapnia zmienia się w przestrzeni otaczającej włókna mięśniowe, następuje odwracalna zmiana konformacji cząsteczek - zmiana kształtu łańcucha na skutek rotacji poszczególnych fragmentów wokół wiązań walencyjnych. Prowadzi to do skurczu i rozluźnienia mięśni, sygnał do zmiany stężenia jonów wapnia pochodzi z zakończenia nerwowe we włóknach mięśniowych. Sztuczne skurcze mięśni mogą być spowodowane działaniem impulsów elektrycznych, prowadzących do gwałtownej zmiany stężenia jonów wapnia, jest to podstawa do stymulacji mięśnia sercowego do przywrócenia pracy serca.

Ze względu na przesuwanie się względem siebie aktyny ( aktyny) i miozyny ( miozyny) protofibryle, dochodzi do skurczu mięśni, a także do wewnątrzkomórkowych skurczów niemięśniowych. Ruch rzęsek i wici wiąże się ze ślizganiem się mikrotubul względem siebie, które mają charakter białkowy.

Niektóre ryby arktyczne i antarktyczne zawierają we krwi białka - środki przeciw zamarzaniu, które zapobiegają zamarzaniu.

Niektóre białka, pełniąc swoje funkcje, nadają komórce zdolność do kurczenia się lub poruszania. Białka te obejmują aktynę i miozynę, białka fibrylarne zaangażowane w skurcz mięśni szkieletowych. Innym przykładem takich białek jest tubulina, z której zbudowane są organelle komórkowe, mikrotubule. Mikrotubule regulują rozdział chromatyd podczas podziału komórek. Mikrotubule - ważne elementy rzęski i wici, które pomagają komórkom poruszać się.

Jednak jest duża liczba białka o unikalnych funkcjach, których nie obejmuje ta dość prosta klasyfikacja.

6 białek regulatorowych, częściej nazywane hormonami, biorą udział w różnych procesach fizjologicznych.

Białka regulacyjne są duża grupa hormony białkowe zaangażowane w utrzymanie niezmienności środowiska wewnętrznego organizmu, które działają na określone komórki docelowe.

Wiele hormonów to oligopeptydy lub białka (np. insulina, glukagon [antagonista insuliny], hormon adrenokortykotropowy itp.).

Hormon insuliny składa się z dwóch łańcuchów α połączonych mostkami dwusiarczkowymi.

Insulina jest hormonem wytwarzanym w komórkach wysp Langerhansa w trzustce. Odgrywa kluczową rolę w metabolizmie glukozy we krwi.

Ponadto białka regulatorowe obejmują białka, których przyłączenie do innych białek lub innych struktur komórkowych reguluje ich funkcję. Na przykład białko kalmodulina w kompleksie z czterema jonami Ca2+ może przyłączać się do niektórych enzymów, zmieniając ich aktywność.

Regulacyjne białka wiążące DNA, przyłączające się w określonych momentach do określonych regionów DNA, mogą regulować szybkość odczytywania informacji genetycznej.

Przysadka mózgowa syntetyzuje hormon regulujący wzrost organizmu. Istnieją białka regulatorowe, które kontrolują biosyntezę różnych enzymów w organizmie.

Rysunek przedstawia - INSULIN PROTEIN - w postaci modelu trójwymiarowego oraz w postaci struktury trzeciorzędowej. Składa się z dwóch łańcuchów α-helikalnych połączonych dwoma mostkami dwusiarczkowymi (porównaj z rys. 2, gdzie schematycznie pokazano jego strukturę)

CZĄSTECZKA INSULINY, zbudowany z 51 reszt aminokwasowych, fragmenty tych samych aminokwasów zaznaczono odpowiednim kolorem tła. Zawarte w łańcuchu reszty aminokwasowe cysteiny (w skrócie CIS) tworzą mostki dwusiarczkowe -S-S-, które łączą dwie cząsteczki polimeru lub tworzą zworki w ramach jednego łańcucha.

Receptor ( sygnał) funkcja białka

Niektóre białka osadzone w błonie komórkowej potrafią zmieniać swoją strukturę pod wpływem środowiska zewnętrznego.

W ten sposób odbierane są sygnały z zewnątrz, a informacje przekazywane są do komórki.

Przykładem może być fitochrom- światłoczułe białko, które reguluje fotoperiodyczną odpowiedź roślin oraz opsyna - składnik rodopsyna pigment - , integralne białko błonowe znajdujące się w komórkach siatkówki.

