Panaši funkcija Fizinę apsaugą atlieka struktūriniai baltymai, sudarantys kai kurių protistų (pavyzdžiui, žaliųjų dumblių Chlamydomonas) ir virusinių kapsidų ląstelių sieneles.

Fizinės apsauginės baltymų funkcijos apima kraujo gebėjimą krešėti, kurią užtikrina kraujo plazmoje esantis baltymas fibrinogenas. Fibrinogenas yra bespalvis; kraujui pradėjus krešėti, jį skaldo fermentas [[tro po skilimo susidaro monomeras - fibrinas, kuris savo ruožtu polimerizuojasi ir nusėda į baltus siūlus). Fibrinas, nusodindamas, daro kraują ne skystą, o želatininį. Kraujo krešėjimo procese pagrindinis baltymas – jam susidarius nuosėdoms, iš fibrino gijų ir raudonųjų kraujo kūnelių, suspaudus fibriną, susidaro stiprus raudonas trombas.

Cheminė apsauginė funkcija

KAM apsauginiai baltymai Imuninė sistema taip pat apima interferonus. Šiuos baltymus gamina virusais užkrėstos ląstelės. Jų poveikis ląstelės kaimynui suteikia antivirusinį atsparumą blokuodamas virusų dauginimąsi arba virusinių dalelių surinkimą tikslinėse ląstelėse. Interferonai turi ir kitokių veikimo mechanizmų, pavyzdžiui, veikia limfocitų ir kitų imuninės sistemos ląstelių veiklą.

Aktyvi apsauginė funkcija

Gyvūnų baltymų nuodai

Voverės taip pat gali apsisaugoti nuo plėšrūnų arba užpulti grobį. Tokių baltymų ir peptidų yra daugumos gyvūnų nuoduose (pavyzdžiui, gyvačių, skorpionų, cnidarių ir kt.). Nuoduose esantys baltymai turi skirtingus veikimo mechanizmus. Taigi angių gyvačių nuoduose dažnai yra fermento fosfolipazės, kuri sukelia ląstelių membranų sunaikinimą ir dėl to raudonųjų kraujo kūnelių hemolizę bei kraujavimą. Adder nuoduose dominuoja neurotoksinai; pavyzdžiui, kraito nuoduose yra baltymų α-bungarotoksino (nikotino acetilcholino receptorių blokatoriaus ir β-bungarotoksino (sukelia nuolatinį acetilcholino išsiskyrimą iš nervų galūnės ir taip išeikvoti savo atsargas); bendras veiksmasŠie nuodai sukelia mirtį nuo raumenų paralyžiaus.

Bakteriniai baltymų nuodai

Bakteriniai baltyminiai nuodai – botulino toksinas, stabligės sukėlėjų gaminamas tetanospazminų toksinas, difterijos sukėlėjo difterijos toksinas, choleros toksinas. Daugelis jų yra kelių baltymų mišinys su skirtingi mechanizmai veiksmus. Kai kurie baltyminio pobūdžio bakteriniai toksinai yra labai stiprūs nuodai; botulino toksino komponentai yra toksiškiausios iš žinomų natūralių medžiagų.

Genties patogeninių bakterijų toksinai Clostridium, matyt, anaerobinėms bakterijoms reikia, kad paveiktų visą organizmą kaip visumą, lemtų mirtį - tai leidžia bakterijoms maitintis ir daugintis „nebaudžiamai“, o jau gerokai padidinusios populiaciją, palieka kūną tokioje formoje. sporų.

Daugelio kitų bakterijų toksinų biologinė reikšmė nėra tiksliai žinoma.

Baltyminiai augalų nuodai

Augaluose kaip nuodai dažniausiai naudojamos nebaltyminės medžiagos (alkaloidai, glikozidai ir kt.). Tačiau augaluose taip pat yra baltymų toksinų. Taigi ricinos pupelių sėklose (euforbijų šeimos augaluose) yra baltymo toksino ricino. Šis toksinas prasiskverbia į žarnyno ląstelių citoplazmą, o jo fermentinis subvienetas, veikiantis ribosomas, negrįžtamai blokuoja transliaciją.

Nuorodos

Wikimedia fondas.

2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „Apsauginė baltymų funkcija“ kituose žodynuose:

Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Baltymai (reikšmės). Baltymai (baltymai, polipeptidai) – tai didelės molekulinės masės organinės medžiagos, susidedančios iš alfa aminorūgščių, grandinėje sujungtų peptidine jungtimi. Gyvuose organizmuose... ... Vikipedija

Kosminėje stotyje Mir ir NASA šaudyklinių skrydžių metu išauginti įvairių baltymų kristalai. Labai išgryninti baltymai žemoje temperatūroje suformuoja kristalus, kurie naudojami baltymo modeliui gauti. Baltymai (baltymai, ... ... Vikipedija I Oda (cutis) yra sudėtingas organas, kuris yra išorinis gyvūnų ir žmonių kūno dangalas, atliekantis įvairias fiziologines funkcijas. ANATOMIJA IR HISTOLOGIJA Žmonėms kraujo ląstelės paviršiaus plotas yra 1,5 2 m2 (priklausomai nuo ūgio, lyties, ... ...

Medicinos enciklopedija Skystas audinys cirkuliuoja viduje kraujotakos sistema

žmonės ir gyvūnai; užtikrina gyvybinę ląstelių ir audinių veiklą bei įvairių fiziologinių funkcijų atlikimą. Viena iš pagrindinių K. funkcijų yra dujų (O2 iš organų... ...- (Nerag), didelė gyvūno kūno skiltinė liauka, dalyvaujanti virškinimo, medžiagų apykaitos, kraujotakos procesuose, palaikant vidinį pastovumą. kūno aplinka. Įsikūręs priekinėje pilvo ertmės dalyje tiesiai už... ...

I Skrandis yra išplėsta virškinamojo trakto dalis, kurioje atliekamas cheminis ir mechaninis maisto apdorojimas. Gyvūnų skrandžio struktūra. Yra liaukinės, arba virškinimo, liaukos, kurių sienelėse yra... ... Didžioji sovietinė enciklopedija

KRAUJO- Mikroskopinis kraujo galvijų, kupranugarių, arklio, avių, kiaulės, šuns vaizdas. Mikroskopinis kraujo galvijų (I>>), kupranugario (II), arklio (III), avies (IV), kiaulės (V), šuns (VI) vaizdas: 1 … … Veterinarijos enciklopedinis žodynas

Normali (sisteminė) žmogaus anatomija – tai žmogaus anatomijos skyrius, tiriantis „normalaus“, tai yra sveiko žmogaus kūno struktūrą pagal organų sistemas, organus ir audinius. Organinė kūno dalis tam tikra forma ir dizainas,... ... Vikipedija

I (sanguis) skystas audinys, pernešantis organizme chemines medžiagas (taip pat ir deguonį), dėl kurio įvairiose ląstelėse ir tarpląstelinėse erdvėse vykstančių biocheminių procesų integracija į vientisą sistemą... I Oda (cutis) yra sudėtingas organas, kuris yra išorinis gyvūnų ir žmonių kūno dangalas, atliekantis įvairias fiziologines funkcijas. ANATOMIJA IR HISTOLOGIJA Žmonėms kraujo ląstelės paviršiaus plotas yra 1,5 2 m2 (priklausomai nuo ūgio, lyties, ... ...

Apsauginiai baltymai

Apsauginiai baltymai padeda apsaugoti organizmą nuo atakuojančių bakterijų, virusų invazijos ir nuo svetimkūnių įsiskverbimo (bendras svetimkūnių pavadinimas yra antigenai).

Apsauginių baltymų vaidmenį atlieka imunoglobulinai (kitas jų pavadinimas – antikūnai – jie atpažįsta į organizmą patekusius antigenus ir su jais tvirtai jungiasi).

