Функция в клетке белка: строение, свойства, функции — урок. Биология, 9 класс.

Функции белка в организме

Польза белка не сводится лишь к росту мышц.

Теги:

Вопрос-ответ

Здоровье

Популярное

Рацион

Getty Images

Белок имеет решающее значение для хорошего здоровья. Фактически, его название на английском (protein) происходит от греческого слова proteos, что означает «первичный» или «занимающий первое место». Белки состоят из аминокислот, которые соединяются в длинные цепи. Существует 20 аминокислот, которые помогают формировать тысячи различных белков в теле. Белки делают большую часть своей работы в клетке и выполняют множество различных функций. Ниже — девять наиболее важных из них.

1. Рост тканей

Организму нужен белок для роста и поддержания тканей. При этом белки постоянно обновляются: в нормальных условиях тело расщепляет то же количество белка, которое оно использует для создания и восстановления тканей. В некоторых случаях оно расщепляет больше белка, чем может создать, тем самым увеличивая потребности вашего организма. Обычно это происходит в периоды болезни, во время беременности и при кормлении грудью. Людям, восстанавливающимся после травмы или операции, пожилым людям и спортсменам также требуется больше белка.

(Читайте также: 9 вопросов о белке, ответы на которые вы искали)

2. Вызывают биохимические реакции

Ферменты — это белки, которые инициируют тысячи биохимических реакций, происходящих внутри и вне клеток. Структура ферментов позволяет им объединяться с другими молекулами внутри клетки, катализируя реакции, необходимые для вашего метаболизма. Ферменты также могут функционировать вне клетки, например, пищеварительные ферменты, такие как лактаза, которая помогает переваривать молочный сахар. От работы ферментов зависит много процессов в вашем теле: пищеварение, производство энергии, свертывание крови, сокращение мышц и прочие. Отсутствие или неправильное функционирование этих ферментов может приводить к заболеваниям.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

3.

Действуют как посредник

Некоторые белки представляют собой гормоны — химические посредники, помогающие вашим клеткам, тканям и органам взаимодействовать между собой. Они производятся и секретируются эндокринными тканями или железами, а затем транспортируются в крови к тканям или органам-мишеням, где связываются с рецепторами белка на поверхности клетки.

(Читайте также: Как белок помогает в похудении)

4. Обеспечивают структуру

Некоторые белки — волокнистые, они придают клеткам и тканям жесткость и прочность. К таким белкам относятся кератин, коллаген и эластин, которые помогают формировать соединительный каркас определенных структур тела. Кератин — это структурный белок, который содержится в коже, волосах и ногтях. Коллаген — самый распространенный белок в организме, наиболее представлен в костях, сухожилиях, связках и коже. Эластин в несколько сотен раз гибче коллагена. Его высокая эластичность позволяет многим тканям возвращаться к своей первоначальной форме после растяжения или сокращения, например, легким и артериям.

5. Поддерживают pH

Белок играет жизненно важную роль в регулировании концентрации кислот и оснований в крови и других жидкостях организма. Кислотно-щелочное состояние (КЩС) оценивается с помощью шкалы pH. Он колеблется от 0 до 14, где 0 означает наиболее кислый, 7 нейтральный и 14 наиболее щелочной. Различные буферные системы позволяют жидкостям в теле поддерживать нормальный диапазон pH. Телу необходим постоянный pH, так как даже небольшое его изменение может быть вредным или потенциально смертельным. Один из способов, которым ваше тело регулирует КЩС, — это белки. Примером может служить гемоглобин, белок, из которого состоят эритроциты. Он связывает небольшое количество кислоты, помогая поддерживать нормальный уровень pH в крови. Другие буферные системы в организме включают фосфат и бикарбонат.

(Читайте также: Какой белок лучше — животный или растительный)

6. Поддерживают баланс жидкости

Белки регулируют процессы в организме, чтобы поддерживать баланс жидкости. Альбумин и глобулин — это белки в крови, которые помогают поддерживать водный баланс в организме, притягивая и удерживая воду. Если вы не едите достаточно белка, уровень альбумина и глобулина в конечном итоге снижается. Следовательно, эти белки больше не могут удерживать кровь в кровеносных сосудах, и жидкость вытесняется в промежуточное пространство между вашими клетками. По мере того, как жидкость продолжает накапливаться, возникает отек, особенно в области живота. Это форма тяжелой белковой недостаточности, называемой квашиоркор, которая развивается, когда человек потребляет достаточно калорий, но не потребляет достаточное количество белка. Квашиоркор редко встречается в развитых регионах мира и чаще встречается в районах голода.