Phytochrome (od Phyto... i gr. chroma - kolor, farba) niebieski pigment z grupy białek złożonych - chromoprotein; obecne w komórkach organizmów fotosyntetycznych. Po raz pierwszy został odkryty przez amerykańskiego biochemika W. Butlera w 1959 roku w liścieniach siewek rzepy uprawianych w ciemności.

Niebieskawe fitochromy to nieaktywne fotosyntetycznie pigmenty.

Ustalono jednak, że synteza biopolimerów (DNA, RNA, białek), układów do biosyntezy chlorofilu, karotenoidów, antocyjanów, fosforanów organicznych i witamin jest pod kontrolą fitochromu. F. przyspiesza kataboliczny rozkład polisacharydów, tłuszczów i białek rezerwowych oraz aktywuje oddychanie komórkowe i fosforylację oksydacyjną.

Enzymy występują w dwóch wzajemnie konwertowalnych formach, F660 i F730, które różnią się widmem absorpcji. Pod działaniem światła czerwonego o długości fali λ = 660 nm nieaktywne Ф660 zamieniane jest w aktywne Ф730. Transformacja odwrotna zachodzi albo w ciemności, albo przy oświetleniu czerwonym światłem o długości fali λ = 730 nm. Uważa się, że te wzajemne konwersje są spowodowane izomeryzacją cis-trans chromoforu F i przegrupowaniami konformacyjnymi białka.

Cząsteczki sygnałowe (hormony, neuroprzekaźniki) oddziałują na procesy wewnątrzkomórkowe poprzez interakcję z określonymi białkami receptorowymi.

Hormony krążące we krwi znajdują komórki docelowe i działają na nie poprzez specyficzne wiązanie się z białkami receptorowymi, zwykle osadzonymi w błonie komórkowej. W przypadku hydrofobowych cząsteczek regulatorowych przechodzących przez błonę komórkową receptory są zlokalizowane w cytoplazmie komórek.

Cząsteczki sygnałowe (hormony, neuroprzekaźniki) oddziałują na procesy wewnątrzkomórkowe poprzez interakcję z określonymi białkami receptorowymi. W ten sposób hormony krążące we krwi znajdują komórki docelowe i oddziałują na nie poprzez swoiste wiązanie się z białkami receptorowymi, zwykle osadzonymi w błonie komórkowej. W przypadku hydrofobowych cząsteczek regulatorowych przechodzących przez błonę komórkową receptory są zlokalizowane w cytoplazmie komórek.

Najważniejsze z nich to fitochromy A i B (phyA i phyB). Fitochrom A

Pełni wiele różnych funkcji fotoregulacyjnych. Przy jego udziale dochodzi do stymulacji i hamowania kiełkowania nasion, indukcji deetiolacji, regulacji syntezy różnych enzymów, regulacji rozwoju korzeni, stymulacji kwitnienia i regulacji rytmów dobowych.

Cykl głównych zmian rodopsyny w pręcikach siatkówki

RHODOPSIN (z greckiego rodon - róża i opsis - wizja), wizualna purpura, osn. wizualny pigment pręcików siatkówki kręgowców (z wyjątkiem niektórych ryb i płazów we wczesnych stadiach rozwoju) i bezkręgowców.

Według chem. W naturze rodopsyna jest białkiem złożonym (chromoproteiną), w skład którego wchodzi 11-cis-retinal (grupa chromoforowa), glikoproteina, czyli białko połączone z cukrami i lipidy (tzw. część opsynowa). Mol. masa rodopsyny kręgowców wynosi ok. 40 000, głowonogi - ok. 40 tys. 70 000. R. - główny. składnik strukturalny i funkcjonalny zewnętrznego segmentu pręcików (patrz Vision, Retina, Fotoreceptory).

Akt wizualny zaczyna się od absorpcji kwantu światła przez R. (maksymalne widmo absorpcji R. wynosi ok. 500 nm). Jednocześnie izomeryzacja 11-cis-retinalu zachodzi w postaci całkowicie trans (patrz wzory), co prowadzi do stopniowego rozkładu (fotolizy) cząsteczki R., zmiany transportu jonów w fotoreceptorze i pojawienia się elektryczny. sygnał, to-ry jest przekazywany do elementów nerwowych siatkówki. Regeneracja R. odbywa się albo poprzez syntezę z 11-cis-retinalu i opsyny uwolnionej po fotolizie, albo przez absorpcję drugiego kwantu przez jeden z produktów pośrednich fotolizy, a także w procesie syntezy nowych dysków zewnętrzny segment siatkówki (ostatnia ścieżka dla pręcików jest główną).

