Регуляторна функція білків: опис, характеристики та особливості

Білки - це високомолекулярні органічні речовини, які складаються з альфа-амінокислот, що з`єднані пептидним зв`язком в єдиний ланцюжок. Їх головна функція-Регуляторна. І про те, в чому і як вона проявляється, зараз слід розповісти в подробицях.

Опис процесу

Білки мають здатність приймати і передавати інформацію. З цим і пов`язано здійснення ними регуляції відбуваються в клітинах і в усьому організмі в цілому процесів.

Ця дія оборотно, і зазвичай вимагає присутності ліганду . Так, в свою чергу, називається хімічна сполука, що утворює комплекс з біомолекулами, і в подальшому виробляє певні ефекти (фармакологічні, фізіологічні або біохімічні).

Цікаво, що регулярно вчені відкривають нові регуляторні білки. Передбачається, що на сьогоднішній день відома лише мала їх частина.

Білки, що виконують регуляторну функцію, діляться на різновиди. І про кожну з них варто розповісти окремо.

Функціональна класифікація

Вона досить-таки умовна. Адже один гормон може виконувати найрізноманітніші завдання. Але взагалі регуляторна функція забезпечує просування клітини по її циклу, подальшу транскрипцію, трансляцію, сплайсинг і активність інших білкових сполук.

Відбувається все завдяки зв`язуванню з іншими молекулами або внаслідок ферментативного впливу. До слова, ці речовини відіграють дуже важливу роль. Адже ферменти, будучи складними молекулами, прискорюють хімічні реакції в живому організмі. І деякі з них пригнічують активність інших білків.

А ось тепер можна перейти до вивчення видової класифікації.

Білки-гормони

Вони впливають на різні фізіологічні процеси і безпосередньо на обмін речовин. Білки-гормони формуються в залозах внутрішньої секреції, після чого переносяться кров`ю з метою передати інформаційний сигнал.

Вони поширюються хаотично. Однак діють виключно на ті клітини, у яких є специфічні білки-рецептори. Тільки з ними гормони можуть зв`язатися.

Як правило, гормонами регулюються повільні процеси. До таких можна віднести розвиток організму і зростання окремих тканин. Але і тут є винятки.

Таким є адреналін-похідне амінокислот, основний гормон мозкової речовини надниркових залоз. Його виділення провокує вплив нервового імпульсу. Частішає серцебиття, підвищується кров`яний тиск, виникають інші відповідні реакції. Впливає він і на печінку-провокує розщеплення глікогену. В результаті в кров виділяється глюкоза, і мозок з м`язами використовують її в якості джерела енергії.

Білки-рецептори

Вони також мають регуляторну функцію. Організм людини-це, по суті, складна система, постійно отримує сигнали з зовнішньої і внутрішньої середовище. Цей принцип спостерігається і в роботі складових його клітин.

Так, наприклад, мембранні рецепторні білки передають сигнал з поверхні структурно-елементарної одиниці всередину, паралельно перетворюючи його. Вони регулюють клітинні функції Завдяки зв`язуванню з лігандом, що знаходиться на рецепторі зовні клітини. Що відбувається в результаті? Інший білок всередині клітини активується.

Варто відзначити один важливий нюанс. Переважна більшість гормонів впливають на клітину лише в тому випадку, якщо на її мембрані є певний рецептор. Їм може бути глікопротеїд або інший білок.

Можна навести приклад-β2-адренорецептор. Він знаходиться на мембрані печінкових клітин. Якщо відбувається стрес, то з ним зв`язується молекула адреналіну, внаслідок чого β2-адренорецептор активується. Що відбувається далі? Вже активований рецептор задіє G-білок, який в подальшому приєднує ГТФ. Через безліч проміжних етапів, відбувається фосфороліз глікогену.

Який висновок? Рецептор здійснив першу дію з передачі сигналу, який привів до розщеплення глікогену. Виходить, без нього наступні реакції, що відбуваються всередині клітини, не відбулися б.

Білки-регулятори транскрипції

Ще одна тема, яку необхідно торкнутися увагою. У біології існує поняття транскрипційного фактора. Так називаються білки, яким також властива регуляторна функція. Вона полягає в контролі процесу синтезу мРНК на ДНК-матриці. Це називається транскрипцією-перенесенням генетичної інформації.

