عملکرد محافظتی پروتئین چیست؟ عملکرد پروتئین در بدن

پروتئین ها نیز مانند سایر ماکرومولکول های بیولوژیکی (پلی ساکاریدها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک)، اجزای ضروری همه موجودات زنده هستند و نقش تعیین کننده ای در زندگی سلول دارند. پروتئین ها فرآیندهای متابولیک را انجام می دهند. آنها بخشی از ساختارهای درون سلولی - اندامک ها و اسکلت سلولی هستند که در فضای خارج سلولی ترشح می شوند، جایی که می توانند به عنوان سیگنالی که بین سلول ها منتقل می شود، در هیدرولیز غذا و تشکیل ماده بین سلولی شرکت کنند.

طبقه بندی پروتئین ها بر اساس عملکرد آنها بسیار دلخواه است، زیرا یک پروتئین می تواند چندین عملکرد را انجام دهد. یک نمونه به خوبی مطالعه شده از چنین چند عملکردی، lysyl-tRNA synthetase است، آنزیمی از کلاس aminoacyl-tRNA سنتتازها، که نه تنها یک باقی مانده لیزین را به tRNA متصل می کند، بلکه رونویسی چندین ژن را نیز تنظیم می کند. پروتئین ها به دلیل فعالیت آنزیمی خود وظایف زیادی را انجام می دهند. بنابراین، آنزیم ها پروتئین حرکتی میوزین، پروتئین های تنظیم کننده پروتئین کیناز، پروتئین انتقال دهنده سدیم-پتاسیم آدنوزین تری فسفاتاز و غیره هستند.

مدل مولکولی آنزیم اوره آز باکتریایی هلیکوباکتر پیلوری

تابع کاتالیزوری

شناخته شده ترین عملکرد پروتئین ها در بدن کاتالیز واکنش های شیمیایی مختلف است. آنزیم ها پروتئین هایی هستند که خواص کاتالیزوری خاصی دارند، یعنی هر آنزیم یک یا چند واکنش مشابه را کاتالیز می کند. آنزیم‌ها واکنش‌هایی را کاتالیز می‌کنند که مولکول‌های پیچیده (کاتابولیسم) را تجزیه می‌کنند و آنها را سنتز می‌کنند (آنابولیسم)، از جمله همانندسازی و ترمیم DNA و سنتز الگوی RNA. تا سال 2013، بیش از 5000 هزار آنزیم توصیف شده بود. شتاب یک واکنش در نتیجه کاتالیز آنزیمی می تواند بسیار زیاد باشد: به عنوان مثال، واکنشی که توسط آنزیم اوروتیدین 5 اینچ فسفات دکربوکسیلاز کاتالیز می شود، 10 17 برابر سریعتر از واکنش غیرکاتالیز شده انجام می شود (نیمه عمر دکربوکسیلاسیون اسید اوروتیک 78 است. میلیون سال بدون آنزیم و 18 میلی ثانیه با مشارکت آنزیم) مولکول هایی که به آنزیم متصل می شوند و در نتیجه واکنش تغییر می کنند، سوبسترا نامیده می شوند.

اگرچه آنزیم‌ها معمولاً از صدها باقیمانده اسید آمینه تشکیل شده‌اند، تنها بخش کوچکی از آن‌ها با سوبسترا برهمکنش می‌کنند، و تعداد کمتری از آن‌ها - به طور متوسط 3-4 باقی مانده اسید آمینه، که اغلب در ساختار اولیه از هم فاصله دارند - مستقیماً درگیر هستند. کاتالیزور . بخشی از مولکول آنزیم که واسطه اتصال و کاتالیز سوبسترا است، محل فعال نامیده می شود.

اتحادیه بین‌المللی بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی در سال 1992 یک نام‌گذاری سلسله مراتبی نهایی را برای آنزیم‌ها بر اساس نوع واکنش‌هایی که کاتالیز می‌کنند پیشنهاد کرد. بر اساس این نامگذاری، نام آنزیم ها همیشه باید دارای پایان باشد - آزاو از نام واکنش های کاتالیز شده و زیرلایه های آنها تشکیل می شوند. به هر آنزیم یک کد اختصاصی داده می شود که تعیین موقعیت آن در سلسله مراتب آنزیم را آسان می کند. بر اساس نوع واکنش هایی که کاتالیز می کنند، همه آنزیم ها به 6 کلاس تقسیم می شوند:

CF 1: اکسیدرودوکتازهایی که واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند.
CF 2: ترانسفرازهایی که انتقال گروه های شیمیایی را از یک مولکول بستر به مولکول دیگر کاتالیز می کنند.
CF 3: هیدرولازهایی که هیدرولیز پیوندهای شیمیایی را کاتالیز می کنند.
EF 4: لیازهایی که شکستن پیوندهای شیمیایی بدون هیدرولیز را با تشکیل پیوند دوگانه در یکی از محصولات کاتالیز می کنند.
EC 5: ایزومرازهایی که تغییرات ساختاری یا هندسی را در مولکول زیرلایه کاتالیز می کنند.
EC 6: لیگازهایی که تشکیل پیوندهای شیمیایی بین بسترها را به دلیل هیدرولیز پیوند دی فسفات ATP یا تری فسفات مشابه کاتالیز می کنند.

