B altymai, kurių biologinis vaidmuo bus svarstomas šiandien, yra stambiamolekuliniai junginiai, sudaryti iš aminorūgščių. Tarp visų kitų organinių junginių jie yra vieni sudėtingiausių savo struktūra. Pagal elementinę sudėtį b altymai skiriasi nuo riebalų ir angliavandenių: be deguonies, vandenilio ir anglies, juose yra ir azoto. Be to, siera yra nepakeičiama svarbiausių b altymų sudedamoji dalis, o kai kuriuose yra jodo, geležies ir fosforo.
Biologinis b altymų vaidmuo yra labai didelis. Būtent šie junginiai sudaro didžiąją protoplazmos masės dalį, taip pat gyvų ląstelių branduolius. B altymų yra visuose gyvūnų ir augalų organizmuose.
Viena ar daugiau funkcijų
Jų įvairių junginių biologinis vaidmuo ir funkcijos skiriasi. Kiekvienas b altymas, kaip specifinės cheminės struktūros medžiaga, atlieka labai specializuotą funkciją. Tik kai kuriais atvejais jis vienu metu gali atlikti keletą tarpusavyje susijusių. Pavyzdžiui, adrenalinas, kuris gaminasi smegenyseantinksčių liaukos, patekusios į kraują, padidina kraujospūdį ir deguonies suvartojimą, cukraus kiekį kraujyje. Be to, tai yra medžiagų apykaitos stimuliatorius, o š altakraujams gyvūnams – ir nervų sistemos tarpininkas. Kaip matote, jis vienu metu atlieka daug funkcijų.
Fermentinė (katalizinė) funkcija
Įvairios biocheminės reakcijos, vykstančios gyvuose organizmuose, vyksta švelniomis sąlygomis, kai temperatūra yra artima 40°C, o pH vertės beveik neutralios. Tokiomis sąlygomis daugelio jų srautai yra nereikšmingi. Todėl, kad jie būtų realizuoti, reikalingi fermentai – specialūs biologiniai katalizatoriai. Beveik visas reakcijas, išskyrus vandens fotolizę, gyvuose organizmuose katalizuoja fermentai. Šie elementai yra arba b altymai, arba b altymų kompleksai su kofaktoriumi (organine molekule arba metalo jonu). Fermentai veikia labai selektyviai, pradėdami reikiamą procesą. Taigi, anksčiau aptarta katalizinė funkcija yra viena iš tų, kurias atlieka b altymai. Tačiau šių junginių biologinis vaidmuo neapsiriboja jo įgyvendinimu. Yra daug daugiau funkcijų, kurias apžvelgsime toliau.
Transporto funkcija
Kad ląstelė egzistuotų, būtina, kad į ją patektų daug medžiagų, kurios aprūpintų ją energija ir statybinėmis medžiagomis. Visos biologinės membranos yra sujungtosprincipu. Tai dvigubas lipidų sluoksnis, į jį panardinami b altymai. Tuo pačiu metu membranų paviršiuje koncentruojasi hidrofilinės makromolekulių sritys, o jų storyje – hidrofobinės „uodegos“. Ši struktūra išlieka nepralaidi svarbiems komponentams: aminorūgštims, cukrui, šarminių metalų jonams. Šių elementų prasiskverbimas į ląstelę vyksta naudojant transportinius b altymus, kurie yra įterpti į ląstelės membraną. Pavyzdžiui, bakterijos turi specialų b altymą, kuris perneša laktozę (pieno cukrų) per išorinę membraną.
Daugialąsčiai organizmai turi sistemą, skirtą įvairioms medžiagoms pernešti iš vieno organo į kitą. Visų pirma kalbame apie hemoglobiną (pavaizduota aukščiau). Be to, kraujo plazmoje nuolat yra serumo albumino (transporto b altymo). Jis turi savybę sudaryti stiprius kompleksus su riebalų rūgštimis, susidarančiomis virškinant riebalus, taip pat su daugybe hidrofobinių aminorūgščių (pavyzdžiui, su triptofanu) ir su daugeliu vaistų (kai kuriais penicilinais, sulfonamidais, aspirinu). Kitas pavyzdys yra transferinas, kuris tarpininkauja pernešant geležies jonus organizme. Galima paminėti ir ceruplazminą, kuris perneša vario jonus. Taigi, mes atsižvelgėme į transportavimo funkciją, kurią atlieka b altymai. Šiuo požiūriu jų biologinis vaidmuo taip pat labai svarbus.
