پروتئین ها مهم ترین مواد آلی هستند که تعداد آنها بر تمام مولکول های دیگر موجود در یک سلول زنده غالب است. آنها بیش از نیمی از وزن ماده خشک موجودات گیاهی و جانوری را تشکیل می دهند. عملکرد پروتئین ها در سلول متنوع است، برخی از آنها هنوز برای علم ناشناخته هستند. اما هنوز، جهت های اصلی "کار" آنها به خوبی مطالعه شده است. برخی از آنها برای تحریک فرآیندهای رخ داده در سلول ها و بافت ها مورد نیاز است. برخی دیگر ترکیبات معدنی مهم را در سراسر غشای سلولی و از طریق رگ های خونی از یک اندام به اندام دیگر حمل می کنند. برخی از بدن در برابر عوامل خارجی اغلب بیماری زا محافظت می کنند. یک چیز واضح است - هیچ فرآیند واحدی در بدن ما بدون پروتئین انجام نمی شود.
عملکردهای اساسی پروتئین
عملکرد پروتئین ها در بدن متنوع است. هر گروه یک ماده شیمیایی خاص داردساختمان، یک "کار" تخصصی را انجام می دهد. در برخی موارد، چندین نوع پروتئین با یکدیگر در ارتباط هستند. آنها مسئول مراحل مختلف یک فرآیند هستند. یا همزمان روی چندین اثر می گذارند. به عنوان مثال، عملکرد تنظیمی پروتئین ها توسط آنزیم ها و هورمون ها انجام می شود. این پدیده را می توان با یادآوری هورمون آدرنالین تصور کرد. این توسط بصل الکلیوی آدرنال تولید می شود. با ورود به رگ های خونی، میزان اکسیژن خون را افزایش می دهد. فشار خون نیز افزایش می یابد، محتوای قند افزایش می یابد. این فرآیندهای متابولیک را تحریک می کند. آدرنالین همچنین یک انتقال دهنده عصبی در ماهی ها، دوزیستان و خزندگان است.
عملکرد آنزیمی
بسیاری از واکنش های بیوشیمیایی که در سلول های موجودات زنده رخ می دهد در دماهای بالا و با مقدار pH خنثی انجام می شود. در چنین شرایطی، سرعت عبور آنها بسیار کم است، بنابراین به کاتالیزورهای تخصصی به نام آنزیم نیاز است. تمام تنوع آنها در 6 کلاس ترکیب شده است که در ویژگی عمل متفاوت است. آنزیم ها بر روی ریبوزوم های سلولی سنتز می شوند. علم آنزیم شناسی به مطالعه آنها مشغول است.
بی شک عملکرد تنظیمی پروتئین ها بدون آنزیم غیرممکن است. آنها گزینش پذیری عمل بالایی دارند. فعالیت آنها را می توان توسط مهار کننده ها و فعال کننده ها تنظیم کرد. علاوه بر این، آنزیم ها معمولاً ویژگی سوبسترا را نشان می دهند. همچنین فعالیت آنزیمی به شرایط بدن و به طور خاص سلول ها بستگی دارد. جریان آنها تحت تأثیر فشار، pH اسیدی، دما، قدرت یونی محلول استغلظت نمک در سیتوپلاسم.
عملکرد انتقال پروتئین
سلول باید دائماً مواد معدنی و آلی لازم برای بدن را دریافت کند. آنها به عنوان مصالح ساختمانی و منابع انرژی در سلول ها مورد نیاز هستند. اما مکانیسم دریافت آنها کاملاً پیچیده است. دیواره های سلولی از چیزی بیش از پروتئین ساخته شده اند. غشاهای بیولوژیکی بر اساس اصل دو لایه لیپید ساخته شده اند. پروتئین های مختلفی بین آنها تعبیه شده است. بسیار مهم است که نواحی آب دوست در سطح غشاء قرار گیرند، در حالی که مناطق آبگریز در ضخامت آن قرار دارند. بنابراین، چنین ساختاری پوسته را غیرقابل نفوذ می کند. آنها نمی توانند به تنهایی و بدون "کمک" از طریق آن عبور کنند، اجزای مهمی مانند قندها، یون های متول و اسیدهای آمینه. آنها از طریق غشای سیتوپلاسمی توسط پروتئین های تخصصی که در لایه های لیپیدی جاسازی شده اند به سیتوپلاسم منتقل می شوند.
