Les proteïnes, el paper biològic de les quals es considerarà avui, són compostos macromoleculars construïts a partir d'aminoàcids. Entre tots els altres compostos orgànics, es troben entre els més complexos en la seva estructura. Segons la composició elemental, les proteïnes es diferencien dels greixos i els hidrats de carboni: a més d'oxigen, hidrogen i carboni, també contenen nitrogen. A més, el sofre és un component indispensable de les proteïnes més importants, i algunes contenen iode, ferro i fòsfor.
El paper biològic de les proteïnes és molt elevat. Són aquests compostos els que constitueixen la major part de la massa del protoplasma, així com els nuclis de les cèl·lules vives. Les proteïnes es troben en tots els organismes animals i vegetals.
Una o més funcions
El paper biològic i les funcions dels seus diferents compostos són diferents. Com a substància amb una estructura química específica, cada proteïna realitza una funció altament especialitzada. Només en alguns casos pot realitzar-ne diverses interconnectades alhora. Per exemple, l'adrenalina, que es produeix a la medul·lales glàndules suprarenals, entrant al torrent sanguini, augmenta la pressió arterial i el consum d'oxigen, sucre en sang. A més, és un estimulant del metabolisme, i en els animals de sang freda també és un mediador del sistema nerviós. Com podeu veure, realitza moltes funcions alhora.
Funció enzimàtica (catalítica)
Les diverses reaccions bioquímiques que es produeixen en els organismes vius es duen a terme en condicions suaus, en les quals la temperatura és propera als 40 °C, i els valors de pH són gairebé neutres. En aquestes condicions, els cabals de molts d'ells són insignificants. Per tant, perquè es realitzin, calen enzims: catalitzadors biològics especials. Gairebé totes les reaccions, excepte la fotòlisi de l'aigua, són catalitzades en els organismes vius per enzims. Aquests elements són proteïnes o complexos de proteïnes amb un cofactor (molècula orgànica o ió metàl·lic). Els enzims actuen de manera molt selectiva, iniciant el procés necessari. Per tant, la funció catalítica comentada anteriorment és una de les que realitzen les proteïnes. El paper biològic d'aquests compostos, però, no es limita a la seva implementació. Hi ha moltes més funcions que veurem a continuació.
Funció de transport
Per a l'existència d'una cèl·lula és necessari que hi entrin moltes substàncies, que li aporten energia i material de construcció. Totes les membranes biològiques es construeixen en comúprincipi. Aquesta és una doble capa de lípids, les proteïnes s'hi submergeixen. Al mateix temps, les regions hidròfiles de macromolècules es concentren a la superfície de les membranes i les "cues" hidrofòbiques es concentren en el seu gruix. Aquesta estructura segueix sent impermeable als components importants: aminoàcids, sucres, ions de metalls alcalins. La penetració d'aquests elements a la cèl·lula es produeix amb l'ajuda de proteïnes de transport que estan incrustades a la membrana cel·lular. Els bacteris, per exemple, tenen una proteïna especial que transporta la lactosa (sucre de la llet) a través de la membrana externa.
Els organismes pluricel·lulars tenen un sistema per transportar diverses substàncies d'un òrgan a un altre. Estem parlant principalment d'hemoglobina (a la foto de d alt). A més, l'albúmina sèrica (proteïna de transport) està constantment present al plasma sanguini. Té la capacitat de formar complexos forts amb àcids grassos formats durant la digestió dels greixos, així com amb una sèrie d'aminoàcids hidrofòbics (per exemple, amb triptòfan) i amb molts fàrmacs (algunes penicil·lines, sulfonamides, aspirina). La transferrina, que media el transport d'ions de ferro al cos, n'és un altre exemple. També podem esmentar la ceruplasmina, que transporta ions de coure. Així doncs, hem considerat la funció de transport que fan les proteïnes. El seu paper biològic també és molt important des d'aquest punt de vista.