Що можна сказати про даному факторі? Білок виконує регуляторну функцію або самостійно, або спільно з іншими елементами. Результатом стає зниження або підвищення константи зв`язування РНК-полімерази з послідовностями регульованого гена.

У факторів транскрипції є визначальна риса-наявність в складі одного або декількох ДНК-доменів, що взаємодіють з конкретними ДНК-ділянками. Це важливо знати. Адже в інших білків, які також беруть участь у регуляції експресії генів, відсутні ДНК-домени. Це означає, що їх до транскрипційних факторів віднести не можна.

Протекинкиназы

Розповідаючи про те, які елементи виконують в клітинах регуляторну функцію, необхідно відзначити увагою і ці речовини. Протекінкінази є ферментами, що модифікують інші білки за допомогою фосфорилювання залишків амінокислот з гідроксильними групами в складі (це тирозин, треонін і серин).

Що являє собою цей процес? В ході фосфорилювання зазвичай змінюється або модифікується функція субстрату. Активність ферменту, до слова, також може змінюватися, як і положення білка в самій клітині. Цікавий факт! Передбачається, що близько 30% білків можуть модифікуватися за допомогою протеїнкіназ.

А їх хімічна активність простежується в відщепленні від АТФ фосфатної групи і в подальшому ковалентному приєднання до залишку будь-якої амінокислоти. Таким чином, протеїнкінази роблять сильний вплив на клітинну життєдіяльність. Якщо порушиться їх робота, то можуть розвинутися різні патології, навіть деякі види раку.

Протеїнфосфатази

Продовжуючи вивчати особливості та приклади регуляторної функції, слід звернути увагу і на ці білки. Дія, здійснюване протеїнфосфатазами, полягає в отщеплении фосфатних груп.

Що це означає? Висловлюючись простою мовою, дані елементи виконують дефосфорилювання-процес, зворотний тому, який відбувається в результаті впливу протеїнкіназ.

Регуляція сплайсингу

Її також не можна обійти увагою. Сплайсинг-це процес, при якому деякі нуклеотидні послідовності видаляються з молекул РНК, а потім з`єднуються послідовності, які збереглися в» зрілій " молекулі.

Яке відношення він має до досліджуваної теми? Усередині генів еукаріот є ділянки, які не кодують амінокислоти. Називають їх інтронами. Спочатку вони переписуються при транскрипції на пре-мРНК, після чого особливий фермент їх " вирізає».

У сплайсингу беруть участь тільки ті білки, які є ферментативно активними. Тільки вони здатні надати потрібну конформацію прем-РНК.

До речі, ще існує поняття альтернативного сплайсингу. Це дуже цікавий процес. Білки, що беруть участь в ньому, перешкоджають вирізання одних нітронів, але при цьому сприяють видаленню інших.

Вуглеводний обмін

Регуляторний функцію в організмі виконують багато органів, системи і тканини. Але, раз мова йде про білках, то і про роль вуглеводів, також є важливими органічними сполуками, теж варто розповісти.

Це дуже детальна тема. Вуглеводний обмін в цілому собою являє величезна кількість ферментативних реакцій. І одна з можливостей його регуляції-перетворення активності ферментів. Досягається воно внаслідок функціонуючих молекул певного ферменту. Або в результаті біосинтезу нових.

Можна сказати, що регуляторна функція вуглеводів ґрунтується на принципі зворотного зв`язку. Спочатку надлишок субстрату, який надходить в клітину, провокує синтез нових ферментних молекул, а потім відбувається гальмування їх біосинтезу (адже саме до цього призводить накопичення метаболічних продуктів).

Регуляція обміну жирів

Про це наостанок. Раз вже було сказано про білках і вуглеводах, то і жири потрібно згадати.

Процес їх обміну тісно пов`язаний з вуглеводним. Якщо в крові підвищується концентрація глюкози, то розпад тригліцеридів (жирів) зменшується, внаслідок чого активізується їх синтез. Зменшення її кількості, навпаки, надає гальмівний вплив. В результаті розщеплення жирів посилюється і прискорюється.

З усього цього випливає простий і логічний висновок. Взаємозв`язок вуглеводного і жирового обміну спрямована лише на одне-на забезпечення випробовуваних організмом енергетичних потреб.