Žinduolių, tarp jų ir žmonių, organizme yra penkios imunoglobulinų klasės: M, G, A, D ir E, jų struktūra, kaip rodo pavadinimas, rutuliška, be to, visi jie sukonstruoti panašiai. Antikūnų molekulinė struktūra parodyta skaidrėje naudojant G klasės imunoglobulino pavyzdį. Molekulėje yra keturios polipeptidinės grandinės, kurias jungia trys disulfidiniai tiltai S-S(jie rodomi skaidrėje su sustorėjusiais valentiniais ryšiais ir dideliais S simboliais ), be to, kiekviena polimero grandinė yra intragrandinių disulfidinių tiltelių .

Dvi didelės polimero grandinės (mėlynos spalvos) turi 400–600 aminorūgščių liekanų.

Kitos dvi grandinės (žalia spalva) yra beveik perpus ilgesnės, jose yra maždaug 220 aminorūgščių liekanų. Visos keturios grandinės yra išdėstytos taip, kad galinės H 2 N grupės būtų nukreiptos ta pačia kryptimi.

Po to, kai kūnas kontaktuoja su svetimu baltymu (antigenu), imuninės sistemos ląstelės pradeda gaminti imunoglobulinus (antikūnus), kurie kaupiasi kraujo serume. Pirmajame etape pagrindinį darbą atlieka grandinių sekcijos, kuriose yra gnybtas H 2 N (27 pav. atitinkamos sekcijos pažymėtos šviesiai mėlyna ir šviesiai žalia spalvomis). Tai yra antigenų gaudymo sritys. Imunoglobulinų sintezės procese šios sritys susidaro taip, kad jų struktūra ir konfigūracija maksimaliai atitiktų artėjančio antigeno struktūrą (kaip spynos raktas, kaip fermentai, bet užduotys šiuo atveju kiti). Taigi kiekvienam antigenui kaip imuninis atsakas sukuriamas griežtai individualus antikūnas. Jis yra toks "plastikas", kad pakeistų struktūrą, priklausomai nuo to išoriniai veiksniai Be imunoglobulinų, joks žinomas baltymas negali. Fermentai struktūrinio atitikimo reagentui problemą išsprendžia kitaip – ​​pasitelkę milžinišką įvairių fermentų rinkinį, skaičiuodami viską. galimi atvejai, o imunoglobulinai kaskart iš naujo atkuria „darbo įrankį“. Be to, imunoglobulino vyrių sritis suteikia abiem fiksavimo sritims tam tikrą nepriklausomą mobilumą, todėl imunoglobulino molekulė gali iš karto „susirasti“ dvi patogiausias antigeno surinkimo vietas, kad galėtų saugiai jį užfiksuoti. primenantys vėžiagyvių veiksmus.

Toliau suaktyvinama nuoseklių organizmo imuninės sistemos reakcijų grandinė, sujungiami kitų klasių imunoglobulinai, dėl to deaktyvuojamas svetimas baltymas, o tada antigenas (svetimas mikroorganizmas ar toksinas) sunaikinamas ir pašalinamas.

Po kontakto su antigenu didžiausia imunoglobulino koncentracija (priklausomai nuo antigeno pobūdžio ir paties organizmo individualių savybių) pasiekiama per kelias valandas (kartais kelias dienas). Organizmas išsaugo atmintį apie tokį kontaktą, o pakartotinai užpuolus tam pačiam antigenui, imunoglobulinai kraujo serume kaupiasi daug greičiau ir didesniais kiekiais – atsiranda įgytas imunitetas.

Pateikta baltymų klasifikacija yra tam tikru mastu sąlyginės prigimties, pavyzdžiui, baltymas trombinas, minimas tarp apsauginių baltymų, iš esmės yra fermentas, katalizuojantis peptidinių jungčių hidrolizę, tai yra, jis priklauso proteazių klasei.

Apsauginių baltymų link dažnai įtraukiami baltymai gyvatės nuodai ir toksiški baltymai kai kurie augalai, nes jų užduotis yra apsaugoti kūną nuo pažeidimų.

Yra baltymų, kurių funkcijos tokios unikalios, kad sunku juos klasifikuoti. Pavyzdžiui, afrikietiškame augale randamas baltymas monelinas yra labai saldaus skonio ir buvo ištirtas kaip netoksiška medžiaga, kurią būtų galima naudoti vietoj cukraus, kad būtų išvengta nutukimo. Kai kurių Antarkties žuvų kraujo plazmoje yra antifrizinių savybių turinčių baltymų, kurie neleidžia šių žuvų kraujui užšalti.

Apsauginės savybės turi kraujo krešėjimo sistemos baltymų pavyzdžiui, fibrinogenas, trombinas. Jie dalyvauja formuojant kraujo krešulį, kuris užkemša pažeistą kraujagyslę ir neleidžia netekti kraujo.

5 Sutraukiamasis ir variklis Baltymai suteikia kūnui galimybę susitraukti, keisti formą ir judėti, ypač raumenis. 40% visų raumenyse esančių baltymų masės yra miozinas (mys, myos, graikų. – raumenys). Jo molekulėje yra ir fibrilinių, ir rutulinių dalių.

Tokios molekulės susijungia į didelius agregatus, kuriuose yra 300–400 molekulių.

Kai raumenų skaidulas supančioje erdvėje pasikeičia kalcio jonų koncentracija, įvyksta grįžtamasis molekulių konformacijos pokytis – grandinės formos pokytis dėl atskirų fragmentų sukimosi aplink valentinius ryšius. Tai veda prie raumenų susitraukimo ir atsipalaidavimo, signalas pakeisti kalcio jonų koncentraciją gaunamas iš raumenų skaidulų nervų galūnių. Dirbtinį raumenų susitraukimą gali sukelti veiksmas elektriniai impulsai, vedantis į staigus pokytis kalcio jonų koncentracija, tai yra pagrindas stimuliuoti širdies raumenį, kad būtų atkurta širdies veikla.

Dėl aktino slydimo vienas kito atžvilgiu ( aktinai) ir miozinas ( miozinai) protofibrilės sukelia raumenų susitraukimus, taip pat ir ne raumenų tarpląstelinius susitraukimus. Blakstienos ir žvynelių judėjimas yra susijęs su baltyminio pobūdžio mikrotubulių slydimu vienas kito atžvilgiu.

Kai kurių Arkties ir Antarkties žuvų kraujyje yra antifrizo baltymų, kurie neleidžia jam užšalti.

Kai kurie baltymai, atlikdami savo funkcijas, suteikia ląstelei galimybę arba susitraukti, arba judėti. Šie baltymai apima aktiną ir mioziną – fibrilinius baltymus, dalyvaujančius susitraukime griaučių raumenys. Kitas tokių baltymų pavyzdys – tubulinas, iš kurio statomos ląstelių organelės – mikrovamzdeliai. Mikrotubulai reguliuoja chromatidų atskyrimą ląstelių dalijimosi metu. Mikrovamzdeliai - svarbius elementus blakstienos ir žvyneliai, kurių pagalba ląstelės juda.

Tačiau yra daug baltymų, turinčių unikalias funkcijas, kurios nėra įtrauktos į šią gana paprastą klasifikaciją.

6 Reguliuojantys baltymai, dažniau vadinami hormonais, dalyvauja įvairiuose fiziologiniuose procesuose.

Reguliuojantys baltymai apima didelė grupė baltymų hormonai, dalyvaujantys palaikant vidinės kūno aplinkos pastovumą, kurie veikia specifines tikslines ląsteles.

Daugelis hormonų yra oligopeptidai arba baltymai (pvz., insulinas, gliukagonas [insulino antagonistas], adrenokortikotropinis hormonas ir kt.).

Hormono insulinas susideda iš dviejų α grandinių, sujungtų disulfidiniais tilteliais.

Insulinas yra hormonas, gaminamas kasos Langerhanso salelių ląstelėse. Jis atlieka svarbų vaidmenį gliukozės metabolizme kraujyje.

