Proteiner er de vigtigste organiske stoffer, hvis antal råder over alle andre makromolekyler, der er til stede i en levende celle. De udgør mere end halvdelen af tørstofvægten af både plante- og dyreorganismer. Funktionerne af proteiner i cellen er forskellige, nogle af dem er stadig ukendte for videnskaben. Men stadig er hovedretningerne for deres "arbejde" godt undersøgt. Nogle er nødvendige for at stimulere de processer, der foregår i celler og væv. Andre bærer vigtige mineralforbindelser over cellemembranen og gennem blodkarrene fra et organ til et andet. Nogle beskytter kroppen mod fremmede ofte patogene stoffer. Én ting er klar - ikke en eneste proces i vores krop finder sted uden proteiner.
Grundlæggende funktioner af proteiner
Proteinernes funktioner i kroppen er forskellige. Hver gruppe har et specifikt kemikaliebygning, udfører ét specialiseret "arbejde". I nogle tilfælde er flere typer proteiner forbundet med hinanden. De er ansvarlige for forskellige stadier af den samme proces. Eller de påvirker flere på én gang. For eksempel udføres den regulerende funktion af proteiner af enzymer og hormoner. Dette fænomen kan forestilles ved at huske hormonet adrenalin. Det produceres af binyremarven. Ind i blodkarrene øger det mængden af ilt i blodet. Blodtrykket stiger også, sukkerindholdet stiger. Dette stimulerer metaboliske processer. Adrenalin er også en neurotransmitter i fisk, padder og krybdyr.
Enzymatisk funktion
Mange biokemiske reaktioner, der forekommer i cellerne i levende organismer, udføres ved høje temperaturer og med en neutral pH-værdi. Under sådanne forhold er hastigheden af deres passage for lav, så der er behov for specialiserede katalysatorer kaldet enzymer. Al deres mangfoldighed er kombineret i 6 klasser, som adskiller sig i handlingens specificitet. Enzymer syntetiseres på ribosomer i celler. Videnskaben om enzymologi er engageret i deres undersøgelse.
Utvivlsomt er proteiners regulerende funktion umulig uden enzymer. De har en høj handlingsselektivitet. Deres aktivitet kan reguleres af inhibitorer og aktivatorer. Derudover udviser enzymer sædvanligvis substratspecificitet. Enzymatisk aktivitet afhænger også af forholdene i kroppen og i celler i særdeleshed. Deres flow påvirkes af tryk, sur pH, temperatur, opløsningens ionstyrke, dvss altkoncentration i cytoplasmaet.
Proteintransportfunktion
Cellen skal konstant modtage de nødvendige mineralske og organiske stoffer til kroppen. De er nødvendige som byggematerialer og energikilder i celler. Men mekanismen for deres modtagelse er ret kompliceret. Cellevægge består af mere end blot proteiner. Biologiske membraner er bygget efter princippet om et dobbelt lag af lipider. Forskellige proteiner er indlejret mellem dem. Det er meget vigtigt, at de hydrofile områder er placeret på overfladen af membranen, mens de hydrofobe områder er placeret i dens tykkelse. Således gør en sådan struktur skallen uigennemtrængelig. De kan ikke passere gennem det på egen hånd uden "hjælp", så vigtige komponenter som sukker, metalioner og aminosyrer. De transporteres gennem den cytoplasmatiske membran til cytoplasmaet af specialiserede proteiner, der er indlejret i lipidlag.
Transport af stoffer fra et organ til et andet
Men proteinernes transportfunktion udføres ikke kun mellem det intercellulære stof og cellen. Nogle stoffer, der er vigtige for fysiologiske processer, skal leveres fra en krop til en anden. For eksempel er transportproteinet i blodet serumalbumin. Det er udstyret med en unik evne til at danne forbindelser med fedtsyrer, der opstår under fordøjelsen af fedtstoffer, med lægemidler såvel som med steroidhormoner. Vigtige bærerproteiner er hæmoglobin (leverer iltmolekyler), transferrin (kombinerer med jernioner) og ceruplasmin (danner komplekser medkobber).
Signalfunktion af proteiner
Receptorproteiner er af stor betydning i løbet af fysiologiske processer i flercellede komplekse organismer. De er indlejret i plasmamembranen. De tjener til at opfatte og dechifrere forskellige slags signaler, der kommer ind i cellerne i en kontinuerlig strøm, ikke kun fra nabovæv, men også fra det ydre miljø. I øjeblikket er det måske mest undersøgte receptorprotein acetylcholin. Den er placeret i en række interneuronale forbindelser på cellemembranen.
Men proteinernes signalfunktion udføres ikke kun inde i cellerne. Mange hormoner binder sig til specifikke receptorer på deres overflade. En sådan dannet forbindelse er et signal, der aktiverer fysiologiske processer i celler. Et eksempel på sådanne proteiner er insulin, som virker i adenylatcyklasesystemet.
Beskyttelsesfunktion
Funktionerne af proteiner i en celle er forskellige. Nogle af dem er involveret i immunresponser. Dette beskytter kroppen mod infektioner. Immunsystemet er i stand til at reagere på de identificerede fremmede stoffer med syntesen af et stort antal lymfocytter. Disse stoffer kan selektivt beskadige disse midler, de kan være fremmede for kroppen, såsom bakterier, supramolekylære partikler, eller de kan være kræftceller.