W błonach komórkowych niektórych bakterii halofilnych znaleziono pigment, który zawiera również siatkówkę, glikoproteinę i lipidy. Ta bakteryjna radapsyna (jej struktura nie została w pełni ustalona) najwyraźniej uczestniczy w fotosyntezie wraz z innymi pigmentami bakteryjnymi.

Specjalne znaczenie ze względu na działanie fitochromu ma swoją odwracalność: ta chromoproteina (złożone białko zawierające oprócz aminokwasów także składniki barwiące) występuje w dwóch formach, które można przekształcić w siebie.

Niebieski fitochrom 660 (Ф 660) ma maksimum absorpcji w jasnoczerwonym obszarze widma o długości fali 660 nm, a zielono-niebieski fitochrom 730 (Ф 730) ma maksimum absorpcji w ciemnoczerwonym obszarze widma z długość fali 730 nm.

Po oświetleniu jasnoczerwonym światłem nieaktywny F 660 zamienia się w fizjologicznie aktywny F 730, a po oświetleniu ciemnoczerwonym światłem F 730 zamienia się w F 660.

8 Białka dietetyczne i magazynujące, jak sama nazwa wskazuje, służą jako źródła pożywienia wewnętrznego, częściej dla zarodków roślin i zwierząt, a także we wczesnych stadiach rozwoju młodych organizmów.

Białka dietetyczne są białko- główny składnik białko jajka, jak również kazeina jest głównym białkiem mleka.

Pod działaniem enzymu pepsyna w żołądku koaguluje kazeinę, co zapewnia jej retencję w przewodzie pokarmowym i efektywne wchłanianie. Kazeina zawiera fragmenty wszystkich aminokwasów potrzebnych organizmowi.

W ferrytynie, która znajduje się w tkankach zwierząt, magazynowane są jony żelaza.

Białka magazynujące są również mioglobina, podobny w składzie i strukturze do hemoglobiny. mioglobina skupiony głównie na w mięśniach, jego główną rolą jest magazynowanie tlenu, co daje mu hemoglobinę. Szybko nasyca się tlenem (znacznie szybciej niż hemoglobina), a następnie stopniowo przenosi go do różnych tkanek podczas kolejnych aktywność fizyczna i niedobór tlenu, aby go uwolnić..

Cała ta różnorodność funkcji wynika z bardzo prostego zestawu 20 aminokwasów, z których zbudowany jest łańcuch polipeptydowy białka. Dokładnie inna kwota oraz różne kombinacje tych aminokwasów w łańcuchu i decyduje o wyjątkowości danego białka.

Podobnie jak inne makrocząsteczki biologiczne (polisacharydy, lipidy i kwasy nukleinowe), białka są niezbędnymi składnikami wszystkich żywych organizmów i odgrywają decydującą rolę w życiu komórki. Białka przeprowadzają procesy metaboliczne. Wchodzą w skład struktur wewnątrzkomórkowych - organelli i cytoszkieletu, wydzielanych do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, gdzie mogą pełnić funkcję sygnału przekazywanego między komórkami, uczestniczyć w hydrolizie pokarmu i tworzeniu substancji międzykomórkowej.

Klasyfikacja białek według ich funkcji jest dość arbitralna, ponieważ to samo białko może pełnić kilka funkcji. Dobrze zbadanym przykładem takiej wielofunkcyjności jest syntetaza lizylo-tRNA, enzym z klasy syntetaz aminoacylo-tRNA, który nie tylko przyłącza resztę lizyny do tRNA, ale także reguluje transkrypcję kilku genów. Białka pełnią wiele funkcji dzięki swojej aktywności enzymatycznej. Tak więc enzymy to miozyna białka motorycznego, białka regulacyjne kinazy białkowej, białko transportowe trifosfataza sodowo-potasowa, itp.

