Proteini su najvažnije organske tvari čiji broj prevladava nad svim ostalim makromolekulama koje su prisutne u živoj stanici. Oni čine više od polovice težine suhe tvari i biljnih i životinjskih organizama. Funkcije proteina u stanici su raznolike, neke od njih su još uvijek nepoznate znanosti. Ali ipak, glavni pravci njihovog "rada" dobro su proučeni. Neki su potrebni kako bi se potaknuli procesi koji se odvijaju u stanicama i tkivima. Drugi prenose važne mineralne spojeve kroz staničnu membranu i kroz krvne žile od jednog organa do drugog. Neki štite tijelo od stranih često patogenih agenasa. Jedno je jasno - niti jedan proces u našem tijelu ne odvija se bez proteina.
Osnovne funkcije proteina
Funkcije proteina u tijelu su raznolike. Svaka skupina ima određenu kemikalijuzgrada, obavlja jedan specijalizirani "rad". U nekim slučajevima, nekoliko vrsta proteina je međusobno povezano. Oni su odgovorni za različite faze istog procesa. Ili utječu na nekoliko odjednom. Na primjer, regulacijsku funkciju proteina provode enzimi i hormoni. Ovu pojavu možemo zamisliti sjećanjem na hormon adrenalin. Proizvodi ga srž nadbubrežne žlijezde. Ulaskom u krvne žile povećava količinu kisika u krvi. Krvni tlak također raste, povećava se sadržaj šećera. To potiče metaboličke procese. Adrenalin je također neurotransmiter u ribama, vodozemcima i gmazovima.
Enzimatska funkcija
Mnoge biokemijske reakcije koje se događaju u stanicama živih organizama provode se na visokim temperaturama i s neutralnom pH vrijednošću. U takvim uvjetima brzina njihovog prolaza je preniska, pa su potrebni specijalizirani katalizatori zvani enzimi. Sva njihova raznolikost kombinirana je u 6 klasa, koje se razlikuju po specifičnosti djelovanja. Enzimi se sintetiziraju na ribosomima u stanicama. Njihovim proučavanjem bavi se enzimološka znanost.
Nesumnjivo je da je regulatorna funkcija proteina nemoguća bez enzima. Imaju visoku selektivnost djelovanja. Njihovo djelovanje može se regulirati inhibitorima i aktivatorima. Osim toga, enzimi obično pokazuju specifičnost supstrata. Također, enzimska aktivnost ovisi o uvjetima u tijelu, a posebno u stanicama. Na njihov protok utječu tlak, kiseli pH, temperatura, ionska snaga otopine, tjkoncentracija soli u citoplazmi.
Funkcija transporta proteina
Stanica mora stalno primati potrebne mineralne i organske tvari za tijelo. Potrebni su kao građevinski materijali i izvori energije u stanicama. Ali mehanizam njihovog primanja je prilično kompliciran. Stanične stijenke se sastoje od više od samo proteina. Biološke membrane građene su na principu dvostrukog sloja lipida. Između njih su ugrađeni različiti proteini. Vrlo je važno da se hidrofilna područja nalaze na površini membrane, dok su hidrofobna u njezinoj debljini. Dakle, takva struktura čini školjku neprobojnom. Ne mogu sami proći kroz njega, bez "pomoći", tako važne komponente kao što su šećeri, ioni metola i aminokiseline. Oni se transportiraju kroz citoplazmatsku membranu u citoplazmu pomoću specijaliziranih proteina koji su ugrađeni u slojeve lipida.
Transport tvari iz jednog organa u drugi
No, transportna funkcija proteina se ne odvija samo između međustanične tvari i stanice. Neke tvari važne za fiziološke procese moraju se dostavljati iz jednog tijela u drugo. Na primjer, transportni protein u krvi je serumski albumin. Obdarena je jedinstvenom sposobnošću stvaranja spojeva s masnim kiselinama koji se pojavljuju tijekom probave masti, s lijekovima, kao i sa steroidnim hormonima. Važni proteini nosači su hemoglobin (koji dostavlja molekule kisika), transferin (koji se spaja s ionima željeza) i ceruplazmin (tvori komplekse sbakar).
Signalna funkcija proteina
Receptorski proteini su od velike važnosti u tijeku fizioloških procesa u višestaničnim složenim organizmima. Ugrađeni su u plazma membranu. Služe za percepciju i dešifriranje različitih vrsta signala koji kontinuirano ulaze u stanice ne samo iz susjednih tkiva, već i iz vanjskog okruženja. Trenutno je možda najviše proučavan receptorski protein acetilkolin. Nalazi se u brojnim interneuronskim spojevima na staničnoj membrani.
Ali signalna funkcija proteina se ne provodi samo unutar stanica. Mnogi se hormoni vežu na specifične receptore na svojoj površini. Tako formirani spoj je signal koji aktivira fiziološke procese u stanicama. Primjer takvih proteina je inzulin, koji djeluje u sustavu adenilat ciklaze.
Zaštitna funkcija
Funkcije proteina u stanici su različite. Neki od njih sudjeluju u imunološkim odgovorima. To štiti tijelo od infekcija. Imunološki sustav sposoban je odgovoriti na identificirane strane agense sintezom ogromnog broja limfocita. Te tvari mogu selektivno oštetiti te tvari, mogu biti strani tijelu, kao što su bakterije, supramolekularne čestice ili mogu biti stanice raka.