عملکرد ساختاری

جزئیات بیشتر: عملکرد ساختاری پروتئین ها, پروتئین های فیبریلار

پروتئین های ساختاری اسکلت سلولی مانند نوعی تقویت کننده به سلول ها و بسیاری از اندامک ها شکل می دهند و در تغییر شکل سلول ها نقش دارند. بیشتر پروتئین‌های ساختاری رشته‌ای هستند: برای مثال، مونومرهای اکتین و توبولین، پروتئین‌های کروی و محلول هستند، اما پس از پلیمریزاسیون، رشته‌های بلندی را تشکیل می‌دهند که اسکلت سلولی را تشکیل می‌دهند، که به سلول اجازه می‌دهد شکل خود را حفظ کند. کلاژن و الاستین اجزای اصلی ماده بین سلولی بافت همبند (مثلاً غضروف) هستند و پروتئین ساختاری دیگری به نام کراتین از مو، ناخن، پر پرندگان و برخی از پوسته ها تشکیل شده است.

عملکرد حفاظتی

جزئیات بیشتر: عملکرد محافظتی پروتئین ها

انواع مختلفی از عملکردهای محافظتی پروتئین ها وجود دارد:

حفاظت فیزیکی محافظت فیزیکی از بدن توسط کلاژن ارائه می شود - پروتئینی که اساس ماده بین سلولی بافت های همبند (از جمله استخوان ها، غضروف ها، تاندون ها و لایه های عمیق پوست (درم)) را تشکیل می دهد. کراتین، که اساس اسکیت های شاخی، مو، پر، شاخ و سایر مشتقات اپیدرم را تشکیل می دهد. به طور معمول، چنین پروتئین هایی به عنوان پروتئین هایی با عملکرد ساختاری در نظر گرفته می شوند. نمونه هایی از پروتئین های این گروه فیبرینوژن ها و ترومبین ها هستند که در لخته شدن خون نقش دارند.
حفاظت شیمیایی. اتصال سموم توسط مولکول های پروتئین می تواند سم زدایی آنها را تضمین کند. آنزیم‌های کبدی نقش تعیین‌کننده‌ای در سم‌زدایی در انسان، شکستن سموم یا تبدیل آن‌ها به شکل محلول دارند که دفع سریع آن‌ها از بدن را تسهیل می‌کند.
حفاظت ایمنی. پروتئین هایی که خون و سایر مایعات بیولوژیکی را می سازند در پاسخ دفاعی بدن در برابر آسیب و حمله عوامل بیماری زا نقش دارند. پروتئین های سیستم کمپلمان و آنتی بادی ها (ایمونوگلوبولین ها) به پروتئین های گروه دوم تعلق دارند. آنها باکتری ها، ویروس ها یا پروتئین های خارجی را خنثی می کنند. آنتی‌بادی‌هایی که بخشی از سیستم ایمنی تطبیقی هستند به مواد، آنتی‌ژن‌هایی که برای یک ارگانیسم بیگانه هستند متصل می‌شوند و در نتیجه آنها را خنثی می‌کنند و آنها را به مکان‌های تخریب هدایت می‌کنند. آنتی بادی ها می توانند در فضای خارج سلولی ترشح شوند یا در غشای لنفوسیت های B تخصصی به نام سلول های پلاسما جاسازی شوند.

عملکرد تنظیمی

جزئیات بیشتر: فعال کننده (پروتئین ها), پروتئازوم, عملکرد تنظیمی پروتئین ها

بسیاری از فرآیندهای درون سلولی توسط مولکول های پروتئینی تنظیم می شوند که نه به عنوان منبع انرژی و نه به عنوان ماده ساختمانی برای سلول عمل می کنند. این پروتئین ها پیشرفت سلولی را از طریق چرخه سلولی، رونویسی، ترجمه، اتصال، فعالیت پروتئین های دیگر و بسیاری از فرآیندهای دیگر تنظیم می کنند. پروتئین ها عملکرد تنظیمی خود را از طریق فعالیت آنزیمی (مثلاً پروتئین کیناز) یا از طریق اتصال ویژه به مولکول های دیگر انجام می دهند. بنابراین، فاکتورهای رونویسی، پروتئین های فعال کننده و پروتئین های سرکوب کننده، می توانند شدت رونویسی ژن را با اتصال به توالی های تنظیمی خود تنظیم کنند. در سطح ترجمه، خواندن بسیاری از mRNA ها نیز با افزودن فاکتورهای پروتئینی تنظیم می شود.

مهمترین نقش در تنظیم فرآیندهای درون سلولی توسط پروتئین کینازها و پروتئین فسفاتازها ایفا می شود - آنزیم هایی که فعالیت سایر پروتئین ها را با اتصال یا حذف گروه های فسفات به آنها فعال یا سرکوب می کنند.

عملکرد سیگنال

جزئیات بیشتر: عملکرد سیگنالینگ پروتئین, هورمون ها, سیتوکینها

عملکرد سیگنالینگ پروتئین ها توانایی پروتئین ها برای خدمت به عنوان مواد سیگنال دهنده، انتقال سیگنال بین سلول ها، بافت ها، اندام ها و موجودات است. عملکرد سیگنالینگ اغلب با عملکرد تنظیمی ترکیب می شود، زیرا بسیاری از پروتئین های تنظیم کننده درون سلولی نیز سیگنال ها را منتقل می کنند.

