โปรตีนเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เป็นสารเหล่านี้ที่ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ ออร์แกเนลล์ กระดูกอ่อน เส้นเอ็น และเขา อย่างไรก็ตาม หน้าที่ในการป้องกันของโปรตีนเป็นสิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่ง

โปรตีน: ลักษณะโครงสร้าง

นอกจากไขมัน คาร์โบไฮเดรต และกรดนิวคลีอิกแล้ว โปรตีนยังเป็นสารอินทรีย์ที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ทั้งหมดเป็นไบโอโพลีเมอร์ตามธรรมชาติ สารเหล่านี้ประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างที่ทำซ้ำซ้ำแล้วซ้ำอีก พวกเขาเรียกว่าโมโนเมอร์ สำหรับโปรตีน หน่วยโครงสร้างดังกล่าวคือกรดอะมิโน เชื่อมต่อกันเป็นลูกโซ่ ทำให้เกิดโมเลกุลขนาดใหญ่

ระดับของการจัดระเบียบเชิงพื้นที่ของโปรตีน

สายโซ่ของกรดอะมิโน 20 ชนิดสามารถสร้างโครงสร้างต่างๆ ได้ เหล่านี้เป็นระดับของการจัดระเบียบเชิงพื้นที่หรือรูปแบบที่แสดงโดยสายโซ่ของกรดอะมิโน เมื่อมันบิดเป็นเกลียวจะเกิดรองขึ้น โครงสร้างระดับตติยภูมิเกิดขึ้นเมื่อรูปแบบก่อนหน้านี้บิดเป็นม้วนหรือกลม แต่โครงสร้างถัดไปนั้นซับซ้อนที่สุด - ควอเทอร์นารี ประกอบด้วยลูกโลกหลายลูก

คุณสมบัติของโปรตีน

หากโครงสร้างควอเทอร์นารีถูกทำลายถึงหลัก กล่าวคือ ต่อสายโซ่ของกรดอะมิโน กระบวนการที่เรียกว่า denaturation จะเกิดขึ้น เขาย้อนกลับได้ สายโซ่ของกรดอะมิโนสามารถสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้อีกครั้ง แต่เมื่อเกิดความพินาศ กล่าวคือ การทำลายหลักไม่สามารถกู้คืนได้อีกต่อไป กระบวนการดังกล่าวกลับไม่ได้ เราแต่ละคนทำลายล้างเมื่อเราแปรรูปผลิตภัณฑ์ด้วยความร้อนซึ่งประกอบด้วยโปรตีน - ไข่ไก่,ปลา,เนื้อ.

หน้าที่ของโปรตีน: ตาราง

โมเลกุลของโปรตีนมีความหลากหลายมาก สิ่งนี้ทำให้เกิดความสามารถที่หลากหลายซึ่งถูกกำหนดโดยการทำงานของโปรตีน (ตารางประกอบด้วย ข้อมูลที่จำเป็น) เป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

ฟังก์ชั่นโปรตีน	ความหมายและสาระสำคัญของกระบวนการ	ชื่อของโปรตีนที่ทำหน้าที่
การก่อสร้าง (โครงสร้าง)	โปรตีนคือ วัสดุก่อสร้างสำหรับโครงสร้างร่างกายทั้งหมด: ตั้งแต่เยื่อหุ้มเซลล์ไปจนถึงกล้ามเนื้อและเอ็น	คอลลาเจนไฟโบรอิน
พลังงาน	ในระหว่างการสลายโปรตีนพลังงานที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการที่สำคัญของร่างกายจะถูกปล่อยออกมา (โปรตีน 1 กรัม - พลังงาน 17.2 kJ)	โปรลามีน
สัญญาณ	สารประกอบโปรตีนของเยื่อหุ้มเซลล์สามารถรับรู้สารเฉพาะจากสิ่งแวดล้อมได้	ไกลโคโปรตีน
คอนแทรคไทล์	มั่นใจในการออกกำลังกาย	แอคติน ไมโอซิน
จอง	การจัดหาสารอาหาร	เอนโดสเปิร์มเมล็ด
ขนส่ง	มั่นใจในการแลกเปลี่ยนก๊าซ	เฮโมโกลบิน
ระเบียบข้อบังคับ	ระเบียบของกระบวนการทางเคมีและสรีรวิทยาในร่างกาย	ฮอร์โมนโปรตีน
ตัวเร่งปฏิกิริยา	การเร่งปฏิกิริยาเคมี	เอ็นไซม์ (เอ็นไซม์)

ฟังก์ชั่นการป้องกันของโปรตีนในร่างกาย

อย่างที่คุณเห็น หน้าที่ของโปรตีนมีความหลากหลายและมีความสำคัญอย่างมากในความหมาย แต่เราไม่ได้พูดถึงพวกเขาอีกเลย ฟังก์ชั่นป้องกันโปรตีนในร่างกายคือการป้องกันการซึมผ่านของสิ่งแปลกปลอมที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายอย่างมาก หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น โปรตีนชนิดพิเศษสามารถทำให้เป็นกลางได้ สารป้องกันเหล่านี้เรียกว่าแอนติบอดีหรืออิมมูโนโกลบูลิน

กระบวนการสร้างภูมิคุ้มกัน

ทุกลมหายใจ แบคทีเรียและไวรัสก่อโรคจะเข้าสู่ร่างกายของเรา พวกเขาเข้าสู่กระแสเลือดซึ่งพวกเขาเริ่มทวีคูณอย่างแข็งขัน อย่างไรก็ตาม มีอุปสรรคสำคัญขวางทางพวกเขา เหล่านี้เป็นโปรตีนในพลาสมา - อิมมูโนโกลบูลินหรือแอนติบอดี พวกเขามีความเชี่ยวชาญและโดดเด่นด้วยความสามารถในการรับรู้และทำให้เป็นกลางสารและโครงสร้างต่างด้าวกับร่างกาย พวกมันถูกเรียกว่าแอนติเจน นี่คือลักษณะที่ปรากฏของฟังก์ชันการป้องกันของโปรตีน ตัวอย่างสามารถดำเนินการต่อด้วยข้อมูลเกี่ยวกับอินเตอร์เฟอรอน โปรตีนนี้ยังมีความเชี่ยวชาญและรู้จักไวรัส สารนี้เป็นพื้นฐานของยากระตุ้นภูมิคุ้มกันหลายชนิด

ต้องขอบคุณการมีอยู่ โปรตีนป้องกันร่างกายสามารถต้านทานอนุภาคที่ทำให้เกิดโรคได้ กล่าวคือ เขาพัฒนาภูมิคุ้มกัน มันสามารถมีมา แต่กำเนิดและได้มา สิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้รับการอุปถัมภ์ตั้งแต่แรกเกิดขอบคุณที่ชีวิตเป็นไปได้ และสิ่งที่ได้มาจะปรากฏขึ้นหลังจากการถ่ายโอนโรคติดเชื้อต่างๆ

การป้องกันทางกล

โปรตีนทำหน้าที่ป้องกัน ปกป้องเซลล์และร่างกายทั้งหมดจากอิทธิพลทางกลโดยตรง ตัวอย่างเช่น ครัสเตเชียนมีบทบาทเป็นเปลือกหอย ซึ่งปกป้องเนื้อหาทั้งหมดได้อย่างน่าเชื่อถือ กระดูก กล้ามเนื้อ และกระดูกอ่อนเป็นพื้นฐานของร่างกาย และไม่เพียงป้องกันความเสียหายต่อเนื้อเยื่ออ่อนและอวัยวะเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เคลื่อนไหวในอวกาศได้ด้วย

การเกิดลิ่มเลือด

กระบวนการแข็งตัวของเลือดยังเป็นหน้าที่ในการป้องกันโปรตีนอีกด้วย เป็นไปได้เนื่องจากมีเซลล์เฉพาะ - เกล็ดเลือด เมื่อหลอดเลือดถูกทำลายก็จะพังทลาย ผลของไฟบริโนเจนในพลาสมาจะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่ไม่ละลายน้ำ - ไฟบริน นี่เป็นกระบวนการของเอนไซม์ที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นผลมาจากเส้นใยไฟบรินมักจะพันกันและก่อตัวเป็นเครือข่ายหนาแน่นที่ป้องกันไม่ให้เลือดไหลออก กล่าวอีกนัยหนึ่งคือลิ่มเลือดหรือลิ่มเลือดอุดตัน นี่คือ ปฏิกิริยาป้องกันสิ่งมีชีวิต ในชีวิตปกติ กระบวนการนี้ใช้เวลาสูงสุดสิบนาที แต่ด้วย - ฮีโมฟีเลียซึ่งส่งผลกระทบต่อผู้ชายเป็นหลัก คน ๆ นั้นสามารถตายได้แม้มีอาการบาดเจ็บเล็กน้อย

