Le proteine sono le sostanze organiche più importanti, il cui numero prevale su tutte le altre macromolecole presenti in una cellula vivente. Costituiscono più della metà del peso della sostanza secca degli organismi vegetali e animali. Le funzioni delle proteine nella cellula sono diverse, alcune sono ancora sconosciute alla scienza. Tuttavia, le direzioni principali del loro "lavoro" sono ben studiate. Alcuni sono necessari per stimolare i processi che avvengono nelle cellule e nei tessuti. Altri trasportano importanti composti minerali attraverso la membrana cellulare e attraverso i vasi sanguigni da un organo all' altro. Alcuni proteggono il corpo da agenti estranei spesso patogeni. Una cosa è chiara: non un singolo processo nel nostro corpo avviene senza proteine.
Funzioni di base delle proteine
Le funzioni delle proteine nel corpo sono diverse. Ogni gruppo ha una specifica sostanza chimicaedilizia, esegue un "lavoro" specializzato. In alcuni casi, diversi tipi di proteine sono interconnessi tra loro. Sono responsabili di diverse fasi dello stesso processo. Oppure ne colpiscono diversi contemporaneamente. Ad esempio, la funzione di regolazione delle proteine è svolta da enzimi e ormoni. Questo fenomeno può essere immaginato ricordando l'ormone adrenalina. È prodotto dal midollo surrenale. Entrando nei vasi sanguigni, aumenta la quantità di ossigeno nel sangue. Anche la pressione sanguigna aumenta, il contenuto di zucchero aumenta. Questo stimola i processi metabolici. L'adrenalina è anche un neurotrasmettitore nei pesci, negli anfibi e nei rettili.
Funzione enzimatica
Molte reazioni biochimiche che avvengono nelle cellule degli organismi viventi si svolgono ad alte temperature e con un valore di pH neutro. In tali condizioni, la velocità del loro passaggio è troppo bassa, quindi sono necessari catalizzatori specializzati chiamati enzimi. Tutta la loro diversità è combinata in 6 classi, che si differenziano per la specificità dell'azione. Gli enzimi sono sintetizzati sui ribosomi nelle cellule. La scienza dell'enzima è impegnata nel loro studio.
Indubbiamente, la funzione regolatrice delle proteine è impossibile senza gli enzimi. Hanno un'elevata selettività d'azione. La loro attività può essere regolata da inibitori e attivatori. Inoltre, gli enzimi di solito mostrano una specificità del substrato. Inoltre, l'attività enzimatica dipende dalle condizioni del corpo e in particolare delle cellule. Il loro flusso è influenzato da pressione, pH acido, temperatura, forza ionica della soluzione, cioèconcentrazione di sale nel citoplasma.
Funzione di trasporto delle proteine
La cellula deve ricevere costantemente le sostanze minerali e organiche necessarie per il corpo. Sono necessari come materiali da costruzione e fonti di energia nelle cellule. Ma il meccanismo della loro ricezione è piuttosto complicato. Le pareti cellulari sono costituite da più di semplici proteine. Le membrane biologiche sono costruite sul principio di un doppio strato di lipidi. Varie proteine sono incorporate tra di loro. È molto importante che le regioni idrofile si trovino sulla superficie della membrana, mentre le regioni idrofobiche si trovino nel suo spessore. Pertanto, una tale struttura rende il guscio impenetrabile. Non possono attraversarlo da soli, senza "aiuto", componenti così importanti come zuccheri, ioni metolo e aminoacidi. Sono trasportati attraverso la membrana citoplasmatica al citoplasma da proteine specializzate che sono incorporate negli strati lipidici.
Trasporto di sostanze da un organo all' altro
Ma la funzione di trasporto delle proteine non si svolge solo tra la sostanza intercellulare e la cellula. Alcune sostanze importanti per i processi fisiologici devono essere trasportate da un corpo all' altro. Ad esempio, la proteina di trasporto nel sangue è l'albumina sierica. È dotato di una capacità unica di formare composti con acidi grassi che compaiono durante la digestione dei grassi, con farmaci e con ormoni steroidei. Importanti proteine di trasporto sono l'emoglobina (che fornisce molecole di ossigeno), la transferrina (che si unisce agli ioni di ferro) e la ceruplasmina (che formano complessi conrame).
Funzione del segnale delle proteine
Le proteine recettoriali sono di grande importanza nel corso dei processi fisiologici negli organismi multicellulari complessi. Sono incorporati nella membrana plasmatica. Servono a percepire e decifrare vari tipi di segnali che entrano nelle cellule in un flusso continuo non solo dai tessuti vicini, ma anche dall'ambiente esterno. Attualmente, forse la proteina recettore più studiata è l'acetilcolina. Si trova in un certo numero di giunzioni interneuronali sulla membrana cellulare.
Ma la funzione di segnalazione delle proteine non viene svolta solo all'interno delle cellule. Molti ormoni si legano a specifici recettori sulla loro superficie. Un tale composto formato è un segnale che attiva i processi fisiologici nelle cellule. Un esempio di tali proteine è l'insulina, che agisce nel sistema dell'adenilato ciclasi.
Funzione di protezione
Le funzioni delle proteine in una cellula sono diverse. Alcuni di loro sono coinvolti nelle risposte immunitarie. Questo protegge il corpo dalle infezioni. Il sistema immunitario è in grado di rispondere agli agenti estranei identificati con la sintesi di un numero enorme di linfociti. Queste sostanze possono danneggiare selettivamente questi agenti, possono essere estranee al corpo, come batteri, particelle supramolecolari o possono essere cellule cancerose.