Model molekularny enzymu ureazy bakterii Helicobacter pylori

funkcja katalityczna

Najbardziej znaną funkcją białek w organizmie jest katalizowanie różnych reakcji chemicznych. Enzymy to białka, które mają specyficzne właściwości katalityczne, co oznacza, że ​​każdy enzym katalizuje jedną lub więcej podobnych reakcji. Enzymy katalizują reakcje, które rozkładają złożone cząsteczki (katabolizm) i syntetyzują je (anabolizm), w tym replikację i naprawę DNA oraz syntezę matrycy RNA. Do 2013 roku opisano ponad 5000 enzymów. Przyspieszenie reakcji w wyniku katalizy enzymatycznej może być ogromne: przykładowo reakcja katalizowana przez enzym dekarboksylazę orotydyno-5"-fosforanową przebiega 10-17 razy szybciej niż reakcja niekatalizowana (okres połowicznej reakcji dla dekarboksylacja kwasu orotowego to 78 mln lat bez enzymu i 18 milisekund z udziałem enzymu) Cząsteczki, które przyłączają się do enzymu i zmieniają w wyniku reakcji, nazywamy substratami.

Pomimo tego, że enzymy składają się zwykle z setek reszt aminokwasowych, tylko niewielka ich część oddziałuje z substratem, a jeszcze mniej - średnio 3-4 reszt aminokwasowych, często położonych daleko od siebie pierwotna struktura są bezpośrednio zaangażowane w katalizę. Część cząsteczki enzymu, która zapewnia wiązanie substratu i katalizę, nazywana jest miejscem aktywnym.

Międzynarodowa Unia Biochemii i Biologii Molekularnej w 1992 roku zaproponowała ostateczną wersję hierarchicznej nomenklatury enzymów w oparciu o typ reakcji, które katalizują. Zgodnie z tą nomenklaturą nazwy enzymów muszą zawsze mieć końcówkę - aza i tworzą się z nazw katalizowanych reakcji i ich substratów. Każdemu enzymowi przypisany jest indywidualny kod, dzięki któremu łatwo określić jego pozycję w hierarchii enzymów. W zależności od rodzaju katalizowanych reakcji wszystkie enzymy dzielą się na 6 klas:

• EC 1: Oksydoreduktazy katalizujące reakcje redoks;
• EC 2: Transferazy, które katalizują przenoszenie grup chemicznych z jednej cząsteczki substratu do drugiej;
• EC 3: Hydrolazy katalizujące hydrolizę wiązań chemicznych;
• EC 4: Lyazy katalizujące zrywanie wiązań chemicznych bez hydrolizy z utworzeniem podwójnego wiązania w jednym z produktów;
• EC 5: Izomerazy, które katalizują zmiany strukturalne lub geometryczne w cząsteczce substratu;
• EC 6: Ligazy, które katalizują tworzenie wiązań chemicznych między substratami poprzez hydrolizę wiązania difosforanowego ATP lub podobnego trifosforanu.

funkcja strukturalna

Więcej: Strukturalna funkcja białek, białka fibrylarne

Białka strukturalne cytoszkieletu, jak rodzaj szkieletu, nadają kształt komórkom i wielu organelli oraz biorą udział w zmianie kształtu komórek. Większość białek strukturalnych ma charakter nitkowaty: na przykład monomery aktyny i tubuliny są globularnymi, rozpuszczalnymi białkami, ale po polimeryzacji tworzą długie włókna, które tworzą cytoszkielet, dzięki czemu komórka zachowuje swój kształt. Kolagen i elastyna są głównymi składnikami substancji międzykomórkowej tkanki łącznej (np. chrząstki), a włosy, paznokcie, ptasie pióra, a niektóre muszle składają się z innego białka strukturalnego, keratyny.

Funkcja ochronna

Więcej: Ochronna funkcja białek

Istnieje kilka rodzajów funkcji ochronnych białek:

1. Ochrona fizyczna. Fizyczną ochronę organizmu zapewnia Kolagen – białko stanowiące podstawę międzykomórkowej substancji tkanek łącznych (m.in. kości, chrząstek, ścięgien i głębokich warstw skóry (skóry właściwej)); keratyna, która stanowi podstawę zrogowaciałych tarcz, włosów, piór, rogów i innych pochodnych naskórka. Zazwyczaj takie białka są uważane za białka o funkcji strukturalnej. Przykładami białek z tej grupy są fibrynogeny i trombiny zaangażowane w krzepnięcie krwi.
2. Ochrona chemiczna. Wiązanie toksyn z cząsteczkami białek może zapewnić ich detoksykację. Szczególnie decydującą rolę w detoksykacji człowieka odgrywają enzymy wątrobowe, które rozkładają trucizny lub przekształcają je w formę rozpuszczalną, co przyczynia się do ich szybkiego usunięcia z organizmu.
3. Ochrona immunologiczna. Białka tworzące krew i inne płyny biologiczne biorą udział w odpowiedzi obronnej organizmu zarówno na uszkodzenie, jak i atak patogenów. Białka układu dopełniacza i przeciwciała (immunoglobuliny) należą do białek drugiej grupy; neutralizują bakterie, wirusy czy obce białka. Przeciwciała wchodzące w skład adaptacyjnego układu odpornościowego przyczepiają się do obcych dla danego organizmu substancji, antygenów i tym samym neutralizują je, kierując je w miejsca zniszczenia. Przeciwciała mogą być wydzielane do przestrzeni międzykomórkowej lub przyłączać się do błon wyspecjalizowanych limfocytów B zwanych komórkami plazmatycznymi.