อย่างไรก็ตาม หากเกิดลิ่มเลือดอุดตันในเส้นเลือด อาจเป็นอันตรายได้ ในบางกรณี สิ่งนี้นำไปสู่การละเมิดความสมบูรณ์และการตกเลือดภายใน ในกรณีนี้แนะนำให้ใช้ยาทำให้เลือดบางลง

การป้องกันสารเคมี

ฟังก์ชั่นการป้องกันของโปรตีนยังปรากฏอยู่ใน การต่อสู้ทางเคมีด้วยสารก่อโรค และเริ่มที่ปาก เมื่ออยู่ในนั้นอาหารทำให้เกิดน้ำลายไหลสะท้อน พื้นฐานของสารนี้คือน้ำ เอนไซม์ที่สลายพอลิแซ็กคาไรด์และไลโซไซม์ เป็นสารหลังที่ทำให้โมเลกุลที่เป็นอันตรายเป็นกลางและปกป้องร่างกายจากผลกระทบเพิ่มเติม นอกจากนี้ยังพบในเยื่อเมือกของระบบทางเดินอาหารและในน้ำน้ำตาที่ล้างกระจกตา พบไลโซไซม์ในปริมาณมากใน เต้านม, เมือกของช่องจมูกและโปรตีนของไข่ไก่

ดังนั้นหน้าที่ในการป้องกันของโปรตีนจึงแสดงออกมาเป็นหลักในการทำให้เป็นกลางของอนุภาคแบคทีเรียและไวรัสในเลือดของร่างกาย เป็นผลให้เขาพัฒนาความสามารถในการต้านทานสารก่อโรค เรียกว่าภูมิคุ้มกัน โปรตีนที่ประกอบเป็นโครงกระดูกภายนอกและภายในปกป้องเนื้อหาภายในจาก ความเสียหายทางกล. และสารโปรตีนที่พบในน้ำลายและสื่ออื่นๆ ช่วยป้องกันการทำงานของสารเคมีในร่างกาย กล่าวอีกนัยหนึ่ง หน้าที่ในการป้องกันของโปรตีนคือการจัดเตรียม เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับทุกกระบวนการชีวิต

โปรตีนป้องกัน

โปรตีนป้องกันช่วยให้คุณปกป้องร่างกายจากการบุกรุกของแบคทีเรียโจมตีไวรัสและจากการรุกของโปรตีนต่างประเทศ (ชื่อทั่วไปของสิ่งแปลกปลอมคือแอนติเจน)

บทบาทของโปรตีนป้องกันดำเนินการโดยอิมมูโนโกลบูลิน (ชื่ออื่นคือแอนติบอดี) พวกมันรู้จักแอนติเจนที่เจาะร่างกายและจับกับพวกมันอย่างแน่นหนา

ในร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์มีอิมมูโนโกลบูลินห้าประเภท: M, G, A, D และ E โครงสร้างของพวกเขาเป็นทรงกลมนอกจากนี้พวกมันทั้งหมดถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่คล้ายกัน องค์กรระดับโมเลกุลตัวอย่างที่แสดงแอนติบอดีบนสไลด์โดยใช้คลาส G อิมมูโนโกลบูลิน โมเลกุลประกอบด้วยสายโพลีเปปไทด์สี่สายรวมกันเป็นสาม สะพานซัลไฟด์ S-S(แสดงในสไลด์) ด้วยพันธะวาเลนซ์ที่หนาขึ้นและสัญลักษณ์ S ขนาดใหญ่ ) นอกจากนี้ แต่ละโซ่พอลิเมอร์ มีสะพานไดซัลไฟด์ภายในสายโซ่ .

สายโพลีเมอร์ขนาดใหญ่สองสาย (เน้นด้วยสีน้ำเงิน) มีกรดอะมิโนตกค้าง 400–600

อีกสองโซ่ (เน้น สีเขียว) มีความยาวเกือบครึ่งหนึ่ง โดยมีกรดอะมิโนตกค้างอยู่ประมาณ 220 ตัว โซ่ทั้งสี่อยู่ในลักษณะที่กลุ่ม H 2 N ของเทอร์มินัลถูกชี้ไปในทิศทางเดียว

หลังจากที่ร่างกายสัมผัสกับโปรตีนแปลกปลอม (แอนติเจน) เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันจะเริ่มผลิตอิมมูโนโกลบูลิน (แอนติบอดี) ซึ่งสะสมอยู่ในซีรัมในเลือด ในขั้นตอนแรก งานหลักจะทำโดยส่วนลูกโซ่ที่มีขั้ว H 2 N (ในรูปที่ 27 ส่วนที่เกี่ยวข้องจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีน้ำเงินอ่อนและสีเขียวอ่อน) เหล่านี้เป็นไซต์การจับแอนติเจน ในกระบวนการสังเคราะห์อิมมูโนโกลบูลิน บริเวณเหล่านี้จะก่อตัวขึ้นในลักษณะที่โครงสร้างและการกำหนดค่าของพวกมันสอดคล้องกับโครงสร้างของแอนติเจนที่ใกล้เข้ามามากที่สุด (เช่น กุญแจล็อค เหมือนกับเอนไซม์ แต่มีหน้าที่ใน กรณีนี้คนอื่น). ดังนั้น สำหรับแอนติเจนแต่ละตัว แอนติบอดีแต่ละตัวจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองต่อภูมิคุ้มกัน ไม่ใช่โปรตีนที่รู้จักเพียงชนิดเดียวที่สามารถเปลี่ยนโครงสร้างของมันได้ ดังนั้น "พลาสติก" ขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอก นอกเหนือจากอิมมูโนโกลบูลิน เอ็นไซม์แก้ปัญหาความสอดคล้องของโครงสร้างกับรีเอเจนต์ด้วยวิธีที่ต่างออกไป - ด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์ขนาดยักษ์หลายตัวสำหรับทุกกรณีที่เป็นไปได้ และอิมมูโนโกลบูลินในแต่ละครั้งจะสร้าง "เครื่องมือทำงาน" ขึ้นใหม่ นอกจากนี้ บริเวณบานพับของอิมมูโนโกลบูลินยังช่วยให้บริเวณที่จับทั้งสองมีการเคลื่อนไหวที่เป็นอิสระ ส่งผลให้โมเลกุลอิมมูโนโกลบุลินสามารถ "ค้นหา" บริเวณที่สะดวกที่สุดสองแห่งสำหรับการจับในแอนติเจนในทันที เพื่อที่จะแก้ไขได้อย่างปลอดภัย ซึ่งคล้ายกับ การกระทำของสัตว์จำพวกครัสเตเชียน

ถัดไปห่วงโซ่ของปฏิกิริยาต่อเนื่องของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายถูกเปิดใช้งานการเชื่อมต่ออิมมูโนโกลบูลินของคลาสอื่น ๆ ส่งผลให้โปรตีนจากต่างประเทศถูกปิดใช้งานจากนั้นแอนติเจน (จุลินทรีย์หรือสารพิษจากต่างประเทศ) จะถูกทำลายและกำจัดออก

หลังจากการสัมผัสกับแอนติเจนจะมีความเข้มข้นสูงสุดของอิมมูโนโกลบูลิน (ขึ้นอยู่กับลักษณะของแอนติเจนและ ลักษณะเฉพาะตัวตัวมันเอง) ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง (บางครั้งหลายวัน) ร่างกายยังคงความทรงจำของการสัมผัสดังกล่าวและเมื่อถูกโจมตีอีกครั้งด้วยแอนติเจนเดียวกันอิมมูโนโกลบูลินจะสะสมในเลือดเร็วขึ้นมากและในปริมาณที่มากขึ้น - ภูมิคุ้มกันที่ได้มาจะเกิดขึ้น

การจำแนกประเภทโปรตีนข้างต้นค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจ ตัวอย่างเช่น โปรตีนทรอมบินที่กล่าวถึงในโปรตีนป้องกัน โดยพื้นฐานแล้วเป็นเอนไซม์ที่กระตุ้นการไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์ กล่าวคือ อยู่ในคลาสของโปรตีเอส

เพื่อการปกป้องโปรตีนมักเรียกกันว่าโปรตีน พิษงูและโปรตีนพิษ พืชบางชนิดเพราะหน้าที่ของพวกเขาคือปกป้องร่างกายจากความเสียหาย