انتقال مواد از یک اندام به اندام دیگر
اما عملکرد انتقال پروتئین ها نه تنها بین ماده بین سلولی و سلول انجام می شود. برخی از مواد مهم برای فرآیندهای فیزیولوژیکی باید از یک بدن به بدن دیگر تحویل داده شوند. به عنوان مثال، پروتئین انتقال در خون آلبومین سرم است. این دارای توانایی منحصر به فردی برای تشکیل ترکیباتی با اسیدهای چرب است که در هنگام هضم چربی ها، داروها و همچنین با هورمون های استروئیدی ظاهر می شوند. پروتئین های حامل مهم عبارتند از هموگلوبین (مولکول های اکسیژن را تحویل می دهد)، ترانسفرین (ترکیب با یون های آهن) و سروپلاسمین (تشکیل کمپلکس بامس).
عملکرد سیگنال پروتئین ها
پروتئین های گیرنده در سیر فرآیندهای فیزیولوژیکی موجودات پیچیده چند سلولی اهمیت زیادی دارند. آنها در غشای پلاسمایی تعبیه شده اند. آنها برای درک و رمزگشایی انواع سیگنال هایی که در یک جریان پیوسته وارد سلول ها می شوند نه تنها از بافت های همسایه بلکه از محیط خارجی نیز استفاده می کنند. در حال حاضر، شاید بیشترین پروتئین گیرنده مورد مطالعه استیل کولین باشد. در تعدادی از اتصالات بین عصبی روی غشای سلولی قرار دارد.
اما عملکرد سیگنال دهی پروتئین ها نه تنها در داخل سلول ها انجام می شود. بسیاری از هورمون ها به گیرنده های خاصی در سطح خود متصل می شوند. چنین ترکیب تشکیل شده سیگنالی است که فرآیندهای فیزیولوژیکی را در سلول ها فعال می کند. نمونه ای از این پروتئین ها انسولین است که در سیستم آدنیلات سیکلاز عمل می کند.
عملکرد محافظت
عملکرد پروتئین ها در یک سلول متفاوت است. برخی از آنها در پاسخ های ایمنی نقش دارند. این از بدن در برابر عفونت محافظت می کند. سیستم ایمنی قادر است با سنتز تعداد زیادی لنفوسیت به عوامل خارجی شناسایی شده پاسخ دهد. این مواد می توانند به طور انتخابی به این عوامل آسیب بزنند، می توانند برای بدن خارجی باشند، مانند باکتری ها، ذرات فوق مولکولی، یا می توانند سلول های سرطانی باشند.
یکی از گروه ها - لنفوسیت های بتا - پروتئین هایی را تولید می کند که وارد جریان خون می شوند. آنها عملکرد بسیار جالبی دارند. این پروتئین ها باید سلول ها و ماکرومولکول های خارجی را تشخیص دهند. سپس با آنها ارتباط برقرار می کنند،تشکیل مجموعه ای که قرار است نابود شود. این پروتئین ها ایمونوگلوبولین نامیده می شوند. اجزای خارجی خود آنتی ژن هستند. و ایمونوگلوبولین های مربوط به آنها آنتی بادی هستند.
عملکرد ساختاری
در بدن علاوه بر بسیار تخصصی، پروتئین های ساختاری نیز وجود دارد. آنها برای تامین استحکام مکانیکی ضروری هستند. این عملکردهای پروتئین در سلول برای حفظ شکل و جوانی بدن مهم هستند. معروف ترین آنها کلاژن است. این پروتئین اصلی ماتریکس خارج سلولی بافت همبند است. در پستانداران بالاتر، تا 1/4 جرم کل پروتئین است. کلاژن در فیبروبلاست‌ها که سلول‌های اصلی بافت همبند هستند، سنتز می‌شود.
اینگونه عملکردهای پروتئین در سلول از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه بر کلاژن، پروتئین ساختاری دیگری نیز شناخته شده است - الاستین. همچنین یکی از اجزای ماتریکس خارج سلولی است. الاستین می تواند به بافت ها این توانایی را بدهد که در محدوده خاصی کشیده شوند و به راحتی به شکل اولیه خود بازگردند. نمونه دیگری از پروتئین ساختاری فیبروئین است که در کرم ابریشم یافت می شود. این جزء اصلی نخ های ابریشم است.
پروتئین های حرکتی
نقش پروتئین ها در سلول را نمی توان بیش از حد تخمین زد. آنها همچنین در کار ماهیچه ها شرکت می کنند. انقباض عضلانی یک فرآیند فیزیولوژیکی مهم است. در نتیجه ATP ذخیره شده به شکل ماکرومولکول ها به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. شرکت کنندگان مستقیم در این فرآیند دو پروتئین هستند - اکتین و میوزین.