En af grupperne - "beta"-lymfocytter - producerer proteiner, der kommer ind i blodbanen. De har en meget interessant funktion. Disse proteiner skal genkende fremmede celler og makromolekyler. Så forbinder de sig med dem,danner et kompleks, der skal ødelægges. Disse proteiner kaldes immunglobuliner. De fremmede komponenter er i sig selv antigener. Og de immunglobuliner, der svarer til dem, er antistoffer.
Strukturel funktion
I kroppen er der udover højt specialiserede også strukturelle proteiner. De er nødvendige for at give mekanisk styrke. Disse funktioner af proteiner i cellen er vigtige for at opretholde kroppens form og ungdom. Den mest kendte er kollagen. Det er hovedproteinet i den ekstracellulære matrix af bindevæv. Hos højere pattedyr er det op til 1/4 af den samlede masse af proteiner. Kollagen syntetiseres i fibroblaster, som er hovedcellerne i bindevæv.
Sådanne funktioner af proteiner i cellen er af stor betydning. Ud over kollagen kendes et andet strukturelt protein - elastin. Det er også en bestanddel af den ekstracellulære matrix. Elastin er i stand til at give væv evnen til at strække sig inden for visse grænser og let vende tilbage til deres oprindelige form. Et andet eksempel på et strukturelt protein er fibroin, som findes i silkeormslarver. Det er hovedbestanddelen af silketråde.
Motorproteiner
Proteins rolle i cellen kan ikke overvurderes. De deltager også i musklernes arbejde. Muskelsammentrækning er en vigtig fysiologisk proces. Som følge heraf omdannes ATP lagret i form af makromolekyler til kemisk energi. De direkte deltagere i processen er to proteiner - actin og myosin.
Disse motorproteinerer filamentøse molekyler, der fungerer i skeletmuskulaturens kontraktile system. De findes også i ikke-muskelvæv i eukaryote celler. Et andet eksempel på motorproteiner er tubulin. Mikrotubuli er bygget af det, som er et vigtigt element i flageller og cilia. Mikrotubuli indeholdende tubulin findes også i cellerne i dyrs nervevæv.
Antibiotika
Proteinernes beskyttende rolle i cellen er enorm. En del af det er tildelt en gruppe, der almindeligvis kaldes antibiotika. Disse er stoffer af naturlig oprindelse, som som regel syntetiseres i bakterier, mikroskopiske svampe og andre mikroorganismer. De er rettet mod at undertrykke andre konkurrerende organismers fysiologiske processer. Antibiotika af proteinoprindelse blev opdaget i 40'erne. De revolutionerede medicinen og gav den en kraftig impuls til udvikling.
I kraft af deres kemiske natur er antibiotika en meget forskelligartet gruppe. De adskiller sig også i deres virkningsmekanisme. Nogle forhindrer proteinsyntese inde i celler, andre blokerer produktionen af vigtige enzymer, andre hæmmer vækst, og andre hæmmer reproduktion. For eksempel interagerer det velkendte streptomycin med bakteriecellers ribosomer. Således bremser de dramatisk syntesen af proteiner. Samtidig interagerer disse antibiotika ikke med eukaryote ribosomer i den menneskelige krop. Det betyder, at disse stoffer ikke er giftige for højere pattedyr.
Dette er ikke alle funktionerne af proteiner i cellen. Bordantibiotiske stoffer giver dig mulighed for at bestemme andre højt specialiserede virkninger, som disse specifikke naturlige forbindelser er i stand til at have på bakterier og ikke kun. I øjeblikket studeres antibiotika af proteinoprindelse, som, når de interagerer med DNA, forstyrrer de processer, der er forbundet med legemliggørelsen af arvelig information. Men indtil videre bruges sådanne stoffer kun i kemoterapi af onkologiske sygdomme. Et eksempel på et sådant antibiotisk stof er dactinomycin, som syntetiseres af actinomycetes.
toksiner
Proteiner i en celle udfører en meget specifik og endda ekstraordinær funktion. En række levende organismer producerer giftige stoffer - toksiner. I sagens natur er disse proteiner og komplekse organiske forbindelser med lav molekylvægt. Et eksempel er den giftige frugtkød fra svampen bleg lappedykker.
Reserve- og madproteiner
Nogle proteiner udfører den funktion at give næring til embryoner fra dyr og planter. Der er mange sådanne eksempler. Betydningen af protein i cellen af kornfrø ligger netop i dette. De vil nære plantens nye kim i de første stadier af dens udvikling. Hos dyr er kostens proteiner ægalbumin og mælkekasein.
uudforskede egenskaber ved proteiner
Ovenstående eksempler er kun den del, der allerede er blevet tilstrækkeligt undersøgt. Men i naturen er der mange mysterier. Proteiner i cellen af mange biologiske arter er unikke, og i øjeblikket klassificerer dem enddasvært. Monellin er for eksempel et protein opdaget og isoleret fra en afrikansk plante. Det smager sødt, men er ikke-fedt og ikke-giftigt. I fremtiden kan det være en glimrende erstatning for sukker. Et andet eksempel er et protein fundet i nogle arktiske fisk, der forhindrer blodet i at fryse ved at fungere som frostvæske i bogstavelig forstand af sammenligningen. Hos en række insekter fandt man resilinproteinet, som har en unik, næsten perfekt elasticitet, i vingeleddene. Og det er ikke alle eksempler på stoffer, der endnu ikke skal studeres og klassificeres.