7. Укрепляют иммунное здоровье

Белки помогают формировать иммуноглобулины или антитела для борьбы с инфекцией. Антитела — это белки в крови, которые помогают защитить человека от вредных «захватчиков» — бактерий и вирусов. Когда эти чужеродные агенты проникают в клетки, тело вырабатывает антитела, которые помечают их для уничтожения. Без этих антител бактерии и вирусы могли бы беспрепятственно размножаться и поражать тело болезнями. Как только организм вырабатывает антитела против определенных микроорганизмов, клетки запоминают, как их вырабатывать. Это позволяет антителам быстро отреагировать в следующий раз, когда конкретный возбудитель болезни вторгнется в тело снова. В результате в организме вырабатывается иммунитет против болезней, которым он подвержен.

(Читайте также: 9 простых способов приготовить белковый перекус)

8. Транспортировка и хранение питательных веществ

Транспортные белки переносят вещества по кровотоку — в клетки, из клеток или внутри клеток. Вещества, переносимые этими белками, включают нутриенты, такие как витамины или минералы, сахар в крови, холестерин и кислород. Например, гемоглобин — это белок, который переносит кислород из легких в ткани тела. Транспортеры глюкозы (GLUT) перемещают глюкозу в клетки, а липопротеины переносят холестерин и другие жиры в крови. Белковые переносчики специфичны, то есть они связываются только с определенными веществами. Другими словами, переносчик белка, который перемещает глюкозу, не будет перемещать холестерин. Белки также выполняют роль хранилища. Ферритин — запасающий белок, в котором хранится железо.

9. Обеспечивают энергией

Белки могут снабжать организм энергией. Белок содержит четыре килокалории на грамм, столько же энергии, сколько и углеводы. Наибольшее количество энергии обеспечивают жиры — девять килокалорий на грамм. Однако белок — это последнее, что ваше тело хочет использовать для получения энергии, поскольку это ценное питательное вещество широко используется в нем. Углеводы и жиры гораздо лучше подходят для получения энергии, так как организм сохраняет резервы для использования их в качестве топлива. Более того, они метаболизируются более эффективно по сравнению с белком. При нормальных обстоятельствах белок обеспечивает тело очень небольшим количеством энергии. Однако в состоянии голодания организм начинает разрушать скелетные мышцы, чтобы аминокислоты могли снабжать вас энергией.

(Читайте также: Как употреблять белок, чтобы он помогал нарастить мышцы)

Функции белка в организме

☰

Белки в живых организмах выполняют множество важных функций. Поэтому в организмах существует множество различных белков.

Ферментативная функция белков заключается в том, что они служат катализаторами различных химических реакций, протекающих в организме. Ферментативную функцию по-другому называют каталитической. При катализе происходит ускорение химических реакций, причем это ускорение может быть даже в миллионы раз.

Белков-ферментов тысячи, каждый из них обслуживает свою химическую реакции или группу схожих реакций. По типу обслуживаемых реакций ферменты делят на классы. Например, оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции, гидролазы обеспечивают гидролиз химических связей и т. д. Реакцию катализирует не вся молекула фермента, а только ее так называемый активный центр. Он включает часть молекулы, которая связывает субстрат (молекулу, которая подвергается превращению), и несколько аминокислот (часто не вместе расположенных), которые обеспечивают саму реакцию.

Белки выполняют структурную функцию. Они входят в состав клеточных мембран и органоидов, межклеточного вещества (белки коллаген и эластин), волос, ногтей и т. п. (кератин).

Двигательная функция белков заключается в сокращении мышц (актин и миозин), обеспечении движения клеток, их ресничек и жгутиков.

Существуют белки, которые обеспечивают перенос различных веществ как внутри клетки, так и по всему организму. Такие белки обеспечивают транспортную функцию. Они легко связываются с субстратом, когда его концентрация высока, и легко высвобождают его при низкой концентрации. К транспортным белкам относится гемоглобин. В легких он связывает кислород и высвобождает углекислый газ, а в тканях наоборот.

Ряд белков, входящих в состав мембран клеток, обеспечивают транспорт малых молекул через мембрану. Такой транспорт может быть как пассивным (белки-каналы), так и активным (белки-переносчики).

