Proteínas, cujo papel biológico será considerado hoje, são compostos macromoleculares construídos a partir de aminoácidos. Entre todos os outros compostos orgânicos, eles estão entre os mais complexos em sua estrutura. De acordo com a composição elementar, as proteínas diferem de gorduras e carboidratos: além de oxigênio, hidrogênio e carbono, também contêm nitrogênio. Além disso, o enxofre é um componente indispensável das proteínas mais importantes, e algumas contêm iodo, ferro e fósforo.
O papel biológico da proteína é muito alto. São esses compostos que compõem a maior parte da massa do protoplasma, bem como os núcleos das células vivas. As proteínas são encontradas em todos os organismos animais e vegetais.
Uma ou mais funções
O papel biológico e as funções de seus vários compostos são diferentes. Como uma substância com uma estrutura química específica, cada proteína desempenha uma função altamente especializada. Somente em alguns casos ele pode realizar vários interconectados ao mesmo tempo. Por exemplo, a adrenalina, que é produzida na medulaglândulas supra-renais, entrando na corrente sanguínea, aumenta a pressão arterial e consumo de oxigênio, açúcar no sangue. Além disso, é um estimulante do metabolismo e, em animais de sangue frio, também é um mediador do sistema nervoso. Como você pode ver, ele executa muitas funções ao mesmo tempo.
Função enzimática (catalítica)
Diversas reações bioquímicas que ocorrem em organismos vivos são realizadas em condições amenas, nas quais a temperatura se aproxima de 40°C, e os valores de pH são quase neutros. Sob essas condições, as vazões de muitos deles são desprezíveis. Portanto, para que eles sejam realizados, são necessárias enzimas - catalisadores biológicos especiais. Quase todas as reações, exceto a fotólise da água, são catalisadas em organismos vivos por enzimas. Esses elementos são proteínas ou complexos de proteínas com um cofator (molécula orgânica ou íon metálico). As enzimas atuam de forma muito seletiva, iniciando o processo necessário. Assim, a função catalítica discutida acima é uma daquelas que as proteínas realizam. O papel biológico desses compostos, no entanto, não se limita à sua implementação. Há muitos outros recursos que veremos abaixo.
Função de transporte
Para a existência de uma célula, é necessário que nela entrem muitas substâncias, que lhe fornecem energia e material de construção. Todas as membranas biológicas são construídas em umprincípio. Esta é uma dupla camada de lipídios, as proteínas estão imersas nela. Ao mesmo tempo, as regiões hidrofílicas das macromoléculas estão concentradas na superfície das membranas e as "caudas" hidrofóbicas estão concentradas em sua espessura. Esta estrutura permanece impermeável a componentes importantes: aminoácidos, açúcares, íons de metais alcalinos. A penetração desses elementos na célula ocorre com a ajuda de proteínas de transporte que estão embutidas na membrana celular. As bactérias, por exemplo, têm uma proteína especial que transporta lactose (açúcar do leite) através da membrana externa.
Os organismos multicelulares têm um sistema para transportar várias substâncias de um órgão para outro. Estamos falando principalmente de hemoglobina (foto acima). Além disso, a albumina sérica (proteína de transporte) está constantemente presente no plasma sanguíneo. Tem a capacidade de formar complexos fortes com ácidos graxos formados durante a digestão de gorduras, bem como com vários aminoácidos hidrofóbicos (por exemplo, com triptofano) e com muitos medicamentos (algumas penicilinas, sulfonamidas, aspirina). A transferrina, que medeia o transporte de íons de ferro no corpo, é outro exemplo. Também podemos citar a ceruplasmina, que transporta íons de cobre. Assim, consideramos a função de transporte que as proteínas desempenham. Seu papel biológico também é muito significativo deste ponto de vista.
Função do receptor
Proteínas receptoras são de grande importância, especialmente para o suporte de vida de organismos multicelulares. Eles são construídos emna membrana da célula plasmática e servem para perceber e transformar ainda mais os sinais que entram na célula. Nesse caso, os sinais podem ser tanto de outras células quanto do ambiente. Os receptores de acetilcolina são atualmente os mais estudados. Eles estão localizados em vários contatos interneuronais na membrana celular, inclusive nas junções neuromusculares, no córtex cerebral. Essas proteínas interagem com a acetilcolina e transmitem um sinal para a célula.
O neurotransmissor para receber o sinal e convertê-lo deve ser removido para que a célula tenha a oportunidade de se preparar para a percepção de outros sinais. Para isso, é utilizada a acetilcolinesterase - uma enzima especial que catalisa a hidrólise da acetilcolina em colina e acetato. Não é verdade que a função receptora que as proteínas desempenham também é muito importante? O papel biológico da próxima função protetora para o corpo é enorme. Simplesmente não se pode discordar disso.
Função de proteção
No corpo, o sistema imunológico responde ao aparecimento de partículas estranhas produzindo um grande número de linfócitos. Eles são capazes de danificar os elementos seletivamente. Tais partículas estranhas podem ser células cancerígenas, bactérias patogênicas, partículas supramoleculares (macromoléculas, vírus, etc.). Os linfócitos B são um grupo de linfócitos que produzem proteínas especiais. Essas proteínas são liberadas no sistema circulatório. Eles reconhecem partículas estranhas, enquanto formam um complexo altamente específico no estágio de destruição. Essas proteínas são chamadas de imunoglobulinas. Substâncias estranhas são chamadas de antígenos.que desencadeiam uma resposta do sistema imunológico.