Receptoriaus funkcija
Receptorių b altymai yra labai svarbūs, ypač daugialąsčių organizmų gyvybei palaikyti. Jie yra įmontuotiį plazmos ląstelės membraną ir padeda suvokti bei toliau transformuoti į ląstelę patenkančius signalus. Tokiu atveju signalai gali būti tiek iš kitų ląstelių, tiek iš aplinkos. Acetilcholino receptoriai šiuo metu yra labiausiai ištirti. Jie yra daugelyje tarpneuroninių kontaktų ant ląstelės membranos, įskaitant neuromuskulines jungtis, smegenų žievėje. Šie b altymai sąveikauja su acetilcholinu ir perduoda signalą į ląstelę.
Signalui priimti ir jį konvertuoti skirtas neurotransmiteris turi būti pašalintas, kad ląstelė turėtų galimybę pasiruošti tolesnių signalų suvokimui. Tam naudojama acetilcholinesterazė – specialus fermentas, kuris katalizuoja acetilcholino hidrolizę į choliną ir acetatą. Ar ne tiesa, kad labai svarbi ir receptorių funkcija, kurią atlieka b altymai? Kitos, apsauginės organizmo funkcijos biologinis vaidmuo yra milžiniškas. Tiesiog negalima su tuo nesutikti.
Apsaugos funkcija
Kūno imuninė sistema reaguoja į pašalinių dalelių atsiradimą jame gamindama daug limfocitų. Jie gali selektyviai pažeisti elementus. Tokios svetimos dalelės gali būti vėžinės ląstelės, patogeninės bakterijos, supramolekulinės dalelės (makromolekulės, virusai ir kt.). B-limfocitai yra limfocitų grupė, gaminanti specialius b altymus. Šie b altymai patenka į kraujotakos sistemą. Jie atpažįsta svetimas daleles, o sunaikinimo stadijoje sudaro labai specifinį kompleksą. Šie b altymai vadinami imunoglobulinais. Svetimos medžiagos vadinamos antigenais.kurios sukelia imuninės sistemos atsaką.
Struktūrinė funkcija
Be b altymų, kurie atlieka labai specializuotas funkcijas, yra ir tokių, kurių reikšmė daugiausia struktūrinė. Jų dėka suteikiamas mechaninis stiprumas, kitos gyvų organizmų audinių savybės. Šie b altymai visų pirma apima kolageną. Kolagenas (pavaizduota žemiau) žinduolių organizme sudaro apie ketvirtadalį b altymų masės. Jis sintetinamas pagrindinėse ląstelėse, sudarančiose jungiamąjį audinį (vadinamus fibroblastais).
Iš pradžių kolagenas susidaro kaip prokolagenas – jo pirmtakas, chemiškai apdorojamas fibroblastuose. Tada jis susidaro trijų polipeptidinių grandinių, susuktų į spiralę, pavidalu. Jie susijungia jau už fibroblastų į kelių šimtų nanometrų skersmens kolageno fibriles. Pastarieji formuoja kolageno gijas, kurias jau galima pamatyti ir pro mikroskopą. Elastiniuose audiniuose (plaučių sienelėse, kraujagyslėse, odoje) tarpląstelinėje matricoje, be kolageno, yra ir b altymo elastino. Jis gali ištempti gana platų diapazoną ir tada grįžti į pradinę būseną. Kitas struktūrinio b altymo pavyzdys, kurį čia galima pateikti, yra šilko fibroinas. Jis išskiriamas formuojantis šilkaverpio vikšro lėliukui. Tai yra pagrindinis šilko siūlų komponentas. Pereikime prie motorinių b altymų aprašymo.
Motoriniai b altymai
O įgyvendinant motorinius procesus, b altymų biologinis vaidmuo yra didelis. Trumpai pakalbėkime apie šią funkciją. Raumenų susitraukimas yra procesas, kurio metu cheminė energija paverčiama mechaniniu darbu. Tiesioginiai jo dalyviai yra du b altymai – miozinas ir aktinas. Miozinas turi labai neįprastą struktūrą. Jis susidaro iš dviejų rutuliškų galvų ir uodegos (ilgos siūlinės dalies). Apie 1600 nm yra vienos molekulės ilgis. Galvutės sudaro maždaug 200 nm.