Be to, reguliuojantys baltymai apima baltymus, kurių prisijungimas prie kitų baltymų ar kitų ląstelių struktūrų reguliuoja jų funkciją. Pavyzdžiui, baltymas kalmodulinas komplekse su keturiais Ca2+ jonais gali prisijungti prie kai kurių fermentų, pakeisdamas jų aktyvumą.

Reguliuojantys DNR surišantys baltymai, tam tikrais momentais prisijungę prie konkrečių DNR dalių, gali reguliuoti genetinės informacijos skaitymo greitį.

Smegenų hipofizė sintezuoja hormoną, kuris reguliuoja organizmo augimą. Yra reguliuojančių baltymų, kurie kontroliuoja įvairių fermentų biosintezę organizme.

Paveikslėlyje parodytas - INSULINO BALTYMAS - tūrinio modelio ir tretinės struktūros pavidalu. Susideda iš dviejų α-spiralinių grandinių, sujungtų dviem disulfidiniais tilteliais (palyginkite su 2 pav., kur schematiškai parodyta jo struktūra)

INSULINO MOLEKULĖ, sudarytas iš 51 aminorūgšties liekanos, identiškų aminorūgščių fragmentai pažymėti atitinkama fono spalva. Grandinėje esančios aminorūgščių cisteino liekanos (sutrumpintai CIS) sudaro disulfidinius tiltelius -S-S-, kurie jungia dvi polimero molekules arba sudaro tiltus vienoje grandinėje.

Receptorius ( signalas) baltymų funkcija

Kai kurie baltymai įmontuoti ląstelės membrana, gali keisti savo struktūrą veikiant išorinei aplinkai.

Taip gaunami signalai iš išorės ir informacija perduodama į ląstelę.

Pavyzdys būtų fitochromas- šviesai jautrus baltymas, reguliuojantis augalų fotoperiodinį atsaką, ir opsin - komponentas rodopsinas pigmentas - , vientisas membraninis baltymas, randamas tinklainės ląstelėse.

Fitochromas (iš Phyto... ir graikų chroma – spalva, dažai) yra mėlynas pigmentas iš kompleksinių baltymų – chromoproteinų grupės; yra fotosintetinių organizmų ląstelėse. Pirmą kartą jį 1959 metais aptiko amerikiečių biochemikas W. Butleris tamsoje auginamų ropių sodinukų skilčialapiuose.

Melsvi fitochromai yra fotosintetiškai neaktyvūs pigmentai.

Tačiau nustatyta, kad biopolimerų (DNR, RNR, baltymų) sintezė, chlorofilo, karotinoidų, antocianinų, organinių fosfatų, vitaminų biosintezės sistema yra kontroliuojama fitochromo. F. pagreitina katabolinį polisacharidų, riebalų ir rezervinių baltymų skaidymą, aktyvina ląstelių kvėpavimą ir oksidacinį fosforilinimą.

Fermentai egzistuoja dviem tarpusavyje konvertuojamomis formomis – F660 ir F730, kurios turi skirtingus absorbcijos spektrus. Veikiant raudonai šviesai, kurios bangos ilgis λ = 660 nm, neaktyvus F660 virsta aktyvia F730. Atvirkštinė transformacija įvyksta tamsoje arba apšviečiant raudona šviesa, kurios λ = 730 nm. Manoma, kad šias tarpusavio konversijas sukelia F. chromoforo cis-trans izomerizacija ir baltymo konformaciniai persitvarkymai.

Signalinės molekulės (hormonai, neurotransmiteriai) veikia tarpląstelinius procesus, sąveikaudamos su specifiniais receptorių baltymais.

Kraujyje cirkuliuojantys hormonai suranda tikslines ląsteles ir veikia jas specifiškai prisijungdami prie receptorių baltymų, paprastai įterptų į ląstelės membraną. Hidrofobinėms reguliuojančioms molekulėms, praeinančioms per ląstelės membraną, receptoriai yra lokalizuoti ląstelių citoplazmoje.

Signalinės molekulės (hormonai, neurotransmiteriai) veikia tarpląstelinius procesus, sąveikaudamos su specifiniais receptorių baltymais. Taigi kraujyje cirkuliuojantys hormonai suranda tikslines ląsteles ir jas veikia specifiškai prisijungdami prie receptorių baltymų, dažniausiai įtaisytų ląstelės membranoje. Hidrofobinėms reguliuojančioms molekulėms, praeinančioms per ląstelės membraną, receptoriai yra lokalizuoti ląstelių citoplazmoje.

Svarbiausi iš jų yra fitochromai A ir B (phyA ir phyB). Fitochromas A

Atlieka daug įvairių fotoreguliavimo funkcijų. Jam dalyvaujant, vyksta sėklų dygimo stimuliavimas ir slopinimas, de-etioliacijos indukcija, įvairių fermentų sintezės reguliavimas, šaknų vystymosi reguliavimas, žydėjimo stimuliavimas ir cirkadinių ritmų reguliavimas.

Pagrindinių rodopsino pokyčių tinklainės lazdelėse ciklas

RHODOPSIN (iš graikų Rhodon – rožė ir opsis – regėjimas), vizualiai violetinė, pagrindinis. stuburinių gyvūnų (išskyrus tam tikras žuvis ir varliagyvius ankstyvosiose vystymosi stadijose) ir bestuburių tinklainės lazdelių regimąjį pigmentą.

Pagal chemiją Gamtoje rodopsinas yra sudėtingas baltymas (chromoproteinas), kurį sudaro 11-cis-tinklainė (chromoforinė grupė), glikoproteinas, t. y. baltymas, sujungtas su cukrumi, ir lipidai (vadinamoji opsino dalis). Mol. stuburinių rodopsino masė yra apytiksliai. 40 000, galvakojų – apytiksliai. 70 000 R. – bazinis. struktūrinis ir funkcinis išorinio strypų segmento komponentas (žr. Vizija, tinklainė, fotoreceptoriai).

Vizualinis veiksmas prasideda nuo R. šviesos kvanto sugerties (maksimalus R. sugerties spektro dydis yra maždaug 500 nm). Šiuo atveju 11-cis-tinklainės izomerizacija vyksta į visiškai transformą (žr. formules), dėl to palaipsniui suyra (fotolizė) R. molekulė, keičiasi jonų pernešimas fotoreceptoriuje ir atsiranda elektros srovė. signalas, kuris perduodamas nerviniai elementai tinklainė. R. regeneracija vykdoma arba sintezės būdu iš 11-cis-tinklainės ir opsino, išsiskiriančio po fotolizės, arba sugeriant antrąjį kvantą vienu iš tarpinių fotolizės produktų, taip pat sintezuojant naujus fotolizės diskus. išorinis tinklainės segmentas ( paskutinis kelias lazdoms pagrindinis).

IN ląstelių membranos Kai kurios halofilinės bakterijos turi pigmentą, kuris taip pat apima tinklainę, glikoproteinus ir lipidus. Šis bakterinis radapsinas (jo struktūra galutinai nenustatyta) dalyvauja fotosintezėje kartu su kitais bakteriniais pigmentais.

Fitochromo veikimui ypač svarbus yra jo grįžtamumas: šis chromoproteinas (sudėtingas baltymas, kuriame, be aminorūgščių, yra ir dažančių komponentų), yra dviejų formų, kurios gali virsti viena kita.

Mėlynas fitochromas 660 (Ф 660) turi absorbcijos maksimumą šviesiai raudonoje spektro srityje, kurios bangos ilgis yra 660 nm, o žaliai mėlynas fitochromas 730 (Ф 730) - tamsiai raudonoje spektro srityje, kurio bangos ilgis yra 730 nm.

Kai apšviečiama šviesiai raudona šviesa, neaktyvus F 660 virsta fiziologiškai aktyviu F 730, o apšviestas tamsiai raudona šviesa F 730 virsta F 660.

8 Mitybos ir saugojimo baltymai, kaip rodo pavadinimas, yra vidinės mitybos šaltinis, dažniausiai augalų ir gyvūnų embrionams, taip pat ankstyvose jaunų organizmų vystymosi stadijose.

