Protein, peranan biologi yang akan dipertimbangkan hari ini, adalah sebatian makromolekul yang dibina daripada asid amino. Di antara semua sebatian organik lain, ia adalah antara yang paling kompleks dalam strukturnya. Mengikut komposisi unsur, protein berbeza daripada lemak dan karbohidrat: sebagai tambahan kepada oksigen, hidrogen dan karbon, ia juga mengandungi nitrogen. Di samping itu, sulfur merupakan komponen penting bagi protein yang paling penting, dan sesetengahnya mengandungi iodin, besi dan fosforus.
Peranan biologi protein adalah sangat tinggi. Sebatian inilah yang membentuk sebahagian besar jisim protoplasma, serta nukleus sel hidup. Protein terdapat dalam semua organisma haiwan dan tumbuhan.
Satu atau lebih fungsi
Peranan biologi dan fungsi pelbagai sebatian mereka adalah berbeza. Sebagai bahan dengan struktur kimia tertentu, setiap protein melaksanakan fungsi yang sangat khusus. Hanya dalam beberapa kes ia boleh melakukan beberapa yang saling berkaitan sekaligus. Sebagai contoh, adrenalin, yang dihasilkan dalam medulakelenjar adrenal, memasuki aliran darah, meningkatkan tekanan darah dan penggunaan oksigen, gula darah. Di samping itu, ia adalah perangsang metabolisme, dan pada haiwan berdarah sejuk ia juga merupakan perantara sistem saraf. Seperti yang anda lihat, ia menjalankan banyak fungsi sekaligus.
Fungsi enzimatik (mangkin)
Tindak balas biokimia yang pelbagai berlaku dalam organisma hidup dijalankan dalam keadaan sederhana, di mana suhunya hampir 40°C, dan nilai pH hampir neutral. Di bawah keadaan ini, kadar aliran kebanyakannya boleh diabaikan. Oleh itu, agar mereka dapat direalisasikan, enzim diperlukan - pemangkin biologi khas. Hampir semua tindak balas, kecuali fotolisis air, dimangkinkan dalam organisma hidup oleh enzim. Unsur-unsur ini sama ada protein atau kompleks protein dengan kofaktor (molekul organik atau ion logam). Enzim bertindak sangat selektif, memulakan proses yang diperlukan. Jadi, fungsi pemangkin yang dibincangkan di atas adalah salah satu daripada fungsi protein. Peranan biologi sebatian ini, bagaimanapun, tidak terhad kepada pelaksanaannya. Terdapat banyak lagi ciri yang akan kita lihat di bawah.
Fungsi pengangkutan
Untuk kewujudan sel, perlu banyak bahan masuk ke dalamnya, yang membekalkannya dengan tenaga dan bahan binaan. Semua membran biologi dibina secara bersamaprinsip. Ini adalah lapisan ganda lipid, protein direndam di dalamnya. Pada masa yang sama, kawasan hidrofilik makromolekul tertumpu pada permukaan membran, dan "ekor" hidrofobik tertumpu pada ketebalannya. Struktur ini kekal tidak telap kepada komponen penting: asid amino, gula, ion logam alkali. Penembusan unsur-unsur ini ke dalam sel berlaku dengan bantuan protein pengangkutan yang tertanam dalam membran sel. Bakteria, contohnya, mempunyai protein khas yang mengangkut laktosa (gula susu) merentasi membran luar.
Organisme berbilang sel mempunyai sistem untuk mengangkut pelbagai bahan dari satu organ ke organ yang lain. Kami bercakap terutamanya mengenai hemoglobin (gambar di atas). Di samping itu, serum albumin (protein pengangkutan) sentiasa terdapat dalam plasma darah. Ia mempunyai keupayaan untuk membentuk kompleks kuat dengan asid lemak yang terbentuk semasa pencernaan lemak, serta dengan sejumlah asid amino hidrofobik (contohnya, dengan triptofan) dan dengan banyak ubat (beberapa penisilin, sulfonamida, aspirin). Transferrin, yang menjadi pengantara pengangkutan ion besi dalam badan, adalah contoh lain. Kita juga boleh menyebut ceruplasmin, yang membawa ion tembaga. Jadi, kami telah mempertimbangkan fungsi pengangkutan yang dilakukan oleh protein. Peranan biologi mereka juga sangat penting dari sudut pandangan ini.