Aktinas (pavaizduota aukščiau) yra rutulinis b altymas, kurio molekulinė masė yra 42 000. Jis gali polimerizuotis, sudarydamas ilgą struktūrą ir tokia forma sąveikauti su miozino galvute. Svarbus šio proceso bruožas yra jo priklausomybė nuo ATP buvimo. Jei jo koncentracija pakankamai didelė, miozino ir aktino suformuotas kompleksas sunaikinamas, o po to, kai dėl miozino ATPazės veikimo įvyksta ATP hidrolizė, vėl atkuriamas. Šis procesas gali būti stebimas, pavyzdžiui, tirpale, kuriame yra abu b altymai. Jis tampa klampus, nes susidaro didelės molekulinės masės kompleksas, kai nėra ATP. Pridėjus, klampumas smarkiai sumažėja dėl susidariusio komplekso sunaikinimo, o po to jis palaipsniui pradeda atsigauti dėl ATP hidrolizės. Raumenų susitraukimo procese šios sąveikos vaidina labai svarbų vaidmenį.
Antibiotikai
Tęsiame atskleidžiame temą „Biologinis b altymų vaidmuo organizme“. Labai didelė ir labai svarbi grupėnatūralūs junginiai sudaro medžiagas, vadinamas antibiotikais. Jie yra mikrobinės kilmės. Šias medžiagas išskiria specialūs mikroorganizmų tipai. Biologinis aminorūgščių ir b altymų vaidmuo neginčijamas, tačiau antibiotikai atlieka ypatingą, labai svarbią funkciją. Jie slopina su jais konkuruojančių mikroorganizmų augimą. 1940-aisiais antibiotikų atradimas ir naudojimas sukėlė revoliuciją bakterijų sukeltų infekcinių ligų gydymui. Reikėtų pažymėti, kad daugeliu atvejų antibiotikai neveikia virusų, todėl jų kaip antivirusinių vaistų vartojimas yra neveiksmingas.
Antibiotikų pavyzdžiai
Penicilino grupė buvo pirmoji, kuri buvo pritaikyta praktiškai. Šios grupės pavyzdžiai yra ampicilinas ir benzilpenicilinas. Antibiotikai skiriasi savo veikimo mechanizmu ir chemine prigimtimi. Kai kurie iš tų, kurie šiandien plačiai naudojami, sąveikauja su žmogaus ribosomomis, o bakterijų ribosomose slopinama b altymų sintezė. Tuo pačiu metu jie beveik nesąveikauja su eukariotų ribosomomis. Todėl jie yra žalingi bakterijų ląstelėms ir šiek tiek toksiški gyvūnams ir žmonėms. Šie antibiotikai yra streptomicinas ir levomicetinas (chloramfenikolis).
Biologinis b altymų biosintezės vaidmuo yra labai svarbus, o pats procesas susideda iš kelių etapų. Apie tai kalbėsime tik bendrai.
B altymų biosintezės procesas ir biologinis vaidmuo
Šis procesas yra kelių etapų ir labai sudėtingas. Jis atsiranda ribosomose -specialios organelės. Ląstelėje yra daug ribosomų. Pavyzdžiui, E. coli jų yra apie 20 tūkstančių.
„Apibūdinkite b altymų biosintezės procesą ir jo biologinį vaidmenį“– tokią užduotį daugelis gavome mokykloje. Ir daugeliui tai buvo sunku. Na, pabandykime kartu tai išsiaiškinti.
B altymų molekulės yra polipeptidinės grandinės. Jie, kaip jau žinote, susideda iš atskirų aminorūgščių. Tačiau pastarieji nėra pakankamai aktyvūs. Norint sujungti ir suformuoti b altymo molekulę, jas reikia aktyvuoti. Tai atsiranda dėl specialių fermentų veikimo. Kiekviena aminorūgštis turi savo fermentą, specialiai pritaikytą jai. Šio proceso energijos š altinis yra ATP (adenozino trifosfatas). Dėl aktyvacijos aminorūgštis tampa labilesnė ir veikiant šiam fermentui jungiasi su t-RNR, kuri perkelia ją į ribosomą (dėl to ši RNR vadinama transportu). Taigi aktyvuotos aminorūgštys, sujungtos su tRNR, patenka į ribosomą. Ribosoma yra tam tikras konvejeris, skirtas surinkti b altymų grandines iš gaunamų aminorūgščių.
B altymų sintezės vaidmenį sunku pervertinti, nes susintetinti junginiai atlieka labai svarbias funkcijas. Beveik visos ląstelių struktūros yra sudarytos iš jų.
Taigi, mes bendrais bruožais apibūdinome b altymų biosintezės procesą ir jo biologinį vaidmenį. Tai užbaigia mūsų įvadą į b altymus. Tikimės, kad turite noro tai tęsti.