Funció receptor
Les proteïnes receptores són de gran importància, especialment per al suport vital dels organismes pluricel·lulars. Estan incorporatsa la membrana plasmàtica i serveixen per percebre i transformar encara més els senyals que entren a la cèl·lula. En aquest cas, els senyals poden ser tant d' altres cèl·lules com de l'entorn. Els receptors d'acetilcolina són actualment els més estudiats. Es troben en una sèrie de contactes interneuronals a la membrana cel·lular, incloses les unions neuromusculars, a l'escorça cerebral. Aquestes proteïnes interaccionen amb l'acetilcolina i transmeten un senyal a la cèl·lula.
El neurotransmissor per rebre el senyal i convertir-lo s'ha d'eliminar perquè la cèl·lula tingui l'oportunitat de preparar-se per a la percepció de més senyals. Per a això, s'utilitza l'acetilcolinesterasa, un enzim especial que catalitza la hidròlisi de l'acetilcolina a colina i acetat. No és cert que també és molt important la funció receptora que fan les proteïnes? El paper biològic de la següent funció protectora per al cos és enorme. No es pot estar en desacord amb això.
Funció de protecció
Al cos, el sistema immunitari respon a l'aparició de partícules estranyes en ell produint un gran nombre de limfòcits. Són capaços de danyar els elements de manera selectiva. Aquestes partícules estranyes poden ser cèl·lules canceroses, bacteris patògens, partícules supramoleculars (macromolècules, virus, etc.). Els limfòcits B són un grup de limfòcits que produeixen proteïnes especials. Aquestes proteïnes s'alliberen al sistema circulatori. Reconeixen partícules estranyes, alhora que formen un complex molt específic en l'etapa de destrucció. Aquestes proteïnes s'anomenen immunoglobulines. Les substàncies estranyes s'anomenen antígens.que desencadenen una resposta del sistema immunitari.
Funció estructural
A més de les proteïnes que fan funcions altament especialitzades, també n'hi ha que tenen una importància fonamentalment estructural. Gràcies a ells, es proporciona resistència mecànica, així com altres propietats dels teixits dels organismes vius. Aquestes proteïnes inclouen, en primer lloc, el col·lagen. El col·lagen (a la foto següent) en mamífers representa aproximadament una quarta part de la massa de proteïnes. Es sintetitza a les cèl·lules principals que formen el teixit conjuntiu (anomenats fibroblasts).
Inicialment, el col·lagen es forma com a procol·lagen, el seu precursor, sotmès a un processament químic en els fibroblasts. Després es forma en forma de tres cadenes polipeptídiques retorçades en espiral. Es combinen ja fora dels fibroblasts en fibrilles de col·lagen de diversos centenars de nanòmetres de diàmetre. Aquests últims formen filaments de col·lagen, que ja es poden veure al microscopi. En els teixits elàstics (parets dels pulmons, vasos sanguinis, pell), la matriu extracel·lular, a més del col·lagen, també conté la proteïna elastina. Es pot estendre en un rang força ampli i després tornar al seu estat original. Un altre exemple d'una proteïna estructural que es pot donar aquí és la fibroïna de seda. S'aïlla durant la formació de la pupa de l'eruga del cuc de seda. És el component principal dels fils de seda. Passem a la descripció de les proteïnes motores.
Proteïnes motores
I en la implementació de processos motors, el paper biològic de les proteïnes és gran. Parlem breument d'aquesta funció. La contracció muscular és el procés durant el qual l'energia química es converteix en treball mecànic. Els seus participants directes són dues proteïnes: miosina i actina. La miosina té una estructura molt inusual. Està format per dos caps globulars i una cua (una llarga part filamentosa). Uns 1600 nm és la longitud d'una molècula. Els caps representen aproximadament 200 nm.
