Le proteine, il cui ruolo biologico verrà considerato oggi, sono composti macromolecolari formati da amminoacidi. Tra tutti gli altri composti organici, sono tra i più complessi nella loro struttura. Secondo la composizione elementare, le proteine differiscono da grassi e carboidrati: oltre a ossigeno, idrogeno e carbonio, contengono anche azoto. Inoltre, lo zolfo è un componente indispensabile delle proteine più importanti e alcune contengono iodio, ferro e fosforo.
Il ruolo biologico delle proteine è molto alto. Sono questi composti che costituiscono la maggior parte della massa del protoplasma, così come i nuclei delle cellule viventi. Le proteine si trovano in tutti gli organismi animali e vegetali.
Una o più funzioni
Il ruolo biologico e le funzioni dei loro vari composti sono differenti. In quanto sostanza con una specifica struttura chimica, ogni proteina svolge una funzione altamente specializzata. Solo in alcuni casi può eseguirne più interconnessi contemporaneamente. Ad esempio, l'adrenalina, che viene prodotta nel midollole ghiandole surrenali, entrando nel flusso sanguigno, aumentano la pressione sanguigna e il consumo di ossigeno, la glicemia. Inoltre, è uno stimolante del metabolismo e negli animali a sangue freddo è anche un mediatore del sistema nervoso. Come puoi vedere, esegue molte funzioni contemporaneamente.
Funzione enzimatica (catalitica)
Diverse reazioni biochimiche che si verificano negli organismi viventi si svolgono in condizioni miti, in cui la temperatura è vicina ai 40°C e i valori di pH sono quasi neutri. In queste condizioni, le portate di molti di loro sono trascurabili. Pertanto, per realizzarli, sono necessari enzimi: speciali catalizzatori biologici. Quasi tutte le reazioni, ad eccezione della fotolisi dell'acqua, sono catalizzate negli organismi viventi dagli enzimi. Questi elementi sono proteine o complessi di proteine con un cofattore (molecola organica o ione metallico). Gli enzimi agiscono in modo molto selettivo, avviando il processo necessario. Quindi, la funzione catalitica discussa sopra è una di quelle che svolgono le proteine. Il ruolo biologico di questi composti, tuttavia, non si limita alla sua implementazione. Ci sono molte altre caratteristiche che esamineremo di seguito.
Funzione di trasporto
Per l'esistenza di una cellula è necessario che vi entrino molte sostanze che le forniscano energia e materiale da costruzione. Tutte le membrane biologiche sono costruite in comuneprincipio. Questo è un doppio strato di lipidi, le proteine sono immerse in esso. Allo stesso tempo, le regioni idrofile delle macromolecole sono concentrate sulla superficie delle membrane e le "code" idrofobiche sono concentrate nel loro spessore. Questa struttura rimane impermeabile a componenti importanti: aminoacidi, zuccheri, ioni di metalli alcalini. La penetrazione di questi elementi nella cellula avviene con l'aiuto di proteine di trasporto che sono incorporate nella membrana cellulare. I batteri, per esempio, hanno una speciale proteina che trasporta il lattosio (zucchero del latte) attraverso la membrana esterna.
Gli organismi multicellulari hanno un sistema per il trasporto di varie sostanze da un organo all' altro. Parliamo principalmente di emoglobina (nella foto sopra). Inoltre, l'albumina sierica (proteina di trasporto) è costantemente presente nel plasma sanguigno. Ha la capacità di formare forti complessi con acidi grassi formati durante la digestione dei grassi, nonché con numerosi aminoacidi idrofobici (ad esempio con triptofano) e con molti farmaci (alcune penicilline, sulfamidici, aspirina). Un altro esempio è la transferrina, che media il trasporto degli ioni di ferro nel corpo. Possiamo anche citare la ceruplasmina, che trasporta ioni rame. Quindi, abbiamo considerato la funzione di trasporto che svolgono le proteine. Anche il loro ruolo biologico è molto significativo da questo punto di vista.