Maisto baltymai apima albuminas- pagrindinis kiaušinio baltymo komponentas, taip pat kazeino– pagrindinis pieno baltymas.

Veikiant fermentui pepsinas Kazeinas koaguliuoja skrandyje, o tai užtikrina jo sulaikymą virškinamajame trakte ir veiksmingą pasisavinimą. Kazeine yra visų organizmui reikalingų aminorūgščių fragmentų.

Feritino, kuris randamas gyvūnų audiniuose, yra geležies jonų.

Saugojimo baltymai taip pat apima mioglobinas, kuris savo sudėtimi ir struktūra yra panašus į hemoglobiną. Mioglobinas daugiausia dėmesio skirta raumenyse, jo pagrindinis vaidmuo yra deguonies saugojimas, kurį jam suteikia hemoglobinas. Jis greitai prisotinamas deguonimi (daug greičiau nei hemoglobinas), o po to palaipsniui perkeliamas į įvairius audinius su vėlesniu fiziniu aktyvumu ir deguonies trūkumu, kad išsiskirtų.

Visa ši funkcijų įvairovė kyla iš labai paprasto 20 aminorūgščių rinkinio, sudarančio baltymo polipeptidinę grandinę. Būtent skirtingi šių aminorūgščių kiekiai ir skirtingos kombinacijos grandinėje lemia konkretaus baltymo unikalumą.

Žmogaus kūno funkcionavimas tapo aiškus m pradžios XIX amžiaus. Mokslininkai šias medžiagas priskyrė Graikiškas terminas„baltymai“, iš žodžio protos - „pagrindinis, pirmasis“.

Pagrindinis jų bruožas cheminiai junginiai yra tai, kad jie yra pagrindas, kurį organizmas naudoja kurdamas naujas ląsteles. Kitos jų funkcijos – užtikrinti reguliavimo ir medžiagų apykaitos procesus; atliekant transporto funkcijas (pavyzdžiui, baltymas hemoglobinas, kuris per kraują paskirsto deguonį visame kūne); formuojantis raumenų skaiduloms; valdyti daugelį gyvybiškai svarbių organizmo funkcijų ( ryškus pavyzdys veikia kaip baltymas insulinas); reguliuojant virškinimo procesą, energijos apykaitą; saugant kūną.

Šių medžiagų cheminę struktūrą lemia jas sudarančių aminorūgščių skaičius. baltymų molekulių. Molekulės yra gana didelės. Šios medžiagos yra didelės molekulinės organinės medžiagos ir yra aminorūgščių grandinė, sujungta peptidiniu ryšiu. Nustatoma baltymų aminorūgščių sudėtis genetinis kodas. Daugybė aminorūgščių derinio variantų lemia įvairias baltymų molekulių savybes. Paprastai jie jungiasi vienas su kitu ir sudaro sudėtingus kompleksus.

Baltymų klasifikacija nebuvo baigta, nes mokslininkai ištyrė ne visus baltymus. Daugelio jų vaidmuo žmonėms tebėra paslaptis. Kol kas baltymai skirstomi pagal biologinis vaidmuo ir pagal kurias aminorūgštys yra įtrauktos į jų sudėtį. Mūsų mitybai vertingi ne patys baltymai, o juos sudarančios aminorūgštys. Amino rūgštys yra viena iš rūšių organinės rūgštys. Jų yra daugiau nei 100. Be jų medžiagų apykaitos procesai neįmanomi.

Kūnas negali visiškai pasisavinti su maistu tiekiamų baltymų. Daugumą jų sunaikina rūgštinės virškinimo sultys. Baltymai suskaidomi į aminorūgštis. Kūnas „paima“ jam reikalingas aminorūgštis po suskaidymo ir jas gamina būtinų baltymų. Tokiu atveju kai kurios aminorūgštys gali virsti kitomis. Be transformacijos, jie taip pat gali būti savarankiškai susintetinti organizme.

Tačiau ne visas aminorūgštis gali pasigaminti mūsų organizmas. Tie, kurie nėra susintetinti, vadinami esminiais, nes jų organizmui reikia, o gauti tik iš išorės. Nepakeičiamos aminorūgštys negali būti pakeistos kitomis. Tai metioninas, lizinas, izoleucinas, leucinas, fenilalaninas, treoninas, valinas. Be to, yra ir kitų aminorūgščių, kurios susidaro tik iš būtinojo fenilalanino ir metionino. Todėl mitybos kokybę lemia ne gaunamų baltymų kiekis, o kokybinė jų sudėtis. Pavyzdžiui, bulvėse, baltuosiuose kopūstuose, burokėliuose, kopūstuose, ankštiniuose augaluose ir duonoje yra daug triptofano, lizino ir metionino.

Baltymų apykaitos srautas mūsų organizme priklauso nuo pakankamo reikalingų baltymų kiekio. Kai kurios medžiagos suyra ir virsta kitomis reikalingas organizmui energijos.

Dėl gyvybinės organizmo veiklos nuolat prarandama dalis baltymų. Maždaug 30 g per dieną netenkama dėl iš išorės gaunamų baltyminių medžiagų. Todėl, atsižvelgiant į nuostolius, racione turi būti pakankamas šių medžiagų kiekis, užtikrinantis organizmo funkcionavimą.

Organizmo baltyminių medžiagų suvartojimas priklauso nuo įvairių faktorių: sunkaus fizinio darbo ar poilsio; emocinė būsena. Suaugusiųjų baltymų paros norma yra ne mažesnė kaip 50 gramų (tai yra maždaug 0,8 gramo vienam kilogramui kūno svorio). Vaikams dėl intensyvaus augimo ir vystymosi baltymų reikia daugiau – iki 1,9 gramo vienam kūno svorio kilogramui.

Tačiau net ir didelis baltymų kiekis, suvartojamas maiste, negarantuoja subalansuoto juose esančių aminorūgščių kiekio. Todėl mityba turėtų būti įvairi, kad organizmas galėtų iš jos išgauti maksimalią naudą skirtingų aminorūgščių pavidalu. Mes nekalbame apie tai, kad jei šiandien valgytame maiste nėra triptofano, tai rytoj susirgsi. Ne, kūnas „gali“ nedideli kiekiai saugoti naudingąsias aminorūgštis ir prireikus jas naudoti. Tačiau kaupiamasis organizmo pajėgumas nėra per didelis, todėl maistinių medžiagų atsargas būtina reguliariai papildyti.

Jei dėl asmeninių įsitikinimų (vegetarizmas) arba dėl sveikatos priežasčių (virškinimo trakto ir dietinis maistas) turite mitybos apribojimą, tuomet reikia pasikonsultuoti su mitybos specialistu, kad pakoreguotų mitybą ir atkurtų baltymų balansą organizme.
Intensyvios sportinės veiklos metu organizmui reikia didelio kiekio baltymų. Gaminami specialiai tokiems žmonėms sportinė mityba. Tačiau baltymų suvartojimas turi atitikti atliekamą fizinį aktyvumą. Šių medžiagų perteklius, priešingai populiariam įsitikinimui, nepadidės raumenų masės.

Baltymų funkcijų įvairovė apima beveik visus organizme vykstančius biocheminius procesus. Jie gali būti vadinami biocheminiais katalizatoriais.
Baltymai sudaro citoskeletą, kuris palaiko ląstelių formą. Be baltymų neįmanoma sėkminga imuninės sistemos veikla.

Puikūs baltymų maisto šaltiniai yra mėsa, pienas, žuvis, grūdai, ankštiniai augalai ir riešutai. Vaisiuose, uogose ir daržovėse mažiau baltymų.

Pirmasis baltymas, kuris buvo tiriamas siekiant nustatyti jo aminorūgščių seką, buvo insulinas. Už šį pasiekimą F. Sanger praėjusio amžiaus 60-aisiais gavo Nobelio premiją. O mokslininkai D. Kendrew ir M. Perutz vienu metu sugebėjo sukurti trimatė struktūra mioglobinas ir hemoglobinas naudojant rentgeno spindulių difrakcijos metodus. Už tai jie taip pat buvo apdovanoti Nobelio premija.

Tyrimo istorija

Per ateinančius 30–40 metų buvo atlikti daugumos aminorūgščių, sudarančių baltymus, tyrimai. 1894 metais vokiečių fiziologas A. Kosselis padarė prielaidą, kad aminorūgštys yra pačios struktūrinės baltymų sudedamosios dalys, kurios viena su kita yra sujungtos peptidiniais ryšiais. Jis bandė ištirti baltymo aminorūgščių seką.
1926 m. galiausiai buvo pripažintas dominuojantis baltymų vaidmuo organizme. Tai atsitiko, kai JAV chemikas D. Sumneris įrodė, kad ureazė (fermentas, be kurio negali vykti daugelis cheminių procesų) yra baltymas.

Išskirti grynus baltymus moksliniams poreikiams tuo metu buvo nepaprastai sunku. Štai kodėl pirmieji eksperimentai buvo atlikti naudojant tuos polipeptidus, kuriuos buvo galima išvalyti minimaliomis sąnaudomis reikšminga suma- tai kraujo baltymai, vištienos baltymai, įvairūs toksinai, virškinimo ar metabolinės kilmės fermentai, išsiskiriantys po galvijų skerdimo. 50-ųjų pabaigoje buvo galima išvalyti galvijų kasos ribonukleazę. Būtent ši medžiaga tapo daugelio mokslininkų eksperimentiniu objektu.

IN šiuolaikinis mokslas baltymų tyrimai tęsėsi kokybiškai nauju lygiu. Yra biochemijos šaka, vadinama proteomika. Dabar proteomikos dėka galima tirti ne tik izoliuotus išgrynintus baltymus, bet ir lygiagrečius, vienu metu vykstančius daugelio skirtingoms ląstelėms ir audiniams priklausančių baltymų modifikacijos pokyčius. Dabar mokslininkai teoriškai gali apskaičiuoti baltymo struktūrą pagal jo aminorūgščių seką. Metodai krioelektroninė mikroskopija leidžia tirti didelius ir mažus baltymų kompleksus.

Baltymų savybės

Baltymai klasifikuojami pagal jų tirpumo laipsnį, dauguma jų gerai tirpsta vandenyje. Tačiau yra išimčių. Fibroinas (voratinklio ir šilko pagrindas) ir keratinas (žmonių plaukų pagrindas, taip pat gyvūnų vilna ir paukščių plunksnos) yra netirpūs.

Denatūravimas

Kai kuriais atvejais, naudojant amonio druskas, denatūravimas yra grįžtamas. Grįžtamasis denatūravimas naudojamas kaip baltymų gryninimo metodas.

Paprasti ir sudėtingi baltymai

Atsižvelgiant į sudėtingų baltymų cheminę prigimtį, išskiriamos penkios klasės:

• Glikoproteinai.
• Chromoproteinai.
• Fosfoproteinai.
• Metaloproteinai.
• Lipoproteinai.

Chromoproteinai yra bendras vardas kompleksiniai baltymai, tarp kurių yra flavoproteinai, chlorofilai, hemoglobinas ir kt.

Baltymai, vadinami fosfoproteinais, turi fosforo rūgšties likučių. Šiai baltymų grupei priklauso, pavyzdžiui, pieno kazeinas.

Metaloproteinai yra baltymai, kuriuose yra kovalentiškai surištų tam tikrų metalų jonų. Tarp jų yra baltymų, kurie atlieka transportavimo ir saugojimo funkcijas (transferrinas, feritinas).

Kompleksiniai baltymai lipoproteinai turi lipidų likučių. Jų funkcija yra lipidų pernešimas.

Baltymų biosintezė

Genetinis kodas susideda iš kodonų. Kodonas yra genetinės informacijos vienetas, susidedantis iš nukleotidų liekanų. Kiekvienas kodonas yra atsakingas už vienos aminorūgšties sujungimą su baltymu. Bendras jų skaičius – 64. Kai kurias aminorūgštis lemia ne vienas, o keli kodonai.

Baltymų funkcijos organizme

Pažymėtina, kad baltymų klasifikavimas pagal jų funkcijas yra gana savavališkas, nes kai kuriuose gyvuose organizmuose tas pats baltymas gali atlikti kelias skirtingas funkcijas. Baltymai dėl didelio fermentinio aktyvumo atlieka daug funkcijų. Visų pirma, tokie fermentai apima motorinį baltymą mioziną, taip pat baltymų kinazių reguliuojančius baltymus.

Katalizinė funkcija

Daugiau nei 4000 mūsų organizme vykstančių reakcijų reikalauja katalizės. Be fermentų įtakos reakcija vyksta dešimtis ir šimtus kartų lėčiau.
Molekulės, kurios reakcijos metu prisijungia prie fermento ir po to keičiasi, vadinamos substratais. Fermente yra daug aminorūgščių, tačiau ne visos jos sąveikauja su substratu ir tikrai ne visos tiesiogiai dalyvauja katalizės procese. Fermento dalis, prie kurios prisijungia substratas, laikoma aktyvia fermentine vieta.

Struktūrinė funkcija

Apsauginė funkcija

Imuninė apsauga apima baltymų, esančių kraujyje ar kituose biologiniuose skysčiuose, dalyvavimą formuojant organizmo apsauginę reakciją į patogeninių mikroorganizmų ataką ar žalą. Pavyzdžiui, imunoglobulinai neutralizuoja virusus, bakterijas ar svetimus baltymus. Imuninės sistemos gaminami antikūnai prisijungia prie svetimų organizmui medžiagų, vadinamų antigenais, ir jas neutralizuoja. Paprastai antikūnai išskiriami tarpląstelinė erdvė arba yra fiksuoti specializuotų plazmacitinių ląstelių membranose.

Fermentai ir substratas nėra pernelyg glaudžiai susiję, kitaip gali sutrikti katalizuojamos reakcijos eiga. Tačiau antigeno ir antikūnų pritvirtinimo stabilumo niekas neriboja.

Cheminė apsauga susideda iš baltymų molekulių surišimo su įvairiais toksinais, tai yra, užtikrina organizmo detoksikaciją. Svarbiausias vaidmuo detoksikuojant mūsų organizmą tenka kepenų fermentams, kurie skaido nuodus arba paverčia juos tirpia forma. Ištirpę toksinai greitai palieka kūną.

Reguliavimo funkcija

Signalo funkcija

Citokinai ir hormonų baltymai atlieka signalizacijos funkciją.
Hormonus perneša kraujas. Kai receptorius prisijungia prie hormono, jis sukelia atsaką ląstelėje. Hormonai reguliuoja medžiagų koncentraciją kraujo ląstelėse, taip pat reguliuoja ląstelių augimą ir dauginimąsi. Tokių baltymų pavyzdys yra gerai žinomas insulinas, reguliuojantis gliukozės koncentraciją kraujyje.

Citokinai yra mažos peptidų pasiuntinių molekulės. Jie veikia kaip skirtingų ląstelių sąveikos reguliatoriai, taip pat lemia šių ląstelių išlikimą, slopina arba skatina jų augimą ir funkcinį aktyvumą. Be citokinų neįmanomas koordinuotas nervų, endokrininės ir imuninės sistemos darbas. Pavyzdžiui, citokinai gali sukelti naviko nekrozę – tai yra slopinti uždegiminių ląstelių augimą ir aktyvumą.

Transporto funkcija

Atsarginė (arba atsarginė) funkcija

Baltymų receptorių funkcija

Variklio (arba judėjimo) funkcija

Baltymai metabolizme

Tos aminorūgštys, kurių organizmas nesintetina, vadinamos nepakeičiamomis, todėl pas mus gali patekti tik iš išorės.

Žmogus amino rūgščių gauna iš maiste esančių baltymų. Virškinimo metu baltymai denatūruojasi, veikiant rūgštinėms skrandžio sultims ir fermentams. Kai kurios aminorūgštys, gautos virškinimo proceso metu, yra naudojamos reikalingų baltymų sintezei, o likusios paverčiamos gliukoze gliukoneogenezės proceso metu arba panaudojamos Krebso cikle (tai yra medžiagų apykaitos procesas). suskirstymas).

Baltymų, kaip energijos šaltinio, naudojimas ypač svarbus nepalankiomis sąlygomis, kai organizmas naudoja savo vidinį „avarinį rezervą“ – savo baltymus. Amino rūgštys taip pat yra svarbus azoto šaltinis organizmui.

Nėra vienodų kasdienių baltymų poreikio standartų. Mikroflora gyvena storoji žarna, taip pat sintetina aminorūgštis, ir į jas negalima atsižvelgti rengiant baltymų standartus.

Baltymų atsargos žmogaus organizme yra minimalios, o naujus baltymus galima sintetinti tik iš irstančių baltymų, gaunamų iš organizmo audinių, ir iš aminorūgščių, tiekiamų su maistu. Baltymai nėra sintetinami iš tų medžiagų, kurios yra riebalų ir angliavandenių dalis.

Baltymų trūkumas
Baltymų trūkumas maiste sukelia didelį vaikų augimo ir vystymosi sulėtėjimą. Suaugusiesiems baltymų trūkumas yra pavojingas dėl didelių pokyčių kepenyse, hormonų lygio pokyčių ir liaukų veiklos sutrikimo. vidinė sekrecija, virškinamumo pablogėjimas maistinių medžiagų, atminties ir darbingumo pablogėjimas, širdies problemos. Visi šie neigiami reiškiniai yra susiję su tuo, kad baltymai dalyvauja beveik visuose žmogaus organizmo procesuose.

Praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje buvo užregistruota žmonių, kurie ilgą laiką laikėsi nekaloringos dietos su dideliu baltymų trūkumu, mirtys. Paprastai tiesioginė mirties priežastis šiuo atveju buvo negrįžtami širdies raumens pokyčiai.

Baltymų trūkumas sumažina imuniteto atsparumą infekcijoms, nes mažėja antikūnų susidarymo lygis. Interferono ir lizocimo (apsauginių veiksnių) sintezės pažeidimas sukelia uždegiminių procesų paūmėjimą. Be to, baltymų trūkumą dažnai lydi vitaminų trūkumas, o tai savo ruožtu taip pat sukelia neigiamų pasekmių.

Trūkumas neturi įtakos geriausiu įmanomu būdu fermentų gamybai ir svarbių maistinių medžiagų įsisavinimui. Nereikia pamiršti, kad hormonai yra baltymų dariniai, todėl baltymų trūkumas gali sukelti rimtų hormoninių sutrikimų.

Bet kokia fizinė veikla kenkia raumenų ląstelėms, o kuo didesnis krūvis, tuo labiau kenčia raumenys. Norėdami atkurti pažeistas raumenų ląsteles, jums reikia didelio kiekio aukštos kokybės baltymų. Priešingai populiariems įsitikinimams, fizinis aktyvumas yra naudingas tik tada, kai su maistu organizmas aprūpinamas pakankamu kiekiu baltymų. Intensyvios fizinės veiklos metu baltymų suvartojimas turėtų siekti 1,5 – 2 gramus vienam svorio kilogramui.

Baltymų perteklius

Bet jei žmogus nesportuoja, o kartu suvartoja daugiau nei 1,75 gramo baltymų vienam svorio kilogramui, tai kepenyse kaupiasi baltymų perteklius, kuris virsta azoto junginiais ir gliukoze. Azoto junginys (karbamidas) turi būti pašalintas iš organizmo per inkstus.

Be to, kai yra baltymų perteklius,. rūgštinė reakcija organizme, dėl ko dėl pokyčių netenkama kalcio gėrimo režimas. Be to mėsos maistas, daug baltymų, dažnai turi purinų, kurių dalis nusėda sąnariuose metabolizmo metu ir sukelia podagros vystymąsi. Reikėtų pažymėti, kad sutrikimai, susiję su baltymų pertekliumi, yra daug rečiau nei sutrikimai, susiję su baltymų trūkumu.

Pakankamas baltymų kiekis maiste nustatomas pagal azoto balanso būklę. Organizmas nuolat sintetina naujus baltymus ir išskiria galutinius baltymų apykaitos produktus. Baltymuose yra azoto, kurio nėra nei riebaluose, nei angliavandeniuose. Ir jei azotas nusėda organizme kaip rezervas, jis yra tik baltymų sudėtyje. Baltymų skaidymo metu jis turi būti pašalintas kartu su šlapimu. Kad organizmas funkcionuotų reikiamu lygiu, būtina papildyti pašalintą azotą. Azoto balansas reiškia, kad suvartojamo azoto kiekis sutampa su iš organizmo išsiskiriančiu kiekiu.

Baltymų mityba

Šie produktai yra kokybiškas baltymų šaltinis, tačiau reikia atminti, kad juose yra daug riebalų, todėl nepatartina jų per daug vartoti savo mityboje. Be to didelis kiekis baltymų, riebalų perteklius taip pat pateks į organizmą.

Pageidautinas maistas, kuriame gausu baltymų: sojos sūriai, neriebūs sūriai, liesa veršiena, kiaušinių baltymai, neriebi varškė, šviežia žuvis ir jūros gėrybės, jauna ėriena, vištiena, balta mėsa.
Mažiau pageidautina vartoti tokius produktus kaip: pienas ir jogurtai su pridėtu cukrumi, raudona mėsa (nugarinė), tamsi vištienos ir kalakutienos mėsa, liesos gabalėliai, naminis varškės sūris, perdirbta mėsa lašinių pavidalu, saliamis, kumpis.

Kiaušinio baltymas yra grynas baltymas ir jame nėra riebalų. Liesoje mėsoje yra apie 50% kilokalorijų, gaunamų iš baltymų; krakmolo turinčiuose produktuose – 15 %; liesame piene – 40 %; daržovėse – 30 proc.

Pagrindinė taisyklė renkantis baltyminę dietą yra tokia: daugiau baltymų vienam kalorijų vienetui ir didelis baltymų virškinamumo koeficientas. Geriausia valgyti maistą, kuriame yra mažai riebalų ir daug baltymų. Kalorijų informaciją galima rasti ant bet kurio produkto pakuotės. Apibendrintus duomenis apie baltymų ir riebalų kiekį tuose produktuose, kurių kalorijų kiekį sunku apskaičiuoti, galima rasti specialiose lentelėse.

Termiškai apdoroti baltymai yra lengviau virškinami, nes jie tampa lengvai prieinami virškinimo trakto fermentams. Tačiau terminis apdorojimas gali sumažinti baltymų biologinę vertę dėl to, kad kai kurios aminorūgštys sunaikinamos.

Baltymų ir riebalų kiekis kai kuriuose maisto produktuose

Baltymų apykaita

Maisto įsisavinimui organizmas gali išleisti apie 15% visų suvartojamų kalorijų.
Maistas, kuriame yra daug baltymų, prisideda prie padidėjusios šilumos gamybos metabolizmo metu. Kūno temperatūra šiek tiek pakyla, o tai lemia papildomas energijos sąnaudas termogenezės procesui.

Baltymai ne visada naudojami kaip energijos šaltinis. Taip yra dėl to, kad juos naudoti kaip energijos šaltinį organizmui gali būti nenaudinga, nes iš tam tikro kiekio riebalų ir angliavandenių galima gauti daug daugiau kalorijų ir daug efektyviau nei iš panašaus kiekio baltymų. Be to, retai kada būna baltymų perteklius organizme, o jei ir yra, tai didžioji dalis baltymų pertekliaus panaudojama plastikinėms funkcijoms atlikti.

Tuo atveju, kai dietoje trūksta energijos šaltinių riebalų ir angliavandenių pavidalu, organizmas pradeda naudoti susikaupusius riebalus.

