Les protéines, dont le rôle biologique sera considéré aujourd'hui, sont des composés macromoléculaires construits à partir d'acides aminés. Parmi tous les autres composés organiques, ils sont parmi les plus complexes dans leur structure. Selon la composition élémentaire, les protéines diffèrent des graisses et des glucides: en plus de l'oxygène, de l'hydrogène et du carbone, elles contiennent également de l'azote. De plus, le soufre est un composant indispensable des protéines les plus importantes, et certaines contiennent de l'iode, du fer et du phosphore.
Le rôle biologique des protéines est très élevé. Ce sont ces composés qui constituent l'essentiel de la masse du protoplasme, ainsi que les noyaux des cellules vivantes. Les protéines se trouvent dans tous les organismes animaux et végétaux.
Une ou plusieurs fonctions
Le rôle biologique et les fonctions de leurs différents composés sont différents. En tant que substance dotée d'une structure chimique spécifique, chaque protéine remplit une fonction hautement spécialisée. Ce n'est que dans certains cas qu'il peut en effectuer plusieurs interconnectés à la fois. Par exemple, l'adrénaline, qui est produite dans la moelleles glandes surrénales, entrant dans la circulation sanguine, augmentent la pression artérielle et la consommation d'oxygène, la glycémie. De plus, c'est un stimulant du métabolisme, et chez les animaux à sang froid c'est aussi un médiateur du système nerveux. Comme vous pouvez le voir, il exécute plusieurs fonctions à la fois.
Fonction enzymatique (catalytique)
Diverses réactions biochimiques se produisant dans les organismes vivants sont réalisées dans des conditions douces, dans lesquelles la température est proche de 40°C, et les valeurs de pH sont presque neutres. Dans ces conditions, les débits de beaucoup d'entre eux sont négligeables. Par conséquent, pour leur réalisation, des enzymes sont nécessaires - des catalyseurs biologiques spéciaux. Presque toutes les réactions, à l'exception de la photolyse de l'eau, sont catalysées dans les organismes vivants par des enzymes. Ces éléments sont soit des protéines, soit des complexes de protéines avec un cofacteur (molécule organique ou ion métallique). Les enzymes agissent de manière très sélective, démarrant le processus nécessaire. Ainsi, la fonction catalytique discutée ci-dessus est l'une de celles que les protéines remplissent. Le rôle biologique de ces composés ne se limite cependant pas à sa mise en oeuvre. Il existe de nombreuses autres fonctionnalités que nous examinerons ci-dessous.
Fonction de transport
Pour l'existence d'une cellule, il est nécessaire que de nombreuses substances y pénètrent, qui lui fournissent de l'énergie et des matériaux de construction. Toutes les membranes biologiques sont construites dans une structure communeprincipe. C'est une double couche de lipides, des protéines y sont immergées. Dans le même temps, les régions hydrophiles des macromolécules sont concentrées à la surface des membranes et les "queues" hydrophobes sont concentrées dans leur épaisseur. Cette structure reste imperméable aux composants importants: acides aminés, sucres, ions de métaux alcalins. La pénétration de ces éléments dans la cellule se fait à l'aide de protéines de transport intégrées dans la membrane cellulaire. Les bactéries, par exemple, ont une protéine spéciale qui transporte le lactose (sucre du lait) à travers la membrane externe.
Les organismes multicellulaires ont un système pour transporter diverses substances d'un organe à un autre. Nous parlons principalement de l'hémoglobine (photo ci-dessus). De plus, l'albumine sérique (protéine de transport) est constamment présente dans le plasma sanguin. Il a la capacité de former des complexes solides avec les acides gras formés lors de la digestion des graisses, ainsi qu'avec un certain nombre d'acides aminés hydrophobes (par exemple, avec le tryptophane) et avec de nombreux médicaments (certaines pénicillines, sulfamides, aspirine). La transferrine, qui assure le transport des ions de fer dans le corps, est un autre exemple. On peut également citer la céruplasmine, qui transporte les ions cuivre. Nous avons donc considéré la fonction de transport que les protéines remplissent. Leur rôle biologique est également très important de ce point de vue.
