Функции белков

Перед подробным изучением роли белков, давайте вспомним функции углеводов и липидов.

Углеводы: структурная, энергетическая и запасающая. Итого три.
У липидов побольше: те же энергетическая, запасающая и структурная. Плюс специфические: защитная, теплоизоляционная и регуляторная. Итого шесть.

А что с белками? Забегая вперёд, скажем, что у белков их около десяти. Почему так много? Нетрудно догадаться.

Из предыдущих уроков вы знаете, что белки имеют более сложное строение и отличаются огромным разнообразием. А поэтому и выполняют в живых организмах чрезвычайно важные и многообразные функции.

Итак, проследим за работой этих трудяг и выясним, почему же именно они являются незаменимыми составляющими жизни.

Начнём с самой основополагающей и солидной функции – строительной, или структурной.

Белки являются неотъемлемой составляющей всех клеток, всех тканей всех живых организмов. Как вы помните, вместе с фосфолипидами они входят в состав цитоплазматических мембран. Из белков построен цитоскелет клетки, о котором подробнее вы узнаете совсем скоро, мышечные волокна также представлены белками. Белок коллаген является основным элементом хрящей и сухожилий. Кстати, коллаген – лидер среди белков у млекопитающих. Его содержание в организме может достигать до 35% от всех белков.
Кератин – важнейший структурный компонент перьев, ногтей, рогов, волос, копыт у животных.

В составе связок, лёгких, в стенках артерий мы обнаружим белок эластин.

Следующая функция по важности мало уступает первой. Но если структурная не таит в себе каких-либо особых секретов, то ферментативная, или каталитическая – и сегодня загадка для учёных. Здесь речь идёт о тех белках, которые способны ускорять химические реакции, выступая в роли катализаторов. Или точнее – биологических катализаторов. Называются они ферментами и способны увеличивать скорость протекания химической реакции в миллионы и миллиарды раз. Только вдумайтесь! Неорганическим катализаторам такие способности и не снились. Их эффективность ограничивается сотнями и тысячами раз.

Подробнее с теорией, которая описывает механизм работы ферментов, вы познакомитесь немножко позже.

Далее транспортная функция. Многие белки обладают способностью легко присоединять к себе различные вещества, переносить и легко отдавать в нужном месте. Первым примером такого белка, который мы сразу вспомним, будет, конечно же, гемоглобин эритроцитов позвоночных животных. Он связывает и переносит кислород. Ну и немножко углекислый газ.
Жирные кислоты в организме транспортируются альбуминами крови.
Глобулины переносят ионы металлов и гормоны.
Белки цитоплазматической мембраны обеспечивают транспорт веществ в клетку и из неё.

Сократительная, или двигательная функция. Мы знаем, что одним из признаков живых существ является способность к движению. Передвигаться могут отдельные клетки, ткани, органы и целые организмы. В основе работы мышц, а также внутриклеточных сокращений лежит способность изменять свои размеры белков актина и миозина. А белок тубулин обеспечивает перемещение хромосом при делении клетки, движение ресничек и жгутиков эукариотических клеток.

Пептиды и белки могут выполнять и роль гормонов, изменяя скорость протекания различных физиологических процессов. Выполняя регуляторную функцию.
Как вы помните из восьмого класса, инсулин и глюкагон поддерживают постоянную концентрацию глюкозы в крови. А гормон роста соматотропин отвечает, соответственно, за рост и физическое развитие вашего организма.

Сигнальная функция. Некоторые белки, входящие в состав плазмалеммы, могут изменять свою структуру под действием различных внешних факторов. Тем самым они обеспечивают приём сигналов из внешней среды и передают полученную информацию в клетку. Помните, как работает наше зрение? При попадании света на светочувствительный пигмент родопсин, он распадается. В ответ на появление продуктов распада родопсина возникает нервный импульс, который и формирует зрительные ощущения. Так вот, составляющая пигмента родопсина – белок опсин.

Существуют белки, которые стоят на страже целостности организмов. Они способны защищать внутреннюю среду от повреждений и вторжения чужеродных тел. Любой живой организм постоянно подвержен проникновению незваных объектов (антигенов). Но в здоровом организме незваные гости быстро нейтрализуются при помощи лейкоцитов.

Последние вырабатывают специальные белки – иммуноглобулины (антитела), которые подавляют деятельность антигенов. Тем самым обеспечивая иммунный ответ. Например, от вирусных инфекций защищает белок интерферон. А от чрезмерной потери крови – фибриноген, тромбопластин и тромбин. Обеспечивая её свёртывание.

Токсическая функция. Белки могут не только защищаться, но и нападать. Хотя защита – это тоже нападение.
Многие живые существа способны вырабатывать и выделять белки-токсины. Это характерно для ряда животных, а особенно грибов, растений, микроорганизмов. Например, пептидную природу имеет дифтерийный токсин. Возможно, вы слышали о нём. Вырабатывается бактерией Corynebacterium diphtheriae (бацилла Лёффлера) и нарушает синтез белков.
В ответ на проникновение белков-токсинов, некоторые организмы способны вырабатывать антитоксины, подавляющие действие ядов. А если такие антитоксины не вырабатываются, то их можно ввести. При укусе той же змеи спасают жизнь человеку, вводя специфический антитоксин. Но только специфический. То есть для каждой змеи свой.

Запасающая функция. В первую очередь эту функцию выполняют, как мы уже сказали, углеводы и жиры. Но в семенах растений запасаются именно резервные белки. Зачем? Для прорастания зародыша нужен азот. А углеводы и липиды азота, как известно, не содержат. Вот почему семена некоторых растений (бобовые) содержат даже полноценные белки, заменяющие мясо.

Энергетическая функция. Несмотря на свою ценность, в крайних случаях белки могут выступать и всего лишь источником энергии для организма. Но происходит это только тогда, когда расходовались все углеводы и жиры. Как и углеводы, белки при расщеплении 1 грамма дают 17,6 кДж энергии.