มีโปรตีนที่ทำหน้าที่เฉพาะตัวจนยากต่อการจำแนก ตัวอย่างเช่น โปรตีนโมเนลลินที่พบในพืชแอฟริกามีรสหวานมากและเป็นหัวข้อของการวิจัยว่าเป็นสารปลอดสารพิษที่สามารถใช้แทนน้ำตาลเพื่อป้องกันโรคอ้วนได้ พลาสมาในเลือดของปลาแอนตาร์กติกบางชนิดมีโปรตีนที่มีคุณสมบัติป้องกันการแข็งตัวที่ทำให้เลือดของปลาเหล่านี้ไม่แข็งตัว

คุณสมบัติป้องกันมีโปรตีนของระบบการแข็งตัวของเลือดเช่น ไฟบริโนเจน ทรอมบิน พวกเขามีส่วนร่วมในการก่อตัวของลิ่มเลือดซึ่งอุดตันหลอดเลือดที่เสียหายและป้องกันการสูญเสียเลือด

5 คอนแทรคไทล์และมอเตอร์โปรตีนทำให้ร่างกายสามารถหดตัว เปลี่ยนรูปร่าง และเคลื่อนไหว โดยหลักแล้ว เรากำลังพูดถึงกล้ามเนื้อ 40% ของมวลของโปรตีนทั้งหมดที่มีอยู่ในกล้ามเนื้อคือไมโอซิน (mys, myos, กรีก. - กล้ามเนื้อ). โมเลกุลของมันประกอบด้วยส่วนไฟบริลลาร์และส่วนทรงกลม

โมเลกุลดังกล่าวรวมกันเป็นมวลรวมขนาดใหญ่ที่มีโมเลกุล 300–400

เมื่อความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนเปลี่ยนแปลงไปในช่องว่างรอบ ๆ เส้นใยกล้ามเนื้อ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลแบบย้อนกลับได้ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของสายโซ่เนื่องจากการหมุนของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นรอบๆ พันธะเวเลนซ์ สิ่งนี้นำไปสู่การหดตัวของกล้ามเนื้อและผ่อนคลาย สัญญาณสำหรับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนมาจาก ปลายประสาทในเส้นใยกล้ามเนื้อ การหดตัวของกล้ามเนื้อเทียมอาจเกิดจากการกระทำของแรงกระตุ้นไฟฟ้า ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในความเข้มข้นของแคลเซียมไอออน ซึ่งเป็นพื้นฐานในการกระตุ้นกล้ามเนื้อหัวใจเพื่อฟื้นฟูการทำงานของหัวใจ

เนื่องจากการเลื่อนสัมพันธ์กับแอกติน ( แอคติน) และไมโอซิน ( ไมโอซิน) โปรโตไฟบริลเกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อและการหดตัวภายในเซลล์ที่ไม่ใช่ของกล้ามเนื้อ การเคลื่อนไหวของ cilia และ flagella สัมพันธ์กับการเลื่อนของ microtubules ที่สัมพันธ์กันซึ่งมีลักษณะเป็นโปรตีน

ปลาอาร์กติกและแอนตาร์กติกบางชนิดมีโปรตีนในเลือด - สารป้องกันการแข็งตัวที่ป้องกันไม่ให้แช่แข็ง

โปรตีนบางชนิด เมื่อทำหน้าที่ของมัน จะทำให้เซลล์มีความสามารถในการหดตัวหรือเคลื่อนไหว โปรตีนเหล่านี้รวมถึงแอคตินและไมโอซิน โปรตีนไฟบริลที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง อีกตัวอย่างหนึ่งของโปรตีนดังกล่าวคือทูบูลินซึ่งมีการสร้างออร์แกเนลล์เซลล์ไมโครทูบูล ไมโครทูบูลควบคุมการแยกโครมาทิดระหว่างการแบ่งเซลล์ ไมโครทูบูล - องค์ประกอบที่สำคัญ cilia และ flagella ที่ช่วยให้เซลล์เคลื่อนที่

อย่างไรก็ตาม มี จำนวนมากของโปรตีนที่มีฟังก์ชันเฉพาะที่ไม่รวมอยู่ในการจำแนกประเภทที่ค่อนข้างง่ายนี้

6 โปรตีนควบคุมมักเรียกว่าฮอร์โมนมีส่วนร่วมในกระบวนการทางสรีรวิทยาต่างๆ

โปรตีนควบคุมคือ กลุ่มใหญ่ฮอร์โมนโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการรักษาความมั่นคงของสภาพแวดล้อมภายในของร่างกายซึ่งทำหน้าที่ในเซลล์เป้าหมายที่เฉพาะเจาะจง

ฮอร์โมนหลายชนิดคือโอลิโกเปปไทด์หรือโปรตีน (เช่น อินซูลิน กลูคากอน [ตัวต้านอินซูลิน] ฮอร์โมนอะดรีโนคอร์ติโคโทรปิก ฯลฯ)

ฮอร์โมนอินซูลินประกอบด้วย α-chains สองสายที่เชื่อมต่อกันด้วยไดซัลไฟด์บริดจ์

อินซูลินเป็นฮอร์โมนที่ผลิตขึ้นในเซลล์ของเกาะ Langerhans ในตับอ่อน มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญกลูโคสในเลือด

นอกจากนี้ โปรตีนควบคุมยังรวมถึงโปรตีนที่ยึดติดกับโปรตีนอื่นๆ หรือโครงสร้างเซลล์อื่นๆ ที่ควบคุมการทำงานของพวกมัน ตัวอย่างเช่น โปรตีนคาลโมดูลินที่ซับซ้อนซึ่งมีไอออน Ca2+ สี่ตัวสามารถเกาะกับเอนไซม์บางชนิดได้ ทำให้กิจกรรมของพวกมันเปลี่ยนไป

โปรตีนที่จับกับ DNA ที่ควบคุมได้ ซึ่งติดอยู่ในช่วงเวลาหนึ่งกับบริเวณ DNA ที่กำหนด สามารถควบคุมอัตราการอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมได้

ต่อมใต้สมองของสมองสังเคราะห์ฮอร์โมนที่ควบคุมการเจริญเติบโตของร่างกาย มีโปรตีนควบคุมที่ควบคุมการสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ของเอนไซม์ต่างๆ ในร่างกาย

รูปแสดง - โปรตีนอินซูลิน - ในรูปแบบของแบบจำลองสามมิติและในรูปแบบของโครงสร้างระดับอุดมศึกษา ประกอบด้วยสายโซ่ α-helical สองสายที่เชื่อมต่อกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์ 2 ตัว (เปรียบเทียบกับรูปที่ 2 ซึ่งแสดงโครงสร้างเป็นแผนผัง)

โมเลกุลอินซูลินสร้างขึ้นจากสารตกค้างของกรดอะมิโน 51 ชนิด ชิ้นส่วนของกรดอะมิโนชนิดเดียวกันจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีพื้นหลังที่สอดคล้องกัน สารตกค้างของกรดอะมิโนซิสเทอีน (ชื่อย่อ CIS) ที่มีอยู่ในสะพานไดซัลไฟด์รูปลูกโซ่ -S-S- ซึ่งเชื่อมโยงโมเลกุลโพลีเมอร์สองโมเลกุลหรือสร้างจัมเปอร์ภายในสายเดียว

ตัวรับ ( สัญญาณ)ฟังก์ชั่นโปรตีน

โปรตีนบางชนิดที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์สามารถเปลี่ยนโครงสร้างได้ภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก

นี่คือวิธีรับสัญญาณจากภายนอกและส่งข้อมูลไปยังเซลล์

ตัวอย่างจะเป็น ไฟโตโครม- โปรตีนไวแสงที่ควบคุมการตอบสนองช่วงแสงของพืชและ ออปซิน -ส่วนประกอบ โรดอปซินเม็ดสี - ซึ่งเป็นโปรตีนเมมเบรนหนึ่งที่พบในเซลล์ของเรตินา

Phytochrome (จาก Phyto... และ Greek chroma - สี, สี) เม็ดสีฟ้าจากกลุ่มของโปรตีนที่ซับซ้อน - chromoproteins; มีอยู่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง มันถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักชีวเคมีชาวอเมริกัน W. Butler ในปี 1959 ในใบเลี้ยงของต้นกล้าหัวผักกาดที่ปลูกในที่มืด