Funkcja regulacyjna

Więcej: Aktywator (białka), Proteasom, Funkcja regulacyjna białek

Wiele procesów zachodzących w komórkach jest regulowanych przez cząsteczki białka, które nie służą ani jako źródło energii, ani jako budulec komórki. Białka te regulują progresję komórki poprzez cykl komórkowy, transkrypcję, translację, splicing, aktywność innych białek i wiele innych procesów. Funkcja regulacyjna białek jest realizowana albo ze względu na aktywność enzymatyczną (na przykład kinazy białkowe), albo ze względu na specyficzne wiązanie z innymi cząsteczkami. Zatem czynniki transkrypcyjne, białka aktywatorowe i białka represorowe mogą regulować intensywność transkrypcji genów poprzez wiązanie się z ich sekwencjami regulatorowymi. Na poziomie translacji odczyt wielu mRNA jest również regulowany przez dodanie czynników białkowych.

Najważniejszą rolę w regulacji procesów wewnątrzkomórkowych odgrywają kinazy białkowe i fosfatazy białkowe – enzymy aktywujące lub hamujące aktywność innych białek poprzez przyłączanie do nich lub usuwanie grup fosforanowych.

Funkcja sygnału

Więcej: Funkcja sygnalizacji białka, Hormony, Cytokiny

Funkcja sygnalizacyjna białek to zdolność białek do pełnienia funkcji substancji sygnalizacyjnych, przenoszących sygnały między komórkami, tkankami, narządami i organizmami. Funkcja sygnalizacyjna jest często połączona z funkcją regulacyjną, ponieważ wiele wewnątrzkomórkowych białek regulatorowych przeprowadza również transdukcję sygnału.

Funkcję sygnału pełnią białka-hormony, cytokiny, czynniki wzrostu itp.

Hormony są przenoszone we krwi. Większość hormonów zwierzęcych to białka lub peptydy. Wiązanie się hormonu z jego receptorem jest sygnałem wyzwalającym odpowiedź komórkową. Hormony regulują stężenie substancji we krwi i komórkach, wzrost, reprodukcję i inne procesy. Przykładem takich białek jest insulina, która reguluje stężenie glukozy we krwi.

Komórki oddziałują ze sobą za pomocą białek sygnałowych przekazywanych przez substancję międzykomórkową. Takie białka obejmują na przykład cytokiny i czynniki wzrostu.

Cytokiny to peptydowe cząsteczki sygnałowe. Regulują interakcje między komórkami, warunkują ich przeżycie, stymulują lub hamują wzrost, różnicowanie, aktywność funkcjonalną i apoptozę, zapewniają koordynację działań układu odpornościowego, endokrynnego i układy nerwowe. Przykładem cytokin jest czynnik martwicy nowotworu, który przekazuje sygnały zapalne między komórkami organizmu.

funkcja transportowa

Więcej: Funkcja transportowa białek

Białka rozpuszczalne biorące udział w transporcie małych cząsteczek muszą mieć wysokie powinowactwo (powinowactwo) do substratu, gdy występuje w dużym stężeniu i łatwo jest go uwolnić w miejscach o niskim stężeniu substratu. Przykładem białek transportowych jest hemoglobina, która przenosi tlen z płuc do pozostałych tkanek i dwutlenek węgla z tkanek do płuc, a poza tym homologiczne białka występujące we wszystkich królestwach organizmów żywych.

