Protein, peran biologis yang akan dibahas hari ini, adalah senyawa makromolekul yang dibangun dari asam amino. Di antara semua senyawa organik lainnya, mereka termasuk yang paling kompleks dalam strukturnya. Menurut komposisi unsur, protein berbeda dari lemak dan karbohidrat: selain oksigen, hidrogen dan karbon, mereka juga mengandung nitrogen. Selain itu, belerang merupakan komponen tak terpisahkan dari protein terpenting, dan beberapa mengandung yodium, besi, dan fosfor.
Peran biologis protein sangat tinggi. Senyawa inilah yang membentuk sebagian besar massa protoplasma, serta inti sel hidup. Protein ditemukan di semua organisme hewan dan tumbuhan.
Satu atau lebih fungsi
Peran dan fungsi biologis dari berbagai senyawanya berbeda. Sebagai zat dengan struktur kimia tertentu, setiap protein melakukan fungsi yang sangat khusus. Hanya dalam beberapa kasus dapat melakukan beberapa yang saling berhubungan sekaligus. Misalnya, adrenalin, yang diproduksi di medulakelenjar adrenal, memasuki aliran darah, meningkatkan tekanan darah dan konsumsi oksigen, gula darah. Selain itu, ini adalah stimulan metabolisme, dan pada hewan berdarah dingin juga merupakan mediator sistem saraf. Seperti yang Anda lihat, ia melakukan banyak fungsi sekaligus.
Fungsi enzimatik (katalitik)
Berbagai reaksi biokimia yang terjadi pada organisme hidup dilakukan dalam kondisi ringan, di mana suhu mendekati 40°C, dan nilai pH hampir netral. Dalam kondisi ini, laju aliran banyak dari mereka dapat diabaikan. Oleh karena itu, untuk mewujudkannya diperlukan enzim – katalis biologis khusus. Hampir semua reaksi, kecuali fotolisis air, dikatalisis dalam organisme hidup oleh enzim. Unsur-unsur ini adalah protein atau kompleks protein dengan kofaktor (molekul organik atau ion logam). Enzim bertindak sangat selektif, memulai proses yang diperlukan. Jadi, fungsi katalitik yang dibahas di atas adalah salah satu yang dilakukan protein. Peran biologis senyawa ini, bagaimanapun, tidak terbatas pada implementasinya. Masih banyak lagi fitur yang akan kita lihat di bawah ini.
Fungsi transportasi
Untuk keberadaan sel, perlu banyak zat yang masuk ke dalamnya, yang menyediakan energi dan bahan bangunan. Semua membran biologis dibangun dalam kesamaanprinsip. Ini adalah lapisan ganda lipid, protein terbenam di dalamnya. Pada saat yang sama, daerah hidrofilik makromolekul terkonsentrasi pada permukaan membran, dan "ekor" hidrofobik terkonsentrasi pada ketebalannya. Struktur ini tetap kedap terhadap komponen penting: asam amino, gula, ion logam alkali. Penetrasi unsur-unsur ini ke dalam sel terjadi dengan bantuan protein transpor yang tertanam dalam membran sel. Bakteri, misalnya, memiliki protein khusus yang mengangkut laktosa (gula susu) melintasi membran luar.
Organisme multiseluler memiliki sistem untuk mengangkut berbagai zat dari satu organ ke organ lainnya. Kita berbicara terutama tentang hemoglobin (digambarkan di atas). Selain itu, albumin serum (protein pengangkut) selalu ada dalam plasma darah. Ia memiliki kemampuan untuk membentuk kompleks kuat dengan asam lemak yang terbentuk selama pencernaan lemak, serta dengan sejumlah asam amino hidrofobik (misalnya, dengan triptofan) dan dengan banyak obat (beberapa penisilin, sulfonamid, aspirin). Transferin, yang memediasi pengangkutan ion besi dalam tubuh, adalah contoh lain. Kita juga dapat menyebutkan seruplasmin, yang membawa ion tembaga. Jadi, kami telah mempertimbangkan fungsi transportasi yang dilakukan protein. Peran biologis mereka juga sangat signifikan dari sudut pandang ini.