ไฟโตโครมสีน้ำเงินเป็นเม็ดสีที่ไม่สังเคราะห์แสง

อย่างไรก็ตาม มีการพิสูจน์แล้วว่าการสังเคราะห์ไบโอโพลีเมอร์ (DNA, RNA, โปรตีน) ระบบสำหรับการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ แคโรทีนอยด์ แอนโธไซยานิน ฟอสเฟตอินทรีย์ และวิตามินอยู่ภายใต้การควบคุมของไฟโตโครม F. เร่งการสลายตัว catabolic ของพอลิแซ็กคาไรด์ ไขมัน และโปรตีนสำรอง และกระตุ้นการหายใจของเซลล์และออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น

เอ็นไซม์มีอยู่ในรูปแบบแปลงสภาพได้สองรูปแบบคือ F660 และ F730 ซึ่งแตกต่างกันในสเปกตรัมการดูดกลืนแสง ภายใต้การกระทำของแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่น λ = 660 nm ที่ไม่ใช้งาน Ф660 จะถูกแปลงเป็น active Ф730 การแปลงแบบย้อนกลับเกิดขึ้นในที่มืดหรือเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีแดงด้วย λ = 730 nm เป็นที่เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงระหว่างกันเหล่านี้เกิดจากไอโซเมอไรเซชันซิส-ทรานส์ของโครโมฟอร์ F และการจัดเรียงโครงสร้างใหม่ของโปรตีน

โมเลกุลสัญญาณ (ฮอร์โมน สารสื่อประสาท) ทำหน้าที่ในกระบวนการภายในเซลล์ผ่านปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนตัวรับจำเพาะ

ฮอร์โมนที่ไหลเวียนอยู่ในเลือดจะค้นหาเซลล์เป้าหมายและดำเนินการกับเซลล์เหล่านั้นโดยจับกับโปรตีนตัวรับโดยเฉพาะ ซึ่งมักจะฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ สำหรับโมเลกุลควบคุมที่ไม่ชอบน้ำที่ไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ตัวรับจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไซโตพลาสซึมของเซลล์

โมเลกุลสัญญาณ (ฮอร์โมน สารสื่อประสาท) ทำหน้าที่ในกระบวนการภายในเซลล์ผ่านปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนตัวรับจำเพาะ ดังนั้น ฮอร์โมนที่ไหลเวียนในเลือดจะค้นหาเซลล์เป้าหมายและดำเนินการกับเซลล์เหล่านั้นโดยจับกับโปรตีนตัวรับโดยเฉพาะ ซึ่งมักจะฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ สำหรับโมเลกุลควบคุมที่ไม่ชอบน้ำที่ไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ตัวรับจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไซโตพลาสซึมของเซลล์

สิ่งสำคัญที่สุดคือไฟโตโครม A และ B (phyA และ phyB) ไฟโตโครม A

ทำหน้าที่ควบคุมแสงที่แตกต่างกันมากมาย ด้วยการมีส่วนร่วมการกระตุ้นและการยับยั้งการงอกของเมล็ดการเหนี่ยวนำการขจัดสิ่งสกปรกการควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ต่างๆการควบคุมการพัฒนารากการกระตุ้นการออกดอกและการควบคุมจังหวะการหมุนเวียนเกิดขึ้น

วัฏจักรของการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของโรดอปซินในเรตินอลแท่ง

RHODOPSIN (จากภาษากรีก rhodon - กุหลาบและ opsis - วิสัยทัศน์), ภาพสีม่วง, osn เม็ดสีที่มองเห็นได้ของแท่งเรตินาของสัตว์มีกระดูกสันหลัง (ยกเว้นปลาและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำบางชนิดในระยะแรกของการพัฒนา) และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

ตามเคมี. ในธรรมชาติ โรดอปซินเป็นโปรตีนที่ซับซ้อน (โครโมโปรตีน) ซึ่งประกอบด้วย 11-cis-retinal (กลุ่มโครโมฟอร์) ไกลโคโปรตีน ซึ่งก็คือโปรตีนที่รวมกับน้ำตาลและไขมัน (ส่วนที่เรียกว่าออปซิน) มล. มวลของโรดอปซินของสัตว์มีกระดูกสันหลังมีประมาณ 40,000, เซฟาโลพอด - ประมาณ. 70 000. ร. - หลัก. ส่วนประกอบโครงสร้างและหน้าที่ของส่วนนอกของแท่ง (ดู Vision, Retina, Photoreceptors)

การแสดงภาพเริ่มต้นด้วยการดูดกลืนควอนตัมของแสงของ R. (สเปกตรัมการดูดกลืนสูงสุดของ R อยู่ที่ประมาณ 500 นาโนเมตร) ในเวลาเดียวกัน ไอโซเมอไรเซชัน 11-cis-retinal เกิดขึ้นในรูปแบบทรานส์ทั้งหมด (ดูสูตร) ​​ซึ่งนำไปสู่การสลายตัวทีละน้อย (โฟโตไลซิส) ของโมเลกุล R. การเปลี่ยนแปลงในการขนส่งไอออนในตัวรับแสงและการปรากฏตัวของ ไฟฟ้า สัญญาณ to-ry จะถูกส่งไปยังองค์ประกอบเส้นประสาทของเรตินา การสร้างใหม่ของ R. ทำได้โดยการสังเคราะห์จาก 11-cis-retinal และ opsin ที่ปล่อยออกมาหลังจาก photolysis หรือโดยการดูดซับของควอนตัมที่สองโดยผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของ photolysis เช่นเดียวกับในกระบวนการสังเคราะห์ดิสก์ใหม่ของ ส่วนนอกของเรตินา (เส้นทางสุดท้ายสำหรับแท่งคือเส้นทางหลัก)

ในเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียฮาโลฟิลบางชนิด พบเม็ดสี ซึ่งรวมถึงเรตินอล ไกลโคโปรตีน และลิพิดด้วย ราแดปซินจากแบคทีเรียนี้ (โครงสร้างของมันยังไม่สมบูรณ์) เห็นได้ชัดว่ามีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสงร่วมกับสารสีจากแบคทีเรียอื่นๆ

ความหมายพิเศษสำหรับการทำงานของไฟโตโครม มันสามารถย้อนกลับได้: โครโมโปรตีนนี้ (โปรตีนที่ซับซ้อนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนและส่วนประกอบสี) เกิดขึ้นในสองรูปแบบที่สามารถแปลงเป็นอีกแบบหนึ่งได้

ไฟโตโครมสีน้ำเงิน 660 (Ф 660) มีการดูดซึมสูงสุดในพื้นที่สีแดงอ่อนของสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่น 660 นาโนเมตร และไฟโตโครมสีน้ำเงินสีเขียว 730 (Ф 730) มีการดูดกลืนสูงสุดในพื้นที่สีแดงเข้มของสเปกตรัมด้วย ความยาวคลื่น 730 นาโนเมตร

เมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีแดงอ่อน F 660 ที่ไม่ใช้งานจะเปลี่ยนเป็น F 730 ที่ใช้งานทางสรีรวิทยา และเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีแดงเข้ม F 730 จะกลายเป็น F 660

8 โปรตีนในอาหารและการเก็บรักษาตามชื่อที่สื่อถึงทำหน้าที่เป็นแหล่งโภชนาการภายในซึ่งบ่อยขึ้นสำหรับตัวอ่อนของพืชและสัตว์ตลอดจนในระยะแรกของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตเล็ก

โปรตีนในอาหารคือ ไข่ขาว- องค์ประกอบหลัก ไข่ขาว, เช่นเดียวกับ เคซีนเป็นโปรตีนหลักในนม

ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ เปปซินเคซีนทำให้แข็งตัวในกระเพาะอาหารซึ่งช่วยคงไว้ซึ่งการกักเก็บในทางเดินอาหารและการดูดซึมที่มีประสิทธิภาพ เคซีนประกอบด้วยชิ้นส่วนของกรดอะมิโนทั้งหมดที่ร่างกายต้องการ

ในเฟอร์ริติน ซึ่งพบในเนื้อเยื่อของสัตว์ จะเก็บไอออนของเหล็กไว้

โปรตีนในการจัดเก็บก็เช่นกัน myoglobinมีองค์ประกอบและโครงสร้างคล้ายกับเฮโมโกลบิน myoglobinเน้นที่ .เป็นหลัก ในกล้ามเนื้อ, บทบาทหลักของมันคือ การจัดเก็บออกซิเจนซึ่งให้ฮีโมโกลบินแก่เขา มันอิ่มตัวด้วยออกซิเจนอย่างรวดเร็ว (เร็วกว่าฮีโมโกลบินมาก) แล้วจึงค่อยถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อต่าง ๆ ในเวลาต่อมา การออกกำลังกายและขาดออกซิเจนให้ปล่อย..

