Функции на протеините
В този урок ще научите за функциите на протеините, ще се запознаете с класификацията на протеините, както и с протеините, които изпълняват структурни, контрактилни, транспортни, защитни, регулаторни, складови и енергийни функции. Ще научите за протеиновите хормони и токсини, факторите на имунитета, преносителите на кислород и други жизненоважни вещества.
Тема:Основи на цитологията
Урок:Функции на протеини
1. Въведение
В предишния урок разгледахме аминокиселините, структурата на протеините; показа нивата на организация на протеиновата молекула. Протеините имат първична, вторична, третична и кватернерна структура.
В този урок ще анализирамекласификацията на протеините според формата на молекулата и също ще характеризираме някоифункции на протеините.
2. Класификация на протеини
Според формата на молекулата протеините се разделят нафибриларни протеини или влакнести;глобуларни протеини (фиг. 1), т.е. протеиновата молекула има формата на глобула (топка); имеждинни протеини, тоест протеини с фибриларна форма, но в същото време разтворими във вода.
Ориз. 1. Схематично представяне на третичната и кватернерната структура на протеините
Фибриларни протеини.
Най-важна за тях е вторичната структура. Третичната структура е нагъната. Имат висока механична якост и са неразтворими във вода.
Фибриларните протеини са дълги паралелни полипептидни вериги, свързани една с друга чрез напречни връзки, образуващи дълги влакна или слоести структури (фиг. 2).
По правило фибриларните протеини изпълняват структурни функции в тялото.
Ориз. 2. Фибриларни протеини
Глобуларни протеини.
Това са нагънати полипептидни веригив компактни глобули. За разлика от фибриларните протеини, те са разтворими, лесно образуват колоидни суспензии и изпълняват различни функции в клетката (фиг. 3).
Ориз. 3. Примери за глобуларни протеини
Междинните протеини са фибриларни, но водоразтворими.
3. Функции на протеините
Протеините изпълняват различни функции, както в клетката, така и в тялото. Функцията се определя от структурата и формата на протеиновата молекула.
4. Структурна функция на протеини
На първо място, тази функция се изпълнява от протеини, които са част от биологичните мембрани.
В допълнение, структурните протеини включват извънклетъчни матрични протеини катоколаген иретикулин. Един от основните компоненти на връзките ееластинът, кожата -колагенът.Колагенът също е част от костите, сухожилията, хрущялите (фиг. 4).
Косата и ноктите се състоят главно от много силен протеин -кератин. Между другото,кератинът също е компонент на перата.
Ориз. 4. Структурни протеини
5. Контрактилни протеини
Някои телесни клетки могат да се свиват и движат поради наличието на контрактилни протеини. Контрактилните протеини включватактин имиозин, които причиняват мускулна контракция и контракция на мускулна тъкан (фиг. 5).
Ориз. 5. Контрактилни протеини актин и миозин
Друг протеин, който осигурява движението на клетката, етубулин, който е част от микротубулите (основните компоненти на ресничките и камшичетата на клетката) (фиг. 6). Подобно на предишните протеини, те имат фибриларна структура.
Ориз. 6. Протеин тубулин, който осигурява движението на клетъчните компоненти
6. Транспортни протеини
В кръвта има специални транспортни протеини -албумини, които пренасят различни вещества. Серумният албумин носи както биологично активни вещества, така и мастни киселини и липиди.
7. защитни протеини. Имунни фактори и токсини.
Специфичните протеини изпълняват така наречената защитна функция, те предпазват тялото ни от нахлуването на чужди организми или чужди протеини и от различни увреждания. Тези защитни протеини включватантитела. Тоест те се произвеждат в отговор на чужди влияния. Те взаимодействат с попадналите в кръвта микроорганизми и ги инактивират.
Други протеини -интерферони, те специфично се свързват с вирусите, инактивират ги и им пречат да пресъздадат структурата си, т.е. да се размножават в човешкото тяло.
Фибриногенът итромбинът предпазват тялото от загуба на кръв чрез образуване на тромб.Фибриногенът е пример за протеин от междинен тип, тъй като има фибриларна структура, но е водоразтворим (фиг. 7).
Ориз. 7. Тромбофибринови нишки, сплитащи еритроцитите под микроскоп
Много живи същества отделят протеини за защита -токсини, които в повечето случаи са най-силните отрови. Токсичните протеини са представени от токсините от отровите на змии, скорпиони и пчели. Те се характеризират с доста ниско молекулно тегло за протеините. Токсините на растенията и микроорганизмите са по-разнообразни по форма и молекулно тегло. Най-често срещаните микробни токсини садифтериен ихолерен токсин.
Някои организми са способни да произвеждатантитоксини, които инхибират действието на токсичните вещества.
8. Регулаторна функцияпротеини. Хормони
В човешкото тяло има редица протеини, които изпълняват регулаторна функция. Те включват различнихормони протеиново-пептидна природа. Един от тези хормони еинсулин. Произвежда се от панкреаса и регулира нивата на кръвната захар.
В допълнение, такива хормони включваткалцитонин, който регулира нивото на калций в кръвта на костната тъкан, както и така наречениятсоматотропен хормон илисоматотропин, който влияе върху растежа и развитието на човек.
9. Резервни протеини
Протеините могат да бъдат резервни хранителни вещества. Напримералбумин кокоше яйце,казеин мляко. В семената на много растения протеините могат да изпълняват и складова функция.
10. Енергийна функция на протеините
Протеините могат да изпълняват енергийна функция в клетка или организъм, тъй като разграждането на един грам протеини произвежда 17,6 kJ енергия. За тази цел в изключителни случаи се използват протеини - обикновено като източник на енергия се използват иливъглехидрати, илилипиди.
Така започнахме да разглеждаме различните функции на протеините и в следващия урок ще обсъдимензимните протеини.
Истинска синя кръв
Медта е открита в живите организми през 1808 г. от френския химик Луи Воклен. Той е основоположник на химичния анализ.
Хемоцианин, съдържащ мед протеин от калмари, охлюви, раци и паяци. Подобно нахемоглобина на гръбначните, той пренася кислород, оцветявайки кръвта в синьо и флуоресцираща. Хемоцианинът, подобно на хемоглобина, реагира обратимо с въглероден окис, образувайки безцветно съединение.
Трансферна способностКоличеството кислород в хемоцианина е много по-ниско, отколкото в хемоглобина. Следователно при висшите гръбначни в кръвта се наблюдава хемоглобин, а не хемоцианин.
В художествената литература често се среща изразът "синя кръв". Оказва се, че този израз дойде при нас от Испания. В Испания хората от благороден или аристократичен произход се отличаваха с бяла кожа с полупрозрачни синкави съдове - вени. Оттук и името "синя кръв". И това няма нищо общо с истинската синя кръв на подводните обитатели.
Интерферони
Интерфероните са протеини, които се произвеждат в отговор на проникването на различни чужди агенти в тялото, включително вирусни частици. Интерфероните блокират (инактивират) вирусите, т.е. започват химични реакции, които спират възпроизвеждането на ДНК- и РНК-съдържащи вируси.
Интерфероните имат широк спектър на действие:
антивирусно действие;
противотуморно действие;
радиозащитно действие;
имуномодулиращо действие.
В тази връзка интерфероните се използват широко за лечение на различни вирусни заболявания (например грип, ТОРС, херпес), използват се в комплексната терапия на такова сложно заболяване като хепатит, използват се в комплексната терапия за лечение на СПИН, а също така, тъй като имат противотуморен ефект, в комплексната терапия за лечение на рак.
В допълнение, интерфероните се използват и за лечение на различни бактериални инфекции и дори гъбични. Обикновено лекарството "интерферон" се прилага чрез интравенозни инфекции, например при лечение на различни видове рак, при лечение на хепатит.
Ако човек има херпес,тогава засегнатата област обикновено се смазва.
При различни форми на настинки интерферонът се използва под формата на капки за нос.
Соматотропен хормон
Соматотропинът или соматотропният хормон контролира растежа и развитието на организма както на животните, така и на хората. Соматотропинът се произвежда от предната хипофизна жлеза и се секретира в кръвта. Той е многофункционален хормон. Основният дефект в развитието на човешкия и животинския организъм в условията на дефицит на соматотропин е забавянето на растежа на костите.
Излишъкът на соматотропин в растящия организъм може да доведе до гигантизъм, а при възрастни до необичайно увеличение на отделни органи и тъкани.
Домашна работа
1. Какви вещества се наричат протеини?
2. От какво се състоят протеините?
3. Какви класификации на протеините познавате?
4. Избройте основните функции на протеините.
5. Дайте примери за протеини, които изпълняват различни функции.
6. Сравнете функциите на хемоглобина и хемоцианина.
7. Какви са функциите на интерферона?
Допълнителни препоръчителни връзки към интернет ресурси
2. Училище на дигиталната ера.
Препратки
1. Каменски А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Обща биология 10-11 клас Дропла, 2005 г.
2. Биология. 10 клас. Обща биология. Базово ниво / П. В. Ижевски, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина и др.- 2-ро изд., преработено. – Вентана-Граф, 2010. – 224стр.
3. Беляев Д. К. Биология 10-11 клас. Обща биология. Базово ниво на. - 11-то изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
4. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 клас. Обща биология. Базово ниво на. - 6-то изд., доп. - Дропла, 2010. - 384 с.