Биологические функции белков

Множество химических связей, характерных для белковых молекул, предопределяет их функциональное многообразие. И действительно, белки обладают множеством биологических функций.

Ферментативная. Наиболее многообразный класс белков относится к биологическим катализаторам, которые называют ферментами или инзимами. Ежесекундно в клетках протекает множество химических реакций, причём почти все они катализируются при помощи ферментов. В настоящее время выделено и идентифицировано более 2000 тысяч ферментов, катализирующих протекание разнообразных реакций в клетках и тканях.

Транспортная. Ряд белков выполняет функции переноса веществ из одного компартмента клетки в другой или между органами целого организма. Например, гемоглобин переносит кислород от лёгких к тканям и углекислый газ из тканей в лёгкие. В крови локализованы специальные транспортные белки – альбумины, переносящие основные эндогенные и экзогенные вещества. Имеются также специальные белки – пермеазы, переносящие различные вещества через биологические мембраны.

Регуляторная. В организме существует специальный класс белков, выполняющих регуляторные функции. В первую очередь к ним относятся гормоны белково-пептидной природы. Эти белки играют основополагающую роль в регуляции клеточной и физиологической активности. Например, гормон инсулин регулирует потребление клетками глюкозы, кальцитонин – содержания кальция в крови и костной ткани.

Защитная. Защитные белки представлены, прежде всего, антителами или иммуноглобулинами. Эти белки синтезируются в костном мозге и предохраняют организм от чужеродных веществ. Они обладают уникальным свойством распознавать чужеродные бактерии, вирусы или белки, связываться с ними и нейтрализовать. К защитным белкам относятся фибриноген и тромбин, предохраняющие организм от потери крови.

Структурная. Структурные белки входят в состав мембран клеток и отличаются высокой степень гидрофобности, что обеспечивает их нерастворимость в воде. К структурным белкам относятся белки межклеточного матрикса, такие, как коллаген и ретикулин. Одним из основных компонентов связок является эластин, а кожи – коллаген. Что касается волос и ногтей, то они в основном состоят из очень прочного белка – кератина.

Сократительная. Некоторые клетки и организмы способны сокращаться и перемещаться благодаря специальным белкам. К таким белкам относятся, в частности, актин и миозин, функционирующие в сократительной системе мышечной ткани. Другим белком, обеспечивающим перемещение клеток, является тубулин – входящий в состав микротрубочек – основных компонентов и жгутиков клетки.

Рецепторная. Рецепторные белки играют важную роль при передаче нервного или гормонального сигнала в клетку или в её некоторые компартменты. Рецепторы локализованы в мембранах, и механизм передачи информации связан в основном с изменением конформации белка, поглощением или выделением энергии и т. д.

Энергетическая. Преобразование и утилизация энергии, поступающей в организм с питанием, а также энергии солнечного излучения происходят при участии белков биоэнергетической системы (например, родопсин, цитохромы).

Питательная. Ряд белков используется клетками в качестве резервного, питательного материала. К ним относятся, в частности, проламины и глютелины – белки растений, преимущественно зерновых. Из животных белков можно отметить овальбумин – питательный белок птичьих яиц.