Белки: клеточные функции
Белки или протеины (что в переводе с греческого означает "первые" или "важнейшие" ), количественно преобладают над всеми другими макромолекулами, присутствующими в живой клетке, и составляют более половины сухого веса большинства организмов. Белки служат теми инструментами, посредством которых генетическая информация получает свое реальное воплощение. В соответствии с тем, что в клеточном ядре содержатся тысячи генов, каждый из которых определяет какой-то один характерный признак живого организма, в клетке существуют тысячи белков и каждый из них выполняет специфическую функцию.
Самый многообразный и наиболее высокоспециализированный класс белков, выполняющий важнейшую биологическую функцию - создание точно и гибко координированной системы целенаправленных взаимозависимых химических реакций, в результате совместного протекания которых возникает "жизнь" - это ферменты , функцией которых является управляемый катализ большого числа химических реакций, в которых участвуют как низко- , так и высокомолекулярные субстраты.
Транспортные белки - белки , которые выполняют функцию транспорта специфически связывают и переносят те или другие молекулы и ионы через мембраны клеток ( как внутрь клетки, так и во вне), а также от одного органа организма к другому. Гемоглобин , содержащийся в эритроцитах, при прохождении крови через легкие связывает кислород и доставляет его к периферическим тканям, где кислород высвобождается и используется для окисления компонентов пищи - процесса в ходе которого производится энергия. Плазма крови содержит липопротеины , осуществляющие перенос липидов из печени в другие органы. В клеточных мембранах присутствует типы транспортных белков, способных связывать глюкозу , аминокислоты и переносить их внутрь клеток.
Пищевые и запасные белки - белки, которые выполняют функцию обеспечения питанием зародышей растений и животных на первых стадиях их развития.
Наиболее известными примерами таких белков служат белки семян пшеницы, кукурузы и риса. К пищевым белкам относится яичный альбумин - основной компонент яичного белка, и казеин , главный белок молока. В ферритине , встречающимся в животных тканях, запасено железо.
Сократительные и двигательные белки - белки, которые обеспечивают клетку или организм двигательной функцией,- способностью сокращаться , изменять форму и передвигаться.
Белками с такой функцией являются актин и миозин , представляющие собой нитевидные белки, функционирующие в сократительной системе скелетной мышцы, а также во многих немышечных тканях ( микрофиламенты эукариотических клеток) . Другим примером таких белков служит тубулин - белок из которого построены микротрубочки , являющиеся важными элементами ресничек и жгутиков, при помощи которых клетки передвигаются. Длинные клетки нервной системы животных также содержат микротрубочки.
Структурные белки - белки образующие волокна, навитые друг на друга или уложенные плоским слоем, выполняют опорную или защитную функцию, скрепляют между собой биологические структуры организмов и придают им прочность.
Главным компонентом хрящей и сухожилий является фибриллярный белок коллаген , имеющий очень высокую прочность на разрыв. Связки содержат эластин - структурный белок способный растягиваться в двух измерениях. Волосы ногти и перья состоят почти исключительно из прочного нерастворимого белка кератина . Главным компонентом шелковых нитей и паутины служит белок фиброин .
Защитные белки выполняют функцию защиты организма от вторжения других организмов или предохранения его от повреждений. Эту функцию выполняют иммуноглобулины ( или антитела ), образующиеся у позвоночных, обладающие способностью распознавать чужеродные клетки ,- проникшие в организм бактерии или вирусы или клетки самого организма, переродившиеся в раковые,- а также чужеродные для организма белки, и прочно связываться с ними. Аналогичная защитная функция у фибриногена и тромбина - белков, участвующих в процессе свертывания крови; они предохрняют организм от потери крови при повреждении сосудистой системы.
Белки змеиного яда , бактериальные токсины и токсичные белки растений , например, рицин , вероятно, также в определенном смысле можно отнести к белкам, выполняющим защитную функцию.
Регуляторные белки имеют функцию регуляции клеточной или физиологической активности. К регуляторным белкам относятся многие гормоны , такие как инсулин , регулирующий обмен глюкозы , гормон роста , синтезируемый в гипофизе, паратиреоидный гормон , регулирующий транспорт ионов кальция и фосфатов и др.
Регуляторные белки , называемые репрессорами , функционируют как регуляторы биосинтеза ферментов в бактериальных клетках.
Имеется много других белков, функции которых уникальны, что затрудняет их классификацию:
Так, например, монеллин - белок, содержащийся в одном из африканских растений, имеет очень сладкий вкус. Он стал предметом изучения как нетоксичное и не способствующее ожирению вещество, которое может быть использовано вместо сахара. Плазма крови некоторых антарктических рыб содержит белки со свойствами антифриза, предохраняющие кровь этих рыб от замерзания. Шарниры в местах прикрепления крыльев у ряда насекомых состоят из белка резилина , обладающего почти идеальной эластичностью.
Смотрите также:
