A fehérjék nagy molekulatömegű szerves anyagok, amelyek alfa-aminosavakból állnak, amelyeket peptidkötés köt össze egyetlen láncba. Fő funkciójuk a szabályozás. És arról, hogy miben és hogyan nyilvánul meg, most részletesen el kell mondanunk.
Folyamat leírása
A fehérjék képesek információt fogadni és továbbítani. Ezzel összefügg a sejtekben és a szervezet egészében lezajló folyamatok szabályozásának megvalósítása.
Ez a művelet visszafordítható, és általában ligandum jelenlétét igényli. Ez pedig egy olyan kémiai vegyület neve, amely biomolekulákkal komplexet képez, és ezt követően bizonyos (farmakológiai, fiziológiai vagy biokémiai) hatásokat vált ki.
Érdekes módon a tudósok rendszeresen fedeznek fel új szabályozó fehérjéket. Feltételezhető, hogy ma már csak egy kis részük ismert.
A szabályozó funkciót ellátó fehérjéket fajtákra osztják. És mindegyikről érdemes külön beszélni.
Funkcionálisbesorolás
Elég konvencionális. Végül is egy hormon sokféle feladatot képes ellátni. De általában a szabályozó funkció biztosítja a sejt mozgását a cikluson keresztül, további transzkripciót, transzlációt, splicinget és más fehérjevegyületek aktivitását.
Minden más molekulákhoz való kötődés vagy enzimatikus hatás miatt történik. Egyébként ezek az anyagok nagyon fontos szerepet játszanak. Végül is az enzimek, mivel összetett molekulák, felgyorsítják a kémiai reakciókat egy élő szervezetben. Némelyikük pedig gátolja más fehérjék aktivitását.
Most továbbléphet a fajok osztályozásának tanulmányozására.
fehérjék-hormonok
Különféle élettani folyamatokra és közvetlenül az anyagcserére hatnak. A fehérjehormonok az endokrin mirigyekben képződnek, majd a vér továbbviszi őket információs jel továbbítása érdekében.
Véletlenszerűen terjednek. Azonban kizárólag azokra a sejtekre hatnak, amelyekben specifikus receptorfehérjék vannak. Csak a hormonok léphetnek kapcsolatba velük.
A lassú folyamatokat általában a hormonok szabályozzák. Ide tartozik a test fejlődése és az egyes szövetek növekedése. De még itt is vannak kivételek.
Ez az adrenalin – az aminosavak származéka, a mellékvesevelő fő hormonja. Felszabadulása idegimpulzus hatását váltja ki. A pulzusszám fokozódik, a vérnyomás emelkedik, és egyéb reakciók lépnek fel. A májra is hatással van - provokálja a glikogén lebomlását. Ennek eredményeként a glükóz felszabadul a vérbe és az agybaizmokkal használja energiaforrásként.
Receptorfehérjék
Szabályozó funkciójuk is van. Az emberi test valójában egy összetett rendszer, amely folyamatosan kap jeleket a külső és belső környezetből. Ezt az elvet az alkotó cellák munkájában is megfigyeljük.
Így például a membránreceptor fehérjék egy szerkezeti elemi egység felületéről továbbítanak egy jelet befelé, egyidejűleg átalakítva azt. Szabályozzák a sejtfunkciókat a sejt külső részén található receptoron elhelyezkedő ligandumhoz kötődve. Mi történik a végén? Egy másik fehérje aktiválódik a sejtben.
Érdemes megjegyezni egy fontos árnyalatot. A hormonok túlnyomó többsége csak akkor hat a sejtre, ha van egy bizonyos receptor a membránján. Ez lehet glikoprotein vagy más fehérje.
Mondhatunk egy példát - β2-adrenerg receptor. A májsejtek membránján található. Ha stressz lép fel, akkor az adrenalin molekula kötődik hozzá, aminek következtében a β2-adrenerg receptor aktiválódik. Mi történik ezután? A már aktivált receptor aktiválja a G-proteint, amely tovább köti a GTP-t. Sok közbenső lépés után glikogén-foszforolízis megy végbe.
Mi a következtetés? A receptor végrehajtotta az első jelátviteli műveletet, amely a glikogén lebomlásához vezetett. Kiderült, hogy enélkül a sejten belül fellépő későbbi reakciók nem következtek volna be.
Transzkripciót szabályozó fehérjék
Még egytéma, amivel foglalkozni kell. A biológiában létezik a transzkripciós faktor fogalma. Így nevezik azokat a fehérjéket, amelyek szabályozó funkciót is ellátnak. Az mRNS szintézis folyamatának vezérléséből áll egy DNS-templáton. Ezt transzkripciónak nevezik – a genetikai információ átvitelének.
Mit lehet mondani erről a tényezőről? A fehérje önállóan vagy más elemekkel együtt szabályozó funkciót lát el. Az eredmény az RNS-polimeráz szabályozott génszekvenciákhoz való kötődési állandójának csökkenése vagy növekedése.