Funzione del recettore
Le proteine recettoriali sono di grande importanza, soprattutto per il supporto vitale degli organismi multicellulari. Sono integratinella membrana plasmacellulare e servono a percepire e trasformare ulteriormente i segnali che entrano nella cellula. In questo caso, i segnali possono provenire sia da altre cellule che dall'ambiente. I recettori dell'acetilcolina sono attualmente i più studiati. Si trovano in una serie di contatti interneuronali sulla membrana cellulare, comprese le giunzioni neuromuscolari, nella corteccia cerebrale. Queste proteine interagiscono con l'acetilcolina e trasmettono un segnale nella cellula.
Il neurotrasmettitore per ricevere il segnale e convertirlo deve essere rimosso in modo che la cellula abbia l'opportunità di prepararsi alla percezione di ulteriori segnali. Per questo viene utilizzata l'acetilcolinesterasi, un enzima speciale che catalizza l'idrolisi dell'acetilcolina in colina e acetato. Non è vero che anche la funzione recettoriale svolta dalle proteine è molto importante? Il ruolo biologico della successiva funzione protettiva per il corpo è enorme. Semplicemente non si può essere in disaccordo con questo.
Funzione di protezione
Nel corpo, il sistema immunitario risponde alla comparsa di particelle estranee al suo interno producendo un gran numero di linfociti. Sono in grado di danneggiare gli elementi in modo selettivo. Tali particelle estranee possono essere cellule cancerose, batteri patogeni, particelle supramolecolari (macromolecole, virus, ecc.). I linfociti B sono un gruppo di linfociti che producono proteine speciali. Queste proteine vengono rilasciate nel sistema circolatorio. Riconoscono le particelle estranee, mentre formano un complesso altamente specifico nella fase di distruzione. Queste proteine sono chiamate immunoglobuline. Le sostanze estranee sono chiamate antigeni.che innescano una risposta del sistema immunitario.
Funzione strutturale
Oltre alle proteine che svolgono funzioni altamente specializzate, ci sono anche quelle il cui significato è principalmente strutturale. Grazie a loro viene fornita resistenza meccanica e altre proprietà dei tessuti degli organismi viventi. Queste proteine includono, prima di tutto, il collagene. Il collagene (nella foto sotto) nei mammiferi costituisce circa un quarto della massa delle proteine. Viene sintetizzato nelle principali cellule che compongono il tessuto connettivo (chiamate fibroblasti).
Inizialmente, il collagene si forma come procollagene - il suo precursore, sottoposto a trattamento chimico nei fibroblasti. Quindi si forma sotto forma di tre catene polipeptidiche attorcigliate a spirale. Si combinano già all'esterno dei fibroblasti in fibrille di collagene di diverse centinaia di nanometri di diametro. Questi ultimi formano filamenti di collagene, già visibili al microscopio. Nei tessuti elastici (pareti polmonari, vasi sanguigni, pelle), la matrice extracellulare, oltre al collagene, contiene anche la proteina elastina. Può estendersi su un intervallo abbastanza ampio e quindi tornare al suo stato originale. Un altro esempio di una proteina strutturale che può essere data qui è la fibroina della seta. Viene isolato durante la formazione della pupa del bruco del baco da seta. È il componente principale dei fili di seta. Passiamo alla descrizione delle proteine motorie.
Proteine motorie
E nell'implementazione dei processi motori, il ruolo biologico delle proteine è grande. Parliamo brevemente di questa funzione. La contrazione muscolare è il processo durante il quale l'energia chimica viene convertita in lavoro meccanico. I suoi partecipanti diretti sono due proteine: miosina e actina. La miosina ha una struttura molto insolita. È formato da due teste globose e una coda (una lunga parte filamentosa). Circa 1600 nm è la lunghezza di una molecola. Le teste rappresentano circa 200 nm.
