Proteini su najvažnije organske supstance, čiji broj prevladava nad svim ostalim makromolekulima prisutnim u živoj ćeliji. Oni čine više od polovine težine suhe materije i biljnih i životinjskih organizama. Funkcije proteina u ćeliji su raznolike, neke od njih su još uvijek nepoznate nauci. Ali ipak, glavni pravci njihovog "rada" su dobro proučeni. Neki su potrebni kako bi se stimulirali procesi koji se odvijaju u stanicama i tkivima. Drugi prenose važna mineralna jedinjenja kroz ćelijsku membranu i kroz krvne sudove od jednog organa do drugog. Neki štite tijelo od stranih često patogenih agenasa. Jedno je jasno - ni jedan proces u našem tijelu se ne odvija bez proteina.
Osnovne funkcije proteina
Funkcije proteina u tijelu su raznolike. Svaka grupa ima određenu hemikalijuzgrada, obavlja jedan specijalizovani "rad". U nekim slučajevima, nekoliko vrsta proteina je međusobno povezano. Oni su odgovorni za različite faze istog procesa. Ili utiču na nekoliko odjednom. Na primjer, regulatornu funkciju proteina provode enzimi i hormoni. Ovaj fenomen se može zamisliti prisjećanjem na hormon adrenalin. Proizvodi ga medula nadbubrežne žlijezde. Ulaskom u krvne sudove povećava količinu kiseonika u krvi. Povećava se i krvni pritisak, povećava se sadržaj šećera. Ovo stimuliše metaboličke procese. Adrenalin je također neurotransmiter kod riba, vodozemaca i gmizavaca.
Enzimatska funkcija
Mnoge biohemijske reakcije koje se dešavaju u ćelijama živih organizama odvijaju se na visokim temperaturama i sa neutralnom pH vrednošću. U takvim uslovima, brzina njihovog prolaza je preniska, pa su potrebni specijalizovani katalizatori koji se nazivaju enzimi. Sva njihova raznolikost kombinirana je u 6 klasa, koje se razlikuju po specifičnosti akcije. Enzimi se sintetiziraju na ribosomima u stanicama. Nauka enzimologije se bavi njihovim proučavanjem.
Nesumnjivo je da je regulatorna funkcija proteina nemoguća bez enzima. Imaju visoku selektivnost djelovanja. Njihovu aktivnost mogu regulisati inhibitori i aktivatori. Osim toga, enzimi obično pokazuju specifičnost supstrata. Takođe, enzimska aktivnost zavisi od uslova u telu, a posebno u ćelijama. Na njihov protok utiču pritisak, kiseli pH, temperatura, jonska snaga rastvora, tjkoncentracija soli u citoplazmi.
Funkcija transporta proteina
Ćelija mora stalno primati potrebne mineralne i organske supstance za organizam. Potrebni su kao građevinski materijal i izvor energije u ćelijama. Ali mehanizam njihovog prijema je prilično kompliciran. Ćelijski zidovi se sastoje od više od proteina. Biološke membrane su izgrađene na principu dvostrukog sloja lipida. Između njih su ugrađeni različiti proteini. Veoma je važno da se hidrofilni regioni nalaze na površini membrane, dok su hidrofobni u njenoj debljini. Dakle, takva struktura čini školjku neprobojnom. Oni ne mogu sami da prođu kroz njega, bez "pomoći", tako važnih komponenti kao što su šećeri, joni metola i aminokiseline. Oni se transportuju kroz citoplazmatsku membranu u citoplazmu pomoću specijalizovanih proteina koji su ugrađeni u slojeve lipida.
Transport supstanci iz jednog organa u drugi
Ali transportna funkcija proteina se ne odvija samo između međustanične supstance i ćelije. Neke tvari važne za fiziološke procese moraju se isporučiti iz jednog tijela u drugo. Na primjer, transportni protein u krvi je serumski albumin. Obdaren je jedinstvenom sposobnošću da formira spojeve sa masnim kiselinama koji se pojavljuju tokom varenja masti, sa lekovima, kao i sa steroidnim hormonima. Važni proteini nosači su hemoglobin (koji dostavlja molekule kiseonika), transferin (kombinuje se sa jonima gvožđa) i ceruplazmin (formira komplekse sabakar).
Signalna funkcija proteina
Receptorski proteini su od velike važnosti u toku fizioloških procesa u višećelijskim kompleksnim organizmima. Oni su ugrađeni u plazma membranu. Oni služe za percepciju i dešifrovanje različitih vrsta signala koji u kontinuiranom toku ulaze u ćelije ne samo iz susjednih tkiva, već i iz vanjskog okruženja. Trenutno, možda najviše proučavani receptorski protein je acetilholin. Nalazi se u brojnim interneuronskim spojevima na ćelijskoj membrani.
Ali signalna funkcija proteina se ne odvija samo unutar ćelija. Mnogi hormoni se vezuju za specifične receptore na njihovoj površini. Tako formirano jedinjenje je signal koji aktivira fiziološke procese u ćelijama. Primjer takvih proteina je inzulin, koji djeluje u sistemu adenilat ciklaze.
Funkcija zaštite
Funkcije proteina u ćeliji su različite. Neki od njih su uključeni u imunološke reakcije. Ovo štiti tijelo od infekcija. Imuni sistem je u stanju da odgovori na identifikovane strane agense sintezom velikog broja limfocita. Ove supstance mogu selektivno oštetiti ove agense, mogu biti strani organizmu, kao što su bakterije, supramolekularne čestice, ili mogu biti ćelije raka.
