Białka to najważniejsze substancje organicznektórych liczba przeważa nad wszystkimi innymi makrocząsteczkami obecnymi w żywej komórce. Stanowią one ponad połowę suchej masy organizmów roślinnych i zwierzęcych. Funkcje białek w komórce są zróżnicowane, niektóre z nich wciąż pozostają nieznane nauce. Mimo to główne kierunki ich „pracy” są dobrze przestudiowane. Niektóre są potrzebne do pobudzenia procesów zachodzących w komórkach i tkankach. Inne przenoszą ważne związki mineralne przez błonę komórkową i naczynia krwionośne z jednego organu do drugiego. Niektóre chronią organizm przed obcymi, często chorobotwórczymi czynnikami. Jedno jest jasne – żaden proces w naszym ciele nie zachodzi bez białek.
Funkcje białek w organizmie są zróżnicowane.Każda grupa ma określoną strukturę chemiczną i wykonuje jedną specjalistyczną „pracę”. W niektórych przypadkach kilka rodzajów białek jest ze sobą połączonych. Odpowiadają za różne etapy tego samego procesu. Albo wpływają na kilka naraz. Na przykład funkcja regulacyjna białek jest realizowana przez enzymy i hormony. Zjawisko to można sobie wyobrazić, pamiętając o hormonie adrenaliny. Jest produkowany przez rdzeń nadnerczy. Wchodząc do naczyń krwionośnych, zwiększa ilość tlenu we krwi. Wzrasta również ciśnienie krwi, wzrasta zawartość cukru. To stymuluje procesy metaboliczne. Adrenalina jest również neuroprzekaźnikiem u ryb, płazów i gadów.
Liczne przepływy w komórkach żywychorganizmy, reakcje biochemiczne przeprowadzane są w wysokich temperaturach i przy neutralnej wartości pH. W takich warunkach szybkość ich przejścia jest zbyt niska, dlatego potrzebne są wyspecjalizowane katalizatory, zwane enzymami. Cała ich różnorodność łączy się w 6 klas, które różnią się specyfiką działania. Enzymy są syntetyzowane na rybosomach w komórkach. Są badane przez naukę enzymologii.
Niewątpliwie bez enzymów regulatorowychfunkcja białek. Charakteryzują się wysoką selektywnością działania. Ich aktywność można regulować za pomocą inhibitorów i aktywatorów. Ponadto enzymy zwykle wykazują specyficzność substratową. Również aktywność enzymatyczna zależy od warunków w organizmie, a zwłaszcza w komórkach. Na ich przebieg ma wpływ ciśnienie, kwaśne pH, temperatura, siła jonowa roztworu, czyli stężenie soli w cytoplazmie.
Klatka musi stale otrzymywać niezbędneciało, substancje mineralne i organiczne. Są potrzebne jako materiały budowlane i źródła energii w komórkach. Ale mechanizm ich odbioru jest dość skomplikowany. Błony komórkowe składają się nie tylko z białek. Błony biologiczne zbudowane są na zasadzie podwójnej warstwy lipidowej. Między nimi osadzone są różne białka. Bardzo ważne jest, aby obszary hydrofilowe znajdowały się na powierzchni membrany, a hydrofobowe - w jej grubości. Tak więc ta struktura sprawia, że powłoka jest nieprzepuszczalna. Tak ważne składniki jak cukry, jony metoli i aminokwasy nie mogą przez nią przejść samodzielnie, bez „pomocy”. Są one transportowane przez błonę cytoplazmatyczną do cytoplazmy przez wyspecjalizowane białka osadzone w warstwach lipidów.
Ale funkcja transportowa białek nie jest wykonywanatylko między substancją międzykomórkową a komórką. Niektóre substancje ważne dla procesów fizjologicznych muszą być dostarczane z jednego organu do drugiego. Na przykład białkiem transportowym we krwi jest albumina surowicy. Posiada unikalną zdolność tworzenia związków z kwasami tłuszczowymi, które pojawiają się podczas trawienia tłuszczów, leków, a także hormonów steroidowych. Ważnymi białkami nośnikowymi są hemoglobina (która dostarcza cząsteczki tlenu), transferyna (wiążąca się z jonami żelaza) i ceruplazmina (która tworzy kompleksy z miedzią).
Duże znaczenie w przebiegu fizjologicznymprocesy w wielokomórkowych organizmach złożonych mają białka receptorowe. Są osadzone w błonie komórkowej. Służą do percepcji i dekodowania różnego rodzaju sygnałów, które w sposób ciągły napływają do komórek nie tylko z sąsiednich tkanek, ale także ze środowiska zewnętrznego. Obecnie chyba najlepiej zbadanym białkiem receptorowym jest acetylocholina. Znajduje się w szeregu kontaktów międzyneuronowych na błonie komórkowej.
Ale funkcja sygnalizacyjna białek nie jest wykonywanatylko wewnątrz komórek. Wiele hormonów wiąże się z określonymi receptorami na swojej powierzchni. Tak uformowane połączenie jest sygnałem aktywującym procesy fizjologiczne w komórkach. Przykładem takich białek jest insulina, która działa w układzie cyklazy adenylanowej.
Funkcje białek w komórce są różne.Niektóre z nich biorą udział w odpowiedziach immunologicznych. To chroni organizm przed infekcjami. Układ odpornościowy jest w stanie odpowiedzieć na zidentyfikowane obce czynniki, syntetyzując ogromną liczbę limfocytów. Substancje te są zdolne do selektywnego uszkadzania tych czynników, mogą być obce dla organizmu, na przykład bakterie, cząsteczki supramolekularne, lub mogą być komórkami rakowymi.