Fonction récepteur
Les protéines réceptrices sont d'une grande importance, en particulier pour le maintien de la vie des organismes multicellulaires. Ils sont intégrésdans la membrane plasmocytaire et servent à percevoir et à transformer davantage les signaux qui pénètrent dans la cellule. Dans ce cas, les signaux peuvent provenir à la fois d'autres cellules et de l'environnement. Les récepteurs de l'acétylcholine sont actuellement les plus étudiés. Ils sont situés dans un certain nombre de contacts interneuronaux sur la membrane cellulaire, y compris au niveau des jonctions neuromusculaires, dans le cortex cérébral. Ces protéines interagissent avec l'acétylcholine et transmettent un signal dans la cellule.
Le neurotransmetteur pour recevoir le signal et le convertir doit être retiré afin que la cellule ait la possibilité de se préparer à la perception d'autres signaux. Pour cela, l'acétylcholinestérase est utilisée - une enzyme spéciale qui catalyse l'hydrolyse de l'acétylcholine en choline et en acétate. N'est-il pas vrai que la fonction de récepteur que les protéines remplissent est également très importante ? Le rôle biologique de la prochaine fonction de protection de l'organisme est énorme. On ne peut tout simplement pas être en désaccord avec cela.
Fonction de protection
Dans le corps, le système immunitaire réagit à l'apparition de particules étrangères en produisant un grand nombre de lymphocytes. Ils sont capables d'endommager les éléments de manière sélective. Ces particules étrangères peuvent être des cellules cancéreuses, des bactéries pathogènes, des particules supramoléculaires (macromolécules, virus, etc.). Les lymphocytes B sont un groupe de lymphocytes qui produisent des protéines spéciales. Ces protéines sont libérées dans le système circulatoire. Ils reconnaissent les particules étrangères, tout en formant un complexe très spécifique au stade de la destruction. Ces protéines sont appelées immunoglobulines. Les substances étrangères sont appelées antigènes.qui déclenchent une réponse du système immunitaire.
Fonction structurelle
Outre les protéines qui remplissent des fonctions hautement spécialisées, il y a aussi celles dont l'importance est principalement structurelle. Grâce à eux, la résistance mécanique est fournie, ainsi que d'autres propriétés des tissus des organismes vivants. Ces protéines comprennent, tout d'abord, le collagène. Le collagène (photo ci-dessous) chez les mammifères représente environ un quart de la masse des protéines. Il est synthétisé dans les principales cellules qui composent le tissu conjonctif (appelées fibroblastes).
Au départ, le collagène se forme sous forme de procollagène - son précurseur, subissant un traitement chimique dans les fibroblastes. Ensuite, il se forme sous la forme de trois chaînes polypeptidiques torsadées en spirale. Ils se combinent déjà à l'extérieur des fibroblastes en fibrilles de collagène de plusieurs centaines de nanomètres de diamètre. Ces derniers forment des filaments de collagène, déjà visibles au microscope. Dans les tissus élastiques (parois des poumons, vaisseaux sanguins, peau), la matrice extracellulaire, en plus du collagène, contient également la protéine élastine. Il peut s'étirer sur une plage assez large puis revenir à son état d'origine. Un autre exemple de protéine structurale qui peut être donnée ici est la fibroïne de soie. Il est isolé lors de la formation de la pupe de la chenille du ver à soie. C'est le composant principal des fils de soie. Passons à la description des protéines motrices.
Protéines motrices
Et dans la mise en œuvre des processus moteurs, le rôle biologique des protéines est important. Parlons brièvement de cette fonction. La contraction musculaire est le processus au cours duquel l'énergie chimique est convertie en travail mécanique. Ses participants directs sont deux protéines - la myosine et l'actine. La myosine a une structure très inhabituelle. Il est formé de deux têtes globuleuses et d'une queue (longue partie filamenteuse). Environ 1600 nm est la longueur d'une molécule. Les têtes représentent environ 200 nm.