L'actina (nella foto sopra) è una proteina globulare con un peso molecolare di 42.000. Può polimerizzare per formare una struttura lunga e interagire in questa forma con la testa della miosina. Una caratteristica importante di questo processo è la sua dipendenza dalla presenza di ATP. Se la sua concentrazione è sufficientemente alta, il complesso formato da miosina e actina viene distrutto e quindi viene nuovamente ripristinato dopo che si è verificata l'idrolisi dell'ATP come risultato dell'azione della miosina ATPasi. Questo processo può essere osservato, ad esempio, in una soluzione in cui sono presenti entrambe le proteine. Diventa viscoso a causa della formazione di un complesso ad alto peso molecolare in assenza di ATP. Quando viene aggiunto, la viscosità diminuisce drasticamente a causa della distruzione del complesso creato, dopo di che inizia gradualmente a riprendersi a causa dell'idrolisi dell'ATP. Nel processo di contrazione muscolare, queste interazioni giocano un ruolo molto importante.
Antibiotici
Continuiamo a rivelare l'argomento "Il ruolo biologico delle proteine nel corpo". Un gruppo molto grande e molto importantecomposti naturali costituiscono sostanze chiamate antibiotici. Sono di origine microbica. Queste sostanze sono secrete da tipi speciali di microrganismi. Il ruolo biologico degli aminoacidi e delle proteine è indiscutibile, ma gli antibiotici svolgono una funzione speciale e molto importante. Inibiscono la crescita di microrganismi che competono con loro. Negli anni '40, la scoperta e l'uso di antibiotici ha rivoluzionato il trattamento delle malattie infettive causate dai batteri. Va notato che nella maggior parte dei casi gli antibiotici non funzionano sui virus, quindi usarli come farmaci antivirali è inefficace.
Esempi di antibiotici
Il gruppo delle penicilline è stato il primo ad essere messo in pratica. Esempi di questo gruppo sono ampicillina e benzilpenicillina. Gli antibiotici sono diversi nel loro meccanismo d'azione e natura chimica. Alcuni di quelli ampiamente utilizzati oggi interagiscono con i ribosomi umani, mentre la sintesi proteica è inibita nei ribosomi batterici. Allo stesso tempo, difficilmente interagiscono con i ribosomi eucariotici. Pertanto, sono distruttivi per le cellule batteriche e leggermente tossici per animali e esseri umani. Questi antibiotici includono streptomicina e levomicetina (cloramfenicolo).
Il ruolo biologico della biosintesi delle proteine è molto importante e questo processo stesso ha diverse fasi. Ne parleremo solo in termini generali.
Il processo e il ruolo biologico della biosintesi delle proteine
Questo processo è in più fasi e molto complesso. Si verifica nei ribosomi -organelli speciali. La cellula contiene molti ribosomi. E. coli, ad esempio, ne ha circa 20mila.
"Descrivi il processo di biosintesi delle proteine e il suo ruolo biologico" - un compito del genere che molti di noi hanno ricevuto a scuola. E per molti è stato difficile. Bene, proviamo a capirlo insieme.
Le molecole proteiche sono catene polipeptidiche. Sono costituiti, come già sapete, da singoli aminoacidi. Tuttavia, questi ultimi non sono abbastanza attivi. Per combinare e formare una molecola proteica, richiedono l'attivazione. Si verifica come risultato dell'azione di enzimi speciali. Ogni amminoacido ha il proprio enzima specificamente sintonizzato su di esso. La fonte di energia per questo processo è l'ATP (adenosina trifosfato). Come risultato dell'attivazione, l'amminoacido diventa più labile e si lega sotto l'azione di questo enzima al t-RNA, che lo trasferisce al ribosoma (per questo, questo RNA è chiamato trasporto). Pertanto, gli amminoacidi attivati collegati al tRNA entrano nel ribosoma. Il ribosoma è una specie di trasportatore per assemblare catene proteiche dagli amminoacidi in ingresso.
Il ruolo della sintesi proteica è difficile da sopravvalutare, poiché i composti sintetizzati svolgono funzioni molto importanti. Quasi tutte le strutture cellulari sono costituite da esse.
Quindi, abbiamo descritto in termini generali il processo di biosintesi delle proteine e il suo ruolo biologico. Questo conclude la nostra introduzione alle proteine. Ci auguriamo che tu abbia il desiderio di continuare.
