Білки – це високомолекулярні органічні речовини, які складаються з альфа-амінокислот, що з’єднані пептидного зв’язком у єдиний ланцюжок. Їх головна функція – регуляторна. І про те, чому і як вона проявляється, зараз слід розповісти в подробицях.
Опис процесу
Білки мають здатність приймати та передавати інформацію. З цим і пов’язане здійснення ними регулювання відбуваються в клітинах і у всьому організмі в цілому процесів.
Це дія оборотно, і зазвичай вимагає присутності ліганду . Так, в свою чергу, називається хімічна сполука, що утворює комплекс з біомолекулами, і надалі 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 за її циклу, подальшу транскрипцію, трансляцію, сплайсинг і активність інших білкових сполук.
Відбувається все завдяки зв’язуванню з іншими молекулами або внаслідок ферментативного впливу. До речі, 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. Проте діють виключно на ті клітини, в яких є специфічні білки-рецептори. Тільки з ними гормони можуть зв’язатися.
Як правило, регулюються гормонами 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. Він впливає 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 володіють регуляторної функцією. Організм людини – це, по суті, складна система, що постійно отримує сигнали із зовнішнього та внутрішнього середовища. 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 знаходяться 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 привести приклад – β2-адренорецептор. Він знаходиться на мембрани печінкових клітин. Якщо відбувається стрес, то з ним пов’язується молекула адреналіну, внаслідок чого β2-адренорецептор активується. Що відбувається далі? Вже активований рецептор задіює G-білок, який в подальшому приєднує ГТФ. Через безліч проміжних етапів, відбувається фосфоролиз глікогену.
Який висновок? Рецептор здійснив перше дія 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. В біології існує поняття транскрипційного фактора. Так називаються білки, яким також притаманна регуляторна функція. Вона полягає в контролі процесу синтезу мРНК на ДНК-матриці. Це називається транскрипцією – перенесення 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 у складі одного або декількох ДНК-доменів, взаємодіючих з конкретними ДНК-ділянками. Це важливо знати. Адже в інших білків, також беруть участь у регуляції експресії генів, відсутні ДНК-домени. Це означає, що їх до транскрипції факторів віднести не можна.
Протекинкиназы
Розповідаючи про те, які елементи виконують у клітинах регуляторну функцію, необхідно відзначити увагою і ці речовини. Протекинкиназы є ферментами, що модифікують інші білки допомогою фосфорилювання залишків амінокислот з гідроксильними групами у складі (це тирозин, треонін і серин).
Що являє собою даний процес? В ході фосфорилювання зазвичай змінюється або модифікується функція субстрату. Активність ферменту, до речі, також може бути змінена, як і положення білка в самій клітці. Цікавий факт! Передбачається, що близько 30% білків можуть модифікуватися за допомогою протеїнкіназ.
А їх хімічна активність простежується у отщеплении від АТФ фосфатної групи і надалі ковалентном 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.
Протеинфосфатазы
Продовжуючи вивчати особливості та приклади регуляторної функції, слід звернути увагу і на ці білки. Дія, що здійснюється протеинфосфатазами, полягає в отщеплении фосфатних груп.
Що це означає? Висловлюючись простою мовою, дані елементи виконують дефосфорилирование – процес, зворотний тому, який відбувається в результаті впливу протеїнкіназ.
Регуляція сплайсингу
Її також не можна обійти увагою. Сплайсинг – це процес, в ході якого з молекул РНК видаляються деякі нуклеотидні послідовності, а потім з’єднуються послідовності, які збереглися в «зрілої» молекулі.
Яке відношення він має до досліджуваної темі? Всередині генів еукаріотів є ділянки, які не кодують амінокислоти. Називають їх интронами. Спочатку вони переписуються при транскрипції на пре-мРНК, після чого особливий фермент їх «вирізає».
У сплайсинге 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 у ньому, перешкоджають вирізанню одних нитронов, але при цьому сприяють видаленню інших.
Вуглеводний обмін
Регуляторну функцію в організмі виконують багато органи, системи і тканини. Але, раз мова йде про білках, то і про роль вуглеводів, також є важливими органічними сполуками, теж варто розповісти.
Це дуже докладна тема. Вуглеводний обмін в цілому являє собою величезну кількість ферментативних реакцій. І одна з можливостей його регулювання – перетворення активності ферментів. Досягається воно внаслідок функціонують 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 у клітину, провокує синтез нових ферментних молекул, а потім відбувається гальмування біосинтезу (адже саме до цього призводить накопичення метаболічних продуктів).
Регуляція обміну жирів
Про це наостанок. Раз вже було сказано про білки і вуглеводи, 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, чинить гальмівний вплив. У 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.