عملکرد سیگنال توسط پروتئین ها - هورمون ها، سیتوکین ها، فاکتورهای رشد و غیره انجام می شود.

هورمون ها در خون حمل می شوند. بیشتر هورمون های حیوانی پروتئین یا پپتید هستند. اتصال یک هورمون به گیرنده آن سیگنالی است که باعث واکنش سلولی می شود. هورمون ها غلظت مواد در خون و سلول ها، رشد، تولید مثل و سایر فرآیندها را تنظیم می کنند. نمونه ای از این پروتئین ها انسولین است که غلظت گلوکز خون را تنظیم می کند.

سلول ها با استفاده از پروتئین های سیگنالی که از طریق ماده بین سلولی منتقل می شوند، با یکدیگر تعامل دارند. چنین پروتئین هایی شامل سیتوکین ها و فاکتورهای رشد هستند.

سیتوکین ها مولکول های سیگنال دهنده پپتیدی هستند. آنها تعاملات بین سلول ها را تنظیم می کنند، بقای آنها را تعیین می کنند، رشد، تمایز، فعالیت عملکردی و آپوپتوز را تحریک یا سرکوب می کنند و هماهنگی عملکرد سیستم ایمنی، غدد درون ریز و عصبی را تضمین می کنند. نمونه ای از سیتوکین ها فاکتور نکروز تومور است که سیگنال های التهابی را بین سلول های بدن منتقل می کند.

عملکرد حمل و نقل

جزئیات بیشتر: عملکرد انتقال پروتئین ها

پروتئین های محلول دخیل در انتقال مولکول های کوچک باید میل ترکیبی بالایی با سوبسترا داشته باشند که در غلظت بالا وجود داشته باشد و به راحتی در مناطق با غلظت سوبسترا کم آزاد شوند. نمونه ای از پروتئین های حمل و نقل هموگلوبین است که اکسیژن را از ریه ها به بافت های دیگر و دی اکسید کربن را از بافت ها به ریه ها منتقل می کند و علاوه بر پروتئین های همولوگ با آن، در تمام قلمروهای موجودات زنده یافت می شود.

برخی از پروتئین های غشایی در انتقال مولکول های کوچک در غشای سلولی نقش دارند و نفوذپذیری آن را تغییر می دهند. جزء لیپیدی غشاء ضد آب (آب گریز) است که از انتشار مولکول های قطبی یا باردار (یون) جلوگیری می کند. پروتئین های انتقال غشاء معمولا به پروتئین های کانال و پروتئین های حامل تقسیم می شوند. پروتئین‌های کانال حاوی منافذ داخلی پر از آب هستند که به یون‌ها (از طریق کانال‌های یونی) یا مولکول‌های آب (از طریق پروتئین‌های آکواپورین) اجازه می‌دهند در سراسر غشاء حرکت کنند. بسیاری از کانال های یونی برای انتقال تنها یک یون تخصصی هستند. بنابراین، کانال های پتاسیم و سدیم اغلب بین این یون های مشابه تمایز قائل می شوند و تنها به یکی از آنها اجازه عبور می دهند. پروتئین های ناقل مانند آنزیم ها به هر مولکول یا یون منتقل شده متصل می شوند و برخلاف کانال ها می توانند با استفاده از انرژی ATP انتقال فعال را انجام دهند. "نیروگاه سلول" - ATP سنتاز، که ATP را به دلیل شیب پروتون سنتز می کند، همچنین می تواند به عنوان پروتئین انتقال غشایی طبقه بندی شود.

عملکرد یدکی (پشتیبان گیری).

این پروتئین ها شامل پروتئین های به اصطلاح ذخیره می شوند که به عنوان منبع انرژی و ماده در دانه های گیاهی (مثلا گلوبولین های 7S و 11S) و تخم حیوانات ذخیره می شوند. تعدادی دیگر از پروتئین ها در بدن به عنوان منبع اسیدهای آمینه استفاده می شوند که به نوبه خود پیش سازهای مواد فعال بیولوژیکی هستند که فرآیندهای متابولیک را تنظیم می کنند.

عملکرد گیرنده

جزئیات بیشتر: گیرنده سلولی

گیرنده های پروتئینی می توانند هم در سیتوپلاسم و هم در غشای سلولی قرار گیرند. یک قسمت از مولکول گیرنده یک سیگنال، اغلب یک ماده شیمیایی و در برخی موارد سبک، استرس مکانیکی (مانند کشش) یا سایر محرک ها را حس می کند. هنگامی که یک سیگنال بر روی بخش خاصی از مولکول - پروتئین گیرنده - عمل می کند، تغییرات ساختاری آن رخ می دهد. در نتیجه، ساختار بخشی دیگر از مولکول که سیگنال را به سایر اجزای سلولی منتقل می کند، تغییر می کند. چندین مکانیسم انتقال سیگنال وجود دارد. برخی از گیرنده ها یک واکنش شیمیایی خاص را کاتالیز می کنند. برخی دیگر به عنوان کانال های یونی عمل می کنند که با تحریک سیگنال باز یا بسته می شوند. برخی دیگر به طور خاص مولکول های پیام رسان درون سلولی را متصل می کنند. در گیرنده های غشایی، بخشی از مولکول که به مولکول سیگنال دهنده متصل می شود، در سطح سلول قرار دارد و حوزه ای که سیگنال را ارسال می کند، داخل آن است.

