חלבונים הם חומרים אורגניים בעלי מולקולריות גבוהה המורכבים מחומצות אלפא-אמינו המחוברות בקשר פפטיד לשרשרת אחת. תפקידם העיקרי הוא רגולטורי. ועל מה ואיך זה בא לידי ביטוי, עכשיו צריך לספר בפירוט.
תיאור תהליך
לחלבונים יש את היכולת לקבל ולשדר מידע. בכך מתחבר היישום שלהם לוויסות התהליכים המתרחשים בתאים ובכל הגוף כולו.
פעולה זו הפיכה ובדרך כלל דורשת נוכחות של ליגנד. זהו, בתורו, שמה של תרכובת כימית שיוצרת קומפלקס עם ביומולקולות ויוצרת לאחר מכן השפעות מסוימות (פרמקולוגיות, פיזיולוגיות או ביוכימיות).
מעניין שמדענים מגלים באופן קבוע חלבונים רגולטוריים חדשים. ההנחה היא שרק חלק קטן מהם ידוע כיום.
חלבונים שמבצעים פונקציה רגולטורית מחולקים לזנים. ועל כל אחד מהם כדאי לדבר בנפרד.
פונקציונליסיווג
היא די קונבנציונלית. אחרי הכל, הורמון אחד יכול לבצע מגוון משימות. אבל באופן כללי, הפונקציה הרגולטורית מבטיחה את תנועת התא במחזוריות שלו, תעתיק נוסף, תרגום, שחבור ופעילות של תרכובות חלבון אחרות.
כל זה קורה עקב קישור למולקולות אחרות או עקב פעולה אנזימטית. אגב, לחומרים האלה יש תפקיד חשוב מאוד. אחרי הכל, אנזימים, בהיותם מולקולות מורכבות, מאיצים תגובות כימיות באורגניזם חי. וחלקם מעכבים את הפעילות של חלבונים אחרים.
עכשיו אתה יכול לעבור לחקר סיווג המינים.
חלבונים-הורמונים
הם משפיעים על תהליכים פיזיולוגיים שונים וישיר על חילוף החומרים. הורמוני חלבון נוצרים בבלוטות האנדוקריניות, ולאחר מכן הם נישאים בדם על מנת להעביר אות מידע.
הם התפשטו באופן אקראי. עם זאת, הם פועלים אך ורק על אותם תאים שיש להם חלבוני קולטן ספציפיים. רק הורמונים יכולים ליצור איתם קשר.
ככלל, תהליכים איטיים מוסדרים על ידי הורמונים. אלה כוללים את התפתחות הגוף וצמיחת רקמות בודדות. אבל גם כאן יש יוצאי דופן.
זהו אדרנלין - נגזרת של חומצות אמינו, ההורמון העיקרי של מדליית האדרנל. שחרורו מעורר את פעולתו של דחף עצבי. קצב הלב עולה, לחץ הדם עולה ומתרחשות תגובות אחרות. זה משפיע גם על הכבד - זה מעורר את פירוק הגליקוגן. כתוצאה מכך, גלוקוז משתחרר לדם ולמוחעם שרירים השתמש בו כמקור אנרגיה.
חלבוני קולטן
יש להם גם פונקציה רגולטורית. גוף האדם הוא למעשה מערכת מורכבת המקבלת כל הזמן אותות מהסביבה החיצונית והפנימית. עקרון זה מתקיים גם בעבודת התאים המרכיבים אותו.
אז, למשל, חלבוני קולטני הממברנה מעבירים אות מפני השטח של יחידה אלמנטרית מבנית פנימה, ובו זמנית הופכים אותו. הם מווסתים תפקודים תאיים על ידי קשירה לליגנד הממוקם על קולטן בחלק החיצוני של התא. מה קורה בסוף? חלבון נוסף בתוך התא מופעל.
ראוי לציין ניואנס אחד חשוב. הרוב המכריע של ההורמונים משפיעים על התא רק אם יש קולטן מסוים על הממברנה שלו. יכול להיות שזה גליקופרוטאין או חלבון אחר.
אפשר לתת דוגמה - קולטן β2-אדרנרגי. הוא ממוקם על הממברנה של תאי הכבד. אם מתרחש לחץ, אז מולקולת האדרנלין נקשרת אליו, וכתוצאה מכך מופעל הקולטן β2-אדרנרגי. מה קורה לאחר מכן? הקולטן שכבר הופעל מפעיל את חלבון ה-G, אשר מחבר עוד יותר את GTP. לאחר שלבי ביניים רבים, מתרחשת זרחן גליקוגן.
מה המסקנה? הקולטן ביצע את פעולת האיתות הראשונה שהובילה לפירוק הגליקוגן. מסתבר שבלעדיו, התגובות הבאות המתרחשות בתוך התא לא היו מתרחשות.
חלבוני מווסת תעתיק
עוד אחדנושא שצריך להתייחס אליו. בביולוגיה, יש את המושג של גורם שעתוק. זהו שמם של חלבונים שיש להם גם תפקיד ויסות. זה מורכב משליטה בתהליך סינתזת mRNA על תבנית DNA. זה נקרא שעתוק - העברת מידע גנטי.