Регуляторная и сигнальная функции белков разнообразны. Многие внутриклеточные процессы (клеточный цикл, транскрипция и трансляция, активация или подавление активности других белков и т. д.) регулируются белками.

Многие гормоны — это белки, переносимые кровью. Когда гормон связывается с определенным рецептором, то клетка получает сигнал, в результате чего в ней запускается ответная реакция. Гормоны регулируют концентрации веществ, процесс роста, период размножения и др.

Клетки взаимодействуют между собой посредством сигнальных белков, которые передаются через межклеточное вещество. Например, такие сигналы могут стимулировать или подавлять рост клеток. Таким образом обеспечивается согласованность работы клеток той или иной системы органов.

Выделяют рецепторную функцию белков. Белки-рецепторы могут находиться как в цитоплазме, так и в мембранах. Когда на рецептор действует химическое вещество или физический стимул (свет, давление и др), то он изменяется. Это изменение молекулы передается в другие части клетки, посредством катализа определенной реакции, прохождения ионов или связывания молекул-посредников.

Защитная функция белков также весьма разнообразна. Коллаген и кератин обеспечивают не только структурную функцию, но и физическую защиту организма. Также физически организм защищают фибриногены и тромбины, свертывающие кровь в местах ранения (контакта с воздухом).

Белки обеспечивают химическую защиту, связывая и расщепляя чужеродные токсины или вырабатывая свои (для защиты от других организмов).

Защитными белками являются антитела, которые обезвреживают микроорганизмы и чужеродные белки. Так белки обеспечивают иммунную защита.

Если в организме возникает дефицит углеводов и жиров, то белки, распадаясь до конечных продуктов, могут выполнять энергетическую функцию.

Белки могут запасаться как источник энергии и источник аминокислот (например, в яйцеклетках). Это запасающая функция белков.

Роль белков в организме — Science Learning Hub

Добавить в коллекцию

Белки — это молекулы, состоящие из аминокислот. Они закодированы нашими генами и составляют основу живых тканей. Они также играют центральную роль в биологических процессах. Например, белки катализируют реакции в нашем организме, транспортируют такие молекулы, как кислород, поддерживают наше здоровье как часть иммунной системы и передают сообщения от клетки к клетке.

Синтез белка

Ген — это сегмент молекулы ДНК, который содержит инструкции, необходимые для создания уникального белка. Все наши клетки содержат одни и те же молекулы ДНК, но каждая клетка использует разную комбинацию генов для создания определенных белков, необходимых ей для выполнения своих специализированных функций.

Синтез белка состоит из 2 основных стадий. 1-й этап известен как транскрипция, где формируется молекула-мессенджер (мРНК). Эта молекула транскрибируется с молекулы ДНК и несет копию информации, необходимой для создания белка. На 2-м этапе молекула мРНК покидает ядро ​​и направляется в цитоплазму, где клеточные рибосомы считывают информацию и начинают собирать белок в процессе, называемом трансляцией 9.0003

Во время трансляции рибосомы считывают последовательность мРНК, состоящую из трех оснований. Каждая из этих трехбуквенных комбинаций (называемых кодонами) кодирует определенную аминокислоту. Например, последовательность оснований ТТТ кодирует аминокислоту лизин.

Имеется 4 основания (аденин, тимин, гуанин и цитозин) и, следовательно, 64 (4 ³ ) возможных кодонов, указанных с использованием комбинации из 3 оснований. Однако для построения всех белков в нашем организме требуется всего 20 аминокислот (некоторые аминокислоты определяются более чем одним кодоном). Именно определенная последовательность аминокислот определяет форму и функцию белка.

На синтез белка, как и на многие другие биологические процессы, могут влиять факторы окружающей среды. К ним относятся материнское питание, температурный стресс, уровень кислорода и воздействие химических веществ

Различные типы белков

В нашем организме содержится множество различных типов белков. Все они играют важную роль в нашем росте, развитии и повседневном функционировании. Вот несколько примеров:

• Ферменты — это белки, которые облегчают биохимические реакции, например, пепсин — это пищеварительный фермент в желудке, который помогает расщеплять белки в пище.
• Антитела — это белки, вырабатываемые иммунной системой для удаления чужеродных веществ и борьбы с инфекциями.
• ДНК-ассоциированные белки регулируют структуру хромосом во время клеточного деления и/или играют роль в регуляции экспрессии генов, например, гистоны и когезиновые белки
• Сократительные белки участвуют в сокращении и движении мышц, например, актин и миозин
• Структурные белки обеспечивают поддержку в нашем организме, например, белки в наших соединительных тканях, такие как коллаген и эластин.
• Гормональные белки координируют функции организма, например, инсулин контролирует концентрацию сахара в крови, регулируя поглощение глюкозы клетками.
• Транспортные белки перемещают молекулы по нашему телу, например, гемоглобин переносит кислород через кровь.