Niektóre białka błonowe biorą udział w transporcie małych cząsteczek przez błonę komórkową, zmieniając jej przepuszczalność. Składnik lipidowy błony jest wodoodporny (hydrofobowy), co zapobiega dyfuzji cząsteczek polarnych lub naładowanych (jonów). Białka transportu błonowego są powszechnie klasyfikowane jako białka kanałowe i białka nośnikowe. Białka kanałowe zawierają wewnętrzne pory wypełnione wodą, które umożliwiają jonom (poprzez kanały jonowe) lub cząsteczkom wody (poprzez akwaporyny) poruszanie się przez błonę. Wiele kanałów jonowych jest wyspecjalizowanych w transporcie tylko jednego jonu; w ten sposób kanały potasowe i sodowe często rozróżniają te podobne jony i przepuszczają tylko jeden z nich. Białka nośnikowe wiążą, podobnie jak enzymy, każdą cząsteczkę lub jon, który przenoszą i, w przeciwieństwie do kanałów, mogą aktywnie transportować, wykorzystując energię ATP. „Elektrownię komórki” - syntazę ATP, która dokonuje syntezy ATP w wyniku gradientu protonów, można również przypisać białkom transportującym błonę.

Funkcja zapasowa (zapasowa)

Białka te obejmują tak zwane białka rezerwowe, które są przechowywane jako źródło energii i substancji w nasionach roślin (np. globulinach 7S i 11S) oraz jajach zwierzęcych. Szereg innych białek jest wykorzystywanych w organizmie jako źródło aminokwasów, które z kolei są prekursorami substancji biologicznie czynnych, regulujących procesy metaboliczne.

Funkcja receptora

Więcej: Receptor komórkowy

Receptory białkowe mogą znajdować się zarówno w cytoplazmie, jak i osadzone w błonie komórkowej. Jedna część cząsteczki receptora otrzymuje sygnał, często substancję chemiczną, aw niektórych przypadkach światło, działanie mechaniczne (na przykład rozciąganie) i inne bodźce. Gdy sygnał zostanie doprowadzony do pewnej części cząsteczki - białka receptora - zachodzą jej zmiany konformacyjne. W efekcie zmienia się konformacja innej części cząsteczki, która przekazuje sygnał do innych składników komórki. Istnieje kilka mechanizmów sygnalizacyjnych. Niektóre receptory katalizują określoną reakcję chemiczną; inne służą jako kanały jonowe, które otwierają się lub zamykają po przyłożeniu sygnału; jeszcze inne specyficznie wiążą wewnątrzkomórkowe cząsteczki przekaźnikowe. W receptorach błonowych część cząsteczki, która wiąże się z cząsteczką sygnałową, znajduje się na powierzchni komórki, podczas gdy domena przekazująca sygnał znajduje się wewnątrz.

Funkcja silnika (silnika)

Cała klasa białek motorycznych zapewnia ruchy ciała, na przykład skurcze mięśni, w tym lokomocję (miozyna), ruch komórek w ciele (na przykład ruch ameboidalny leukocytów), ruch rzęsek i wici, a ponadto aktywne i ukierunkowane transport wewnątrzkomórkowy (kinezyna, dyneina). Dyneiny i kinezyny transportują cząsteczki wzdłuż mikrotubul, wykorzystując hydrolizę ATP jako źródło energii. Dyneiny przenoszą cząsteczki i organelle z obwodowych części komórki w kierunku centrosomu, kinezyny - w przeciwnym kierunku. Dyneiny są również odpowiedzialne za ruch rzęsek i wici u eukariontów. Cytoplazmatyczne warianty miozyny mogą brać udział w transporcie cząsteczek i organelli przez mikrofilamenty.

funkcja strukturalna

funkcja katalityczna

Funkcje białek w organizmie

Najbardziej znaną funkcją białek w organizmie jest katalizowanie różnych reakcji chemicznych. Enzymy to białka, które mają specyficzne właściwości katalityczne, co oznacza, że ​​każdy enzym katalizuje jedną lub więcej podobnych reakcji. Enzymy katalizują reakcje, które rozkładają złożone cząsteczki (katabolizm) i syntetyzują je (anabolizm), w tym replikację i naprawę DNA oraz syntezę matrycy RNA. Do 2013 roku opisano ponad 5000 enzymów. Przyspieszenie reakcji w wyniku katalizy enzymatycznej może być ogromne: przykładowo reakcja katalizowana przez enzym dekarboksylazę orotydyno-5"-fosforanową przebiega 1017 razy szybciej niż reakcja niekatalizowana (okres połowicznej reakcji dekarboksylacji kwas to 78 milionów lat bez enzymu i 18 milisekund z udziałem enzymu. Cząsteczki, które przyłączają się do enzymu i zmieniają w wyniku reakcji, nazywamy substratami.