A transzkripciós faktoroknak van egy meghatározó tulajdonságuk – egy vagy több DNS-domén jelenléte, amelyek kölcsönhatásba lépnek meghatározott DNS-régiókkal. Ezt fontos tudni. Hiszen más, a génexpresszió szabályozásában is részt vevő fehérjékből hiányoznak a DNS-domének. Ez azt jelenti, hogy nem sorolhatók be a transzkripciós faktorok közé.
Protein-kinázok
Amikor arról beszélünk, hogy milyen elemek töltenek be szabályozó funkciót a sejtekben, akkor ezekre az anyagokra kell figyelni. A protein-kinázok olyan enzimek, amelyek a készítményben lévő hidroxilcsoportokkal (ezek a tirozin, treonin és szerin) aminosav-maradékok foszforilezésével módosítanak más fehérjéket.
Mi ez a folyamat? A foszforiláció általában megváltoztatja vagy módosítja a szubsztrát funkcióját. Az enzim aktivitása egyébként szintén változhat, valamint a fehérje pozíciója magában a sejtben. Érdekes tény! Becslések szerint a fehérjék körülbelül 30%-a képesprotein kinázok módosítják.
És kémiai aktivitásuk nyomon követhető a foszfátcsoport ATP-ről való lehasadásában és további kovalens kötődésben bármely aminosavhoz. Így a protein-kinázok erős befolyást gyakorolnak a sejtek létfontosságú aktivitására. Ha a munkájukat megzavarják, különféle patológiák alakulhatnak ki, akár bizonyos típusú rák is.
Protein-foszfatáz
Folytatva a szabályozó funkció jellemzőinek és példáinak tanulmányozását, figyelmet kell fordítanunk ezekre a fehérjékre. A protein-foszfatázok működése a foszfátcsoportok eltávolítása.
Mit jelent ez? Egyszerűen fogalmazva, ezek az elemek defoszforilációt hajtanak végre, amely a fordítottja annak, ami a protein-kinázok hatására megy végbe.
A toldás szabályozása
Te sem hagyhatod figyelmen kívül őt. A splicing egy olyan folyamat, amelynek során bizonyos nukleotidszekvenciákat eltávolítanak az RNS-molekulákból, majd az „érett” molekulában megőrzött szekvenciákat összekapcsolják.
Hogyan kapcsolódik a tanulmányozott témához? Az eukarióta géneken belül vannak olyan régiók, amelyek nem kódolnak aminosavakat. Intronoknak hívják őket. Először a transzkripció során pre-mRNS-sé íródnak át, majd egy speciális enzim kivágja őket.
Csak azok a fehérjék vesznek részt a splicingben, amelyek enzimatikusan aktívak. Csak ők képesek megadni a kívánt konformációt a prem-RNS-nek.
Apropó, még mindig létezik az alternatív splicing fogalma. Nagyon érdekesfolyamat. A benne lévő fehérjék megakadályozzák egyes intronok kivágását, ugyanakkor hozzájárulnak mások eltávolításához.
Szénhidrát-anyagcsere
A szervezetben a szabályozó funkciót számos szerv, rendszer és szövet látja el. De mivel fehérjékről beszélünk, ezért érdemes beszélni a szénhidrátok szerepéről is, amelyek szintén fontos szerves vegyületek.
Ez egy nagyon részletes téma. A szénhidrát-anyagcsere egésze számos enzimatikus reakció. Szabályozásának egyik lehetősége pedig az enzimaktivitás átalakítása. Egy adott enzim működő molekuláinak köszönhetően érhető el. Vagy az újak bioszintézise eredményeként.
Elmondható, hogy a szénhidrátok szabályozó funkciója a visszacsatolás elvén alapul. Először a sejtbe jutó szubsztrát feleslegében új enzimmolekulák szintézisét váltja ki, majd ezek bioszintézisét gátolja (végül is pontosan ez vezet az anyagcseretermékek felhalmozódásához).
A zsíranyagcsere szabályozása
Utolsó szó erről. Mivel fehérjékről és szénhidrátokról volt szó, ezért a zsírokat is meg kell említeni.
Az anyagcseréjük folyamata szorosan összefügg a szénhidrát-anyagcserével. Ha a vérben a glükóz koncentrációja emelkedik, akkor a trigliceridek (zsírok) lebomlása csökken, aminek következtében szintézisük aktiválódik. Mennyiségének csökkentése éppen ellenkezőleg, gátló hatású. Ennek eredményeként a zsírok lebontása fokozódik és felgyorsul.
Mindből egy egyszerű és logikus következtetés következik. A szénhidrát és aa zsíranyagcsere egyetlen dologra irányul - a szervezet energiaszükségletének kielégítésére.
