Функции белков в организме

Белки (протеины, полипептиды) представляют собой высокомолекулярные органические вещества, состоящие из одной или нескольких длинных цепей аминокислотных остатков (альфа-аминокислот), соединённых в цепочку пептидной связью.

Функции белков играют центральную роль в биологических процессах организма и более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. При всей важности этого макронутриента, не стоит недооценивать и другие (жиры, углеводы)

Структура и состав белков.

Основным строительным материалом белка являются аминокислоты. Существует двадцать различных форм аминокислот (α-аминокислот), используемых организмом человека.

Из них, одиннадцать считаются заменимыми, организм способен их самостоятельно синтезировать, а девять являются незаменимыми (жизненно необходимыми), организм не может синтезировать их для удовлетворения потребностей.

Длинные цепи аминокислот называют полипептидами, в зависимости от их расположения вдоль цепи, определяется структура и химические свойства белка.

Аминокислоты представляют собой органические молекулы, которые состоят из углерода, водорода, кислорода, азота и иногда серы.

Являясь основным компонентом для формирования и поддержания структурных и функциональных элементов организма, белки участвуют в функции регенераций клеток и тканей, производства гормонов и ферментов, баланса жидкости и обеспечения энергией.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными — содержат весь набор аминокислот и неполноценными — какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки содержат только аминокислоты, их называют простыми.

Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу), их называют сложными.

Роль и биологические функции белков в организме человека.

Описание с примерами белков осуществляющих данную функцию в организме.

Ферментативная, или каталитичеcкая

Одна из наиболее распространенных функций белков, которая состоит в ускорении химических превращений (синтез и распад веществ; перенос отдельных групп атомов, электронов от одного вещества к другому).

• Фумаратгидратаза — катализирует обратимое превращение фумарат + Н₂О -> малат.
• Цитохромоксидаза – участвует в транспорте электронов на кислород.

Гормональная, или регуляторная

Участие белков в функции регуляции обмена веществ внутри клеток и интеграция обмена в разных клетках целого организма.

• Инсулин – задействован в функции регуляции углеводного, белкового, жирового и других обменов.
• Лютропин – задействован в регуляции синтеза прогестерона в желтом теле яичников.

Рецепторная

Избирательное связывание белком различных регуляторов (гормонов, медиаторов, циклических нуклеотидов) на поверхности клеточных мембран или внутри клетки (цитозольные рецепторы).

• Цитозольный рецептор эстрадиола – связывает эстрадиол внутри клеток, например слизистой матки.
• Глюкагоновый рецептор – связывает гормон глюкагон на поверхности клеточной мембраны, например печени.
• Регуляторная субъединица протеинкиназы – связывает цАМФ внутри клеток.

Транспортная

Связывание и транспорт белком веществ между тканями и через мембраны клетки.

• Липопротеиды – применяются в переносе липидов между тканями организма.
• Транскортин – переносит кортикостероиды (гормоны коры надпочечников в крови).
• Миоглобин – переносит кислород в мышечной ткани.

Структурная

Участие белков в построении различных мембран.

• Структурные белки митохондрий, плазматической мембраны и т. д. .

Опорная, или механическая

Близкая по назначению к структурной функции белка организме. Обеспечивает прочность опорных тканей, применяется в построении внеклеточных структур.

• Коллаген – структурный элемент опорного каркаса костной ткани, сухожилий.
• Фиброин – задействован в построении оболочки кокона шелкопряда.
• β-Кератин — структурная основа шерсти, ногтей, копыт.

Резервная, или трофическая.

Использование белков как запасного материала для питания развивающихся клеток.

• Проламины и глютелины – запасной материал семян пшеницы (глютен).
• Овальбумин – запасной белок куриного яйца (используется при развитии зародыша).

Субстратно-энергетическая

Близка к резервной функции белка в организме. Белок используется как субстрат (при распаде) для образования энергии. При распаде 1 г белка выделяется 17,1 кДж энергии.

• Все белки (поступающие или с пищей, или внутриклеточные), которые распадаются до конечных продуктов (СО₂, Н₂О, мочевина).

Механохимическая, или сократительная

Сокращение (механический процесс) с использованием химической энергии.

• Миозин – закрепленные нити в миофибриллах.
• Актин – движущиеся нити в миофибриллах.

Электроосмотическая

Участие белка в функции образовании разницы электрических зарядов и градиента концентрации ионов на мембране.

• Na⁺, К⁺ АТФаза — фермент, задействован в создании разницы концентраций ионов Na⁺ и К⁺ и электрического заряда на клеточной мембране.

Энерготрансформирующая

Функция трансформации электрической и осмотической энергии в химическую энергию (АТФ).

• АТФ-синтетаза — осуществляет функцию синтеза АТФ за счет разности электрических потенциалов или градиента осмотической концентрации ионов на сопрягающей мембране.

Когенетическая

Вспомогательная генетическая функция белков (приставка «ко» в переводе с латинского означает совместность действия). Сами белки не являются генетическим (наследственным) материалом, но помогают нуклеиновым кислотам реализовывать способность к самовоспроизведению и переносу информации.

• ДНК-полимераза — фермент, применяющийся в репликации ДНК.
• ДНК-зависимая РНК-полимераза — фермент, участвующий в переносе информации от ДНК к РНК.

Генно-регуляторная

Способность некоторых белков участвовать в регуляции матричных функций нуклеиновых кислот и переноса генетической информации.

• Гистоны — белки, участвующие в регуляции репликации и частично транскрипции участков ДНК.
• Кислые белки — участвуют в регуляции процесса транскрипции отдельных участков ДНК.

Иммунологичеcкая, или антитоксическая

Антитела участвуют в обезвреживании чужеродных антигенов микроорганизмов (токсинов, выделяемых ими) путем образования комплекса антиген — антитело.

• Иммуноглобулины А, М, G и др. — выполняют защитную функцию.
• Комплемент — белок, способствующий образованию комплекса — антиген-антитело.

Токсигенная

Некоторые белки и пептиды, выделяемые организмами (в основном микроорганизмами), являются ядовитыми для других живых организмов.

• Ботулинический токсин — пептид, выделяемый палочкой ботулизма.

Обезвреживающая

Благодаря функциональным группам белки связывают токсические соединения (тяжелые металлы, алкалоиды), обезвреживая их.

• Альбумины — связывают тяжелые металлы, алкалоиды.

Гемостатическая

Участие белка в функции образования тромба и остановке кровотечения.

• Фибриноген — белок сыворотки крови, полимеризуется в виде сетки, составляющей структурную основу тромба.

¿¡ Работа и функции белков являются основой структуры любого организма и всех протекающих в нем процессов.

Белок составляет почти 17% от общей массы тела. Нехватка белка или любые нарушения в них приводит к ухудшению самочувствия и заболеваниям. Необходимость изучения строения, свойств и видов белков кроется в многообразии их функций.

Источники:

1. www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Proteins
3. studfiles.net