מה אפשר לומר על גורם זה? החלבון מבצע פונקציה מווסתת באופן עצמאי או בשילוב עם אלמנטים אחרים. התוצאה היא ירידה או עלייה בקבוע הקישור של RNA פולימראז לרצפי גנים מוסדרים.
לגורמי שעתוק יש תכונה מגדירה - נוכחות של תחום DNA אחד או יותר המקיימים אינטראקציה עם אזורי DNA ספציפיים. זה חשוב לדעת. אחרי הכל, חלבונים אחרים שמעורבים גם הם בוויסות ביטוי הגנים חסרים תחומי DNA. המשמעות היא שלא ניתן לסווג אותם כגורמי תמלול.
חלבון קינאז
כשמדברים על אילו אלמנטים ממלאים תפקיד רגולטורי בתאים, יש צורך לשים לב לחומרים הללו. חלבונים קינאזים הם אנזימים שמשנים חלבונים אחרים על ידי זרחון של שאריות חומצות אמינו עם קבוצות הידרוקסיל בהרכב (אלה הם טירוזין, תראונין וסרין).
מהו התהליך הזה? זרחון בדרך כלל משנה או משנה את תפקוד המצע. גם פעילות האנזים, אגב, יכולה להשתנות, כמו גם מיקומו של החלבון בתא עצמו. עובדה מעניינת! ההערכה היא שכ-30% מהחלבונים יכוליםלהשתנות על ידי קינאזות חלבון.
וניתן לאתר את הפעילות הכימית שלהם בביקוע של קבוצת הפוספטים מ-ATP ובהתקשרות קוולנטית נוספת לשאר חומצת אמינו כלשהי. לפיכך, לקינאזות חלבון יש השפעה חזקה על הפעילות החיונית התאית. אם עבודתם מופרעת, עלולות להתפתח פתולוגיות שונות, אפילו סוגים מסוימים של סרטן.
חלבון פוספטאז
נמשיך לחקור את התכונות והדוגמאות של תפקוד רגולטורי, עלינו לשים לב לחלבונים אלה. הפעולה המתבצעת על ידי פוספטאזות חלבון היא סילוק קבוצות פוספט.
מה זה אומר? במילים פשוטות, אלמנטים אלו מבצעים דה-פוספורילציה, תהליך שהוא הפוך לזה שמתרחש כתוצאה מפעולת חלבון קינאזות.
רגולציה של שחבור
גם אתה לא יכול להתעלם ממנה. שחבור הוא תהליך שבו מסירים רצפי נוקלאוטידים מסוימים ממולקולות RNA, ולאחר מכן מצטרפים הרצפים שנשמרים במולקולה ה"בוגרת".
איך זה קשור לנושא הנלמד? בתוך גנים אוקריוטיים, ישנם אזורים שאינם מקודדים לחומצות אמינו. הם נקראים אינטרונים. ראשית, הם משועתקים לפרה-mRNA במהלך התעתיק, ולאחר מכן אנזים מיוחד חותך אותם החוצה.
רק החלבונים הפעילים מבחינה אנזימטית משתתפים בשחבור. רק הם מסוגלים לתת את הקונפורמציה הרצויה לפרם-RNA.
אגב, עדיין יש את הרעיון של שחבור אלטרנטיבי. זה מאוד מענייןתהליך. החלבונים המעורבים בו מונעים כריתה של כמה אינטרונים, אך במקביל תורמים להסרה של אחרים.
מטבוליזם של פחמימות
תפקוד רגולטורי בגוף מתבצע על ידי איברים, מערכות ורקמות רבות. אבל, מכיוון שאנחנו מדברים על חלבונים, אז גם על תפקידן של הפחמימות, שהן גם תרכובות אורגניות חשובות, כדאי לדבר.
זהו נושא מפורט מאוד. חילוף החומרים של פחמימות בכללותו הוא מספר עצום של תגובות אנזימטיות. ואחת האפשרויות לוויסות שלה היא הטרנספורמציה של פעילות האנזים. זה מושג הודות לתפקוד מולקולות של אנזים מסוים. או כתוצאה מהביוסינתזה של חדשים.
ניתן לומר שתפקוד הרגולציה של פחמימות מבוסס על עקרון המשוב. ראשית, עודף של הסובסטרט שנכנס לתא מעורר סינתזה של מולקולות אנזים חדשות, ואז הביוסינתזה שלהן מעוכבת (הרי לזה בדיוק מובילה הצטברות תוצרים מטבוליים).
וויסות חילוף החומרים בשומן
מילה אחרונה על זה. מכיוון שמדובר היה על חלבונים ופחמימות, אז צריך להזכיר גם שומנים.
תהליך חילוף החומרים שלהם קשור קשר הדוק לחילוף החומרים של פחמימות. אם ריכוז הגלוקוז בדם עולה, אז פירוק הטריגליצרידים (שומנים) יורד, וכתוצאה מכך מופעלת הסינתזה שלהם. להפחתת הכמות שלה, להיפך, יש השפעה מעכבת. כתוצאה מכך, פירוק השומנים מואץ ומואץ.
מכל זה נובעת מסקנה פשוטה והגיונית. הקשר בין פחמימות וחילוף החומרים בשומן מכוון לדבר אחד בלבד - לענות על צורכי האנרגיה שחווה הגוף.