عملکرد موتور (موتور).

یک کلاس کامل از پروتئین های حرکتی حرکات بدن را فراهم می کند، به عنوان مثال، انقباض عضلانی، از جمله حرکت (میوزین)، حرکت سلول ها در بدن (به عنوان مثال، حرکت آمیبوئید لکوسیت ها)، حرکت مژک ها و تاژک ها، و علاوه بر این، فعال و هدایت شده. حمل و نقل درون سلولی (کینزین، داینئین). داینئین ها و کینزین ها با استفاده از هیدرولیز ATP به عنوان منبع انرژی، مولکول ها را در طول میکروتوبول ها منتقل می کنند. داینین ها مولکول ها و اندامک ها را از قسمت های محیطی سلول به سمت سانتروزوم انتقال می دهند، کینزین ها - در جهت مخالف. داینئین ها همچنین مسئول حرکت مژک ها و تاژک ها در یوکاریوت ها هستند. انواع سیتوپلاسمی میوزین می توانند در انتقال مولکول ها و اندامک ها در امتداد ریز رشته ها نقش داشته باشند.

عملکرد مشابه حفاظت فیزیکی توسط پروتئین های ساختاری انجام می شود که دیواره سلولی برخی از پروتیست ها (به عنوان مثال جلبک سبز کلامیدوموناس) و کپسیدهای ویروسی را تشکیل می دهند.

عملکردهای محافظتی فیزیکی پروتئین ها شامل توانایی لخته شدن خون است که توسط پروتئین فیبرینوژن موجود در پلاسمای خون تأمین می شود. فیبرینوژن بی رنگ است. هنگامی که خون شروع به لخته شدن می کند، توسط آنزیم [[tro] پس از برش، یک مونومر تشکیل می شود - فیبرین که به نوبه خود پلیمریزه شده و به نخ های سفید رسوب می کند. فیبرین، رسوب می کند، خون را مایع نیست، بلکه ژلاتینی می کند. در فرآیند لخته شدن خون، پروتئین اساسی - پس از تشکیل رسوب، از رشته های فیبرین و گلبول های قرمز خون، هنگامی که فیبرین فشرده می شود، یک ترومب قرمز قوی تشکیل می دهد.

عملکرد حفاظتی شیمیایی

پروتئین های محافظ سیستم ایمنی نیز شامل اینترفرون ها هستند. این پروتئین ها توسط سلول های آلوده به ویروس تولید می شوند. اثر آنها بر روی سلول همسایه با جلوگیری از تکثیر ویروس ها یا تجمع ذرات ویروسی در سلول های هدف، مقاومت ضد ویروسی را ایجاد می کند. اینترفرون ها مکانیسم های اثر دیگری نیز دارند، به عنوان مثال، آنها بر فعالیت لنفوسیت ها و سایر سلول های سیستم ایمنی تأثیر می گذارند.

عملکرد محافظ فعال

سموم پروتئینی حیوانات

سنجاب ها همچنین می توانند برای محافظت در برابر شکارچیان یا حمله به طعمه استفاده کنند. چنین پروتئین ها و پپتیدهایی در زهر اکثر حیوانات (به عنوان مثال، مارها، عقرب ها، cnidarians و غیره) یافت می شوند. پروتئین های موجود در سموم مکانیسم های عمل متفاوتی دارند. بنابراین، سم مار افعی اغلب حاوی آنزیم فسفولیپاز است که باعث تخریب غشای سلولی و در نتیجه همولیز گلبول های قرمز و خونریزی می شود. سم جمع کننده توسط نوروتوکسین ها غالب است. به عنوان مثال، زهر کریت حاوی پروتئین α-بونگاروتوکسین (مسدود کننده گیرنده های استیل کولین نیکوتین و بتا-بونگاروتوکسین است (باعث آزاد شدن مداوم استیل کولین از انتهای عصب و در نتیجه تخلیه ذخایر آن می شود)؛ اثر ترکیبی این سموم باعث مرگ در اثر فلج عضلانی می شود. .

سموم پروتئینی باکتریایی

سموم پروتئین باکتریایی - سم بوتولینوم، سم تتانوسپاسمین تولید شده توسط عوامل ایجاد کننده کزاز، سم دیفتری عامل ایجاد کننده دیفتری، سم وبا. بسیاری از آنها مخلوطی از چندین پروتئین با مکانیسم های مختلف عمل هستند. برخی از سموم باکتریایی با طبیعت پروتئینی سم بسیار قوی هستند. اجزای سم بوتولینوم سمی ترین مواد طبیعی شناخته شده هستند.

سموم باکتری های بیماری زا از جنس کلستریدیومظاهراً توسط باکتری های بی هوازی لازم است که بر کل بدن تأثیر بگذارند و آن را به سمت مرگ سوق دهند - این به باکتری ها اجازه می دهد "بدون مجازات" تغذیه و تولید مثل کنند و با افزایش بسیار جمعیت خود ، بدن را به شکلی ترک کنند. از هاگ ها

اهمیت بیولوژیکی سموم بسیاری از باکتری های دیگر به طور دقیق مشخص نیست.

