Eiwitten, waarvan de biologische rol vandaag zal worden besproken, zijn macromoleculaire verbindingen die zijn opgebouwd uit aminozuren. Van alle andere organische verbindingen behoren ze tot de meest complexe in hun structuur. Eiwitten verschillen volgens de elementaire samenstelling van vetten en koolhydraten: ze bevatten naast zuurstof, waterstof en koolstof ook stikstof. Bovendien is zwavel een onmisbaar bestanddeel van de belangrijkste eiwitten en sommige bevatten jodium, ijzer en fosfor.
De biologische rol van eiwitten is erg groot. Het zijn deze verbindingen die het grootste deel van de massa van protoplasma vormen, evenals de kernen van levende cellen. Eiwitten komen voor in alle dierlijke en plantaardige organismen.
Een of meer functies
De biologische rol en functies van hun verschillende verbindingen zijn verschillend. Als stof met een specifieke chemische structuur vervult elk eiwit een zeer gespecialiseerde functie. Slechts in sommige gevallen kan het meerdere onderling verbonden taken tegelijk uitvoeren. Bijvoorbeeld adrenaline, die wordt geproduceerd in de medullabijnieren, die in de bloedbaan terechtkomen, verhogen de bloeddruk en het zuurstofverbruik, de bloedsuikerspiegel. Bovendien is het een stimulant van de stofwisseling, en bij koudbloedige dieren is het ook een bemiddelaar van het zenuwstelsel. Zoals je kunt zien, voert het veel functies tegelijk uit.
Enzymatische (katalytische) functie
Diverse biochemische reacties die voorkomen in levende organismen worden uitgevoerd onder milde omstandigheden, waarbij de temperatuur dicht bij de 40°C ligt en de pH-waarden bijna neutraal zijn. Onder deze omstandigheden zijn de stroomsnelheden van veel van hen verwaarloosbaar. Daarom zijn enzymen nodig om ze te realiseren - speciale biologische katalysatoren. Vrijwel alle reacties, behalve de fotolyse van water, worden in levende organismen gekatalyseerd door enzymen. Deze elementen zijn ofwel eiwitten of complexen van eiwitten met een cofactor (organisch molecuul of metaalion). Enzymen werken zeer selectief en starten het noodzakelijke proces. De hierboven besproken katalytische functie is dus een van de functies die eiwitten uitvoeren. De biologische rol van deze verbindingen is echter niet beperkt tot de implementatie ervan. Er zijn nog veel meer functies die we hieronder zullen bekijken.
Vervoerfunctie
Voor het bestaan van een cel is het nodig dat er veel stoffen in komen die hem van energie en bouwstof voorzien. Alle biologische membranen zijn gebouwd in een gemeenschappelijkebeginsel. Dit is een dubbele laag lipiden, eiwitten zijn erin ondergedompeld. Tegelijkertijd zijn hydrofiele gebieden van macromoleculen geconcentreerd op het oppervlak van de membranen en zijn hydrofobe "staarten" geconcentreerd in hun dikte. Deze structuur blijft ondoordringbaar voor belangrijke componenten: aminozuren, suikers, alkalimetaalionen. De penetratie van deze elementen in de cel gebeurt met behulp van transporteiwitten die in het celmembraan zijn ingebed. Bacteriën hebben bijvoorbeeld een speciaal eiwit dat lactose (melksuiker) door het buitenmembraan transporteert.
Meercellige organismen hebben een systeem om verschillende stoffen van het ene orgaan naar het andere te transporteren. We hebben het voornamelijk over hemoglobine (hierboven afgebeeld). Daarnaast is serumalbumine (transporteiwit) constant aanwezig in het bloedplasma. Het heeft het vermogen om sterke complexen te vormen met vetzuren gevormd tijdens de vertering van vetten, evenals met een aantal hydrofobe aminozuren (bijvoorbeeld met tryptofaan) en met veel medicijnen (sommige penicillines, sulfonamiden, aspirine). Transferrine, dat het transport van ijzerionen in het lichaam bemiddelt, is een ander voorbeeld. We kunnen ook ceruplasmine noemen, dat koperionen draagt. We hebben dus gekeken naar de transportfunctie die eiwitten uitvoeren. Hun biologische rol is vanuit dit oogpunt ook erg belangrijk.
