Спортпіт

Сигнальні функції у клітині виконують. Функції білків в організмі людини

Білкові молекулиможуть бути дуже різноманітними. А різноманітність молекул, своєю чергою, визначає різноманіття їх функцій.

Найбільш добре відома функція білків в організмі. каталіз різних хімічних реакцій. Ферменти - це білки, що мають специфічні каталітичні властивості, тобто кожен фермент каталізує одну або кілька подібних реакцій. Ферменти каталізують реакції розщеплення складних молекул(катаболізм) та їх синтезу (анаболізм), у тому числі реплікацію та репарацію ДНК та матричний синтез РНК. До 2013 року було описано понад 5000 тисяч ферментів. Прискорення реакції в результаті ферментативного каталізу може бути величезним: наприклад, реакція, що каталізується ферментом оротидин-5"-фосфатдекарбоксилазою, протікає в 1017 разів швидше некаталізується (період напівреакції декарбоксилювання оротової кислоти становить 78 мільйонів років без ферменту і 18 мл). , які приєднуються до ферменту та змінюються в результаті реакції, називаються субстратами.

Клітина містить мільйони білків, і всі вони виготовлені в цитоплазмі. Після утворення багатьох білків залишається протягом усього життя в цитоплазмі, інші переносяться в інші відділення і навіть інші залишають клітину для розвитку своєї функції. Таким чином, оскільки кожен білок може виконувати свою функцію в іншому місці в клітині, важливо, щоб кожен білок знаходився в правильному місціроботи. Якщо відбувається неправильне розташування білка, його функція більше не виконується, клітина, яка її містить, порушена, і в результаті може статися патологічний процес.

Хоча ферменти зазвичай складаються з сотень амінокислотних залишків, тільки невелика частина з них взаємодіє з субстратом, і ще менша кількість - в середньому 3-4 амінокислотні залишки, часто розташовані далеко один від одного в первинної структури- Прямо беруть участь у каталізі. Частина молекули ферменту, що забезпечує зв'язування субстрату та каталіз, називається активним центром.

Тому рух білків у різні місця, так що вони виконують свою роботу в потрібному місцітому важливо для нормального функціонуванняклітини, і те, що описав Блобель, було деякими з різних ключів, які використовують білки для їх транспорту та місцезнаходження. Блобель припустив існування деяких із цих сигналів у структурі білка.

Білок складається з низки залишків, амінокислот і деякі послідовності цих амінокислот можуть викликати ці сигнали. Існують різні репертуари сигналів, та різні білкиможуть мати аналогічні сигнали, якщо вони знаходяться в тому самому місці. Таким чином, Блобель описав, як певні білки можуть проходити через мембрани і які сигнали білків, які надходять у ядро, складаються з.

Структурнібілки цитоскелета, як свого роду арматура, надають форму клітин і багатьом органоїдам і беруть участь у зміні форми клітин. Більшість структурних білків є філаментозними: наприклад, мономери актину та тубуліна - це глобулярні, розчинні білки, але після полімеризації вони формують довгі нитки, з яких складається цитоскелет, що дозволяє клітині підтримувати форму. Колаген та еластин - основні компоненти міжклітинної речовини сполучної тканини(наприклад, хряща), а з іншого структурного білка кератину складаються волосся, нігті, пір'я птахів та деякі раковини.

Проходження білка через мембрану не є простим процесом, враховуючи фізичні характеристикимембран, що діють як справжні бар'єри. Однак наявність певного сигналу у певному білку діє як безпечна поведінкащо дозволяє його транслокацію. Трафік між ядром та цитоплазмою є ще одним складним процесом і також був описаний простим способомБлобелем та деякими його учнями, вказуючи на те, що більшість білків, що надходять у ядро, несуть свій сигнал, хоча механізм Те, що потрібно для транспорту, може вимагати інші транспортерні білки.

Існує кілька видів захисних функцій білків:

1. Фізичний захист. Фізичний захисторганізму забезпечують колаген - білок, що утворює основу міжклітинної речовини сполучних тканин (у тому числі кісток, хряща, сухожиль та глибоких шарів шкіри (дерми)); кератин, що становить основу рогових щитків, волосся, пір'я, рогів та ін. похідних епідермісу. Зазвичай, такі білки розглядають як білки зі структурною функцією. Прикладами білків цієї групи є фібриногени і тромбіни, що беруть участь у згортанні крові.