Jedna z grup - "beta" - limfocyty - produkujebiałka, które dostają się do krwiobiegu. Pełnią bardzo ciekawą funkcję. Białka te muszą rozpoznawać obce komórki i makrocząsteczki. Następnie łączą się z nimi, tworząc kompleks, który musi zostać zniszczony. Białka te nazywane są immunoglobulinami. Same obce składniki są antygenami. A odpowiadające im immunoglobuliny to przeciwciała.
W ciele, oprócz wysoko wyspecjalizowanych,są też białka strukturalne. Są niezbędne do zapewnienia wytrzymałości mechanicznej. Te funkcje białek w komórce są ważne dla zachowania kształtu i zachowania młodości ciała. Najbardziej znanym jest kolagen. Jest głównym białkiem macierzy zewnątrzkomórkowej tkanek łącznych. U wyższych ssaków stanowi do 1/4 całkowitej masy białek. Kolagen jest syntetyzowany w fibroblastach, które są głównymi komórkami tkanki łącznej.
Takie funkcje białek w komórce mają ogromneoznaczający. Oprócz kolagenu znane jest inne białko strukturalne - elastyna. Jest także składnikiem macierzy zewnątrzkomórkowej. Elastyna nadaje tkaninom zdolność rozciągania się w określonych granicach i łatwo powraca do pierwotnego kształtu. Innym przykładem białka strukturalnego jest fibroina, która znajduje się w gąsienicach jedwabników. Jest głównym składnikiem nici jedwabnych.
Rola białek w komórce jest nie do przecenienia.Biorą również udział w pracy mięśni. Skurcz mięśni to ważny proces fizjologiczny. W rezultacie ATP zmagazynowany w postaci makrocząsteczek zamieniany jest na energię chemiczną. Bezpośrednimi uczestnikami tego procesu są dwa białka - aktyna i miozyna.
Te białka motoryczne sąnitkowate cząsteczki, które działają w układzie kurczliwym mięśni szkieletowych. Występują również w tkankach niemięśniowych komórek eukariotycznych. Innym przykładem białek motorycznych jest tubulina. Zbudowane są z niej mikrotubule, które są ważnym elementem wici i rzęsek. Również mikrotubule zawierające tubulinę znajdują się w komórkach tkanki nerwowej zwierząt.
Białka odgrywają w komórce ogromną rolę.Częściowo jest przypisany do grupy, która jest powszechnie nazywana antybiotykami. Są to substancje pochodzenia naturalnego, które są z reguły syntetyzowane w bakteriach, mikroskopijnych grzybach i innych mikroorganizmach. Mają na celu zahamowanie procesów fizjologicznych innych organizmów konkurujących. Antybiotyki pochodzenia białkowego odkryto w latach 40. XX wieku. Zrewolucjonizowali medycynę, dając jej potężny impuls do rozwoju.
Ze względu na swoją chemiczną naturę antybiotyki są bardzoróżnorodna grupa. Różnią się także mechanizmem działania. Jedne zaburzają syntezę białka wewnątrz komórek, drugie blokują produkcję ważnych enzymów, trzecie hamują wzrost, czwarte - reprodukcję. Na przykład dobrze znana streptomycyna oddziałuje z rybosomami komórek bakteryjnych. W ten sposób synteza białek w nich gwałtownie zwalnia. Co więcej, te antybiotyki nie wchodzą w interakcję z eukariotycznymi rybosomami ludzkiego ciała. Oznacza to, że substancje te nie są toksyczne dla wyższych ssaków.
To nie wszystkie funkcje białek w komórce.Tabela substancji antybiotycznych pozwala określić inne wysoce wyspecjalizowane działania, jakie te specyficzne związki naturalne mogą wywierać na bakterie i nie tylko. Obecnie trwają badania nad antybiotykami pochodzenia białkowego, które w interakcji z DNA zakłócają procesy związane z ucieleśnieniem informacji dziedzicznej. Ale do tej pory takie substancje są używane tylko w chemioterapii w chorobach onkologicznych. Przykładem takiej substancji antybiotykowej jest daktynomycyna, która jest syntetyzowana przez promieniowce.
Białka w komórce pełnią funkcję bardzospecyficzne, a nawet niezwykłe. Wiele żywych organizmów wytwarza substancje toksyczne – toksyny. Z natury są to białka i złożone związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej. Przykładem jest trująca miazga jasnego muchomora grzybowego.
Niektóre białka pełnią funkcję dostarczaniaodżywianie zarodków zwierząt i roślin. Takich przykładów jest wiele. Na tym właśnie polega znaczenie białka w komórce nasion zbóż. Będą karmić wschodzące pąki roślin we wczesnych stadiach jej rozwoju. U zwierząt białka dietetyczne to albumina jaja i kazeina mleka.
Powyższe przykłady to tylko część, która już jestwystarczająco zbadane. Ale w naturze jest wiele tajemnic. Białka w komórce wielu gatunków biologicznych są unikalne i obecnie trudno je nawet sklasyfikować. Na przykład monellina to białko znalezione i wyizolowane z afrykańskiej rośliny. Smakuje słodko, nie powodując otyłości ani toksyczności. W przyszłości może być doskonałym substytutem cukru. Innym przykładem jest białko znalezione w niektórych rybach arktycznych, które zapobiega zamarzaniu krwi, działając jako środek przeciw zamarzaniu w dosłownym znaczeniu tego porównania. U wielu owadów w stawach skrzydłowych zidentyfikowano białko zwane rezyliną, które ma wyjątkową, niemal idealną elastyczność. I są to dalekie od wszystkich przykładów substancji, które jeszcze nie zostały zbadane i sklasyfikowane.