Pakankamas baltymų kiekis maiste padeda suaktyvinti ir normalizuoti lėtą medžiagų apykaitą nutukusiems žmonėms, taip pat padeda palaikyti raumenų masę.

Jei baltymų nepakanka, organizmas pereina prie raumenų baltymų vartojimo. Taip nutinka todėl, kad raumenys nėra tokie svarbūs organizmo funkcionavimui palaikyti. Dauguma kalorijų sudeginamos raumenų skaidulose, o sumažėjus raumenų masei sumažėja organizmo energijos sąnaudos.

Labai dažnai žmonės, besilaikantys įvairių dietų, norėdami numesti svorio, renkasi dietą, kurios metu su maistu į organizmą patenka labai mažai baltymų. Paprastai tai yra daržovių ar vaisių dietos. Išskyrus žalą, tokia dieta nieko neatneš. Slopinamas organų ir sistemų funkcionavimas, kai trūksta baltymų, o tai sukelia įvairius sutrikimus ir ligas. Kiekviena dieta turi būti vertinama atsižvelgiant į organizmo baltymų poreikį.

Tokiems procesams kaip baltymų asimiliacija ir jų panaudojimas energijos poreikiams, taip pat baltymų apykaitos produktų pašalinimas reikalauja daugiau skysčio. Kad išvengtumėte dehidratacijos, per dieną turėtumėte išgerti apie 2 litrus vandens.

Kaip ir kitos biologinės makromolekulės (polisacharidai, lipidai ir nukleino rūgštys), baltymai yra būtini komponentai visi gyvi organizmai ir atlieka lemiamą vaidmenį ląstelės gyvenime. Baltymai vykdo medžiagų apykaitos procesus. Jie yra tarpląstelinių struktūrų – organelių ir citoskeleto dalis, išskiriama į tarpląstelinę erdvę, kur gali veikti kaip tarp ląstelių perduodamas signalas, dalyvauti maisto hidrolizėje ir tarpląstelinės medžiagos susidaryme.

Baltymų klasifikacija pagal jų funkcijas yra gana savavališka, nes tas pats baltymas gali atlikti kelias funkcijas. Gerai ištirtas tokio daugiafunkciškumo pavyzdys yra lizil-tRNR sintetazė, aminoacil-tRNR sintetazių klasės fermentas, kuris ne tik prijungia lizino liekaną prie tRNR, bet ir reguliuoja kelių genų transkripciją. Baltymai atlieka daug funkcijų dėl savo fermentinio aktyvumo. Taigi fermentai yra motorinis baltymas miozinas, reguliuojantys baltymai proteinkinazės, transportuojantis baltymas natrio-kalio adenozintrifosfatazė ir kt.

Bakterinio ureazės fermento molekulinis modelis Helicobacter pylori

Katalizinė funkcija

Labiausiai geras žinoma funkcija baltymai organizme – įvairių cheminių reakcijų katalizė. Fermentai yra baltymai, turintys specifinių katalizinių savybių, tai yra, kiekvienas fermentas katalizuoja vieną ar daugiau panašių reakcijų. Fermentai katalizuoja sudėtingų molekulių skilimo reakcijas (katabolizmą) ir jų sintezę (anabolizmą), įskaitant DNR replikaciją ir atstatymą bei matricos sintezė RNR. Iki 2013 metų buvo aprašyta daugiau nei 5000 tūkst. Reakcijos pagreitis dėl fermentinės katalizės gali būti didžiulis: pavyzdžiui, reakcija, katalizuojama fermento orotidino 5"-fosfato dekarboksilazės, vyksta 10 17 kartų greičiau nei nekatalizuota (oroto rūgšties dekarboksilinimo pusinės eliminacijos laikas yra 78). milijonus metų be fermento ir 18 milisekundžių dalyvaujant fermentui) Molekulės, kurios prisijungia prie fermento ir keičiasi dėl reakcijos, vadinamos substratais.

Nors fermentai paprastai susideda iš šimtų aminorūgščių liekanų, tik nedidelė jų dalis sąveikauja su substratu, o dar mažesnis skaičius – vidutiniškai 3-4 aminorūgščių liekanos, dažnai esančios toli vienas nuo kito pirminėje struktūroje – tiesiogiai dalyvauja katalizė . Fermento molekulės dalis, kuri tarpininkauja substrato surišimui ir katalizei, vadinama aktyvia vieta.

Tarptautinė biochemijos ir molekulinės biologijos sąjunga 1992 m. pasiūlė galutinę hierarchinę fermentų nomenklatūrą, pagrįstą jų katalizuojamų reakcijų tipu. Pagal šią nomenklatūrą fermentų pavadinimai visada turi turėti galūnę - aza ir susidaro iš katalizuojamų reakcijų ir jų substratų pavadinimų. Kiekvienam fermentui priskiriamas individualus kodas, kuris leidžia lengvai nustatyti jo vietą fermentų hierarchijoje. Pagal jų katalizuojamų reakcijų tipą visi fermentai skirstomi į 6 klases:

• CF 1: oksidoreduktazės, katalizuojančios redokso reakcijas;
• CF 2: Transferazės, kurios katalizuoja cheminių grupių perkėlimą iš vienos substrato molekulės į kitą;
• CF 3: hidrolazės, katalizuojančios cheminių jungčių hidrolizę;
• EF 4: Liazės, kurios katalizuoja cheminių jungčių nutraukimą be hidrolizės ir susidaro dviguba jungtis viename iš produktų;
• EC 5: izomerazės, katalizuojančios struktūrinius arba geometrinius substrato molekulės pokyčius;
• EC 6: Ligazės, kurios katalizuoja cheminių ryšių tarp substratų susidarymą dėl ATP arba panašaus trifosfato difosfato jungties hidrolizės.

Struktūrinė funkcija

Daugiau informacijos: Struktūrinė baltymų funkcija, Fibriliniai baltymai

Struktūriniai citoskeleto baltymai, kaip tam tikras sutvirtinimas, suteikia ląstelėms ir daugeliui organelių formą ir dalyvauja keičiant ląstelių formą. Dauguma struktūrinių baltymų yra gijiniai: pavyzdžiui, aktino ir tubulino monomerai yra rutuliški, tirpūs baltymai, tačiau po polimerizacijos jie sudaro ilgus siūlus, sudarančius citoskeletą, kuris leidžia ląstelei išlaikyti savo formą. Kolagenas ir elastinas yra pagrindiniai jungiamojo audinio tarpląstelinės medžiagos komponentai (pavyzdžiui, kremzlės), o iš kitų. struktūrinis baltymas Keratinas susideda iš plaukų, nagų, paukščių plunksnų ir kai kurių kriauklių.

Apsauginė funkcija

Daugiau informacijos: Apsauginė funkcija baltymai

Yra keletas baltymų apsauginių funkcijų tipų:

1. Fizinė apsauga. Fizinę kūno apsaugą užtikrina kolagenas – baltymas, sudarantis jungiamojo audinio (įskaitant kaulus, kremzles, sausgysles ir giliuosius odos sluoksnius (dermos)) tarpląstelinės medžiagos pagrindą; keratinas, kuris sudaro raguotų sruogų, plaukų, plunksnų, ragų ir kitų epidermio darinių pagrindą. Paprastai tokie baltymai laikomi baltymais su struktūrinė funkcija. Šios grupės baltymų pavyzdžiai yra fibrinogenai ir trombinai, kurie dalyvauja kraujo krešėjimui.
2. Cheminė apsauga. Toksinų surišimas su baltymų molekulėmis gali užtikrinti jų detoksikaciją. Kepenų fermentai atlieka ypač lemiamą vaidmenį žmogaus organizme detoksikuojant, skaidant nuodus arba paverčiant juos tirpia forma, o tai palengvina greitą jų pasišalinimą iš organizmo.
3. Imuninė apsauga. Baltymai, sudarantys kraują ir kitus biologinius skysčius, dalyvauja organizmo gynybinėje reakcijoje tiek į žalą, tiek į patogenų ataką. Komplemento sistemos baltymai ir antikūnai (imunoglobulinai) priklauso antros grupės baltymams; jie neutralizuoja bakterijas, virusus ar svetimus baltymus. Antikūnai, kurie yra adaptyviosios imuninės sistemos dalis, prisitvirtina prie tam tikram organizmui svetimų medžiagų, antigenų ir taip juos neutralizuoja, nukreipdami į sunaikinimo vietas. Antikūnai gali būti išskiriami į tarpląstelinę erdvę arba įterpti į specializuotų B limfocitų, vadinamų plazminėmis ląstelėmis, membranas.