З вищесказаного слід наголосити на важливості основного процесу, описаного Блобелем, оскільки, якщо кожен білок повинен бути на своєму місці для виконання своєї роботи, скоординованої з роботою інших білків, помилка в транспорті та локалізації деякі з цих білків можуть мати хаотичні наслідки.

Щоразу, коли присуджуються призи, а Нобель не є винятком, є дискусії та коментарі про обставини та переваги отримувача. З іншого боку, Блобель мав чудових учнів і соратників. Цей факт говорить про те, що він був добрим учителем, а не лідером. Але, перш за все, Блобел - основний вчений, який прагне зрозуміти деякі з основних процесів, що відбуваються у клітині.

2. Хімічний захист. Зв'язування токсинів білковими молекулами може забезпечувати їхню детоксикацію. Особливо важливу рольу детоксикації у людини грають ферменти печінки, що розщеплюють отрути або переводять їх у розчинну форму, що сприяє їх швидкому виведенню з організму.

3. Імунний захист. Білки, що входять до складу даху та інших біологічних рідин, беруть участь у захисній відповіді організму як на пошкодження, так і на атаку патогенів. Білки системи комплементу та антитіла (імуноглобуліни) відносяться до білків другої групи; вони нейтралізують бактерії, віруси чи чужорідні білки. Антитіла, що входять до складудаптативної імунної системи, приєднуються до чужорідних для даного організмуречовин, антигенів, і цим нейтралізують їх, направляючи до місць знищення. Антитіла можуть секретуватися в міжклітинний простір або закріплюватися в мембранах спеціалізованих В-лімфоцитів, які називаються плазмоцитами.

Хесус Авіла є науковим співробітником Центру молекулярної біології у Північно-Очоа. З великого структурного розмаїття, що дає можливість втручатися у багато і дуже різноманітні функції, той самий білок може виконувати більше однієї функції.

Які функції білків?

Функція перенесення білка

Ліпопротеїни плазми, які переносять ліпіди. Електронні транспортні білки, розташовані у клітинній мембрані клітин та у внутрішній мембрані клітин. Вони втручаються всередину і всередині, приймають та звільняють електрони поперемінно в ланцюзі конвеєра, метою якої є вивільнення енергії.

Розчинні білки, що беруть участь у транспорті Малих молекул повинні мати високу спорідненість (афінність) до субстрату, коли він присутній у високій концентрації, і легко його вивільняти в місцях низької концентрації субстрату. Прикладом транспортних білків можна назвати гемоглобін, який переносить кисень з легень до інших тканин і вуглекислий газвід тканин до легень, а також гомологічні йому білки, знайдені у всіх царствах живих організмів.

Пігмент забарвлює червоний колір у колір і транспортує кисень з дихальної системиу клітини. Пігмент синього кольору, присутній у деяких безхребетних, який виконує ту ж саму функцію, що і гемоглобін. Він транспортує жирову тканинута інші органи.

Захисна або захисна функція

У клітинах знаходяться глікопротеїни гістонів, які поводяться як структурні елементимікротрубочок тубуліна, які є частиною цитоскелета і виконують функції, настільки ж важливі, як утворення мітотичного веретена, внутрішньоклітинний перенесення або рух клітини.

Деякі мембранні білки беруть участь у транспорті малих молекул через мембрану клітини, змінюючи її проникність. Ліпідний компонент мембрани водонепроникний (гідрофобен), що запобігає дифузії полярних або заряджених (іони) молекул. Мембранні транспортні білки прийнято поділяти на білки-канали та білки-переносники. Білки-канали містять внутрішні заповнені водою пори, які дозволяють іонам (через іонні канали) або молекул води (через білки-аквапорини) переміщатися через мембрану. Багато іонних каналів спеціалізуються на транспорті тільки одного іона; так, калієві та натрієві канали часто розрізняють ці подібні іони і пропускають лише один із них. Білки-переносники пов'язують, подібно до ферментів, кожну переносну молекулу або іон і, на відміну від каналів, можуть здійснювати активний транспорт з використанням енергії АТФ. «Електростанція клітини» - АТФ-синтаза, яка здійснює синтез АТФ за рахунок протонного градієнта, також може бути віднесена до мембранних транспортних білків.

Будучи частиною тканин, ми маємо колагенові волокна сполучних тканин, які відповідають за механічну стійкість: кератин, хрящ та еластин тощо. у деяких випадках вони також формують свої зовнішні покриття; наприклад, склеротину екзоскелету комах.

