חלבונים הם חומר אורגני חיונישהכמות שלו גוברת על פני כל המיקרו-מולקולות האחרות שנמצאות בתא חי. הם מהווים יותר ממחצית ממשקל החומר היבש של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים כאחד. תפקידי החלבונים בתא מגוונים, חלקם עדיין לא ידועים למדע. עם זאת, ההוראות העיקריות של "עבודתם" נחקרות היטב. חלקם נדרשים על מנת לעורר את התהליכים המתרחשים בתאים וברקמות. אחרים נושאים תרכובות מינרליות חשובות על פני קרום התא וכלי הדם מאיבר אחד למשנהו. חלקם מגנים על הגוף מפני גורמים חייזרים לעיתים קרובות. דבר אחד ברור - ללא חלבונים, אף תהליך לא בגוף שלנו מתממש.
תפקידי החלבונים בגוף הם מגוונים.לכל קבוצה מבנה כימי ספציפי, מבצע "עבודה" מתמחה אחת. במקרים מסוימים, קשורים זה לזה בין כמה סוגים של חלבונים. הם אחראים לשלבים השונים של תהליך אחד. או שהם משפיעים על כמה בבת אחת. לדוגמא, התפקוד הרגולטורי של חלבונים מתבצע על ידי אנזימים והורמונים. ניתן לדמיין תופעה זו על ידי היכרות עם ההורמון אדרנלין. הוא מיוצר על ידי מדוללת האדרנל. הכניסה לכלי הדם היא מגדילה את כמות החמצן בדם. לחץ הדם עולה, תכולת הסוכר עולה. זה מגרה תהליכים מטבוליים. האדרנלין הוא גם מתווך של מערכת העצבים בדגים, דו-חיים וזוחלים.
רבים זורמים בתאי החייםאורגניזמים תגובות ביוכימיות מתבצעות בטמפרטורות גבוהות ועם ערך pH ניטרלי. בתנאים כאלה מהירות מעברם נמוכה מדי, ולכן יש צורך בזרזים מיוחדים הנקראים אנזימים. כל המגוון שלהם משולב ב 6 שיעורים, הנבדלים זה מזה בספציפיות של הפעולה. אנזימים מסונתזים על ריבוזומים בתאים. אנזימולוגיה חוקרת אותם.
אין ספק, פעילות רגולטורית בלתי אפשרית ללא אנזימים.תפקוד חלבון. יש להם סלקטיביות גבוהה של פעולה. ניתן להסדיר את פעילותם על ידי מעכבים ומפעילים. בנוסף, אנזימים בדרך כלל מראים ספציפיות למצעים. פעילות אנזימטית תלויה גם בתנאים בגוף ובתאים בפרט. מסלולם מושפע מלחץ, pH חומצי, טמפרטורה, חוזק יוני של התמיסה, כלומר ריכוז המלחים בציטופלזמה.
ההכרחיהגוף מינרלים וחומרים אורגניים. הם נחוצים כחומרי בניין ומקורות אנרגיה בתאים. אבל מנגנון קבלתם הוא די מסובך. קרומי התא אינם מורכבים רק מחלבונים. קרומים ביולוגיים בנויים על פי העיקרון של שכבה כפולה של ליפידים. ביניהם בנויים חלבונים שונים. חשוב מאוד שהאתרים ההידרופיליים יהיו על פני הקרום, והידרופובי בעובי. כך, מבנה כזה הופך את הקליפה לאטימה. רכיבים חשובים כמו סוכרים, יוני מטול וחומצות אמינו אינם יכולים לעבור דרכם בעצמם, ללא "עזרה". חלבונים מומחים מועברים דרך הממברנה הציטופלסמית אל הציטופלזמה, המותקנים בשכבות הליפידים.
אך פעולת ההובלה של החלבונים אינה מתבצעתרק בין החומר הבין תאי לתא. חלק מהחומרים החשובים לתהליכים פיזיולוגיים צריכים להיות מועברים מאיבר אחד למשנהו. לדוגמה, חלבון ההובלה בדם הוא אלבומין בסרום. הוא ניחן ביכולת הייחודית ליצור תרכובות עם חומצות שומן, המופיעות במהלך עיכול השומנים, עם תרופות, כמו גם עם הורמוני סטרואידים. חלבונים נושאים חשובים הם המוגלובין (המספק מולקולות חמצן), טרנספרין (הנקשר ליוני ברזל) ו ceruplasmin (היוצר קומפלקסים עם נחושת).