Reguliavimo funkcija

Daugiau informacijos: Aktyvatorius (baltymai), Proteasomas, Baltymų reguliavimo funkcija

Daugelį ląstelių viduje vykstančių procesų reguliuoja baltymų molekulės, kurios netarnauja nei kaip energijos šaltinis, nei kaip ląstelės statybinė medžiaga. Šie baltymai reguliuoja ląstelių progresavimą per ląstelės ciklą, transkripciją, transliaciją, susijungimą, kitų baltymų aktyvumą ir daugelį kitų procesų. Reguliavimo funkcija baltymai yra vykdomi per fermentinį aktyvumą (pavyzdžiui, baltymų kinazės) arba per specifinį prisijungimą prie kitų molekulių. Taigi, transkripcijos faktoriai, aktyvatoriai ir represoriniai baltymai, gali reguliuoti genų transkripcijos intensyvumą, prisijungdami prie jų reguliavimo sekų. Vertimo lygmeniu daugelio mRNR skaitymas taip pat reguliuojamas pridedant baltymų faktorių.

Svarbiausią vaidmenį ląstelėje vykstančių procesų reguliavime atlieka proteinkinazės ir baltymų fosfatazės – fermentai, kurie suaktyvina arba slopina kitų baltymų veiklą, prisijungdami prie jų arba pašalindami fosfatų grupes.

Signalo funkcija

Daugiau informacijos: Baltymų signalizacijos funkcija, Hormonai, Citokinai

Baltymų signalinė funkcija – tai baltymų gebėjimas tarnauti kaip signalinės medžiagos, perduodančios signalus tarp ląstelių, audinių, organų ir organizmų. Signalizacijos funkcija dažnai derinama su reguliavimo funkcija, nes daugelis tarpląstelinių reguliuojančių baltymų taip pat perduoda signalus.

Signalizacijos funkciją atlieka baltymai – Hormonai, Citokinai, augimo faktoriai ir kt.

Hormonai pernešami kraujyje. Dauguma gyvūnų hormonų yra baltymai arba peptidai. Hormono prisijungimas prie jo receptoriaus yra signalas, sukeliantis ląstelių atsaką. Hormonai reguliuoja medžiagų koncentracijas kraujyje ir ląstelėse, augimą, dauginimąsi ir kitus procesus. Tokių baltymų pavyzdys yra insulinas, reguliuojantis gliukozės koncentraciją kraujyje.

Ląstelės sąveikauja viena su kita, naudodamos signalinius baltymus, perduodamus per tarpląstelinę medžiagą. Tokie baltymai apima, pavyzdžiui, citokinus ir augimo faktorius.

Citokinai yra peptidinės signalizacijos molekulės. Jie reguliuoja ląstelių sąveiką, lemia jų išlikimą, skatina arba slopina augimą, diferenciaciją, funkcinį aktyvumą ir apoptozę, užtikrina imuninės, endokrininės ir nervų sistemų veiksmų koordinavimą. Citokinų pavyzdys yra naviko nekrozės faktorius, kuris perduoda uždegiminius signalus tarp kūno ląstelių.

Transporto funkcija

Daugiau informacijos: Transporto funkcija baltymai

Tirpūs baltymai, dalyvaujantys mažų molekulių pernešime, turi turėti didelį afinitetą substratui, kai jo yra didelės koncentracijos, ir lengvai išsiskirti mažos substrato koncentracijos vietose. Transporto baltymų pavyzdys yra hemoglobinas, pernešantis deguonį iš plaučių į kitus audinius ir anglies dvideginį iš audinių į plaučius, be to, jam homologiški baltymai, randami visose gyvų organizmų karalystėse.

Kai kurie membraniniai baltymai dalyvauja pernešant mažas molekules per ląstelės membraną, keičiant jos pralaidumą. Lipidinis membranos komponentas yra atsparus vandeniui (hidrofobinis), kuris neleidžia difuzijai poliarinėms arba įkrautoms (jonų) molekulėms. Membranų transportavimo baltymai paprastai skirstomi į kanalo baltymus ir nešiklius. Kanalo baltymuose yra vidinių vandens užpildytų porų, kurios leidžia jonams (per jonų kanalus) arba vandens molekulėms (per akvaporino baltymus) judėti per membraną. Daugelis jonų kanalų yra skirti transportuoti tik vieną joną; taigi, kalio ir natrio kanalai dažnai atskiria šiuos panašius jonus ir praleidžia tik vieną iš jų. Transporteriniai baltymai, kaip ir fermentai, jungiasi su kiekviena pernešama molekule ar jonu ir, skirtingai nei kanalai, gali atlikti aktyvus transportas naudojant ATP energiją. „Ląstelės jėgainė“ - ATP sintazė, kuri sintetina ATP dėl protonų gradiento, taip pat gali būti priskirta prie membranos transportavimo baltymų.

Atsarginė (atsarginė) funkcija

Šie baltymai apima vadinamuosius rezervinius baltymus, kurie saugomi kaip energijos ir medžiagos šaltinis augalų sėklose (pavyzdžiui, 7S ir 11S globulinai) ir gyvūnų kiaušiniuose. Nemažai kitų baltymų organizme naudojami kaip aminorūgščių šaltinis, kurie savo ruožtu yra biologiškai aktyvių medžiagų, reguliuojančių medžiagų apykaitos procesus, pirmtakai.

Receptoriaus funkcija

Daugiau informacijos: Ląstelių receptorius

Baltymų receptoriai gali būti tiek citoplazmoje, tiek įterpti į ląstelės membraną. Viena receptorių molekulės dalis jaučia signalą, kuris dažnai yra cheminis, o kai kuriais atvejais ir šviesos, mechaninis poveikis(pvz., tempimas) ir kiti dirgikliai. Kai signalas veikia tam tikrą molekulės dalį – receptoriaus baltymą – atsiranda jo konformaciniai pokyčiai. Dėl to pasikeičia kitos molekulės dalies, perduodančios signalą kitiems ląstelių komponentams, konformacija. Yra keli signalo perdavimo mechanizmai. Kai kurie receptoriai katalizuoja tam tikrus cheminė reakcija; kiti naudojami kaip jonų kanalai, kurie atsidaro arba užsidaro, kai juos suveikia signalas; dar kiti specifiškai suriša tarpląstelines pasiuntinių molekules. Membraniniuose receptoriuose molekulės dalis, kuri jungiasi su signaline molekule, yra ląstelės paviršiuje, o signalą perduodantis domenas yra viduje.

Variklio (variklio) funkcija

Visa motorinių baltymų klasė užtikrina kūno judesius, pavyzdžiui, raumenų susitraukimą, įskaitant judėjimą (miozinas), ląstelių judėjimą kūne (pavyzdžiui, ameboidinį leukocitų judėjimą), blakstienų ir žvynelių judėjimą, be to, aktyvų ir kryptingą. intraląstelinis transportas (kinezinas, dyneinas). Dineinai ir kinezinai perneša molekules išilgai mikrotubulių, naudojant ATP hidrolizę kaip energijos šaltinį. Dineinai perneša molekules ir organelius iš periferinių ląstelės dalių centrosomos link, kinezinai – priešinga kryptimi. Dineinai taip pat yra atsakingi už blakstienų ir žvynelių judėjimą eukariotuose. Citoplazminiai miozino variantai gali būti susiję su molekulių ir organelių pernešimu išilgai mikrofilamentų.