Основы молекулярной биологии. Часть 1: Молекулярная биология клетки - А.Н. Огурцов 2011

Нуклеиновые кислоты и белки
Функции белков

Белок - это отдельный полипептид или агрегат нескольких полипептидов, выполняющий биологическую функцию.

Следует подчеркнуть, что полипетид - понятие химическое, а белок - понятие биологическое.

Например, иммуноглобулин состоит из четырех полипептидных цепей, которые по отдельности не являются белками, белок - только их функциональный агрегат (см. п.6.6.1).

Выделяют девять функций белка.

1. Структурная функция. Белки входят в состав всех клеточных органелл: мембранных - Плазматическая мембрана, ядерная оболочка, Эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, Лизосомы, Пероксисомы, вакуоли, Митохондрии, пластиды - и немембранных - хромосомы, Рибосомы, клеточный центр (центриоли), Реснички и жгутики, микрофиламенты.

2. Каталитическая функция. Все биокатализаторы (кроме рибозимов) - белки. Эта функция в 1982 году перестала считаться уникальной. Выяснилось, что некоторые РНК тоже обладают каталитической активностью. Их называют РНКзимами или рибозимами.

3. Защитная функция (пока уникальна). Антитела - это белки. Иммуноглобулины "склеивают" Антигены и образуется преципитат.

4. Регуляторная функция. На клеточном уровне: белки-репрессоры и белки-активаторы транскрипции. На уровне организма: некоторые ГОРМОНЫ - белки.

Например, гормон поджелудочной железы Инсулин регулирует переход глюкозы через плазматическую мембрану. При недостаточной секреции инсулина развивается тяжелое заболевание - сахарный диабет. Гормон роста соматотропин образуется в передней доле гипофиза. Там же образуется и адренокортикотропный гормон (АКТГ). Он действует на кору надпочечников, регулируя синтез стероидных гормонов.

5. Трансформация энергии. Белки сетчатки глаза родопсин и ретинен трансформируют световую энергию в электрическую. Актин-миозиновые комплексы в мышцах преобразуют энергию химических связей в механическую. F₀F₁-АТФ-синтазы превращают механическую энергию потока протонов через мембрану в химическую энергию, синтезируя АТФ из АДФ (см. п.6.7.1).

6. Транспортная функция. Гемоглобин осуществляет транспорт О₂, СО₂, а трансферрин - транспорт железа. Системы пермеаз - это Мембранные белки, которые переносят полярные соединения через мембрану как по, так и против градиента концентрации. Мембранные ионные насосы АТФазы осуществляют трансмембранный перенос ионов.

7. Энергетическая функция. 10 из 20 аминокислот, входящих в состав белков, в организме человека "сгорают" с выделением энергии. Это - заменимые Аминокислоты. Они могут быть синтезированы в клетке из продуктов расщепления углеводов и липидов.

8. Питательная функция.

а) Поставка незаменимых аминокислот. У человека 10 из 20 аминокислот - Аргинин, валин, Гистидин, изолейцин, лейцин, Лизин, Метионин, Треонин, Триптофан, фенилаланин - не могут быть синтезированы в организме. Они должны поступать извне.

Понятие "заменимые и Незаменимые аминокислоты" - видоспецифическое и касается только животных и грибов. При этом взрослый организм не нуждается в аргинине (поэтому аргинин часто не относят к незаменимым аминокислотам), а наличие в рационе цистеина и тирозина снижает потребность организма в метионине на 80% и фенилаланине на 70% соответственно.

б) Запасные белки для развития зародыша и вскармливания младенца. Например, казеин - белок молока, Овальбумин - яичный белок, глиадин - белок зерен пшеницы.

9. Буферная функция. Любой белок - амфотерный полиэлектролит. Белки способствуют поддержанию определенных значений pH в разных отсеках Клетки, обеспечивая этим компартментацию.