Receptorfunctie
Receptoreiwitten zijn van groot belang, vooral voor de levensondersteuning van meercellige organismen. Ze zijn ingebouwdin het plasmacelmembraan en dienen om de signalen die de cel binnenkomen waar te nemen en verder te transformeren. In dit geval kunnen de signalen zowel van andere cellen als van de omgeving zijn. Acetylcholine-receptoren zijn momenteel het meest bestudeerd. Ze bevinden zich in een aantal interneuronale contacten op het celmembraan, ook op neuromusculaire knooppunten, in de hersenschors. Deze eiwitten interageren met acetylcholine en geven een signaal door aan de cel.
De neurotransmitter om het signaal te ontvangen en om te zetten, moet worden verwijderd, zodat de cel de kans krijgt zich voor te bereiden op de waarneming van verdere signalen. Hiervoor wordt acetylcholinesterase gebruikt - een speciaal enzym dat de hydrolyse van acetylcholine tot choline en acetaat katalyseert. Is het niet zo dat de receptorfunctie die eiwitten vervullen ook heel belangrijk is? De biologische rol van de volgende, beschermende functie voor het lichaam is enorm. Je kunt het hier gewoon niet mee oneens zijn.
Beschermingsfunctie
In het lichaam reageert het immuunsysteem op het verschijnen van vreemde deeltjes in het lichaam door een groot aantal lymfocyten te produceren. Ze kunnen elementen selectief beschadigen. Dergelijke vreemde deeltjes kunnen kankercellen, pathogene bacteriën, supramoleculaire deeltjes (macromoleculen, virussen, enz.) zijn. B-lymfocyten zijn een groep lymfocyten die speciale eiwitten produceren. Deze eiwitten komen vrij in de bloedsomloop. Ze herkennen vreemde deeltjes, terwijl ze een zeer specifiek complex vormen in de vernietigingsfase. Deze eiwitten worden immunoglobulinen genoemd. Vreemde stoffen worden antigenen genoemd.die een reactie van het immuunsysteem veroorzaken.
Structurele functie
Naast eiwitten die zeer gespecialiseerde functies vervullen, zijn er ook eiwitten waarvan de betekenis voornamelijk structureel is. Dankzij hen wordt mechanische sterkte geboden, evenals andere eigenschappen van de weefsels van levende organismen. Deze eiwitten omvatten in de eerste plaats collageen. Collageen (hieronder afgebeeld) bij zoogdieren vormt ongeveer een kwart van de massa eiwitten. Het wordt gesynthetiseerd in de belangrijkste cellen die het bindweefsel vormen (fibroblasten genaamd).
Aanvankelijk wordt collageen gevormd als procollageen - zijn voorloper, en ondergaat het een chemische verwerking in fibroblasten. Vervolgens wordt het gevormd in de vorm van drie polypeptideketens die in een spiraal zijn gedraaid. Ze combineren zich al buiten de fibroblasten tot collageenfibrillen met een diameter van enkele honderden nanometers. Deze laatste vormen collageenfilamenten, die al onder een microscoop te zien zijn. In elastische weefsels (wanden van longen, bloedvaten, huid) bevat de extracellulaire matrix, naast collageen, ook het eiwit elastine. Het kan zich over een vrij groot bereik uitstrekken en vervolgens terugkeren naar zijn oorspronkelijke staat. Een ander voorbeeld van een structureel eiwit dat hier kan worden gegeven, is zijdefibroïne. Het wordt geïsoleerd tijdens de vorming van de pop van de zijderupsrups. Het is het hoofdbestanddeel van zijden draden. Laten we verder gaan met de beschrijving van motoreiwitten.
Motoreiwitten
En bij de implementatie van motorische processen is de biologische rol van eiwitten groot. Laten we het kort hebben over deze functie. Spiercontractie is het proces waarbij chemische energie wordt omgezet in mechanisch werk. De directe deelnemers zijn twee eiwitten - myosine en actine. Myosine heeft een zeer ongebruikelijke structuur. Het wordt gevormd uit twee bolvormige koppen en een staart (een lang draadvormig deel). Ongeveer 1600 nm is de lengte van één molecuul. De koppen zijn goed voor ongeveer 200 nm.