Jedna od grupa - "beta"-limfociti - proizvodi proteine koji ulaze u krvotok. Imaju vrlo zanimljivu funkciju. Ovi proteini moraju prepoznati strane ćelije i makromolekule. Zatim se povezuju sa njima,formirajući kompleks koji treba uništiti. Ovi proteini se nazivaju imunoglobulini. Same strane komponente su antigeni. A imunoglobulini koji im odgovaraju su antitela.
Strukturalna funkcija
U telu, pored visoko specijalizovanih, postoje i strukturni proteini. Oni su neophodni za obezbeđivanje mehaničke čvrstoće. Ove funkcije proteina u ćeliji važne su za održavanje forme i mladosti tijela. Najpoznatiji je kolagen. To je glavni protein ekstracelularnog matriksa vezivnog tkiva. Kod viših sisara čini do 1/4 ukupne mase proteina. Kolagen se sintetiše u fibroblastima, koji su glavne ćelije vezivnog tkiva.
Ovakve funkcije proteina u ćeliji su od velike važnosti. Osim kolagena, poznat je još jedan strukturni protein - elastin. Također je sastavni dio ekstracelularnog matriksa. Elastin je u stanju dati tkivima sposobnost da se istegnu u određenim granicama i lako se vrate u prvobitni oblik. Drugi primjer strukturnog proteina je fibroin, koji se nalazi u gusjenicama svilene bube. To je glavna komponenta svilenih niti.
Motorni proteini
Uloga proteina u ćeliji ne može se precijeniti. Takođe učestvuju u radu mišića. Kontrakcija mišića je važan fiziološki proces. Kao rezultat toga, ATP pohranjen u obliku makromolekula pretvara se u hemijsku energiju. Direktni učesnici u procesu su dva proteina - aktin i miozin.
Ovi motorni proteinisu filamentozni molekuli koji funkcionišu u kontraktilnom sistemu skeletnih mišića. Takođe se nalaze u nemišićnim tkivima u eukariotskim ćelijama. Drugi primjer motornih proteina je tubulin. Od njega se grade mikrotubule koje su važan element bičaka i cilija. Mikrotubule koje sadrže tubulin se takođe nalaze u ćelijama nervnog tkiva životinja.
Antibiotici
Zaštitna uloga proteina u ćeliji je ogromna. Dio je dodijeljen grupi koja se obično naziva antibioticima. To su tvari prirodnog porijekla koje se sintetiziraju, po pravilu, u bakterijama, mikroskopskim gljivama i drugim mikroorganizmima. Oni su usmjereni na suzbijanje fizioloških procesa drugih konkurentskih organizama. Antibiotici proteinskog porijekla otkriveni su 40-ih godina. Revolucionirali su medicinu, dajući joj snažan poticaj za razvoj.
Po svojoj hemijskoj prirodi, antibiotici su veoma raznolika grupa. Razlikuju se i po mehanizmu djelovanja. Neki sprečavaju sintezu proteina unutar ćelija, drugi blokiraju proizvodnju važnih enzima, treći inhibiraju rast, a treći inhibiraju reprodukciju. Na primjer, dobro poznati streptomicin stupa u interakciju s ribosomima bakterijskih stanica. Tako dramatično usporavaju sintezu proteina. Istovremeno, ovi antibiotici ne stupaju u interakciju s eukariotskim ribozomima ljudskog tijela. To znači da ove supstance nisu toksične za više sisare.
Ovo nisu sve funkcije proteina u ćeliji. Tableantibiotske supstance vam omogućavaju da odredite druga visoko specijalizovana dejstva koja ova specifična prirodna jedinjenja mogu da imaju na bakterije i ne samo. Trenutno se proučavaju antibiotici proteinskog porijekla, koji u interakciji s DNK remete procese povezane s utjelovljenjem nasljednih informacija. Ali do sada se takve tvari koriste samo u kemoterapiji onkoloških bolesti. Primjer takve antibiotske supstance je daktinomicin, koji sintetiziraju aktinomiceti.
Toksini
Proteini u ćeliji obavljaju vrlo specifičnu, pa čak i izvanrednu funkciju. Brojni živi organizmi proizvode otrovne tvari – toksine. Po svojoj prirodi, to su proteini i složena organska jedinjenja male molekularne težine. Primjer je otrovna pulpa gljive blijedog gnjurac.
Proteini rezervi i hrane
Neki proteini obavljaju funkciju ishrane embriona životinja i biljaka. Takvih primjera ima mnogo. Važnost proteina u ćeliji sjemena žitarica je upravo u tome. Oni će hraniti klicu biljke u prvim fazama njenog razvoja. Kod životinja, proteini u ishrani su albumin iz jaja i mlečni kazein.
Neistražena svojstva proteina
Navedeni primjeri su samo dio koji je već dovoljno proučen. Ali u prirodi postoje mnoge misterije. Proteini u ćeliji mnogih bioloških vrsta su jedinstveni, a trenutno ih čak i klasifikujuteško. Na primjer, monelin je protein otkriven i izoliran iz afričke biljke. Slatkog je okusa, ali nije gojazan i netoksičan. U budućnosti može biti odlična zamjena za šećer. Drugi primjer je protein koji se nalazi u nekim arktičkim ribama koji sprječava zamrzavanje krvi djelujući kao antifriz u doslovnom smislu poređenja. Kod brojnih insekata, protein resilin, koji ima jedinstvenu, gotovo savršenu elastičnost, pronađen je u zglobovima krila. I ovo nisu svi primjeri supstanci koje tek treba proučiti i klasificirati.