Fungsi penerima
Protein reseptor adalah sangat penting, terutamanya untuk sokongan hidup organisma multisel. Mereka terbina dalamke dalam membran sel plasma dan berfungsi untuk melihat dan seterusnya mengubah isyarat yang memasuki sel. Dalam kes ini, isyarat boleh kedua-duanya dari sel lain dan dari persekitaran. Reseptor asetilkolin kini paling banyak dikaji. Mereka terletak dalam beberapa hubungan interneuronal pada membran sel, termasuk di persimpangan neuromuskular, dalam korteks serebrum. Protein ini berinteraksi dengan asetilkolin dan menghantar isyarat ke dalam sel.
neurotransmitter untuk menerima isyarat dan menukarnya mesti dikeluarkan supaya sel mempunyai peluang untuk bersedia untuk persepsi isyarat selanjutnya. Untuk ini, acetylcholinesterase digunakan - enzim khas yang memangkinkan hidrolisis asetilkolin kepada kolin dan asetat. Bukankah fungsi reseptor yang dilakukan oleh protein juga sangat penting? Peranan biologi seterusnya, fungsi perlindungan untuk badan adalah sangat besar. Seseorang tidak boleh tidak bersetuju dengan ini.
Fungsi perlindungan
Di dalam badan, sistem imun bertindak balas terhadap penampilan zarah asing di dalamnya dengan menghasilkan sejumlah besar limfosit. Mereka mampu merosakkan elemen secara selektif. Zarah asing tersebut boleh menjadi sel kanser, bakteria patogen, zarah supramolekul (makromolekul, virus, dll.). B-limfosit ialah sekumpulan limfosit yang menghasilkan protein khas. Protein ini dilepaskan ke dalam sistem peredaran darah. Mereka mengenali zarah asing, sambil membentuk kompleks yang sangat spesifik pada peringkat pemusnahan. Protein ini dipanggil immunoglobulin. Bahan asing dipanggil antigen.yang mencetuskan tindak balas sistem imun.
Fungsi struktur
Selain protein yang melaksanakan fungsi yang sangat khusus, terdapat juga protein yang kepentingannya terutamanya berstruktur. Terima kasih kepada mereka, kekuatan mekanikal disediakan, serta sifat lain dari tisu organisma hidup. Protein ini termasuk, pertama sekali, kolagen. Kolagen (gambar di bawah) dalam mamalia membentuk kira-kira satu perempat daripada jisim protein. Ia disintesis dalam sel utama yang membentuk tisu penghubung (dipanggil fibroblas).
Pada mulanya, kolagen terbentuk sebagai prokolagen - pendahulunya, menjalani pemprosesan kimia dalam fibroblas. Kemudian ia terbentuk dalam bentuk tiga rantai polipeptida yang dipintal menjadi lingkaran. Mereka telah bergabung di luar fibroblas menjadi fibril kolagen dengan diameter beberapa ratus nanometer. Yang terakhir membentuk filamen kolagen, yang sudah boleh dilihat di bawah mikroskop. Dalam tisu elastik (dinding paru-paru, saluran darah, kulit), matriks ekstraselular, sebagai tambahan kepada kolagen, juga mengandungi elastin protein. Ia boleh meregangkan pada julat yang agak luas dan kemudian kembali ke keadaan asalnya. Satu lagi contoh protein struktur yang boleh diberikan di sini ialah fibroin sutera. Ia diasingkan semasa pembentukan pupa ulat sutera. Ia adalah komponen utama benang sutera. Mari kita teruskan kepada penerangan tentang protein motor.
Protein motor
Dan dalam pelaksanaan proses motor, peranan biologi protein adalah hebat. Mari kita bercakap secara ringkas tentang fungsi ini. Penguncupan otot ialah proses di mana tenaga kimia ditukar kepada kerja mekanikal. Peserta langsungnya ialah dua protein - myosin dan aktin. Myosin mempunyai struktur yang sangat luar biasa. Ia terbentuk daripada dua kepala globular dan ekor (bahagian berfilamen panjang). Kira-kira 1600 nm ialah panjang satu molekul. Kepala menyumbang kira-kira 200 nm.