Альтернативные роли белков

Каждый белок играет определенную роль в нашем организме. Однако ученые обнаружили, что некоторые белки выполняют более 1 роли.

Например, д-р Джулия Хорсфилд возглавляет группу по структуре и развитию хромосом в Университете Отаго. Ее лаборатория исследует, как когезиновые белки, которые регулируют структуру хромосом во время клеточного деления, также участвуют в обеспечении того, чтобы гены включались или выключались в нужное время во время развития. Джулия и ее коллеги сосредотачиваются на влиянии снижения когезиновых белков на экспрессию генов у рыбок данио и используют эти результаты для лучшего понимания конкретных заболеваний человека

Полезная ссылка

Посетите веб-сайт Learn Genetics, чтобы отправиться в анимированные туры, посвященные ДНК, генам, хромосомам, белкам, наследственности и признакам.

Опубликовано 10 июня 2011 года. Загрузить 0 шт.

Загрузить все

Cell Function | ВИДЯЩАЯ Обучение

Структурные и функциональные характеристики различных типов клеток определяются природой присутствующих белков. Клетки разных типов имеют разные функции, потому что структура и функция клетки тесно связаны. Очевидно, что очень тонкая клетка плохо подходит для выполнения защитной функции. Костные клетки не имеют соответствующей структуры для проведения нервных импульсов. Так же, как существует много типов клеток, существуют различные функции клеток. Общие клеточные функции включают перемещение веществ через клеточную мембрану, деление клеток с образованием новых клеток и синтез белка.

Перемещение веществ через клеточную мембрану

Выживание клетки зависит от сохранения разницы между внеклеточным и внутриклеточным материалом. Механизмы движения через клеточную мембрану включают простую диффузию, осмос, фильтрацию, активный транспорт, эндоцитоз и экзоцитоз.

Простая диффузия – это перемещение частиц (растворенных веществ) из области с более высокой концентрацией растворенного вещества в область с более низкой концентрацией растворенного вещества. Осмос — это диффузия молекул растворителя или воды через избирательно проницаемую мембрану. Фильтрация использует давление для проталкивания веществ через мембрану. Активный транспорт перемещает вещества против градиента концентрации из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией. Он требует молекулы-носителя и использует энергию. Эндоцитоз относится к образованию везикул для переноса частиц и капель снаружи внутрь клетки. Секреторные везикулы перемещаются изнутри наружу клетки путем экзоцитоза.

Деление клеток

Деление клеток — это процесс образования новых клеток для роста, восстановления и замены в организме. Этот процесс включает деление ядерного материала и деление цитоплазмы. Все клетки организма (соматические клетки), кроме тех, которые дают начало яйцеклетки и спермиям (гаметам), размножаются митозом. Яйцеклетки и сперматозоиды образуются в результате особого типа деления ядра, называемого мейозом, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Деление цитоплазмы называется цитокинезом.

Соматические клетки размножаются путем митоза, в результате чего образуются две клетки, идентичные одной родительской клетке. Интерфаза – это период между последовательными делениями клетки. Это самая длинная часть клеточного цикла. Последовательными стадиями митоза являются профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Цитокинез, деление цитоплазмы, происходит во время телофазы.

Мейоз — это особый тип клеточного деления, происходящий при образовании гамет, или яйцеклеток, и сперматозоидов. Эти клетки имеют только 23 хромосомы, вдвое меньше, чем в соматических клетках, поэтому, когда происходит оплодотворение, результирующая клетка снова будет иметь 46 хромосом, 23 из яйцеклетки и 23 из спермы.

Репликация ДНК и синтез белка

Белки, синтезируемые в цитоплазме, выполняют функции структурных материалов, ферментов, регулирующих химические реакции, гормонов и других жизненно важных веществ.