L'actine (photo ci-dessus) est une protéine globulaire d'un poids moléculaire de 42 000. Elle peut polymériser pour former une longue structure et interagir sous cette forme avec la tête de myosine. Une caractéristique importante de ce processus est sa dépendance à la présence d'ATP. Si sa concentration est suffisamment élevée, le complexe formé par la myosine et l'actine est détruit, puis il est à nouveau restauré après l'hydrolyse de l'ATP résultant de l'action de la myosine ATPase. Ce processus peut être observé, par exemple, dans une solution dans laquelle les deux protéines sont présentes. Il devient visqueux à la suite de la formation d'un complexe de haut poids moléculaire en l'absence d'ATP. Lorsqu'il est ajouté, la viscosité diminue fortement en raison de la destruction du complexe créé, après quoi il commence progressivement à se rétablir à la suite de l'hydrolyse de l'ATP. Dans le processus de contraction musculaire, ces interactions jouent un rôle très important.
Antibiotiques
Nous continuons à révéler le sujet "Le rôle biologique des protéines dans le corps." Un groupe très large et très importantles composés naturels constituent des substances appelées antibiotiques. Ils sont d'origine microbienne. Ces substances sont sécrétées par des types particuliers de micro-organismes. Le rôle biologique des acides aminés et des protéines est indiscutable, mais les antibiotiques remplissent une fonction particulière très importante. Ils inhibent la croissance des micro-organismes qui leur font concurrence. Dans les années 1940, la découverte et l'utilisation des antibiotiques ont révolutionné le traitement des maladies infectieuses causées par des bactéries. Il convient de noter que dans la plupart des cas, les antibiotiques ne fonctionnent pas sur les virus, donc les utiliser comme médicaments antiviraux est inefficace.
Exemples d'antibiotiques
Le groupe pénicilline a été le premier à être mis en pratique. Des exemples de ce groupe sont l'ampicilline et la benzylpénicilline. Les antibiotiques sont divers dans leur mécanisme d'action et leur nature chimique. Certains de ceux qui sont largement utilisés aujourd'hui interagissent avec les ribosomes humains, tandis que la synthèse des protéines est inhibée dans les ribosomes bactériens. En même temps, ils interagissent à peine avec les ribosomes eucaryotes. Par conséquent, ils sont destructeurs pour les cellules bactériennes et légèrement toxiques pour les animaux et les humains. Ces antibiotiques comprennent la streptomycine et la lévomycétine (chloramphénicol).
Le rôle biologique de la biosynthèse des protéines est très important, et ce processus lui-même comporte plusieurs étapes. Nous n'en parlerons qu'en termes généraux.
Le processus et le rôle biologique de la biosynthèse des protéines
Ce processus est en plusieurs étapes et très complexe. Il se produit dans les ribosomes -organites particuliers. La cellule contient de nombreux ribosomes. E. coli, par exemple, en compte environ 20 000.
"Décrire le processus de biosynthèse des protéines et son rôle biologique" - une telle tâche que beaucoup d'entre nous ont reçue à l'école. Et pour beaucoup, cela a été difficile. Eh bien, essayons de comprendre ensemble.
Les molécules protéiques sont des chaînes polypeptidiques. Ils se composent, comme vous le savez déjà, d'acides aminés individuels. Cependant, ces derniers ne sont pas assez actifs. Afin de se combiner et de former une molécule de protéine, elles nécessitent une activation. Il se produit à la suite de l'action d'enzymes spéciales. Chaque acide aminé a sa propre enzyme spécifiquement adaptée. La source d'énergie pour ce processus est l'ATP (adénosine triphosphate). À la suite de l'activation, l'acide aminé devient plus labile et se lie sous l'action de cette enzyme à l'ARN-t, qui le transfère au ribosome (de ce fait, cet ARN est appelé transport). Ainsi, les acides aminés activés liés à l'ARNt pénètrent dans le ribosome. Le ribosome est une sorte de convoyeur pour assembler les chaînes protéiques à partir des acides aminés entrants.
Le rôle de la synthèse des protéines est difficile à surestimer, car les composés synthétisés remplissent des fonctions très importantes. Presque toutes les structures cellulaires en sont constituées.
Ainsi, nous avons décrit en termes généraux le processus de biosynthèse des protéines et son rôle biologique. Ceci conclut notre introduction aux protéines. Nous espérons que vous avez envie de continuer.