سموم گیاهی پروتئینی

در گیاهان معمولاً از مواد غیر پروتئینی (آلکالوئیدها، گلیکوزیدها و ...) به عنوان سم استفاده می شود. با این حال، گیاهان حاوی سموم پروتئینی نیز هستند. بنابراین، دانه های کرچک (گیاهان خانواده اسپورج) حاوی پروتئین سم ریسین هستند. این سم به سیتوپلاسم سلول‌های روده نفوذ می‌کند و زیرواحد آنزیمی آن که بر روی ریبوزوم‌ها اثر می‌کند، ترجمه را به‌طور برگشت‌ناپذیری مسدود می‌کند.

پیوندها

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید "عملکرد محافظتی پروتئین ها" در فرهنگ های دیگر چیست:

این اصطلاح معانی دیگری دارد، به پروتئین ها (معانی) مراجعه کنید. پروتئین ها (پروتئین ها، پلی پپتیدها) مواد آلی با مولکولی بالا متشکل از اسیدهای آمینه آلفا هستند که در یک زنجیره توسط یک پیوند پپتیدی به هم متصل شده اند. در موجودات زنده... ... ویکی پدیا

کریستال های پروتئین های مختلف در ایستگاه فضایی میر و در طول پروازهای شاتل ناسا رشد کرده اند. پروتئین های بسیار خالص شده در دماهای پایین کریستال هایی تشکیل می دهند که برای بدست آوردن مدلی از پروتئین استفاده می شود. پروتئین ها (پروتئین ها، ... ... ویکی پدیا

I Skin (کوتیس) اندام پیچیده ای است که پوشش بیرونی بدن حیوانات و انسان است و عملکردهای فیزیولوژیکی مختلفی را انجام می دهد. آناتومی و بافت شناسی در انسان، سطح سلول های خونی 1.5 2 m2 است (بسته به قد، جنسیت، ... دایره المعارف پزشکی

بافت مایع در حال گردش در سیستم گردش خون انسان و حیوانات؛ فعالیت حیاتی سلول ها و بافت ها و عملکرد آنها در عملکردهای مختلف فیزیولوژیکی را تضمین می کند. یکی از وظایف اصلی K. انتقال گازها (O2 از اندام ها... ...

کبد- (نراق)، غده لوبولی بزرگ بدن حیوان، درگیر در فرآیندهای هضم، متابولیسم، گردش خون، حفظ ثبات درونی. محیط بدن واقع در قسمت قدامی حفره شکم دقیقاً در پشت ... ...

معده بخش منبسط شده ای از دستگاه گوارش است که در آن پردازش شیمیایی و مکانیکی غذا انجام می شود. ساختار معده حیوانات. غدد غده ای یا گوارشی وجود دارد که دیواره آنها حاوی... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

خون- تصویر میکروسکوپی گاو خونی، شتر، اسب، گوسفند، خوک، سگ. تصویر میکروسکوپی گاو خونی (I>>)، شتر (II)، اسب (III)، گوسفند (IV)، خوک (V)، سگ (VI): 1 …… فرهنگ لغت دایره المعارف دامپزشکی

آناتومی طبیعی (سیستماتیک) انسان بخشی از آناتومی انسان است که ساختار یک "عادی"، یعنی بدن انسان سالم را توسط سیستم های اندام، اندام ها و بافت ها مطالعه می کند. اندام عضوی از بدن با شکل و طرح خاصی است، ... ... ویکی پدیا

I (sanguis) بافت مایعی که حمل و نقل مواد شیمیایی را در بدن انجام می دهد (از جمله اکسیژن) که به دلیل آن ادغام فرآیندهای بیوشیمیایی که در سلول های مختلف و فضاهای بین سلولی اتفاق می افتد در یک سیستم واحد رخ می دهد. دایره المعارف پزشکی

آنها عملکردهای مهم بسیاری را در موجودات زنده انجام می دهند. بنابراین، پروتئین های مختلف زیادی در موجودات وجود دارد.

عملکرد آنزیمی پروتئین هااین است که آنها به عنوان کاتالیزور برای واکنش های شیمیایی مختلف در بدن عمل می کنند. عملکرد آنزیمی کاتالیزوری نیز نامیده می شود. در حین کاتالیز، واکنش های شیمیایی شتاب می گیرد و این شتاب حتی می تواند میلیون ها برابر باشد.

هزاران پروتئین آنزیمی وجود دارد که هر یک از آنها واکنش شیمیایی یا گروهی از واکنش های مشابه خود را انجام می دهند. با توجه به نوع واکنشی که انجام می دهند، آنزیم ها به کلاس هایی تقسیم می شوند. برای مثال، اکسیدوردوکتازها واکنش‌های ردوکس را کاتالیز می‌کنند، هیدرولازها هیدرولیز پیوندهای شیمیایی را فراهم می‌کنند، و غیره. واکنش نه توسط کل مولکول آنزیم، بلکه فقط توسط مرکز به اصطلاح فعال آن کاتالیز می‌شود. این شامل بخشی از مولکول است که به بستر متصل می شود (مولکولی که تحت تبدیل قرار می گیرد) و چندین اسید آمینه (اغلب در کنار هم قرار نمی گیرند) که خود واکنش را ممکن می کند.

