Белки выполняют целый ряд важнейших функций в клетке и организме, основными из которых являются следующие.
1. Структурная (строительная). Белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур. В качестве примера белка, выполняющего структурную функцию, можно привести кератин. Из этого белка состоят волосы, шерсть, рога, копыта, верхний отмерший слой кожи. В более глубоких слоях кожи расположены прокладки из белков коллагена и эластина. Именно эти белки обеспечивают прочность и упругость кожи. Они же содержатся в связках, соединяющих мышцы с суставами и суставы между собой.
2. Ферментативная. Белки являются биологическими катализаторами. Например, пепсин, трипсин и др. (подробно свойства белков-ферментов мы рассмотрим на следующих уроках).
3. Двигательная. Особые сократительные белки участвуют во всех видах движения клетки и организма: образовании псевдоподий, мерцании ресничек и биении жгутиков у простейших, сокращении мышц у многоклеточных животных, движении листьев у растений и др. Так, сокращение мышц обеспечивают мышечные белки актин и миозин, они же делают возможным ползание амебы.
4. Транспортная. В крови, в наружных клеточных мембранах, в цитоплазме и ядрах клеток есть различные транспортные белки. В крови имеются белки-транспортеры, которые узнают и связывают определенные гормоны и несут их к клеткам-мишеням. В наружных клеточных мембранах имеются белки-транспортеры, которые обеспечивают активный и строго избирательный транспорт внутрь и наружу клетки сахаров, аминокислот, различных ионов. Известны и другие транспортные белки, например гемоглобин и гемоцианин, переносящие кислород, и миоглобин, удерживающий кислород в мышцах.
5. Защитная. В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов, обладающих антигенными свойствами, лимфоциты крови образуют особые белки – антитела, способные связывать и обезвреживать их. В слюне и слезах содержится белок лизоцим – фермент, разрушающий клеточные стенки бактерий. Если на слизистую глаз или полости рта попадает микроб, его оболочка разрушается под действием лизоцима, и дальше с ним легко справляются защитные клетки. Фибрин и тромбин способствуют остановке кровотечений.
6. Энергетическая (питательная). Белки можно расщепить, окислить и получить энергию, необходимую для жизни. Правда, это не очень выгодно: энергетическая ценность белков по сравнению с жирами невысока и составляет 17,6 кДж (4,1 ккал) энергии на 1 г белка. Обычно белки расходуются на энергетические нужды в крайних случаях, когда исчерпаны запасы жиров и углеводов.
7. Регуляторная. Многие (хотя далеко не все) гормоны являются белками – например все гормоны гипофиза, гипоталамуса, поджелудочной железы (инсулин, глюкагон) и др. Гормоны действуют на клетку, связываясь со специфическими рецепторами. Каждый рецептор узнает только один гормон. Рецепторы всех гормонов являются белками. Другим примером могут служить белки, которые регулируют образование и рост отдельных органов и тканей в процессе развития организма из зиготы. Фитохром растений является сложным светочувствительным белком, регулирующим фотопериодическую реакцию у растений.
8. Сигнальная (рецепторная). В поверхностную мембрану клетки встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку.
9. Запасающая. Благодаря белкам в организме могут откладываться в запас некоторые вещества. Яичный альбумин служит водозапасающим белком в яичном «белке», казеин молока является источником энергии, а белок ферритин удерживает железо в яичном желтке, селезенке и печени.
10. Токсическая. Некоторые белки являются токсинами: яд кобры содержит нейротоксин.
!Это интересно
Антигистаминные препараты
Современный напряженный ритм жизни сопровождается увеличением числа заболеваний, таких как инфаркт, гипертония, ожирение, всевозможные виды аллергий. Аллергия – чрезмерная чувствительность организма к специфическим внешним раздражителям. Для всех этих болезней характерно повышенное содержание в крови гистамина. Гистамины – вещества, образующиеся при декарбоксилировании аминокислоты гистидина. Антигистаминные препараты препятствуют этой реакции, и уровень гистамина снижается.
Интерферон
В процессе эволюции в борьбе с вирусами у животных возник механизм синтеза защитного белка интерферона. Программа образования интерферона как и любого белка закодирована в ДНК в клеточном ядре и включается после заражения клеток вирусом. Охлаждение, нервное потрясение, отсутствие витаминов в пище приводит к снижению способности вырабатывать интерферон. В настоящее время препарат интерферона для медицинских целей изготавливают из лейкоцитов донорской крови или с помощью генной инженерии. Интерферон используют для предупреждения и лечения вирусных инфекций – гриппа, герпеса, а также при злокачественных новообразованиях.
Инсулин
Инсулин – белок, состоящий из 51 аминокислоты. Он выделяется в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Инсулин контролирует углеводный обмен и вызывает следующие эффекты:
– увеличение скорости превращения глюкозы в гликоген;
– ускорение переноса глюкозы через клеточные мембраны в мышцах и жировой ткани;
– усиление синтеза белка и липидов;
– повышение скорости синтеза АТФ, ДНК и РНК.
Инсулин необходим для жизни, т. к. это единственный гормон, снижающий концентрацию глюкозы в крови. Недостаточная секреция инсулина приводит к нарушению метаболизма, известного под названием сахарного диабета. Препараты инсулина получают из поджелудочной железы крупного рогатого скота или с помощью генной инженерии.