Fungsi reseptor
Protein reseptor sangat penting, terutama untuk mendukung kehidupan organisme multiseluler. Mereka dibangun dike dalam membran sel plasma dan berfungsi untuk melihat dan selanjutnya mengubah sinyal yang masuk ke dalam sel. Dalam hal ini, sinyal dapat berasal dari sel lain dan dari lingkungan. Reseptor asetilkolin saat ini paling banyak dipelajari. Mereka terletak di sejumlah kontak interneuronal pada membran sel, termasuk di sambungan neuromuskular, di korteks serebral. Protein ini berinteraksi dengan asetilkolin dan mengirimkan sinyal ke dalam sel.
Neotransmitter untuk menerima sinyal dan mengubahnya harus dihilangkan sehingga sel memiliki kesempatan untuk mempersiapkan persepsi sinyal lebih lanjut. Untuk ini, asetilkolinesterase digunakan - enzim khusus yang mengkatalisis hidrolisis asetilkolin menjadi kolin dan asetat. Bukankah fungsi reseptor yang dilakukan protein juga sangat penting? Peran biologis selanjutnya, fungsi pelindung bagi tubuh sangat besar. Seseorang tidak bisa tidak setuju dengan ini.
Fungsi perlindungan
Di dalam tubuh, sistem kekebalan merespon munculnya partikel asing di dalamnya dengan memproduksi sejumlah besar limfosit. Mereka mampu merusak elemen secara selektif. Partikel asing tersebut dapat berupa sel kanker, bakteri patogen, partikel supramolekul (makromolekul, virus, dll.). B-limfosit adalah sekelompok limfosit yang menghasilkan protein khusus. Protein ini dilepaskan ke dalam sistem peredaran darah. Mereka mengenali partikel asing, sambil membentuk kompleks yang sangat spesifik pada tahap penghancuran. Protein ini disebut imunoglobulin. Zat asing disebut antigen.yang memicu respons sistem kekebalan tubuh.
Fungsi Struktural
Selain protein yang melakukan fungsi yang sangat terspesialisasi, ada juga protein yang signifikansinya terutama bersifat struktural. Berkat mereka, kekuatan mekanik disediakan, serta sifat-sifat lain dari jaringan organisme hidup. Protein ini termasuk, pertama-tama, kolagen. Kolagen (gambar di bawah) pada mamalia membentuk sekitar seperempat dari massa protein. Ini disintesis di sel utama yang membentuk jaringan ikat (disebut fibroblas).
Awalnya, kolagen dibentuk sebagai prokolagen - pendahulunya, menjalani proses kimiawi di fibroblas. Kemudian terbentuk dalam bentuk tiga rantai polipeptida yang dipilin menjadi spiral. Mereka sudah bergabung di luar fibroblas menjadi fibril kolagen dengan diameter beberapa ratus nanometer. Yang terakhir membentuk filamen kolagen, yang sudah dapat dilihat di bawah mikroskop. Dalam jaringan elastis (dinding paru-paru, pembuluh darah, kulit), matriks ekstraseluler, selain kolagen, juga mengandung protein elastin. Itu dapat meregang pada rentang yang cukup luas dan kemudian kembali ke keadaan semula. Contoh lain dari protein struktural yang dapat diberikan di sini adalah fibroin sutra. Itu diisolasi selama pembentukan kepompong ulat sutera. Ini adalah komponen utama dari benang sutra. Mari kita beralih ke deskripsi protein motorik.
Protein motorik
Dan dalam implementasi proses motorik, peran biologis protein sangat besar. Mari kita bicara singkat tentang fungsi ini. Kontraksi otot adalah proses di mana energi kimia diubah menjadi kerja mekanis. Peserta langsungnya adalah dua protein - miosin dan aktin. Miosin memiliki struktur yang sangat tidak biasa. Ini terbentuk dari dua kepala bulat dan ekor (bagian berserabut panjang). Sekitar 1600 nm adalah panjang satu molekul. Head mencapai sekitar 200 nm.