Białka strukturalne cytoszkieletu, jak rodzaj szkieletu, nadają kształt komórkom i wielu organelli oraz biorą udział w zmianie kształtu komórek. Większość białek strukturalnych ma charakter nitkowaty: na przykład monomery aktyny i tubuliny są globularnymi, rozpuszczalnymi białkami, ale po polimeryzacji tworzą długie włókna, które tworzą cytoszkielet, który pozwala komórce zachować swój kształt. Kolagen i elastyna są głównymi składnikami substancji międzykomórkowej tkanki łącznej (np. chrząstki), a włosy, paznokcie, ptasie pióra, a niektóre muszle składają się z innego białka strukturalnego, keratyny.

Istnieje kilka rodzaje funkcji ochronnych białek:

Ochrona fizyczna. Fizyczną ochronę organizmu zapewnia kolagen – białko stanowiące podstawę substancji międzykomórkowej tkanek łącznych (m.in. kości, chrząstki, ścięgna i głębokie warstwy skóry (skóry właściwej); keratyna, która stanowi podstawę zrogowaciałych tarcz, włosy, pióra, rogi i inne pochodne naskórka.Zazwyczaj białka te uważane są za białka o funkcji strukturalnej.Przykładami tej grupy białek są fibrynogeny i trombiny biorące udział w procesie krzepnięcia krwi.

Ochrona chemiczna. Wiązanie toksyn z cząsteczkami białek może zapewnić ich detoksykację. Szczególnie ważna rola w detoksykację człowieka odgrywają enzymy wątrobowe, które rozkładają trucizny lub przekształcają je w formę rozpuszczalną, co przyczynia się do ich szybkiego usuwania z organizmu.

Ochrona immunologiczna. Białka tworzące krew i inne płyny biologiczne biorą udział w odpowiedzi obronnej organizmu zarówno na uszkodzenie, jak i atak patogenów. Białka układu dopełniacza i przeciwciała (immunoglobuliny) należą do białek drugiej grupy; neutralizują bakterie, wirusy czy obce białka. Przeciwciała wchodzące w skład adaptacyjnego układu odpornościowego przyczepiają się do obcych dla danego organizmu substancji, antygenów i tym samym neutralizują je, kierując je w miejsca zniszczenia. Przeciwciała mogą być wydzielane do przestrzeni międzykomórkowej lub przyłączać się do błon wyspecjalizowanych limfocytów B zwanych komórkami plazmatycznymi.

Podobną funkcję ochrony fizycznej pełnią białka strukturalne, które tworzą ściany komórkowe niektórych protistów (na przykład zielonych glonów Chlamydomonas) i kapsydy wirusa.

Fibrynogenne funkcje ochronne białek obejmują zdolność krwi do krzepnięcia, co zapewnia białko fibrynogenu zawarte w osoczu krwi. Fibrynogen jest bezbarwny; gdy krew zaczyna krzepnąć, zostaje ona rozszczepiona przez enzym [[tro po rozszczepieniu powstaje monomer – fibryna, która z kolei polimeryzuje i wytrąca się w białe nitki). Wytrącająca się fibryna sprawia, że ​​krew nie jest płynna, ale galaretowata. W procesie krzepnięcia krwi przez podstawowe białko - po utworzeniu osadu, włókna fibryny i erytrocytów, po ściśnięciu fibryny, tworzą silny czerwony skrzep.

Funkcja ochrony chemicznej

Do białek ochronnych układu odpornościowego należą również interferony. Białka te są produkowane przez komórki zakażone wirusami. Ich wpływ na sąsiednią komórkę zapewnia oporność przeciwwirusową poprzez blokowanie namnażania się wirusów lub gromadzenia się cząstek wirusowych w komórkach docelowych. Interferony mają też inne mechanizmy działania, np. wpływają na aktywność limfocytów i innych komórek układu odpornościowego.

Aktywna funkcja ochronna

Trucizny białkowe zwierząt

Wiewiórki mogą również służyć do ochrony przed drapieżnikami lub ataku zdobyczy. Takie białka i peptydy znajdują się w jadach większości zwierząt (na przykład węży, skorpionów, parzydełkowatych itp.). Białka zawarte w truciznach mają różne mechanizmy działania. Tak więc jady węży żmijowych często zawierają enzym fosfolipazę, który powoduje zniszczenie błon komórkowych, aw rezultacie hemolizę czerwonych krwinek i krwotok. Jad bolenia jest zdominowany przez neurotoksyny; na przykład jad krait zawiera białka α-bungarotoksynę (bloker receptorów nikotynowych acetylocholiny i β-bungarotoksynę (powoduje ciągłe uwalnianie acetylocholiny z zakończeń nerwowych i tym samym wyczerpywanie jej rezerw); połączone działanie tych trucizn powoduje śmierć z powodu porażenia mięśni .