หน้าที่ที่หลากหลายทั้งหมดนี้เกิดจากชุดกรดอะมิโน 20 ชนิดที่เรียบง่าย ซึ่งสร้างสายโซ่พอลิเปปไทด์ของโปรตีน อย่างแน่นอน ปริมาณที่แตกต่างกันและ ชุดค่าผสมที่แตกต่างกันของกรดอะมิโนเหล่านี้ในสายโซ่และกำหนดเอกลักษณ์ของโปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่ง

เช่นเดียวกับโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาอื่น ๆ (โพลีแซคคาไรด์ ลิปิด และกรดนิวคลีอิก) โปรตีนเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและมีบทบาทชี้ขาดในชีวิตของเซลล์ โปรตีนดำเนินการกระบวนการเผาผลาญ พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างภายในเซลล์ - ออร์แกเนลล์และโครงร่างเซลล์ที่หลั่งออกมาสู่อวกาศนอกเซลล์ซึ่งพวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณที่ส่งผ่านระหว่างเซลล์มีส่วนร่วมในการย่อยสลายของอาหารและการก่อตัวของสารระหว่างเซลล์

การจำแนกประเภทของโปรตีนตามหน้าที่ของพวกมันค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจ เนื่องจากโปรตีนชนิดเดียวกันสามารถทำหน้าที่ได้หลายอย่าง ตัวอย่างที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีของคุณสมบัติมัลติฟังก์ชั่นดังกล่าวคือ lysyl-tRNA synthetase ซึ่งเป็นเอ็นไซม์จากคลาสของการสังเคราะห์ aminoacyl-tRNA ซึ่งไม่เพียงแต่ยึดไลซีนเรซิดิวเข้ากับ tRNA เท่านั้น แต่ยังควบคุมการถอดรหัสของยีนหลายตัวอีกด้วย โปรตีนทำหน้าที่หลายอย่างเนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ ดังนั้น เอ็นไซม์คือโปรตีนจากมอเตอร์ ไมโอซิน โปรตีนควบคุมของโปรตีนไคเนส โปรตีนขนส่ง โซเดียม-โพแทสเซียม อะดีโนซีน ทริปฟอสฟาเตส เป็นต้น

แบบจำลองโมเลกุลของเอนไซม์ยูรีเอสของแบคทีเรีย เชื้อเฮลิโคแบคเตอร์ ไพโลไร

ฟังก์ชันตัวเร่งปฏิกิริยา

หน้าที่ที่รู้จักกันดีที่สุดของโปรตีนในร่างกายคือการเร่งปฏิกิริยาเคมีต่างๆ เอ็นไซม์เป็นโปรตีนที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ กล่าวคือ เอ็นไซม์แต่ละตัวเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายกันอย่างน้อยหนึ่งปฏิกิริยา เอ็นไซม์กระตุ้นปฏิกิริยาที่ทำลายโมเลกุลที่ซับซ้อน (แคแทบอลิซึม) และสังเคราะห์พวกมัน (แอนะโบลิซึม) รวมถึงการจำลองและซ่อมแซม DNA และการสังเคราะห์เทมเพลต RNA ภายในปี 2556 มีการอธิบายเอนไซม์มากกว่า 5,000 รายการ ความเร่งของปฏิกิริยาอันเป็นผลมาจากการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์อาจมีค่ามหาศาล ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ออโรติดีน-5 "-ฟอสเฟต ดีคาร์บอกซิเลสจะดำเนินไปเร็วกว่าปฏิกิริยาที่ไม่เร่งปฏิกิริยา 10 17 เท่า (ช่วงครึ่งปฏิกิริยาสำหรับ decarboxylation ของกรด orotic คือ 78 ล้านปีโดยไม่มีเอนไซม์และ 18 มิลลิวินาทีโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์) โมเลกุลที่ยึดติดกับเอนไซม์และการเปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเรียกว่าสารตั้งต้น

แม้ว่าเอ็นไซม์มักจะประกอบด้วยกรดอะมิโนตกค้างหลายร้อยตัว แต่ส่วนเล็ก ๆ ของเอนไซม์เหล่านี้มีปฏิกิริยากับสารตั้งต้นและน้อยกว่านั้น - กรดอะมิโนตกค้างโดยเฉลี่ย 3-4 ตัว ซึ่งมักจะอยู่ห่างกันใน โครงสร้างหลักเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเร่งปฏิกิริยา ส่วนของโมเลกุลของเอนไซม์ที่ให้การจับกับซับสเตรตและตัวเร่งปฏิกิริยาเรียกว่าแอคทีฟไซต์

สหภาพชีวเคมีและอณูชีววิทยาระหว่างประเทศในปี 2535 ได้เสนอรุ่นสุดท้ายของระบบการตั้งชื่อตามลำดับชั้นของเอนไซม์ตามประเภทของปฏิกิริยาที่พวกมันกระตุ้น ตามระบบการตั้งชื่อนี้ ชื่อของเอ็นไซม์ต้องมีการลงท้ายเสมอ - อาซาและเกิดขึ้นจากชื่อของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาและสารตั้งต้นของพวกมัน เอ็นไซม์แต่ละตัวถูกกำหนดรหัสเฉพาะ ซึ่งทำให้ง่ายต่อการระบุตำแหน่งในลำดับชั้นของเอนไซม์ ตามประเภทของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์ทั้งหมดแบ่งออกเป็น 6 ชั้น:

• EC 1: Oxidoreductases เร่งปฏิกิริยารีดอกซ์;
• EC 2: Transferases ที่กระตุ้นการถ่ายโอนกลุ่มเคมีจากโมเลกุลสารตั้งต้นหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง
• EC 3: Hydrolases เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของพันธะเคมี
• EC 4: Lyases ที่กระตุ้นการแตกของพันธะเคมีโดยไม่มีการไฮโดรไลซิสด้วยการก่อตัวของพันธะคู่ในผลิตภัณฑ์ตัวใดตัวหนึ่ง
• EC 5: ไอโซเมอเรสที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างหรือเรขาคณิตในโมเลกุลของสารตั้งต้น
• EC 6: Ligases ที่กระตุ้นการก่อตัวของพันธะเคมีระหว่างสารตั้งต้นโดยการไฮโดรไลซิสของพันธะไดฟอสเฟตของ ATP หรือไตรฟอสเฟตที่คล้ายกัน

ฟังก์ชั่นโครงสร้าง

มากกว่า: หน้าที่โครงสร้างของโปรตีน, โปรตีนไฟบริลล่า

โปรตีนโครงสร้างของโครงร่างโครงร่าง เหมือนกับอาร์เมเจอร์ชนิดหนึ่ง ให้รูปร่างแก่เซลล์และออร์แกเนลล์จำนวนมาก และมีส่วนในการเปลี่ยนรูปร่างของเซลล์ โปรตีนโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นเส้นใย เช่น โมโนเมอร์แอกตินและทูบูลินเป็นโปรตีนทรงกลมที่ละลายน้ำได้ แต่หลังจากพอลิเมอไรเซชันจะก่อตัวเป็นเส้นใยยาวที่ประกอบเป็นโครงร่างโครงร่าง ซึ่งช่วยให้เซลล์สามารถคงรูปร่างไว้ได้ คอลลาเจนและอีลาสตินเป็นส่วนประกอบหลักของสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (เช่น กระดูกอ่อน) และผม เล็บ ขนนก และเปลือกบางตัวประกอบขึ้นจากโปรตีนโครงสร้างอีกชนิดหนึ่งคือเคราติน

ฟังก์ชั่นป้องกัน

มากกว่า: ฟังก์ชั่นการป้องกันของโปรตีน

มีหน้าที่ป้องกันโปรตีนหลายประเภท:

1. การป้องกันทางกายภาพ การป้องกันทางกายภาพของร่างกายจัดทำโดยคอลลาเจน - โปรตีนที่เป็นพื้นฐานของสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (รวมถึงกระดูก, กระดูกอ่อน, เส้นเอ็นและชั้นลึกของผิวหนัง (หนังแท้)); เคราติน ซึ่งเป็นพื้นฐานของเกราะกำบัง ผม ขนนก เขา และอนุพันธ์อื่นๆ ของหนังกำพร้า โดยปกติโปรตีนดังกล่าวถือเป็นโปรตีนที่มีโครงสร้าง ตัวอย่างของโปรตีนในกลุ่มนี้คือไฟบริโนเจนและทรอมบินที่เกี่ยวข้องกับการแข็งตัวของเลือด
2. การป้องกันสารเคมี. การจับของสารพิษกับโมเลกุลโปรตีนสามารถให้สารพิษได้ บทบาทชี้ขาดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการล้างพิษในมนุษย์นั้นเล่นโดยเอ็นไซม์ตับที่ทำลายสารพิษหรือแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่ละลายน้ำได้ ซึ่งช่วยให้ขับออกจากร่างกายได้อย่างรวดเร็ว
3. ภูมิคุ้มกัน. โปรตีนที่ประกอบเป็นเลือดและของเหลวทางชีวภาพอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการตอบสนองการป้องกันของร่างกายต่อความเสียหายและการโจมตีจากเชื้อโรค โปรตีนของระบบเสริมและแอนติบอดี (อิมมูโนโกลบูลิน) เป็นโปรตีนของกลุ่มที่สอง พวกมันทำให้แบคทีเรีย ไวรัส หรือโปรตีนจากต่างประเทศเป็นกลาง แอนติบอดีซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว ยึดติดกับสาร แอนติเจน สิ่งแปลกปลอมต่อสิ่งมีชีวิตที่กำหนด และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เป็นกลาง นำพวกมันไปยังที่ที่ถูกทำลาย แอนติบอดีสามารถหลั่งเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์หรือติดอยู่กับเยื่อหุ้มของ B-lymphocytes เฉพาะที่เรียกว่าเซลล์พลาสม่า

ฟังก์ชั่นการกำกับดูแล

มากกว่า: ตัวกระตุ้น (โปรตีน), Proteasome, หน้าที่ควบคุมของโปรตีน

กระบวนการภายในเซลล์จำนวนมากถูกควบคุมโดยโมเลกุลโปรตีน ซึ่งไม่ได้ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหรือเป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับเซลล์ โปรตีนเหล่านี้ควบคุมความก้าวหน้าของเซลล์ผ่านวัฏจักรเซลล์ การถอดรหัส การแปล การต่อประกบ กิจกรรมของโปรตีนอื่นๆ และกระบวนการอื่นๆ อีกมากมาย หน้าที่ควบคุมของโปรตีนเกิดขึ้นจากกิจกรรมของเอนไซม์ (เช่น โปรตีนไคเนส) หรือเนื่องจากการจับกับโมเลกุลอื่นอย่างจำเพาะ ดังนั้น ปัจจัยการถอดรหัส โปรตีนกระตุ้น และโปรตีนกดขี่ สามารถควบคุมความเข้มของการถอดรหัสยีนได้โดยการผูกมัดกับลำดับการควบคุมของพวกมัน ที่ระดับการแปล การอ่าน mRNA จำนวนมากยังถูกควบคุมโดยการเพิ่มปัจจัยโปรตีนด้วย

บทบาทที่สำคัญที่สุดในการควบคุมกระบวนการภายในเซลล์คือโปรตีนไคเนสและโปรตีนฟอสฟาเตส - เอนไซม์ที่กระตุ้นหรือยับยั้งการทำงานของโปรตีนอื่น ๆ โดยยึดติดกับพวกมันหรือกำจัดกลุ่มฟอสเฟต

ฟังก์ชั่นสัญญาณ

มากกว่า: ฟังก์ชั่นการส่งสัญญาณโปรตีน, ฮอร์โมน, ไซโตไคน์

ฟังก์ชันการส่งสัญญาณของโปรตีนคือความสามารถของโปรตีนในการทำหน้าที่เป็นสารส่งสัญญาณ ส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ และสิ่งมีชีวิต ฟังก์ชันการส่งสัญญาณมักจะรวมกับฟังก์ชันควบคุม เนื่องจากโปรตีนควบคุมภายในเซลล์จำนวนมากยังทำการส่งสัญญาณด้วย

ฟังก์ชันสัญญาณดำเนินการโดยโปรตีน-ฮอร์โมน ไซโตไคน์ ปัจจัยการเจริญเติบโต ฯลฯ

ฮอร์โมนถูกลำเลียงเข้าสู่กระแสเลือด ฮอร์โมนสัตว์ส่วนใหญ่เป็นโปรตีนหรือเปปไทด์ การผูกมัดของฮอร์โมนกับตัวรับเป็นสัญญาณที่กระตุ้นการตอบสนองของเซลล์ ฮอร์โมนควบคุมความเข้มข้นของสารในเลือดและเซลล์ การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ และกระบวนการอื่นๆ ตัวอย่างของโปรตีนดังกล่าวคืออินซูลินซึ่งควบคุมความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด

เซลล์มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยใช้โปรตีนสัญญาณที่ส่งผ่านสารระหว่างเซลล์ โปรตีนดังกล่าวรวมถึง ตัวอย่างเช่น ไซโตไคน์และปัจจัยการเจริญเติบโต

ไซโตไคน์เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณเปปไทด์ พวกมันควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ กำหนดความอยู่รอด กระตุ้นหรือยับยั้งการเจริญเติบโต ความแตกต่าง กิจกรรมการทำงานและการตายของเซลล์ ทำให้มั่นใจถึงการประสานงานของการกระทำของภูมิคุ้มกัน ต่อมไร้ท่อและ ระบบประสาท. ตัวอย่างของ cytokines คือ tumor necrosis factor ซึ่งส่งสัญญาณการอักเสบระหว่างเซลล์ในร่างกาย

ฟังก์ชั่นการขนส่ง

มากกว่า: ฟังก์ชั่นการขนส่งของโปรตีน

โปรตีนที่ละลายน้ำได้ที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งโมเลกุลขนาดเล็กต้องมีสัมพรรคภาพสูง (affinity) สำหรับซับสเตรตเมื่อมีความเข้มข้นสูง และปล่อยได้ง่ายในสถานที่ที่มีความเข้มข้นของซับสเตรตต่ำ ตัวอย่างของการขนส่งโปรตีนคือเฮโมโกลบิน ซึ่งนำออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อที่เหลือ และคาร์บอนไดออกไซด์จากเนื้อเยื่อไปยังปอด และนอกจากนี้ โปรตีนที่คล้ายคลึงกันที่พบในทุกอาณาจักรของสิ่งมีชีวิต

โปรตีนเมมเบรนบางชนิดเกี่ยวข้องกับการขนส่งโมเลกุลขนาดเล็กผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้การซึมผ่านของโมเลกุลเปลี่ยนไป ส่วนประกอบไขมันของเมมเบรนเป็นแบบกันน้ำ (ไม่ชอบน้ำ) ซึ่งป้องกันการแพร่กระจายของโมเลกุลขั้วหรือประจุ (ไอออน) โปรตีนการขนส่งเมมเบรนมักถูกจำแนกเป็นโปรตีนแชนเนลและโปรตีนพาหะ โปรตีนแชนเนลมีรูพรุนที่เต็มไปด้วยน้ำภายในซึ่งช่วยให้ไอออน (ผ่านช่องไอออน) หรือโมเลกุลของน้ำ (ผ่านอควาพอริน) เคลื่อนผ่านเมมเบรน ช่องไอออนจำนวนมากมีไว้สำหรับการขนส่งไอออนเพียงตัวเดียว ดังนั้นช่องโพแทสเซียมและโซเดียมมักจะแยกความแตกต่างระหว่างไอออนที่คล้ายกันเหล่านี้และปล่อยให้มีเพียงหนึ่งไอออนเท่านั้นที่จะผ่านได้ โปรตีนพาหะจับกัน เหมือนกับเอ็นไซม์ ทุกโมเลกุลหรือไอออนที่พวกมันมี และแตกต่างจากช่องทางที่สามารถขนส่งอย่างแข็งขันโดยใช้พลังงานของ ATP "โรงไฟฟ้าของเซลล์" - ATP synthase ซึ่งดำเนินการสังเคราะห์ ATP เนื่องจากการไล่ระดับโปรตอนสามารถนำมาประกอบกับโปรตีนการขนส่งเมมเบรน

ฟังก์ชั่นสำรอง (สำรอง)

โปรตีนเหล่านี้รวมถึงโปรตีนสำรองที่เรียกว่า ซึ่งถูกเก็บไว้เป็นแหล่งพลังงานและสสารในเมล็ดพืช (เช่น 7S และ 11S โกลบูลิน) และไข่สัตว์ ในร่างกายมีโปรตีนอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งที่ใช้เป็นแหล่งของกรดอะมิโน ซึ่งจะเป็นสารตั้งต้นของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ควบคุมกระบวนการเมตาบอลิซึม