Jedna od skupina - "beta"-limfociti - proizvodi proteine koji ulaze u krvotok. Imaju vrlo zanimljivu funkciju. Ti proteini moraju prepoznati strane stanice i makromolekule. Tada se povezuju s njima,tvoreći kompleks koji treba uništiti. Ti se proteini nazivaju imunoglobulini. Same strane komponente su antigeni. A imunoglobulini koji im odgovaraju su antitijela.
strukturna funkcija
U tijelu, osim visoko specijaliziranih, postoje i strukturni proteini. Potrebni su za pružanje mehaničke čvrstoće. Ove funkcije proteina u stanici važne su za održavanje forme i mladosti tijela. Najpoznatiji je kolagen. To je glavni protein ekstracelularnog matriksa vezivnog tkiva. Kod viših sisavaca čini do 1/4 ukupne mase bjelančevina. Kolagen se sintetizira u fibroblastima, koji su glavne stanice vezivnog tkiva.
Takve funkcije proteina u stanici su od velike važnosti. Osim kolagena, poznat je još jedan strukturni protein – elastin. Također je sastavni dio ekstracelularnog matriksa. Elastin je u stanju dati tkivima sposobnost rastezanja u određenim granicama i lako se vratiti u izvorni oblik. Drugi primjer strukturnog proteina je fibroin, koji se nalazi u gusjenicama svilene bube. To je glavna komponenta svilenih niti.
Motorni proteini
Uloga proteina u stanici ne može se precijeniti. Također sudjeluju u radu mišića. Kontrakcija mišića važan je fiziološki proces. Kao rezultat toga, ATP pohranjen u obliku makromolekula pretvara se u kemijsku energiju. Izravni sudionici u procesu su dva proteina - aktin i miozin.
Ovi motorni proteinisu filamentozne molekule koje djeluju u kontraktilnom sustavu skeletnih mišića. Također se nalaze u nemišićnim tkivima u eukariotskim stanicama. Drugi primjer motornih proteina je tubulin. Od njega se grade mikrotubule koje su važan element bičaka i cilija. Mikrotubule koje sadrže tubulin također se nalaze u stanicama živčanog tkiva životinja.
Antibiotici
Zaštitna uloga proteina u stanici je ogromna. Dio je dodijeljen skupini koja se obično naziva antibioticima. To su tvari prirodnog podrijetla, koje se sintetiziraju, u pravilu, u bakterijama, mikroskopskim gljivama i drugim mikroorganizmima. Oni su usmjereni na suzbijanje fizioloških procesa drugih konkurentskih organizama. Antibiotici proteinskog porijekla otkriveni su 40-ih godina. Revolucionirali su medicinu, dajući joj snažan poticaj za razvoj.
Po svojoj kemijskoj prirodi, antibiotici su vrlo raznolika skupina. Također se razlikuju po mehanizmu djelovanja. Neki sprječavaju sintezu proteina unutar stanica, drugi blokiraju proizvodnju važnih enzima, treći inhibiraju rast, a treći inhibiraju reprodukciju. Na primjer, dobro poznati streptomicin stupa u interakciju s ribosomima bakterijskih stanica. Tako dramatično usporavaju sintezu proteina. Istodobno, ovi antibiotici ne stupaju u interakciju s eukariotskim ribosomima ljudskog tijela. To znači da ove tvari nisu otrovne za više sisavce.
Ovo nisu sve funkcije proteina u stanici. Stolantibiotske tvari omogućuju vam da odredite druga visoko specijalizirana djelovanja koja ovi specifični prirodni spojevi mogu imati na bakterije i ne samo. Trenutno se proučavaju antibiotici proteinskog podrijetla, koji u interakciji s DNK ometaju procese povezane s utjelovljenjem nasljednih informacija. Ali do sada se takve tvari koriste samo u kemoterapiji onkoloških bolesti. Primjer takve antibiotske tvari je daktinomicin, koji sintetiziraju aktinomiceti.
Toksini
Proteini u stanici obavljaju vrlo specifičnu, pa čak i izvanrednu funkciju. Niz živih organizama proizvodi otrovne tvari – toksine. Po svojoj prirodi, to su proteini i složeni organski spojevi niske molekularne težine. Primjer je otrovna pulpa gljive blijedog gnjurac.
Rezervni i prehrambeni proteini
Neki proteini obavljaju funkciju ishrane embrija životinja i biljaka. Mnogo je takvih primjera. Važnost proteina u stanici sjemena žitarica leži upravo u tome. Oni će hraniti klicu biljke u nastajanju u prvim fazama njezina razvoja. Kod životinja, prehrambeni proteini su albumin jaja i mliječni kazein.
Neistražena svojstva proteina
Navedeni primjeri samo su dio koji je već dovoljno proučen. Ali u prirodi postoje mnoge misterije. Proteini u stanici mnogih bioloških vrsta su jedinstveni, a trenutno ih čak i klasificirajuteško. Na primjer, monelin je protein otkriven i izoliran iz afričke biljke. Slatkog je okusa, ali nije pretio i nije otrovan. U budućnosti može biti izvrsna zamjena za šećer. Drugi primjer je protein koji se nalazi u nekim arktičkim ribama koji sprječava zamrzavanje krvi djelujući kao antifriz u doslovnom smislu usporedbe. Kod brojnih insekata protein resilin, koji ima jedinstvenu, gotovo savršenu elastičnost, pronađen je u zglobovima krila. I ovo nisu svi primjeri tvari koje tek treba proučiti i klasificirati.