Bakteryjne trucizny białkowe

Bakteryjne trucizny białkowe - toksyna botulinowa, toksyna tężcowo-spazminowa wytwarzana przez patogeny tężca, toksyna błonicza wywołująca błonicę, toksyna cholery. Wiele z nich to mieszanki kilku białek o różnych mechanizmach działania. Niektóre białkowe toksyny bakteryjne są bardzo silnymi truciznami; składniki toksyny botulinowej - najbardziej trującej ze znanych naturalnych substancji.

Toksyny bakterii chorobotwórczych z rodzaju Clostridium najwyraźniej są wymagane przez bakterie beztlenowe, aby oddziaływały na cały organizm, aby doprowadzić go do śmierci - to daje bakteriom "bezkarne" żerowanie i rozmnażanie się, a po znacznym zwiększeniu ich populacji pozostawiają organizm w forma zarodników.

Biologiczne znaczenie toksyn wielu innych bakterii nie jest dokładnie znane.

Roślinne trucizny białkowe

W roślinach jako trucizny zwykle stosuje się substancje o charakterze niebiałkowym (alkaloidy, glikozydy itp.). Jednak toksyny białkowe znajdują się również w roślinach. Tak więc nasiona rącznika pospolitego (rośliny z rodziny euforbii) zawierają białkową toksynę rycynę. Toksyna ta przenika do cytoplazmy komórek jelitowych, a jej podjednostka enzymatyczna działając na rybosomy nieodwracalnie blokuje translację.

Spinki do mankietów

Fundacja Wikimedia. 2010 .

Zobacz, czym jest „Ochronna funkcja białek” w innych słownikach:

Termin ten ma inne znaczenia, patrz Białka (znaczenia). Białka (białka, polipeptydy) to wielkocząsteczkowe substancje organiczne składające się z alfa aminokwasów połączonych w łańcuch wiązaniem peptydowym. W żywych organizmach ... ... Wikipedia

Kryształy różnych białek hodowane na stacji kosmicznej Mir i podczas lotów wahadłowca NASA. Wysoko oczyszczone białka tworzą w niskiej temperaturze kryształy, które służą do uzyskania modelu tego białka. Białka (białka, ... ... Wikipedia

Skóra (cutis) to złożony narząd stanowiący zewnętrzną powłokę ciała zwierząt i ludzi, pełniący różnorodne funkcje fizjologiczne. ANATOMIA I HISTOLOGIA U ludzi powierzchnia K. wynosi 1,5 2 m2 (w zależności od wzrostu, płci, ... ... Encyklopedia medyczna

Tkanka płynna krążąca w układzie krążenia ludzi i zwierząt; zapewnia żywotną aktywność komórek i tkanek oraz spełnianie przez nie różnych funkcji fizjologicznych. Jedną z głównych funkcji K. jest transport gazów (O2 z narządów ... ...

WĄTROBA- (Nerag), duży gruczoł zrazikowy organizmu zwierzęcego, biorący udział w procesach trawienia, metabolizmu, krążenia krwi, utrzymujący niezmienność wnętrza. środowisko ciała. Znajduje się w przedniej części jamy brzusznej bezpośrednio za ... ...

I Żołądek to wydłużony odcinek przewodu pokarmowego, w którym znajdują się substancje chemiczne i renowacja mechaniczna jedzenie. Struktura żołądka zwierząt. Rozróżnij gruczołowe lub trawienne Zh., których ściany zawierają ... ... Wielka radziecka encyklopedia

KREW- Obraz mikroskopowy krwi - bydła, wielbłąda, konia, owcy, świni, psa. Obraz mikroskopowy krwi - bydła (I>>), wielbłąda (II), konia (III), owcy (IV), świni (V), psa (VI): 1 - ... ... Weterynaryjny słownik encyklopedyczny

Normalna (systematyczna) anatomia człowieka to dział anatomii człowieka, który bada strukturę „normalnego”, czyli zdrowego ludzkiego ciała według układów narządów, narządów i tkanek. narząd części ciała pewna forma i projekty, ... ... Wikipedia

ja (sanguis) płynna tkanka, która transportuje w ciele substancje chemiczne(w tym tlen), dzięki czemu następuje integracja procesów biochemicznych zachodzących w różnych komórkach i przestrzeniach międzykomórkowych w jeden układ ... Encyklopedia medyczna

Zwrócić