پروتئین ها عملکرد ساختاری دارند. آنها بخشی از غشای سلولی و اندامک ها، ماده بین سلولی (پروتئین های کلاژن و الاستین)، مو، ناخن و غیره (کراتین) هستند.

عملکرد حرکتی پروتئین هاشامل عضلات منقبض (اکتین و میوزین) است که حرکت سلول ها، مژک ها و تاژک ها را تضمین می کند.

پروتئین هایی وجود دارند که انتقال مواد مختلف را هم در داخل سلول و هم در سراسر بدن تضمین می کنند. چنین پروتئین هایی فراهم می کنند عملکرد حمل و نقل. هنگامی که غلظت آن زیاد است به راحتی به بستر متصل می شوند و زمانی که غلظت آن کم است به راحتی آن را آزاد می کنند. پروتئین های حمل و نقل شامل هموگلوبین است. در ریه ها اکسیژن را متصل می کند و دی اکسید کربن آزاد می کند، اما در بافت ها برعکس است.

تعدادی از پروتئین ها که غشای سلولی را تشکیل می دهند، انتقال مولکول های کوچک را در سراسر غشاء تضمین می کنند. چنین انتقالی می تواند غیرفعال (پروتئین های کانالی) یا فعال (پروتئین های حامل) باشد.

عملکردهای تنظیمی و سیگنالینگ پروتئین هامتنوع. بسیاری از فرآیندهای درون سلولی (چرخه سلولی، رونویسی و ترجمه، فعال یا سرکوب فعالیت سایر پروتئین ها و غیره) توسط پروتئین ها تنظیم می شوند.

بسیاری از هورمون ها پروتئین هایی هستند که در خون حمل می شوند. هنگامی که یک هورمون به یک گیرنده خاص متصل می شود، سلول سیگنالی دریافت می کند که باعث واکنش می شود. هورمون ها غلظت مواد، روند رشد، دوره تولید مثل و غیره را تنظیم می کنند.

سلول ها از طریق پروتئین های سیگنال دهی که از طریق ماده بین سلولی منتقل می شوند، با یکدیگر تعامل دارند. به عنوان مثال، چنین سیگنال هایی می توانند رشد سلول را تحریک یا مهار کنند. این امر ثبات عملکرد سلول های یک سیستم اندام خاص را تضمین می کند.

برجسته عملکرد گیرنده پروتئین ها. پروتئین های گیرنده می توانند هم در سیتوپلاسم و هم در غشاها قرار گیرند. هنگامی که یک گیرنده توسط یک ماده شیمیایی یا محرک فیزیکی (نور، فشار و غیره) بر روی گیرنده اثر می گذارد، تغییر می کند. این تغییر در مولکول از طریق کاتالیز یک واکنش خاص، عبور یون ها یا اتصال مولکول های پیام رسان به سایر قسمت های سلول منتقل می شود.

عملکرد محافظتی پروتئین هانیز بسیار متنوع است کلاژن و کراتین نه تنها عملکرد ساختاری، بلکه محافظت فیزیکی از بدن را نیز فراهم می کند. همچنین، بدن از نظر فیزیکی توسط فیبرینوژن ها و ترومبین ها محافظت می شود، که خون را در محل آسیب لخته می کند (تماس با هوا).

پروتئین ها با اتصال و شکستن سموم خارجی یا تولید خود (برای محافظت در برابر سایر ارگانیسم ها) محافظت شیمیایی می کنند.

پروتئین های محافظ آنتی بادی هایی هستند که میکروارگانیسم ها و پروتئین های خارجی را خنثی می کنند. به این ترتیب پروتئین ها از ایمنی محافظت می کنند.

اگر کمبود کربوهیدرات ها و چربی ها در بدن وجود داشته باشد، پروتئین ها به محصولات نهایی تجزیه می شوند. عملکرد انرژی.

پروتئین ها را می توان به عنوان منبع انرژی و منبع اسیدهای آمینه (مثلاً در تخم مرغ) ذخیره کرد. این عملکرد ذخیره پروتئین.

عملکرد ساختاری

تابع کاتالیزوری

عملکرد پروتئین ها در بدن

شناخته شده ترین عملکرد پروتئین ها در بدن کاتالیز واکنش های شیمیایی مختلف است. آنزیم ها پروتئین هایی هستند که خواص کاتالیزوری خاصی دارند، یعنی هر آنزیم یک یا چند واکنش مشابه را کاتالیز می کند. آنزیم‌ها واکنش‌هایی را کاتالیز می‌کنند که مولکول‌های پیچیده (کاتابولیسم) را تجزیه می‌کنند و آنها را سنتز می‌کنند (آنابولیسم)، از جمله همانندسازی و ترمیم DNA و سنتز الگوی RNA. تا سال 2013، بیش از 5000 هزار آنزیم توصیف شده بود. شتاب یک واکنش در نتیجه کاتالیز آنزیمی می تواند بسیار زیاد باشد: برای مثال، واکنش کاتالیز شده توسط آنزیم اوروتیدین 5 اینچ فسفات دکربوکسیلاز 1017 برابر سریعتر از واکنش غیرکاتالیز نشده انجام می شود (نیمه عمر دکربوکسیلاسیون اسید اوروتیک 78 میلیون است. سال بدون آنزیم و 18 میلی ثانیه با مشارکت آنزیم) مولکول هایی که به آنزیم متصل می شوند و در نتیجه واکنش تغییر می کنند، بستر نامیده می شوند.