Функція розпізнавання хімічних сигналів

Ви коли-небудь замислювалися, що це змушує деяких жінок народжувати своїх дітей на 38-му тижні, а інші – на 41-му тижні? Ви коли-небудь думали, що таке сигнал, що вказує на те, що дитина повинна народитися? Тому що є ті, хто думає, що це тіло матері каже, що це момент, і є ті, хто думає, що це річ дитини, і, нормальних умовах, інші мають рацію.

Сигнальна функціябілків - здатність білків служити сигнальними речовинами, передаючи сигнали між клітинами, тканинами, органами та організмами. Часто сигнальну функцію поєднують з регуляторною, оскільки багато внутрішньоклітинні регуляторні білки теж здійснюють передачу сигналів.

Сигнальну функцію виконують білки-гормони, цитокіни, фактори росту та ін.

Яблука не падають, поки вони не дозріють

Те саме відбувається з немовлятами: вони не народжуються до тих пір, поки вони не будуть готові, і тому все більше і більше небажання викликати народження в той чи інший тиждень. А коли дитина готова народитися? Тому що коли він готовий жити за кордоном, коли його органи досить зрілі і, перш за все, коли він здатний дихати. Тобто це легені говорять, коли вони зможуть виконувати свою функцію відмінно, і це ті, які говорять, коли дитина може або не може народитися.

Ну, на даний моменту них достатньо поверхнево-активної речовини. Легенева поверхнево-активна речовина є речовиною, яку всі ми маємо в наших альвеолах легень, завдання якої - дати дихати. Щоб заглибитися в предмет, альвеоли подібні до мішків, які спустошуються видихом, і оскільки в цей момент вони практично без повітря, вони можуть зруйнуватися і перешкодити наступному натхненню. Ну, поверхнево-активна речовина запобігає цьому.

Гормони переносяться кров'ю. Більшість гормонів тварин – це білки чи пептиди. Зв'язування гормону з його рецептором є сигналом, що запускає реакцію у відповідь клітини. Гормони регулюють концентрації речовин у крові та клітинах, ріст, розмноження та інші процеси. Прикладом таких білків є інсулін, який регулює концентрацію глюкози в крові.

Для відкриття вони провели кілька експериментів із мишами. До моменту народження вони не активуються, таким чином готуючи легені до зовнішнього життя та сприяючи початку праці. Іншим фактором, що впливає на момент доставки є активатор тромбоцитів. Цей фактор збільшує концентрацію тромбоцитів у плода, а також для підготовки до життя вашої дитини. Однак здається, що під час подачі сигналу це не впливає, тому що коли деякі миші зменшили цей коефіцієнт, доставка відбулася приблизно через 12 годин.

Тепер, що сталося, коли вони пригнічували функцію двох протеїнів, і, отже, легені не мали достатньої кількостіповерхнево-активної речовини? Постачання було відстрочено в середньому на 38 годин, що еквівалентно приблизно 3-4 тижням вагітності у жінки.

Клітини взаємодіють один з одним за допомогою сигнальних білків, що передаються через міжклітинну речовину. До таких білків відносяться, наприклад, цитокіни та фактори росту.

Цитокіни – пептидні сигнальні молекули. Вони регулюють взаємодії між клітинами, визначають їх виживання, стимулюють або пригнічують зростання, диференціювання, функціональну активність і апоптоз, забезпечують узгодженість дій імунної, ендокринної та нервової систем. Прикладом цитокінів може бути фактор некрозу пухлини, який передає сигнали запалення між клітинами організму.

Це збільшення відбивається в амніотичній рідині, де концентрація цих речовин зростає. Матка має бути чутливою до неї, тому що слідство полягає в тому, що виникає запальна відповідь, і народження починається таким чином. У будь-якому випадку, щоб краще зрозуміти цей процес, дослідники вже пояснили, що вони вивчатимуть усе, що відбувається згодом. Тобто вони знають, що викликає народження, але хочуть добре розуміти, як повідомлення плоду переходить до матері.

Чи може це допомогти запобігти передчасним пологам?

Це намір. Більшість смертей новонароджених посідає недоношених дітей. Крім того, народження передусім іноді має на увазі наявність проблем дозрівання, які потребують деяких втручань і народження, коротше кажучи, з більш менш явним недоліком щодо немовлят, народжених на термін.