ฟังก์ชั่นตัวรับ

มากกว่า: ตัวรับเซลล์

ตัวรับโปรตีนสามารถอยู่ได้ทั้งในไซโตพลาสซึมและฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ส่วนหนึ่งของโมเลกุลตัวรับส่งสัญญาณ ซึ่งมักจะเป็นสารเคมี และในบางกรณี แสง การกระทำทางกล (เช่น การยืดตัว) และสิ่งเร้าอื่นๆ เมื่อสัญญาณถูกนำไปใช้กับบางส่วนของโมเลกุล - โปรตีนตัวรับ - การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของมันเกิดขึ้น เป็นผลให้โครงสร้างของส่วนอื่นของโมเลกุลซึ่งส่งสัญญาณไปยังส่วนประกอบเซลล์อื่น ๆ เปลี่ยนแปลงไป มีกลไกการส่งสัญญาณหลายอย่าง ตัวรับบางตัวกระตุ้นปฏิกิริยาทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง อื่น ๆ ทำหน้าที่เป็นช่องไอออนที่เปิดหรือปิดเมื่อใช้สัญญาณ ยังมีสิ่งอื่นที่ผูกมัดโมเลกุลผู้ส่งสารภายในเซลล์โดยเฉพาะ ในตัวรับเมมเบรน ส่วนของโมเลกุลที่จับกับโมเลกุลสัญญาณจะอยู่ที่ผิวเซลล์ ในขณะที่โดเมนส่งสัญญาณอยู่ภายใน

มอเตอร์ (มอเตอร์) ฟังก์ชั่น

โปรตีนสั่งการทั้งคลาสช่วยให้เคลื่อนไหวร่างกายได้ เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อ รวมถึงการเคลื่อนไหว (ไมโอซิน) การเคลื่อนไหวของเซลล์ภายในร่างกาย (เช่น การเคลื่อนไหวของเม็ดโลหิตขาวแบบอะมีบา) การเคลื่อนไหวของตาและแฟลกเจลลา กำกับการขนส่งภายในเซลล์ (kinesin, dynein ). Dyneins และ kinesins ขนส่งโมเลกุลไปตามไมโครทูบูลโดยใช้การไฮโดรไลซิสของ ATP เป็นแหล่งพลังงาน Dyneins นำโมเลกุลและออร์แกเนลล์จากส่วนต่อพ่วงของเซลล์ไปยัง centrosome, kinesins - ในทิศทางตรงกันข้าม Dyneins ยังรับผิดชอบการเคลื่อนไหวของ cilia และ flagella ในยูคาริโอต ไมโอซินหลายสายพันธุ์สามารถมีส่วนร่วมในการขนส่งโมเลกุลและออร์แกเนลล์ผ่านไมโครฟิลาเมนต์

ฟังก์ชั่นโครงสร้าง

ฟังก์ชันตัวเร่งปฏิกิริยา

หน้าที่ของโปรตีนในร่างกาย

หน้าที่ที่รู้จักกันดีที่สุดของโปรตีนในร่างกายคือการเร่งปฏิกิริยาเคมีต่างๆ เอ็นไซม์เป็นโปรตีนที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ กล่าวคือ เอ็นไซม์แต่ละตัวเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายกันอย่างน้อยหนึ่งปฏิกิริยา เอ็นไซม์กระตุ้นปฏิกิริยาที่ทำลายโมเลกุลที่ซับซ้อน (แคแทบอลิซึม) และสังเคราะห์พวกมัน (แอนะโบลิซึม) รวมถึงการจำลองและซ่อมแซม DNA และการสังเคราะห์เทมเพลต RNA ภายในปี 2556 มีการอธิบายเอนไซม์มากกว่า 5,000 รายการ ความเร่งของปฏิกิริยาอันเป็นผลมาจากการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์อาจมีค่ามหาศาล ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ orotidine-5 "-ฟอสเฟต decarboxylase ดำเนินเร็วกว่าปฏิกิริยาที่ไม่เร่งปฏิกิริยา 1017 เท่า (ช่วงครึ่งปฏิกิริยาสำหรับดีคาร์บอกซิเลชันของ orotic กรดเป็นเวลา 78 ล้านปีโดยไม่มีเอนไซม์และ 18 มิลลิวินาทีโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์) โมเลกุล ที่ยึดติดกับเอนไซม์และการเปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเรียกว่าสารตั้งต้น

โปรตีนโครงสร้างของโครงร่างโครงร่าง เหมือนกับอาร์เมเจอร์ชนิดหนึ่ง ให้รูปร่างแก่เซลล์และออร์แกเนลล์จำนวนมาก และมีส่วนในการเปลี่ยนรูปร่างของเซลล์ โปรตีนโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นเส้นใย: โมโนเมอร์แอกตินและทูบูลินเป็นโปรตีนทรงกลมที่ละลายน้ำได้ แต่หลังจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันจะก่อตัวเป็นเส้นใยยาวที่ประกอบเป็นโครงร่างโครงร่างเซลล์ที่ช่วยให้เซลล์สามารถคงรูปร่างไว้ได้ คอลลาเจนและอีลาสตินเป็นส่วนประกอบหลักของสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (เช่น กระดูกอ่อน) และผม เล็บ ขนนก และเปลือกบางตัวประกอบขึ้นจากโปรตีนโครงสร้างอีกชนิดหนึ่งคือเคราติน

มีหลายอย่าง ประเภทของฟังก์ชั่นการป้องกันของโปรตีน:

การป้องกันทางกายภาพ การป้องกันทางกายภาพของร่างกายนั้นมาจากคอลลาเจน ซึ่งเป็นโปรตีนที่เป็นพื้นฐานของสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (รวมถึงกระดูก กระดูกอ่อน เส้นเอ็น และชั้นลึกของผิวหนัง (หนังแท้) เคราตินซึ่งเป็นพื้นฐานของเกราะกำบัง ผม ขนนก เขาและอนุพันธ์อื่น ๆ ของหนังกำพร้า โดยปกติโปรตีนเหล่านี้ถือเป็นโปรตีนที่มีฟังก์ชันโครงสร้างตัวอย่างของโปรตีนกลุ่มนี้คือไฟบริโนเจนและทรอมบินที่เกี่ยวข้องกับการแข็งตัวของเลือด

การป้องกันสารเคมี การจับของสารพิษกับโมเลกุลโปรตีนสามารถให้สารพิษได้ โดยเฉพาะ บทบาทสำคัญการล้างพิษในมนุษย์นั้นเล่นโดยเอ็นไซม์ตับที่ย่อยสลายสารพิษหรือแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่ละลายน้ำได้ ซึ่งมีส่วนช่วยในการกำจัดสารพิษออกจากร่างกายอย่างรวดเร็ว

ภูมิคุ้มกัน. โปรตีนที่ประกอบเป็นเลือดและของเหลวทางชีวภาพอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการตอบสนองการป้องกันของร่างกายต่อความเสียหายและการโจมตีจากเชื้อโรค โปรตีนของระบบเสริมและแอนติบอดี (อิมมูโนโกลบูลิน) เป็นโปรตีนของกลุ่มที่สอง พวกมันทำให้แบคทีเรีย ไวรัส หรือโปรตีนจากต่างประเทศเป็นกลาง แอนติบอดีซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว ยึดติดกับสาร แอนติเจน สิ่งแปลกปลอมต่อสิ่งมีชีวิตที่กำหนด และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เป็นกลาง นำพวกมันไปยังที่ที่ถูกทำลาย แอนติบอดีสามารถหลั่งเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์หรือติดอยู่กับเยื่อหุ้มของ B-lymphocytes เฉพาะที่เรียกว่าเซลล์พลาสม่า

ฟังก์ชันการป้องกันทางกายภาพที่คล้ายคลึงกันนั้นดำเนินการโดยโปรตีนโครงสร้างที่ประกอบเป็นผนังเซลล์ของผู้ประท้วงบางกลุ่ม (เช่น สาหร่ายสีเขียว Chlamydomonas) และไวรัสแคปซิด