Função Estrutural
Além das proteínas que desempenham funções altamente especializadas, existem também aquelas cujo significado é principalmente estrutural. Graças a eles, a resistência mecânica é fornecida, bem como outras propriedades dos tecidos dos organismos vivos. Essas proteínas incluem, em primeiro lugar, o colágeno. O colágeno (foto abaixo) em mamíferos compõe cerca de um quarto da massa de proteínas. É sintetizado nas principais células que compõem o tecido conjuntivo (chamados fibroblastos).
Inicialmente, o colágeno é formado como procolágeno - seu precursor, sofrendo processamento químico nos fibroblastos. Em seguida, é formado na forma de três cadeias polipeptídicas torcidas em espiral. Eles se combinam já fora dos fibroblastos em fibrilas de colágeno com várias centenas de nanômetros de diâmetro. Estes últimos formam filamentos de colágeno, que já podem ser vistos ao microscópio. Nos tecidos elásticos (paredes dos pulmões, vasos sanguíneos, pele), a matriz extracelular, além do colágeno, também contém a proteína elastina. Ele pode se estender por uma faixa bastante ampla e depois retornar ao seu estado original. Outro exemplo de uma proteína estrutural que pode ser dada aqui é a fibroína da seda. É isolado durante a formação da pupa da lagarta do bicho-da-seda. É o principal componente dos fios de seda. Vamos passar para a descrição das proteínas motoras.
Proteínas Motoras
E na implementação de processos motores, o papel biológico das proteínas é grande. Vamos falar brevemente sobre esta função. A contração muscular é o processo durante o qual a energia química é convertida em trabalho mecânico. Seus participantes diretos são duas proteínas - miosina e actina. A miosina tem uma estrutura muito incomum. É formado por duas cabeças globulares e uma cauda (uma longa parte filamentosa). Cerca de 1600 nm é o comprimento de uma molécula. As cabeças representam aproximadamente 200 nm.
Actina (foto acima) é uma proteína globular com peso molecular de 42.000. Ela pode polimerizar para formar uma estrutura longa e interagir dessa forma com a cabeça da miosina. Uma característica importante deste processo é a sua dependência da presença de ATP. Se sua concentração for alta o suficiente, o complexo formado por miosina e actina é destruído e, em seguida, é restabelecido novamente após a hidrólise do ATP ocorrer como resultado da ação da miosina ATPase. Esse processo pode ser observado, por exemplo, em uma solução em que ambas as proteínas estão presentes. Torna-se viscoso como resultado da formação de um complexo de alto peso molecular na ausência de ATP. Quando adicionado, a viscosidade diminui acentuadamente devido à destruição do complexo criado, após o que gradualmente começa a se recuperar como resultado da hidrólise do ATP. No processo de contração muscular, essas interações desempenham um papel muito importante.
Antibióticos
Continuamos a revelar o tópico "O papel biológico das proteínas no corpo". Um grupo muito grande e muito importantecompostos naturais compõem substâncias chamadas antibióticos. São de origem microbiana. Essas substâncias são secretadas por tipos especiais de microrganismos. O papel biológico dos aminoácidos e proteínas é indiscutível, mas os antibióticos desempenham uma função especial e muito importante. Eles inibem o crescimento de microrganismos que competem com eles. Na década de 1940, a descoberta e o uso de antibióticos revolucionaram o tratamento de doenças infecciosas causadas por bactérias. Deve-se notar que, na maioria dos casos, os antibióticos não funcionam em vírus, portanto, usá-los como medicamentos antivirais é ineficaz.
Exemplos de antibióticos
O grupo da penicilina foi o primeiro a ser colocado em prática. Exemplos deste grupo são ampicilina e benzilpenicilina. Os antibióticos são diversos em seu mecanismo de ação e natureza química. Alguns dos que são amplamente utilizados hoje interagem com ribossomos humanos, enquanto a síntese de proteínas é inibida em ribossomos bacterianos. Ao mesmo tempo, eles dificilmente interagem com ribossomos eucarióticos. Portanto, eles são destrutivos para as células bacterianas e levemente tóxicos para animais e humanos. Esses antibióticos incluem estreptomicina e levomicetina (cloranfenicol).
O papel biológico da biossíntese de proteínas é muito importante, e esse processo em si tem várias etapas. Só falaremos sobre isso em termos gerais.
O processo e o papel biológico da biossíntese de proteínas
Este processo é multi-passo e muito complexo. Ocorre nos ribossomos -organelas especiais. A célula contém muitos ribossomos. A E. coli, por exemplo, tem cerca de 20 mil deles.
"Descreva o processo de biossíntese de proteínas e seu papel biológico" - uma tarefa que muitos de nós recebemos na escola. E para muitos tem sido difícil. Bem, vamos tentar descobrir juntos.
As moléculas de proteína são cadeias polipeptídicas. Eles consistem, como você já sabe, em aminoácidos individuais. No entanto, estes últimos não são suficientemente ativos. Para combinar e formar uma molécula de proteína, eles requerem ativação. Ocorre como resultado da ação de enzimas especiais. Cada aminoácido tem sua própria enzima sintonizada especificamente com ele. A fonte de energia para este processo é o ATP (trifosfato de adenosina). Como resultado da ativação, o aminoácido torna-se mais lábil e se liga sob a ação dessa enzima ao t-RNA, que o transfere para o ribossomo (por isso, esse RNA é chamado de transporte). Assim, aminoácidos ativados conectados com tRNA entram no ribossomo. O ribossomo é uma espécie de transportador para montar cadeias de proteínas a partir de aminoácidos que chegam.
O papel da síntese de proteínas é difícil de superestimar, uma vez que os compostos sintetizados desempenham funções muito importantes. Quase todas as estruturas celulares são compostas por elas.
Então, descrevemos em termos gerais o processo de biossíntese de proteínas e seu papel biológico. Isso conclui nossa introdução às proteínas. Esperamos que você tenha o desejo de continuar.