חשיבות רבה במהלך הפיזיולוגילתהליכים באורגניזמים מורכבים רב -תאיים יש חלבוני קולטן. הם מוטבעים בקרום הפלזמה. הם משמשים לתפיסה ופענוח של סוגים שונים של אותות הזורמים ללא הרף לתאים לא רק מרקמות שכנות, אלא גם מהסביבה החיצונית. נכון לעכשיו, אולי חלבון הקולטן הנחקר ביותר הוא אצטילכולין. הוא ממוקם בסדרה של אנשי קשר פנימיים על קרום התא.
אך פונקציית האיתות של חלבונים אינה מתבצעתרק בתוך התאים. הורמונים רבים נקשרים לקולטנים ספציפיים על פני השטח שלהם. חיבור שנוצר כזה הוא אות המפעיל תהליכים פיזיולוגיים בתאים. דוגמה לחלבונים כאלה היא אינסולין, הפועל במערכת האדנילאט ציקלאז.
תפקידי החלבונים בתא שונים.חלקם מעורבים בתגובות החיסון. זה מגן על הגוף מפני זיהומים. מערכת החיסון מסוגלת להגיב לסוכנים זרים מזוהים על ידי סינתזה של מספר עצום של לימפוציטים. חומרים אלה מסוגלים לפגוע באופן סלקטיבי בסוכנים אלה, הם יכולים להיות זרים לגוף, למשל, חיידקים, חלקיקים על -מולקולריים, או שהם יכולים להיות תאים סרטניים.
אחת הקבוצות - "בטא" - לימפוציטים - מייצרתחלבונים הנכנסים לזרם הדם. יש להם פונקציה מעניינת מאוד. חלבונים אלה חייבים לזהות תאים זרים ומקרומולקולות. ואז הם משתלבים איתם ויוצרים קומפלקס שחייבים להרוס. חלבונים אלה נקראים אימונוגלובולינים. המרכיבים הזרים עצמם הם אנטיגנים. והאימונוגלובולינים המתאימים להם הם נוגדנים.
בגוף, בנוסף למומחיות גבוהה,ישנם גם חלבונים מבניים. הם נחוצים כדי לספק חוזק מכני. פונקציות אלה של חלבונים בתא חשובות לשמירה על הצורה ולשמירה על צעיר הגוף. המפורסם ביותר הוא קולגן. זהו החלבון העיקרי של המטריצה החוץ -תאית של רקמות חיבור. אצל יונקים גבוהים יותר הוא מהווה עד 1/4 מהמסה הכוללת של החלבונים. הקולגן מסונתז בפיברובלסטים, שהם התאים העיקריים של רקמות החיבור.
לתפקודים כאלה של חלבונים בתא יש ענקמַשְׁמָעוּת. בנוסף לקולגן, ידוע חלבון מבני נוסף - אלסטין. הוא גם מרכיב של המטריצה החוץ -תאית. אלסטין מסוגלת להעניק לבדים את היכולת להימתח בתוך גבולות מסוימים ולחזור בקלות לצורתם המקורית. דוגמה נוספת לחלבון מבני היא פיברון, המצוי בזחלי תולעי משי. זהו המרכיב העיקרי של חוטי משי.
לא ניתן להעריך יתר על המידה את תפקיד החלבונים בתא.הם גם לוקחים חלק בעבודת השרירים. התכווצות השרירים היא תהליך פיזיולוגי חשוב. כתוצאה מכך, ה- ATP המאוחסן בצורה של מקרומולקולות הופך לאנרגיה כימית. המשתתפים הישירים בתהליך הם שני חלבונים - אקטין ומיוזין.
חלבונים מוטוריים אלה הםמולקולות נימה המתפקדות במערכת ההתכווצות של שרירי השלד. הם נמצאים גם ברקמות שאינן שריריות של תאים אוקריוטים. דוגמה נוספת לחלבונים מוטוריים היא טובולין. מיקרו -צינורות, שהם מרכיב חשוב של פלגלה וציליה, בנויים ממנו. כמו כן, מיקרו -צינורות המכילים טובולין נמצאים בתאים של רקמת העצבים של בעלי חיים.