Aktin (gambar di atas) adalah protein globular dengan berat molekul 42.000. Ini dapat berpolimerisasi untuk membentuk struktur panjang dan berinteraksi dalam bentuk ini dengan kepala miosin. Fitur penting dari proses ini adalah ketergantungannya pada keberadaan ATP. Jika konsentrasinya cukup tinggi, kompleks yang dibentuk oleh miosin dan aktin dihancurkan, dan kemudian dipulihkan kembali setelah terjadi hidrolisis ATP sebagai akibat dari aksi miosin ATPase. Proses ini dapat diamati, misalnya, dalam larutan di mana kedua protein hadir. Ini menjadi kental sebagai akibat dari pembentukan kompleks dengan berat molekul tinggi tanpa adanya ATP. Ketika ditambahkan, viskositas menurun tajam karena penghancuran kompleks yang dibuat, setelah itu secara bertahap mulai pulih sebagai akibat dari hidrolisis ATP. Dalam proses kontraksi otot, interaksi ini memegang peranan yang sangat penting.
Antibiotik
Kami terus mengungkapkan topik "Peran biologis protein dalam tubuh." Grup yang sangat besar dan sangat pentingsenyawa alami membentuk zat yang disebut antibiotik. Mereka berasal dari mikroba. Zat-zat ini disekresikan oleh jenis mikroorganisme khusus. Peran biologis asam amino dan protein tidak dapat disangkal, tetapi antibiotik melakukan fungsi khusus yang sangat penting. Mereka menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang bersaing dengan mereka. Pada tahun 1940-an, penemuan dan penggunaan antibiotik merevolusi pengobatan penyakit menular yang disebabkan oleh bakteri. Perlu dicatat bahwa dalam kebanyakan kasus, antibiotik tidak bekerja pada virus, jadi menggunakannya sebagai obat antivirus tidak efektif.
Contoh antibiotik
Kelompok penisilin adalah yang pertama dipraktikkan. Contoh golongan ini adalah ampisilin dan benzilpenisilin. Antibiotik beragam dalam mekanisme aksi dan sifat kimianya. Beberapa dari mereka yang banyak digunakan saat ini berinteraksi dengan ribosom manusia, sedangkan sintesis protein dihambat pada ribosom bakteri. Pada saat yang sama, mereka hampir tidak berinteraksi dengan ribosom eukariotik. Oleh karena itu, mereka merusak sel bakteri, dan sedikit beracun bagi hewan dan manusia. Antibiotik ini termasuk streptomisin dan levomycetin (kloramfenikol).
Peran biologis dari biosintesis protein sangat penting, dan proses ini sendiri memiliki beberapa tahapan. Kami hanya akan membicarakannya secara umum.
Proses dan peran biologis biosintesis protein
Proses ini multi-langkah dan sangat kompleks. Itu terjadi di ribosom -organel khusus. Sel mengandung banyak ribosom. E. coli, misalnya, memiliki sekitar 20 ribu di antaranya.
"Jelaskan proses biosintesis protein dan peran biologisnya" - tugas seperti itu yang banyak kita terima di sekolah. Dan bagi banyak orang itu sulit. Baiklah, mari kita coba mencari tahu bersama.
Molekul protein adalah rantai polipeptida. Mereka terdiri, seperti yang sudah Anda ketahui, asam amino individu. Namun, yang terakhir tidak cukup aktif. Untuk menggabungkan dan membentuk molekul protein, mereka membutuhkan aktivasi. Ini terjadi sebagai akibat dari aksi enzim khusus. Setiap asam amino memiliki enzimnya sendiri yang secara khusus disetel untuk itu. Sumber energi untuk proses ini adalah ATP (adenosine triphosphate). Sebagai hasil aktivasi, asam amino menjadi lebih labil dan mengikat di bawah aksi enzim ini ke t-RNA, yang mentransfernya ke ribosom (karena ini, RNA ini disebut transpor). Dengan demikian, asam amino teraktivasi yang terhubung dengan tRNA memasuki ribosom. Ribosom adalah semacam konveyor untuk merakit rantai protein dari asam amino yang masuk.
Peran sintesis protein sulit ditaksir terlalu tinggi, karena senyawa yang disintesis melakukan fungsi yang sangat penting. Hampir semua struktur seluler terdiri dari mereka.
Jadi, kami telah menjelaskan secara umum proses biosintesis protein dan peran biologisnya. Ini menyimpulkan pengantar kami untuk protein. Kami harap Anda memiliki keinginan untuk melanjutkannya.