این پروتئین های حرکتیمولکول های رشته ای هستند که در سیستم انقباضی ماهیچه های اسکلتی عمل می کنند. آنها همچنین در بافت های غیر عضلانی در سلول های یوکاریوتی یافت می شوند. نمونه دیگری از پروتئین های حرکتی توبولین است. ریز لوله هایی از آن ساخته می شوند که عنصر مهمی از تاژک ها و مژک ها هستند. میکروتوبول‌های حاوی توبولین نیز در سلول‌های بافت عصبی حیوانات یافت می‌شوند.
آنتی بیوتیک
نقش محافظتی پروتئین ها در سلول بسیار زیاد است. بخشی از آن به گروهی اختصاص داده می شود که معمولاً آنتی بیوتیک نامیده می شود. اینها موادی با منشاء طبیعی هستند که به طور معمول در باکتری ها، قارچ های میکروسکوپی و سایر میکروارگانیسم ها سنتز می شوند. هدف آنها سرکوب فرآیندهای فیزیولوژیکی دیگر موجودات رقیب است. آنتی بیوتیک هایی با منشاء پروتئینی در دهه 40 کشف شدند. آنها پزشکی را متحول کردند و به آن انگیزه ای قدرتمند برای توسعه دادند.
بر اساس ماهیت شیمیایی خود، آنتی بیوتیک ها گروه بسیار متنوعی هستند. آنها همچنین در مکانیسم عمل خود متفاوت هستند. برخی از سنتز پروتئین در داخل سلول ها جلوگیری می کنند، برخی دیگر تولید آنزیم های مهم را مسدود می کنند، برخی دیگر رشد را مهار می کنند و برخی دیگر از تولید مثل جلوگیری می کنند. به عنوان مثال، استرپتومایسین شناخته شده با ریبوزوم سلول های باکتریایی تعامل دارد. بنابراین، آنها به طور چشمگیری سنتز پروتئین ها را کاهش می دهند. در عین حال، این آنتی بیوتیک ها با ریبوزوم های یوکاریوتی بدن انسان تداخل ندارند. این بدان معنی است که این مواد برای پستانداران بالاتر سمی نیستند.
این همه وظایف پروتئین ها در سلول نیست. جدولمواد آنتی بیوتیکی به شما امکان می دهد تا سایر اقدامات بسیار تخصصی را که این ترکیبات طبیعی خاص می توانند روی باکتری ها و نه تنها انجام دهند، تعیین کنید. در حال حاضر آنتی بیوتیک هایی با منشاء پروتئینی در حال مطالعه هستند که هنگام تعامل با DNA، فرآیندهای مرتبط با تجسم اطلاعات ارثی را مختل می کنند. اما تاکنون از چنین موادی فقط در شیمی درمانی بیماری های سرطانی استفاده می شود. نمونه ای از چنین ماده آنتی بیوتیکی داکتینومایسین است که توسط اکتینومیست ها سنتز می شود.
سموم
پروتئین ها در یک سلول عملکرد بسیار خاص و حتی خارق العاده ای را انجام می دهند. تعدادی از موجودات زنده مواد سمی - سموم تولید می کنند. طبیعتاً اینها پروتئین ها و ترکیبات آلی پیچیده با وزن مولکولی کم هستند. به عنوان مثال، پالپ سمی قارچ کم رنگ است.
پروتئین ذخیره و مواد غذایی
برخی از پروتئین ها عملکرد تغذیه جنین حیوانات و گیاهان را انجام می دهند. از این قبیل نمونه ها زیاد است. اهمیت پروتئین در سلول دانه غلات دقیقاً در همین است. آنها جوانه در حال ظهور گیاه را در اولین مراحل رشد آن تغذیه می کنند. در حیوانات، پروتئین های غذایی آلبومین تخم مرغ و کازئین شیر است.
خواص ناشناخته پروتئین
نمونه های بالا تنها بخشی هستند که قبلاً به اندازه کافی مطالعه شده است. اما در طبیعت رازهای زیادی وجود دارد. پروتئین های موجود در سلول بسیاری از گونه های بیولوژیکی منحصر به فرد هستند و در حال حاضر حتی آنها را طبقه بندی می کننددشوار. به عنوان مثال، مونلین پروتئینی است که از یک گیاه آفریقایی کشف و جدا شده است. طعم شیرینی دارد، اما غیر چاق و غیر سمی است. در آینده، ممکن است یک جایگزین عالی برای شکر باشد. مثال دیگر پروتئینی است که در برخی از ماهی های قطب شمال یافت می شود که با عمل به عنوان ضد یخ به معنای واقعی کلمه از یخ زدن خون جلوگیری می کند. در تعدادی از حشرات، پروتئین رسیلین، که خاصیت ارتجاعی منحصر به فرد و تقریباً کاملی دارد، در مفاصل بال یافت شد. و اینها همه نمونه هایی از موادی نیستند که هنوز مطالعه و طبقه بندی نشده اند.
