Protein, vai trò sinh học sẽ được xem xét ngày hôm nay, là các hợp chất cao phân tử được xây dựng từ các axit amin. Trong số tất cả các hợp chất hữu cơ khác, chúng là một trong những hợp chất phức tạp nhất về cấu trúc của chúng. Theo thành phần nguyên tố, protein khác với chất béo và carbohydrate: ngoài oxy, hydro và carbon, chúng còn chứa nitơ. Ngoài ra, lưu huỳnh là thành phần không thể thiếu của các protein quan trọng nhất và một số còn chứa iốt, sắt và phốt pho.
Vai trò sinh học của protein rất cao. Chính những hợp chất này tạo nên phần lớn khối lượng của nguyên sinh chất, cũng như nhân của tế bào sống. Protein được tìm thấy trong tất cả các sinh vật động vật và thực vật.
Một hoặc nhiều chức năng
Vai trò sinh học và chức năng của các hợp chất khác nhau của chúng là khác nhau. Là một chất có cấu trúc hóa học đặc trưng, mỗi protein thực hiện một chức năng chuyên biệt cao. Chỉ trong một số trường hợp, nó có thể thực hiện một số liên kết với nhau cùng một lúc. Ví dụ, adrenaline, được sản xuất trong tủytuyến thượng thận, đi vào máu, làm tăng huyết áp và tiêu thụ oxy, lượng đường trong máu. Ngoài ra, nó còn là chất kích thích quá trình trao đổi chất, ở động vật máu lạnh nó còn là chất trung gian của hệ thần kinh. Như bạn có thể thấy, nó thực hiện nhiều chức năng cùng một lúc.
Chức năng enzym (xúc tác)
Các phản ứng sinh hóa đa dạng xảy ra trong cơ thể sống được thực hiện trong điều kiện ôn hòa, trong đó nhiệt độ gần 40 ° C, và các giá trị pH gần như trung tính. Trong những điều kiện này, tốc độ dòng chảy của nhiều người trong số họ là không đáng kể. Vì vậy, để chúng được hiện thực hóa, cần có các enzym - chất xúc tác sinh học đặc biệt. Hầu hết tất cả các phản ứng, ngoại trừ quá trình quang phân của nước, được xúc tác trong cơ thể sống bởi các enzym. Các nguyên tố này là protein hoặc phức hợp của protein với một đồng yếu tố (phân tử hữu cơ hoặc ion kim loại). Enzyme hoạt động rất chọn lọc, bắt đầu quá trình cần thiết. Vì vậy, chức năng xúc tác được thảo luận ở trên là một trong những chức năng mà protein thực hiện. Tuy nhiên, vai trò sinh học của các hợp chất này không chỉ giới hạn ở việc thực hiện nó. Có nhiều tính năng khác mà chúng ta sẽ xem xét bên dưới.
Chức năng vận chuyển
Đối với sự tồn tại của một tế bào, cần có nhiều chất đi vào bên trong nó để cung cấp năng lượng và vật chất xây dựng cho tế bào. Tất cả các màng sinh học đều được xây dựng theo một điểm chungnguyên tắc. Đây là một lớp kép của lipid, các protein được ngâm trong đó. Đồng thời, các vùng ưa nước của các đại phân tử tập trung trên bề mặt của màng, và các "đuôi" kỵ nước tập trung theo chiều dày của chúng. Cấu trúc này không thấm nước với các thành phần quan trọng: axit amin, đường, ion kim loại kiềm. Sự xâm nhập của các yếu tố này vào tế bào xảy ra với sự trợ giúp của các protein vận chuyển được gắn trong màng tế bào. Ví dụ, vi khuẩn có một loại protein đặc biệt vận chuyển đường lactose (đường sữa) qua màng ngoài.
Sinh vật đa bào có hệ thống vận chuyển các chất khác nhau từ cơ quan này sang cơ quan khác. Chúng ta đang nói chủ yếu về hemoglobin (hình trên). Ngoài ra, albumin huyết thanh (protein vận chuyển) liên tục hiện diện trong huyết tương. Nó có khả năng tạo phức mạnh với các axit béo được hình thành trong quá trình tiêu hóa chất béo, cũng như với một số axit amin kỵ nước (ví dụ, với tryptophan) và với nhiều loại thuốc (một số penicilin, sulfonamit, aspirin). Transferrin, chất trung gian vận chuyển các ion sắt trong cơ thể, là một ví dụ khác. Chúng ta cũng có thể đề cập đến ceruplasmin, mang các ion đồng. Vì vậy, chúng ta đã xem xét chức năng vận chuyển mà protein thực hiện. Theo quan điểm này, vai trò sinh học của chúng cũng rất quan trọng.