לחלבונים תפקיד עצום בתא.בחלקו, הוא מוקצה לקבוצה שנקראת בדרך כלל אנטיביוטיקה. מדובר בחומרים ממוצא טבעי, המסונתזים, ככלל, בחיידקים, פטריות מיקרוסקופיות ומיקרואורגניזמים אחרים. הם מכוונים לדיכוי התהליכים הפיזיולוגיים של אורגניזמים מתחרים אחרים. בשנות ה -40 התגלו אנטיביוטיקה ממוצא חלבון. הם חוללו מהפכה ברפואה, והעניקו לה תנופה חזקה להתפתחות.
מטבעם הכימי, אנטיביוטיקה היא מאודקבוצה מגוונת. הם גם שונים במנגנון הפעולה שלהם. חלקם מפריעים לסינתזת החלבון בתוך התאים, השני חוסם ייצור אנזימים חשובים, השלישי מעכב את הצמיחה, הרביעי - רבייה. לדוגמה, סטרפטומיצין הידוע מתקיים עם הריבוזומים של תאים חיידקיים. לפיכך, סינתזת החלבונים בהם מאטה באופן חד. יתר על כן, אנטיביוטיקה זו אינה מקיימת אינטראקציה עם ריבוזומים אוקריוטיים של גוף האדם. המשמעות היא שחומרים אלה אינם רעילים ליונקים גבוהים יותר.
אלה רחוקים מכל הפונקציות של החלבונים בתא.טבלת החומרים האנטיביוטיים מאפשרת לך גם לקבוע פעולות מיוחדות אחרות שתרכובות טבעיות ספציפיות אלה מסוגלות להפעיל על חיידקים ולא רק. נכון לעכשיו, נערכים מחקרים על אנטיביוטיקה ממוצא חלבון, אשר בעת אינטראקציה עם DNA משבשים את התהליכים הקשורים להתגלמות המידע התורשתי. אך עד כה, חומרים כאלה משמשים רק בכימותרפיה למחלות אונקולוגיות. דוגמה לחומר אנטיביוטי כזה היא דקטינומיצין, המסונתז על ידי אקטינומיציטים.
חלבונים בתא ממלאים את תפקידם של מאודספציפי ואפילו יוצא דופן. מספר אורגניזמים חיים מייצרים חומרים רעילים - רעלים. מטבעם, מדובר בחלבונים ותרכובות אורגניות מורכבות במשקל מולקולרי נמוך. דוגמה לכך היא העיסה הרעילה של שרפרף הצפרדע החיוור.
לחלק מהחלבונים יש תפקיד של אספקהתזונה של עוברי בעלי חיים וצמחים. יש הרבה דוגמאות כאלה. חשיבותו של החלבון בתא זרעי הדגנים טמונה בדיוק בזה. הם יאכילו את ניצן הצמחים המתעוררים בשלבים המוקדמים של התפתחותו. בבעלי חיים, חלבונים תזונתיים הם אלבומין ביצה וקזאין חלב.
הדוגמאות לעיל הן רק החלק שכבר קייםנלמד מספיק. אבל יש הרבה תעלומות בטבע. חלבונים בתא של מינים ביולוגיים רבים הם ייחודיים, וכיום אפילו קשה לסווגם. לדוגמה, מונלין הוא חלבון המצוי ומבודד מצמח אפריקאי. טעמו מתוק מבלי לגרום להשמנה או לרעילות. זה יכול להיות תחליף מצוין לסוכר בעתיד. דוגמה נוספת היא חלבון המצוי בכמה דגים ארקטיים שמונע מהדם לקפוא על ידי כך שהוא משמש כנוגדי הקפאה במובן המילולי של השוואה זו. במספר חרקים נמצא חלבון בשם רזילין במפרקי הכנף, בעל גמישות ייחודית, כמעט אידיאלית. ואלו רחוקים מכל הדוגמאות לחומרים שטרם נחקרו וסווגו.