หน้าที่ป้องกันทางกายภาพของโปรตีนรวมถึงความสามารถของเลือดในการจับตัวเป็นก้อน ซึ่งให้โปรตีนไฟบริโนเจนที่มีอยู่ในเลือด ไฟบริโนเจนไม่มีสี เมื่อเลือดเริ่มจับตัวเป็นลิ่ม เอ็นไซม์จะแยกออก [[tro หลังจากความแตกแยก โมโนเมอร์จะก่อตัวขึ้น - ไฟบริน ซึ่งในทางกลับกัน จะเกิดโพลิเมอไรเซชันและตกตะกอนเป็นเส้นสีขาว) ไฟบรินตกตะกอนทำให้เลือดไม่ใช่ของเหลว แต่เป็นวุ้น ในกระบวนการแข็งตัวของเลือดโดยโปรตีนพื้นฐาน - หลังจากที่เกิดตะกอน ไฟบรินและเส้นใยเม็ดเลือดแดง เมื่อไฟบรินถูกบีบอัด จะเกิดลิ่มเลือดแดงที่แรง

ฟังก์ชั่นป้องกันสารเคมี

โปรตีนป้องกันของระบบภูมิคุ้มกันยังรวมถึงอินเตอร์เฟอรอน โปรตีนเหล่านี้ผลิตโดยเซลล์ที่ติดไวรัส ผลกระทบต่อเพื่อนบ้านของเซลล์ทำให้เกิดการต่อต้านไวรัสโดยการปิดกั้นการสืบพันธุ์ของไวรัสหรือการรวมตัวของอนุภาคไวรัสในเซลล์เป้าหมาย อินเตอร์เฟอรอนยังมีกลไกการทำงานอื่นๆ เช่น ส่งผลต่อการทำงานของลิมโฟไซต์และเซลล์อื่นๆ ของระบบภูมิคุ้มกัน

ฟังก์ชันป้องกันแบบแอคทีฟ

พิษจากโปรตีนของสัตว์

กระรอกสามารถทำหน้าที่ป้องกันผู้ล่าหรือเหยื่อโจมตีได้ โปรตีนและเปปไทด์ดังกล่าวพบได้ในพิษของสัตว์ส่วนใหญ่ (เช่น งู แมงป่อง ซินิดาเรียน เป็นต้น) โปรตีนที่มีอยู่ในสารพิษมีกลไกการออกฤทธิ์ต่างกัน ดังนั้นพิษของงูไวเปอร์มักจะมีเอนไซม์ฟอสโฟลิเปสซึ่งทำให้เกิดการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และเป็นผลให้เม็ดเลือดแดงแตกและตกเลือด พิษงูถูกครอบงำโดย neurotoxins; ตัวอย่างเช่น พิษงูรดมีโปรตีน α-bungarotoxin (ตัวบล็อกของตัวรับนิโคตินิก อะซิติลโคลีน และ β-bungarotoxin (ทำให้เกิดการหลั่งของอะเซทิลโคลีนอย่างต่อเนื่องจากปลายประสาทและทำให้ปริมาณสำรองลดลง) การกระทำร่วมกันของสารพิษเหล่านี้ทำให้เสียชีวิตจากภาวะกล้ามเนื้อเป็นอัมพาต .

พิษโปรตีนจากแบคทีเรีย

พิษจากโปรตีนจากแบคทีเรีย - สารพิษโบทูลินัม, สารพิษ tetanospasmin ที่ผลิตโดยเชื้อโรคบาดทะยัก, พิษคอตีบของตัวแทนสาเหตุของโรคคอตีบ, สารพิษอหิวาตกโรค ส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของโปรตีนหลายชนิดที่มีกลไกการทำงานต่างกัน สารพิษจากแบคทีเรียที่มีโปรตีนบางชนิดเป็นพิษที่รุนแรงมาก ส่วนประกอบของโบทูลินั่มทอกซิน - สารพิษจากสารธรรมชาติที่รู้จักมากที่สุด

สารพิษของแบคทีเรียก่อโรคในสกุล คลอสทริเดียมเห็นได้ชัดว่าแบคทีเรียไร้อากาศต้องการส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตโดยรวมเพื่อที่จะนำไปสู่ความตาย - สิ่งนี้ทำให้แบคทีเรีย "ไม่ต้องรับโทษ" ในการเลี้ยงและเพิ่มจำนวนและเมื่อประชากรเพิ่มขึ้นอย่างมากก็ออกจากร่างกายใน รูปแบบของสปอร์

ความสำคัญทางชีวภาพของสารพิษของแบคทีเรียอื่น ๆ ไม่ทราบแน่ชัด

พิษจากโปรตีนจากพืช

ในพืช สารที่ไม่ใช่โปรตีน (อัลคาลอยด์ ไกลโคไซด์ ฯลฯ) มักถูกใช้เป็นยาพิษในพืช อย่างไรก็ตาม สารพิษจากโปรตีนก็พบได้ในพืชเช่นกัน ดังนั้นเมล็ดละหุ่ง (พืชในตระกูลยูโฟเรีย) จึงมีโปรตีนทอกซินไรซิน สารพิษนี้แทรกซึมไซโตพลาสซึมของเซลล์ในลำไส้ และหน่วยย่อยของเอนไซม์ของมัน ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับไรโบโซม ขัดขวางการแปลอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้

ลิงค์

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010 .

ดูว่า "ฟังก์ชันการป้องกันของโปรตีน" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

คำนี้มีความหมายอื่น ดูโปรตีน (ความหมาย) โปรตีน (โปรตีน โพลีเปปไทด์) เป็นสารอินทรีย์ที่มีโมเลกุลสูงประกอบด้วยกรดอัลฟาอะมิโนที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ด้วยพันธะเปปไทด์ ในสิ่งมีชีวิต ... ... Wikipedia

ผลึกของโปรตีนต่างๆ ที่ปลูกบนสถานีอวกาศเมียร์และระหว่างเที่ยวบินกระสวยของ NASA โปรตีนบริสุทธิ์สูงก่อรูปผลึกที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งใช้เพื่อให้ได้รูปแบบของโปรตีนนี้ โปรตีน (โปรตีน ... ... Wikipedia

I Skin (cutis) เป็นอวัยวะที่ซับซ้อนซึ่งเป็นส่วนหุ้มด้านนอกของร่างกายของสัตว์และมนุษย์ซึ่งทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่หลากหลาย กายวิภาคศาสตร์และจุลกายวิภาคศาสตร์ ในมนุษย์ พื้นที่ผิวของเค คือ 1.5 2 ตร.ม. (ขึ้นอยู่กับความสูง เพศ ... ... สารานุกรมทางการแพทย์

เนื้อเยื่อของเหลวหมุนเวียนในระบบไหลเวียนโลหิตของมนุษย์และสัตว์ ช่วยให้มั่นใจถึงกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์และเนื้อเยื่อและประสิทธิภาพของการทำงานทางสรีรวิทยาต่างๆ หนึ่งในหน้าที่หลักของ K. คือการขนส่งก๊าซ (O2 จากอวัยวะ ... ...

ตับ- (Nerag) ต่อม lobular ขนาดใหญ่ของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการย่อยอาหาร, เมแทบอลิซึม, การไหลเวียนโลหิต, การรักษาความมั่นคงภายใน สภาพแวดล้อมของร่างกาย ตั้งอยู่ในส่วนหน้าของช่องท้องด้านหลัง ... ...

I กระเพาะอาหารเป็นส่วนขยายของทางเดินอาหารซึ่งมีสารเคมีและ การบูรณะทางกลอาหาร. โครงสร้างของกระเพาะของสัตว์ แยกแยะต่อมหรือทางเดินอาหาร Zh. ผนังที่มี ... ... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

เลือด- ภาพกล้องจุลทรรศน์ของเลือด - วัว อูฐ ม้า แกะ หมู สุนัข กล้องจุลทรรศน์เลือด - วัว (I>>), อูฐ (II), ม้า (III), แกะ (IV), หมู (V), สุนัข (VI): 1 - ... ... พจนานุกรมสารานุกรมสัตวแพทย์

กายวิภาคของมนุษย์ปกติ (อย่างเป็นระบบ) คือส่วนหนึ่งของกายวิภาคของมนุษย์ที่ศึกษาโครงสร้างของ "ปกติ" นั่นคือ ร่างกายมนุษย์ที่แข็งแรงตามระบบอวัยวะ อวัยวะและเนื้อเยื่อ อวัยวะส่วนต่างๆของร่างกาย บางรูปแบบและการออกแบบ ... ... Wikipedia

I (sanguis) เนื้อเยื่อของเหลวที่ขนส่งในร่างกาย สารเคมี(รวมถึงออกซิเจน) เนื่องจากการรวมตัวกันของกระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ต่าง ๆ และช่องว่างระหว่างเซลล์ในระบบเดียวเกิดขึ้น ... สารานุกรมทางการแพทย์

กลับ