Chức năng thụ cảm
Protein thụ thể có tầm quan trọng rất lớn, đặc biệt là đối với sự hỗ trợ sự sống của các sinh vật đa bào. Chúng được tích hợp sẵnvào màng tế bào sinh chất và dùng để nhận biết và biến đổi thêm các tín hiệu đi vào tế bào. Trong trường hợp này, các tín hiệu có thể từ các ô khác và từ môi trường. Các thụ thể acetylcholine hiện đang được nghiên cứu nhiều nhất. Chúng nằm ở một số điểm tiếp xúc giữa các dây thần kinh trên màng tế bào, bao gồm cả ở các điểm nối thần kinh cơ, trong vỏ não. Các protein này tương tác với acetylcholine và truyền tín hiệu vào tế bào.
Chất dẫn truyền thần kinh để nhận tín hiệu và chuyển đổi nó phải được loại bỏ để tế bào có cơ hội chuẩn bị cho việc nhận biết các tín hiệu khác. Để làm được điều này, người ta sử dụng acetylcholinesterase - một loại enzyme đặc biệt xúc tác quá trình thủy phân acetylcholine thành choline và acetate. Có đúng là chức năng thụ cảm mà protein thực hiện cũng rất quan trọng không? Vai trò sinh học của chức năng tiếp theo, bảo vệ đối với cơ thể là rất lớn. Đơn giản là người ta không thể không đồng ý với điều này.
Chức năng bảo vệ
Trong cơ thể, hệ thống miễn dịch phản ứng với sự xuất hiện của các phần tử lạ trong đó bằng cách sản xuất một số lượng lớn các tế bào bạch huyết. Chúng có thể làm hỏng các phần tử một cách chọn lọc. Các phần tử lạ như vậy có thể là tế bào ung thư, vi khuẩn gây bệnh, các phần tử siêu phân tử (đại phân tử, vi rút, v.v.). Tế bào lympho B là một nhóm tế bào lympho sản xuất các protein đặc biệt. Các protein này được giải phóng vào hệ thống tuần hoàn. Chúng nhận ra các hạt ngoại lai, đồng thời hình thành một phức hợp đặc hiệu cao ở giai đoạn phá hủy. Những protein này được gọi là globulin miễn dịch. Chất lạ được gọi là kháng nguyên.kích hoạt phản ứng của hệ thống miễn dịch.
Chức năng cấu trúc
Bên cạnh các protein thực hiện các chức năng chuyên biệt cao, cũng có những protein có ý nghĩa chủ yếu là cấu trúc. Nhờ chúng, độ bền cơ học được cung cấp, cũng như các đặc tính khác của các mô của cơ thể sống. Trước hết, những protein này bao gồm collagen. Collagen (hình bên dưới) ở động vật có vú chiếm khoảng 1/4 khối lượng protein. Nó được tổng hợp trong các tế bào chính tạo nên mô liên kết (gọi là nguyên bào sợi).
Ban đầu, collagen được hình thành dưới dạng procollagen - tiền chất của nó, trải qua quá trình xử lý hóa học trong nguyên bào sợi. Sau đó, nó được hình thành dưới dạng ba chuỗi polypeptide xoắn lại thành hình xoắn ốc. Chúng kết hợp bên ngoài nguyên bào sợi thành các sợi collagen có đường kính vài trăm nanomet. Dạng sợi collagen thứ hai, có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi. Trong các mô đàn hồi (thành phổi, mạch máu, da), chất nền ngoại bào, ngoài collagen, còn chứa protein elastin. Nó có thể trải dài trên một phạm vi khá rộng và sau đó trở lại trạng thái ban đầu. Một ví dụ khác về protein cấu trúc có thể được đưa ra ở đây là tơ fibroin. Nó được phân lập trong quá trình hình thành nhộng của sâu tơ. Nó là thành phần chính của sợi tơ tằm. Hãy chuyển sang phần mô tả về protein vận động.
Protein vận động
Và trong việc thực hiện các quá trình vận động, vai trò sinh học của protein là rất lớn. Hãy nói sơ qua về chức năng này. Cơ co là quá trình chuyển hóa năng lượng thành công cơ học. Những người tham gia trực tiếp của nó là hai protein - myosin và actin. Myosin có cấu trúc rất khác thường. Nó được hình thành từ hai đầu hình cầu và một đuôi (một phần hình sợi dài). Khoảng 1600 nm là chiều dài của một phân tử. Các đầu chiếm khoảng 200 nm.
Actin (hình trên) là một protein hình cầu có trọng lượng phân tử là 42.000, nó có thể trùng hợp để tạo thành một cấu trúc dài và tương tác ở dạng này với đầu myosin. Một đặc điểm quan trọng của quá trình này là sự phụ thuộc của nó vào sự hiện diện của ATP. Nếu nồng độ của nó đủ cao, phức hợp được tạo thành bởi myosin và actin sẽ bị phá hủy, và sau đó nó được phục hồi trở lại sau khi xảy ra quá trình thủy phân ATP do tác dụng của myosin ATPase. Ví dụ, quá trình này có thể được quan sát thấy trong một dung dịch có cả hai protein. Nó trở nên nhớt do sự hình thành của một phức chất cao phân tử trong điều kiện không có ATP. Khi nó được thêm vào, độ nhớt giảm mạnh do sự phá hủy của phức hợp được tạo ra, sau đó nó dần dần bắt đầu phục hồi do kết quả của quá trình thủy phân ATP. Trong quá trình co cơ, những tương tác này đóng vai trò rất quan trọng.
Kháng sinh
Chúng tôi tiếp tục tiết lộ chủ đề "Vai trò sinh học của protein đối với cơ thể." Một nhóm rất lớn và rất quan trọngcác hợp chất tự nhiên tạo nên các chất gọi là chất kháng sinh. Chúng có nguồn gốc vi sinh vật. Các chất này do các loại vi sinh vật đặc biệt tiết ra. Vai trò sinh học của axit amin và protein là không thể chối cãi, nhưng kháng sinh thực hiện một chức năng đặc biệt, rất quan trọng. Chúng ức chế sự phát triển của vi sinh vật cạnh tranh với chúng. Vào những năm 1940, việc phát hiện và sử dụng thuốc kháng sinh đã tạo ra một cuộc cách mạng trong việc điều trị các bệnh truyền nhiễm do vi khuẩn gây ra. Cần lưu ý rằng trong hầu hết các trường hợp, thuốc kháng sinh không hoạt động trên vi-rút, vì vậy việc sử dụng chúng làm thuốc kháng vi-rút sẽ không hiệu quả.
Ví dụ về thuốc kháng sinh
Nhóm penicillin là nhóm đầu tiên được đưa vào thực hành. Ví dụ về nhóm này là ampicillin và benzylpenicillin. Thuốc kháng sinh rất đa dạng về cơ chế hoạt động và bản chất hóa học. Một số trong số đó được sử dụng rộng rãi ngày nay tương tác với ribosome của con người, trong khi sự tổng hợp protein bị ức chế trong ribosome của vi khuẩn. Đồng thời, chúng hầu như không tương tác với các ribosome của sinh vật nhân thực. Do đó, chúng có khả năng phá hủy tế bào vi khuẩn, và hơi độc đối với động vật và con người. Những loại thuốc kháng sinh này bao gồm streptomycin và levomycetin (chloramphenicol).
Vai trò sinh học của quá trình sinh tổng hợp protein là rất quan trọng, và bản thân quá trình này cũng có nhiều giai đoạn. Chúng tôi sẽ chỉ nói về nó trong điều kiện chung.
Quá trình và vai trò sinh học của quá trình sinh tổng hợp protein
Quy trình này gồm nhiều bước và rất phức tạp. Nó xảy ra trong ribosome -các bào quan đặc biệt. Tế bào chứa nhiều ribôxôm. Ví dụ, E. coli có khoảng 20 nghìn trong số đó.
"Mô tả quá trình sinh tổng hợp protein và vai trò sinh học của nó" - một nhiệm vụ mà nhiều người trong chúng ta đã nhận ở trường. Và đối với nhiều người, điều đó thật khó khăn. Chà, chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu xem.
Phân tử protein là chuỗi polypeptit. Như bạn đã biết, chúng bao gồm các axit amin riêng lẻ. Tuy nhiên, sau này không đủ hoạt động. Để kết hợp và tạo thành một phân tử protein, chúng cần có sự hoạt hóa. Nó xảy ra do hoạt động của các enzym đặc biệt. Mỗi axit amin có một loại enzim riêng được điều chỉnh cụ thể cho nó. Nguồn năng lượng cho quá trình này là ATP (adenosine triphosphate). Kết quả của sự hoạt hóa, axit amin trở nên không bền hơn và liên kết dưới tác động của enzyme này thành t-RNA, enzyme này sẽ chuyển nó đến ribosome (do đó, RNA này được gọi là vận chuyển). Do đó, các axit amin được hoạt hóa kết nối với tRNA đi vào ribosome. Ribosome là một loại băng tải để tập hợp các chuỗi protein từ các axit amin đến.
Vai trò của quá trình tổng hợp protein là rất khó để đánh giá quá cao, vì các hợp chất được tổng hợp thực hiện các chức năng rất quan trọng. Hầu hết tất cả các cấu trúc tế bào đều được tạo thành từ chúng.
Như vậy, chúng ta đã mô tả một cách tổng quát về quá trình sinh tổng hợp protein và vai trò sinh học của nó. Phần này kết thúc phần giới thiệu của chúng tôi về protein. Chúng tôi hy vọng bạn có mong muốn tiếp tục nó.