چند وجود دارد انواع عملکردهای حفاظتی پروتئین ها:

حفاظت فیزیکی محافظت فیزیکی از بدن توسط کلاژن، پروتئینی که اساس ماده بین سلولی بافت های همبند (شامل استخوان ها، غضروف ها، تاندون ها و لایه های عمیق پوست (درم)) را تشکیل می دهد؛ کراتین که اساس اسکیت های شاخی، مو را تشکیل می دهد، تامین می شود. پرها، شاخ ها و سایر مشتقات اپیدرم معمولاً این گونه پروتئین ها به عنوان پروتئین هایی با عملکرد ساختاری در نظر گرفته می شوند. نمونه هایی از پروتئین های این گروه فیبرینوژن ها و ترومبین ها هستند که در لخته شدن خون نقش دارند.

حفاظت شیمیایی. اتصال سموم توسط مولکول های پروتئین می تواند سم زدایی آنها را تضمین کند. آنزیم های کبدی نقش مهمی در سم زدایی در انسان ایفا می کنند، سموم را تجزیه می کنند یا آنها را به شکل محلول تبدیل می کنند که دفع سریع آنها از بدن را تسهیل می کند.

حفاظت ایمنی. پروتئین هایی که خون و سایر مایعات بیولوژیکی را می سازند در پاسخ دفاعی بدن در برابر آسیب و حمله عوامل بیماری زا نقش دارند. پروتئین های سیستم کمپلمان و آنتی بادی ها (ایمونوگلوبولین ها) به پروتئین های گروه دوم تعلق دارند. آنها باکتری ها، ویروس ها یا پروتئین های خارجی را خنثی می کنند. آنتی‌بادی‌هایی که بخشی از سیستم ایمنی تطبیقی هستند به مواد، آنتی‌ژن‌هایی که برای یک ارگانیسم بیگانه هستند متصل می‌شوند و در نتیجه آنها را خنثی می‌کنند و آنها را به مکان‌های تخریب هدایت می‌کنند. آنتی بادی ها می توانند در فضای خارج سلولی ترشح شوند یا در غشای لنفوسیت های B تخصصی به نام سلول های پلاسما جاسازی شوند.

پروتئین ها بلوک های سازنده بدن هستند و در فرآیند متابولیسم نقش دارند. عملکرد پروتئین ها در بدن برای حفظ زندگی از اهمیت بالایی برخوردار است.

ساختار

پروتئین ها پلیمرهای زیستی متشکل از واحدهای منفرد - مونومرها هستند که اسیدهای آمینه نامیده می شوند. آنها از یک گروه کربوکسیل (-COOH)، یک گروه آمین (-NH2) و یک رادیکال تشکیل شده اند. اسیدهای آمینه با استفاده از یک پیوند پپتیدی (-C(O)NH- به یکدیگر متصل می شوند و یک زنجیره طولانی را تشکیل می دهند.

عناصر شیمیایی ضروری اسیدهای آمینه:

کربن؛
هیدروژن؛
نیتروژن؛
اکسیژن.

برنج. 1. ساختار پروتئین.

رادیکال ممکن است شامل گوگرد و عناصر دیگر باشد. پروتئین ها نه تنها در رادیکال، بلکه در تعداد گروه های کربوکسیل و آمین نیز متفاوت هستند. با توجه به این سه نوع اسید آمینه وجود دارد:

خنثی (-COOH و -NH2)؛
پایه (-COOH و چندین -NH2)؛
اسیدی (چند -COOH و -NH2).

مطابق با توانایی سنتز در داخل بدن، آنها جدا می شوند دو نوع آمینو اسید:

2 مقاله برترکه در کنار این مطلب می خوانند

قابل تعویض - در بدن سنتز می شود.
غیر قابل تعویض - در بدن سنتز نمی شوند و باید از محیط خارجی بیایند.

حدود 200 اسید آمینه شناخته شده است. با این حال، تنها 20 در ساخت پروتئین ها نقش دارند.

سنتز

بیوسنتز پروتئین روی ریبوزوم های شبکه آندوپلاسمی رخ می دهد. این یک فرآیند پیچیده است شامل دو مرحله:

تشکیل یک زنجیره پلی پپتیدی؛
اصلاح پروتئین

سنتز شبکه پلی پپتیدی با کمک ماتریس و RNA انتقالی اتفاق می افتد. این فرآیند ترجمه نامیده می شود. مرحله دوم شامل "کار بر روی اشتباهات" است. بخش هایی از پروتئین سنتز شده جایگزین، حذف یا گسترش می یابد.

برنج. 2. سنتز پروتئین.

کارکرد

عملکردهای بیولوژیکی پروتئین ها در جدول ارائه شده است.