Actin (gambar di atas) ialah protein globular dengan berat molekul 42,000. Ia boleh berpolimer untuk membentuk struktur panjang dan berinteraksi dalam bentuk ini dengan kepala myosin. Ciri penting proses ini ialah pergantungannya pada kehadiran ATP. Sekiranya kepekatannya cukup tinggi, kompleks yang dibentuk oleh myosin dan aktin dimusnahkan, dan kemudian ia dipulihkan semula selepas hidrolisis ATP berlaku akibat tindakan myosin ATPase. Proses ini boleh diperhatikan, sebagai contoh, dalam larutan di mana kedua-dua protein hadir. Ia menjadi likat akibat pembentukan kompleks berat molekul tinggi tanpa kehadiran ATP. Apabila ia ditambah, kelikatan berkurangan secara mendadak disebabkan oleh pemusnahan kompleks yang dicipta, selepas itu ia secara beransur-ansur mula pulih akibat hidrolisis ATP. Dalam proses pengecutan otot, interaksi ini memainkan peranan yang sangat penting.
Antibiotik
Kami terus mendedahkan topik "Peranan biologi protein dalam badan." Kumpulan yang sangat besar dan sangat pentingsebatian semula jadi membentuk bahan yang dipanggil antibiotik. Mereka berasal dari mikrob. Bahan-bahan ini dirembeskan oleh jenis mikroorganisma khas. Peranan biologi asid amino dan protein tidak dapat dipertikaikan, tetapi antibiotik melakukan fungsi yang istimewa dan sangat penting. Mereka menghalang pertumbuhan mikroorganisma yang bersaing dengan mereka. Pada tahun 1940-an, penemuan dan penggunaan antibiotik merevolusikan rawatan penyakit berjangkit yang disebabkan oleh bakteria. Perlu diingatkan bahawa dalam kebanyakan kes, antibiotik tidak berfungsi pada virus, jadi menggunakannya sebagai ubat antivirus adalah tidak berkesan.
Contoh antibiotik
Kumpulan penisilin adalah yang pertama diamalkan. Contoh kumpulan ini ialah ampicillin dan benzylpenicillin. Antibiotik adalah pelbagai dalam mekanisme tindakan dan sifat kimianya. Sesetengah daripada mereka yang digunakan secara meluas hari ini berinteraksi dengan ribosom manusia, manakala sintesis protein dihalang dalam ribosom bakteria. Pada masa yang sama, mereka hampir tidak berinteraksi dengan ribosom eukariotik. Oleh itu, ia merosakkan sel bakteria, dan sedikit toksik untuk haiwan dan manusia. Antibiotik ini termasuk streptomycin dan levomycetin (chloramphenicol).
Peranan biologi biosintesis protein adalah sangat penting, dan proses ini sendiri mempunyai beberapa peringkat. Kami hanya akan membincangkannya secara umum.
Proses dan peranan biologi biosintesis protein
Proses ini berbilang langkah dan sangat kompleks. Ia berlaku dalam ribosom -organel khas. Sel mengandungi banyak ribosom. E. coli, sebagai contoh, mempunyai kira-kira 20 ribu daripadanya.
"Huraikan proses biosintesis protein dan peranan biologinya" - tugas sedemikian yang diterima oleh kebanyakan kita di sekolah. Dan bagi ramai ia adalah sukar. Baiklah, mari kita cuba fikirkan bersama-sama.
Molekul protein ialah rantai polipeptida. Mereka terdiri, seperti yang anda sedia maklum, daripada asid amino individu. Walau bagaimanapun, yang terakhir tidak cukup aktif. Untuk menggabungkan dan membentuk molekul protein, mereka memerlukan pengaktifan. Ia berlaku akibat tindakan enzim khas. Setiap asid amino mempunyai enzim sendiri yang ditala khusus kepadanya. Sumber tenaga untuk proses ini ialah ATP (adenosine triphosphate). Hasil daripada pengaktifan, asid amino menjadi lebih labil dan mengikat di bawah tindakan enzim ini kepada t-RNA, yang memindahkannya ke ribosom (kerana ini, RNA ini dipanggil pengangkutan). Oleh itu, asid amino diaktifkan yang disambungkan dengan tRNA memasuki ribosom. Ribosom ialah sejenis penghantar untuk memasang rantai protein daripada asid amino yang masuk.
Peranan sintesis protein sukar untuk dinilai terlalu tinggi, kerana sebatian yang disintesis melaksanakan fungsi yang sangat penting. Hampir semua struktur selular terdiri daripadanya.
Jadi, kami telah menerangkan secara umum proses biosintesis protein dan peranan biologinya. Ini menyimpulkan pengenalan kami kepada protein. Kami harap anda mempunyai keinginan untuk meneruskannya.