Actine (hierboven afgebeeld) is een bolvormig eiwit met een molecuulgewicht van 42.000. Het kan polymeriseren om een lange structuur te vormen en in deze vorm een interactie aan te gaan met de myosinekop. Een belangrijk kenmerk van dit proces is de afhankelijkheid van de aanwezigheid van ATP. Als de concentratie hoog genoeg is, wordt het door myosine en actine gevormde complex vernietigd, en vervolgens wordt het weer hersteld nadat ATP-hydrolyse optreedt als gevolg van de werking van myosine-ATPase. Dit proces kan bijvoorbeeld worden waargenomen in een oplossing waarin beide eiwitten aanwezig zijn. Het wordt viskeus als gevolg van de vorming van een complex met hoog molecuulgewicht in afwezigheid van ATP. Wanneer het wordt toegevoegd, neemt de viscositeit sterk af door de vernietiging van het gecreëerde complex, waarna het zich geleidelijk begint te herstellen als gevolg van ATP-hydrolyse. In het proces van spiercontractie spelen deze interacties een zeer belangrijke rol.
Antibiotica
We blijven het onderwerp "De biologische rol van eiwitten in het lichaam" onthullen. Een zeer grote en zeer belangrijke groepnatuurlijke verbindingen vormen stoffen die antibiotica worden genoemd. Ze zijn van microbiële oorsprong. Deze stoffen worden uitgescheiden door speciale soorten micro-organismen. De biologische rol van aminozuren en eiwitten staat buiten kijf, maar antibiotica vervullen een bijzondere, zeer belangrijke functie. Ze remmen de groei van micro-organismen die met hen concurreren. In de jaren veertig zorgde de ontdekking en het gebruik van antibiotica voor een revolutie in de behandeling van infectieziekten veroorzaakt door bacteriën. Opgemerkt moet worden dat antibiotica in de meeste gevallen niet werken op virussen, dus het is niet effectief om ze als antivirale middelen te gebruiken.
Voorbeelden van antibiotica
De penicillinegroep was de eerste die in de praktijk werd gebracht. Voorbeelden van deze groep zijn ampicilline en benzylpenicilline. Antibiotica zijn divers in hun werkingsmechanisme en chemische aard. Sommige van degenen die tegenwoordig veel worden gebruikt, hebben een wisselwerking met menselijke ribosomen, terwijl eiwitsynthese wordt geremd in bacteriële ribosomen. Tegelijkertijd hebben ze nauwelijks interactie met eukaryote ribosomen. Daarom zijn ze destructief voor bacteriële cellen en enigszins toxisch voor dieren en mensen. Deze antibiotica omvatten streptomycine en levomycetine (chlooramfenicol).
De biologische rol van eiwitbiosynthese is erg belangrijk, en dit proces zelf kent verschillende stadia. We zullen er alleen in algemene termen over praten.
Het proces en de biologische rol van eiwitbiosynthese
Dit proces bestaat uit meerdere stappen en is zeer complex. Het komt voor in ribosomen -speciale organellen. De cel bevat veel ribosomen. E. coli heeft er bijvoorbeeld ongeveer 20 duizend.
"Beschrijf het proces van eiwitbiosynthese en de biologische rol ervan" - zo'n taak die velen van ons op school kregen. En voor velen was het moeilijk. Laten we het samen proberen uit te zoeken.
Eiwitmoleculen zijn polypeptideketens. Ze bestaan, zoals je al weet, uit afzonderlijke aminozuren. Deze laatste zijn echter niet actief genoeg. Om te combineren en een eiwitmolecuul te vormen, hebben ze activering nodig. Het treedt op als gevolg van de werking van speciale enzymen. Elk aminozuur heeft zijn eigen enzym dat er specifiek op is afgestemd. De energiebron voor dit proces is ATP (adenosinetrifosfaat). Door activatie wordt het aminozuur labieler en bindt het onder invloed van dit enzym aan t-RNA, dat het doorgeeft aan het ribosoom (hierdoor wordt dit RNA transport genoemd). Zo komen geactiveerde aminozuren verbonden met tRNA het ribosoom binnen. Het ribosoom is een soort transportband voor het samenstellen van eiwitketens uit binnenkomende aminozuren.
De rol van eiwitsynthese is moeilijk te overschatten, omdat de gesynthetiseerde verbindingen zeer belangrijke functies vervullen. Bijna alle celstructuren zijn daaruit opgebouwd.
Dus, we hebben in algemene termen het proces van eiwitbiosynthese en de biologische rol ervan beschreven. Dit besluit onze inleiding tot eiwitten. We hopen dat je de wens hebt om ermee door te gaan.