*تابع*	*شرح*	*مثال ها*
حمل و نقل	انتقال عناصر شیمیایی به سلول ها و بازگشت به محیط خارجی	هموگلوبین اکسیژن و دی اکسید کربن را حمل می کند، ترانسکورتین یک هورمون آدرنال به خون است.
موتور	به انقباض عضلات در حیوانات چند سلولی کمک می کند	اکتین، میوزین
ساختاری	ایجاد استحکام به بافت ها و ساختارهای سلولی	کلاژن، فیبروئین، لیپوپروتئین ها
ساخت و ساز	در تشکیل بافت ها، غشاها، دیواره های سلولی شرکت کنید. از ماهیچه ها، موها، تاندون ها تشکیل شده است	الاستین، کراتین
علامت	انتقال اطلاعات بین سلول ها، بافت ها، اندام ها	سیتوکینها
آنزیمی یا کاتالیزوری	بیشتر آنزیم های موجود در بدن حیوانات و انسان منشا پروتئینی دارند. آنها یک کاتالیزور برای بسیاری از واکنش های بیوشیمیایی (تسریع یا کاهش سرعت) هستند.	آنزیم ها
تنظیمی یا هورمونی	هورمون های مشتق شده از پروتئین فرآیندهای متابولیک را کنترل و تنظیم می کنند	انسولین، لوتروپین، تیروتروپین
تنظیم کننده ژن	تنظیم عملکرد اسیدهای نوکلئیک در حین انتقال اطلاعات ژنتیکی	هیستون ها همانندسازی و رونویسی DNA را تنظیم می کنند
انرژی	به عنوان منبع اضافی انرژی استفاده می شود. هنگامی که 1 گرم تجزیه می شود، 17.6 کیلوژول آزاد می شود	پس از فرسودگی سایر منابع انرژی - کربوهیدرات ها و چربی ها تجزیه می شوند
محافظ	پروتئین های خاص - آنتی بادی ها - با از بین بردن ذرات خارجی از بدن در برابر عفونت محافظت می کنند. پروتئین های ویژه خون را لخته می کند و خونریزی را متوقف می کند	ایمونوگلوبولین ها، فیبرینوژن، ترومبین
ذخیره سازی	آنها برای تغذیه سلول ها ذخیره می شوند. مواد مورد نیاز بدن را حفظ می کند	فریتین آهن را حفظ می کند، کازئین، گلوتن، آلبومین در بدن ذخیره می شوند
گیرنده	تنظیم کننده های مختلف (هورمون ها، واسطه ها) را روی سطح یا داخل سلول نگه دارید	گیرنده گلوکاگون، پروتئین کیناز

پروتئین ها می توانند اثر سمی و خنثی کنند. به عنوان مثال، باسیل بوتولیسم سمی با منشا پروتئینی ترشح می کند و پروتئین آلبومین به فلزات سنگین متصل می شود.

آنزیم ها

شایان ذکر است که به طور خلاصه در مورد عملکرد کاتالیزوری پروتئین ها صحبت شود. آنزیم ها یا آنزیم ها به گروه خاصی از پروتئین ها طبقه بندی می شوند. آنها کاتالیز را انجام می دهند - شتاب یک واکنش شیمیایی.
با توجه به ساختار آنها، آنزیم ها می توانند:

ساده - فقط حاوی بقایای اسید آمینه باشد.
مجتمع - علاوه بر باقیمانده مونومر پروتئین، آنها شامل ساختارهای غیر پروتئینی به نام کوفاکتور (ویتامین ها، کاتیون ها، آنیون ها) هستند.

مولکول های آنزیم دارای یک بخش فعال (مرکز فعال) هستند که پروتئین را به یک ماده - سوبسترا متصل می کند. هر آنزیم یک بستر خاص را "شناسایی" می کند و به آن متصل می شود. محل فعال معمولاً یک "جیب" است که بستر به آن وارد می شود.

اتصال محل فعال و بستر توسط مدل تناسب القایی (مدل دستکش) توصیف شده است. این مدل نشان می دهد که آنزیم با بستر "تطبیق" می یابد. با تغییر ساختار، انرژی و مقاومت زیرلایه کاهش می یابد که به آنزیم کمک می کند تا راحت تر آن را به محصول منتقل کند.

برنج. 3. مدل دستکش.

فعالیت آنزیم به عوامل مختلفی بستگی دارد:

درجه حرارت؛
غلظت آنزیم و سوبسترا؛
اسیدیته

6 دسته آنزیم وجود دارد که هر کدام با مواد خاصی برهمکنش دارند. به عنوان مثال، ترانسفرازها یک گروه فسفات را از یک ماده به ماده دیگر منتقل می کنند.

آنزیم ها می توانند واکنش ها را 1000 برابر سرعت بخشند.

ما چه آموخته ایم؟

ما متوجه شدیم که پروتئین ها در یک سلول چه وظایفی را انجام می دهند، ساختار آنها چگونه است و چگونه سنتز می شوند. پروتئین ها زنجیره های پلیمری هستند که از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند. 200 اسید آمینه شناخته شده وجود دارد، اما پروتئین ها تنها 20 اسید آمینه را تشکیل می دهند. پلیمرهای پروتئینی بر روی ریبوزوم ها سنتز می شوند. پروتئین ها عملکردهای مهمی را در بدن انجام می دهند: مواد را انتقال می دهند، واکنش های بیوشیمیایی را تسریع می کنند و فرآیندهای رخ داده در بدن را کنترل می کنند. آنزیم ها سوبسترا را متصل می کنند و به طور هدفمند آن را به مواد منتقل می کنند و سرعت واکنش ها را 100-1000 برابر می کنند.

در مورد موضوع تست کنید

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.6. مجموع امتیازهای دریافتی: 289.