Uno dei gruppi - i linfociti "beta" - produce proteine che entrano nel flusso sanguigno. Hanno una funzione molto interessante. Queste proteine devono riconoscere le cellule e le macromolecole estranee. Poi si connettono con loro,formando un complesso destinato a essere distrutto. Queste proteine sono chiamate immunoglobuline. Gli stessi componenti estranei sono antigeni. E le immunoglobuline che gli corrispondono sono anticorpi.
Funzione strutturale
Nel corpo, oltre a quelle altamente specializzate, ci sono anche proteine strutturali. Sono necessari per fornire resistenza meccanica. Queste funzioni delle proteine nella cellula sono importanti per mantenere la forma e la giovinezza del corpo. Il più famoso è il collagene. È la principale proteina della matrice extracellulare dei tessuti connettivi. Nei mammiferi superiori, è fino a 1/4 della massa totale delle proteine. Il collagene è sintetizzato nei fibroblasti, che sono le cellule principali dei tessuti connettivi.
Tali funzioni delle proteine nella cellula sono di grande importanza. Oltre al collagene, è nota un' altra proteina strutturale: l'elastina. È anche un costituente della matrice extracellulare. L'elastina è in grado di conferire ai tessuti la capacità di allungarsi entro certi limiti e di ritornare facilmente alla loro forma originale. Un altro esempio di proteina strutturale è la fibroina, che si trova nei bruchi del baco da seta. È il componente principale dei fili di seta.
Proteine motorie
Il ruolo delle proteine nella cellula non può essere sopravvalutato. Prendono anche parte al lavoro dei muscoli. La contrazione muscolare è un importante processo fisiologico. Di conseguenza, l'ATP immagazzinato sotto forma di macromolecole viene convertito in energia chimica. I partecipanti diretti al processo sono due proteine: actina e miosina.
Queste proteine motoriesono molecole filamentose che funzionano nel sistema contrattile dei muscoli scheletrici. Si trovano anche nei tessuti non muscolari nelle cellule eucariotiche. Un altro esempio di proteine motorie è la tubulina. Da esso vengono costruiti i microtubuli, che sono un elemento importante di flagelli e ciglia. I microtubuli contenenti tubulina si trovano anche nelle cellule del tessuto nervoso degli animali.
Antibiotici
Il ruolo protettivo delle proteine nella cellula è enorme. Parte di esso è assegnata a un gruppo comunemente chiamato antibiotici. Si tratta di sostanze di origine naturale, che sono sintetizzate, di regola, in batteri, funghi microscopici e altri microrganismi. Hanno lo scopo di sopprimere i processi fisiologici di altri organismi concorrenti. Gli antibiotici di origine proteica furono scoperti negli anni '40. Hanno rivoluzionato la medicina, dandogli un potente impulso allo sviluppo.
Per la loro natura chimica, gli antibiotici sono un gruppo molto diversificato. Differiscono anche nel loro meccanismo d'azione. Alcuni impediscono la sintesi proteica all'interno delle cellule, altri bloccano la produzione di enzimi importanti, altri inibiscono la crescita e altri inibiscono la riproduzione. Ad esempio, la nota streptomicina interagisce con i ribosomi delle cellule batteriche. Pertanto, rallentano drasticamente la sintesi delle proteine. Allo stesso tempo, questi antibiotici non interagiscono con i ribosomi eucariotici del corpo umano. Ciò significa che queste sostanze non sono tossiche per i mammiferi superiori.
Non sono tutte le funzioni delle proteine nella cellula. Tavolosostanze antibiotiche permette di determinare altre azioni altamente specializzate che questi specifici composti naturali sono in grado di avere sui batteri e non solo. Attualmente sono allo studio antibiotici di origine proteica che, quando interagiscono con il DNA, interrompono i processi associati all'incarnazione delle informazioni ereditarie. Ma finora tali sostanze sono utilizzate solo nella chemioterapia delle malattie oncologiche. Un esempio di tale sostanza antibiotica è la dactinomicina, che è sintetizzata dagli attinomiceti.
Tossine
Le proteine in una cellula svolgono una funzione molto specifica e persino straordinaria. Un certo numero di organismi viventi produce sostanze tossiche - tossine. Per loro natura, si tratta di proteine e composti organici complessi a basso peso molecolare. Un esempio è la polpa velenosa del fungo svasso pallido.
Riserva e proteine alimentari
Alcune proteine svolgono la funzione di fornire nutrimento agli embrioni di animali e piante. Ci sono molti esempi simili. L'importanza delle proteine nella cellula dei semi di cereale sta proprio in questo. Nutriranno il germe emergente della pianta nelle prime fasi del suo sviluppo. Negli animali, le proteine alimentari sono l'albume d'uovo e la caseina del latte.
Proprietà inesplorate delle proteine
Gli esempi sopra sono solo la parte che è stata già sufficientemente studiata. Ma in natura ci sono molti misteri. Le proteine nella cellula di molte specie biologiche sono uniche e attualmente le classificano addiritturadifficile. Ad esempio, la monellina è una proteina scoperta e isolata da una pianta africana. Ha un sapore dolce, ma non è obeso e non è tossico. In futuro, potrebbe essere un ottimo sostituto dello zucchero. Un altro esempio è una proteina che si trova in alcuni pesci artici che impedisce il congelamento del sangue agendo da antigelo nel senso letterale del confronto. In un certo numero di insetti, la proteina resilina, che ha un'elasticità unica, quasi perfetta, è stata trovata nelle articolazioni delle ali. E questi non sono tutti esempi di sostanze che devono ancora essere studiate e classificate.