L'actina (a la foto de d alt) és una proteïna globular amb un pes molecular de 42.000. Es pot polimeritzar per formar una estructura llarga i interactuar d'aquesta forma amb el cap de miosina. Una característica important d'aquest procés és la seva dependència de la presència d'ATP. Si la seva concentració és prou alta, el complex format per miosina i actina es destrueix, i després es restaura de nou després que es produeixi la hidròlisi de l'ATP com a resultat de l'acció de la miosina ATPasa. Aquest procés es pot observar, per exemple, en una solució en què les dues proteïnes estan presents. Es torna viscós com a resultat de la formació d'un complex d' alt pes molecular en absència d'ATP. Quan s'afegeix, la viscositat disminueix bruscament a causa de la destrucció del complex creat, després de la qual cosa comença a recuperar-se gradualment com a resultat de la hidròlisi d'ATP. En el procés de contracció muscular, aquestes interaccions juguen un paper molt important.
Antibiòtics
Continuem revelant el tema "El paper biològic de les proteïnes al cos". Un grup molt nombrós i molt importantels compostos naturals formen substàncies anomenades antibiòtics. Són d'origen microbià. Aquestes substàncies són secretades per tipus especials de microorganismes. El paper biològic dels aminoàcids i les proteïnes és indiscutible, però els antibiòtics fan una funció especial i molt important. Inhibeixen el creixement dels microorganismes que competeixen amb ells. A la dècada de 1940, el descobriment i l'ús dels antibiòtics va revolucionar el tractament de les mal alties infeccioses causades per bacteris. Cal tenir en compte que, en la majoria dels casos, els antibiòtics no funcionen amb els virus, de manera que utilitzar-los com a fàrmacs antivirals és ineficaç.
Exemples d'antibiòtics
El grup de la penicil·lina va ser el primer que es va posar en pràctica. Exemples d'aquest grup són l'ampicil·lina i la bencilpenicil·lina. Els antibiòtics són diversos pel seu mecanisme d'acció i naturalesa química. Alguns dels que s'utilitzen àmpliament avui en dia interaccionen amb els ribosomes humans, mentre que la síntesi de proteïnes s'inhibeix en els ribosomes bacterians. Al mateix temps, gairebé no interaccionen amb ribosomes eucariotes. Per tant, són destructius per a les cèl·lules bacterianes i lleugerament tòxics per als animals i els humans. Aquests antibiòtics inclouen estreptomicina i levomicetina (cloramfenicol).
El paper biològic de la biosíntesi de proteïnes és molt important, i aquest procés en si té diverses etapes. Només en parlarem en termes generals.
El procés i el paper biològic de la biosíntesi de proteïnes
Aquest procés és de diversos passos i molt complex. Es produeix en ribosomes -orgànuls especials. La cèl·lula conté molts ribosomes. E. coli, per exemple, en té uns 20 mil.
"Descriu el procés de la biosíntesi de proteïnes i el seu paper biològic", una tasca així que molts de nos altres vam rebre a l'escola. I per a molts ha estat difícil. Bé, intentem esbrinar-ho junts.
Les molècules de proteïnes són cadenes polipeptídiques. Consten, com ja sabeu, d'aminoàcids individuals. Tanmateix, aquests últims no són prou actius. Per combinar-se i formar una molècula de proteïna, necessiten activació. Es produeix com a resultat de l'acció d'enzims especials. Cada aminoàcid té el seu propi enzim adaptat específicament a ell. La font d'energia per a aquest procés és l'ATP (adenosina trifosfat). Com a resultat de l'activació, l'aminoàcid es torna més labil i s'uneix sota l'acció d'aquest enzim al t-RNA, que el transfereix al ribosoma (per això, aquest ARN s'anomena transport). Així, els aminoàcids activats connectats amb l'ARNt entren al ribosoma. El ribosoma és una mena de transportador per muntar cadenes de proteïnes a partir dels aminoàcids entrants.
El paper de la síntesi de proteïnes és difícil de sobreestimar, ja que els compostos sintetitzats fan funcions molt importants. Gairebé totes les estructures cel·lulars estan formades per ells.
Per tant, hem descrit en termes generals el procés de biosíntesi de proteïnes i el seu paper biològic. Això conclou la nostra introducció a les proteïnes. Esperem que tinguis ganes de continuar-ho.
