Белоктар – ең маңызды органикалық заттар, олардың саны тірі жасушада болатын барлық басқа макромолекулалардан басым. Олар өсімдік және жануар организмдерінің құрғақ зат салмағының жартысынан көбін құрайды. Клеткадағы белоктардың қызметі алуан түрлі, олардың кейбіреулері әлі күнге дейін ғылымға белгісіз. Бірақ бәрібір олардың «жұмыстарының» негізгі бағыттары жақсы зерттелген. Кейбіреулер жасушалар мен тіндерде болатын процестерді ынталандыру үшін қажет. Басқалары маңызды минералды қосылыстарды жасуша мембранасы арқылы және қан тамырлары арқылы бір мүшеден екіншісіне тасымалдайды. Кейбіреулер денені бөтен жиі патогендік агенттерден қорғайды. Бір нәрсе анық – біздің денеміздегі бірде-бір процесс белоксыз жүрмейді.
Белоктардың негізгі функциялары
Ағзадағы белоктардың қызметі алуан түрлі. Әр топта белгілі бір химиялық зат барқұрылыс, бір мамандандырылған «жұмыс» орындайды. Кейбір жағдайларда белоктардың бірнеше түрі бір-бірімен байланысады. Олар бір процестің әртүрлі кезеңдеріне жауапты. Немесе олар бірден бірнеше әсер етеді. Мысалы, белоктардың реттеушілік қызметін ферменттер мен гормондар атқарады. Бұл құбылысты адреналин гормонын еске түсіру арқылы елестетуге болады. Ол бүйрек үсті безінің миында өндіріледі. Қан тамырларына еніп, қандағы оттегінің мөлшерін арттырады. Қан қысымы да көтеріледі, қант мөлшері артады. Бұл метаболикалық процестерді ынталандырады. Адреналин сонымен қатар балықтар, қосмекенділер және бауырымен жорғалаушылардың нейротрансмиттері болып табылады.
Ферменттік функция
Тірі организмдердің жасушаларында болатын көптеген биохимиялық реакциялар жоғары температурада және бейтарап рН мәнімен жүзеге асырылады. Мұндай жағдайларда олардың өту жылдамдығы тым төмен, сондықтан ферменттер деп аталатын арнайы катализаторлар қажет. Олардың барлық әртүрлілігі әрекеттің ерекшелігімен ерекшеленетін 6 классқа біріктірілген. Ферменттер жасушадағы рибосомаларда синтезделеді. Оларды зерттеумен энзимология ғылымы айналысады.
Белоктардың реттеуші қызметі ферменттерсіз мүмкін емес екені сөзсіз. Олардың әрекеттің жоғары селективтілігі бар. Олардың белсенділігін ингибиторлар мен активаторлармен реттеуге болады. Сонымен қатар, ферменттер әдетте субстрат ерекшелігін көрсетеді. Сондай-ақ, ферментативті белсенділік организмдегі және әсіресе жасушалардағы жағдайларға байланысты. Олардың ағынына қысым, қышқыл рН, температура, ерітіндінің иондық күші әсер етеді, яғницитоплазмадағы тұз концентрациясы.
Белокты тасымалдау функциясы
Жасуша ағзаға қажетті минералды және органикалық заттарды үнемі алып тұруы керек. Олар құрылыс материалдары және жасушалардағы энергия көздері ретінде қажет. Бірақ оларды алу механизмі өте күрделі. Жасуша қабырғалары тек ақуыздардан ғана тұрады. Биологиялық мембраналар липидтердің қос қабаты принципіне негізделген. Олардың арасында әртүрлі белоктар орналасқан. Гидрофильді аймақтар мембрана бетінде, ал гидрофобты аймақтар оның қалыңдығында орналасуы өте маңызды. Осылайша, мұндай құрылым қабықты өтпейтін етеді. Олар қант, метол иондары және амин қышқылдары сияқты маңызды компоненттерді «көмексіз» өз бетімен өте алмайды. Олар цитоплазмалық мембрана арқылы липидті қабаттарға енген арнайы ақуыздар арқылы цитоплазмаға тасымалданады.
Заттардың бір мүшеден екіншісіне тасымалдануы
Бірақ белоктардың тасымалдау қызметі тек жасушааралық зат пен жасуша арасында ғана емес. Физиологиялық процестер үшін маңызды кейбір заттар бір денеден екіншісіне жеткізілуі керек. Мысалы, қандағы тасымалдаушы ақуыз сарысулық альбумин болып табылады. Ол майларды қорыту кезінде пайда болатын май қышқылдарымен, дәрілік заттармен, сондай-ақ стероидты гормондармен қосылыстар түзудің ерекше қабілетімен қамтамасыз етілген. Маңызды тасымалдаушы белоктар – гемоглобин (оттегі молекулаларын жеткізетін), трансферрин (темір иондарымен қосылатын) және церуплазмин (мен комплекстер түзетін)мыс).
Белоктардың сигналдық қызметі
Көп жасушалы күрделі организмдердегі физиологиялық процестердің жүруінде рецепторлық белоктардың маңызы зор. Олар плазмалық мембранаға енген. Олар тек көрші ұлпалардан ғана емес, сыртқы ортадан да үздіксіз ағынмен жасушаларға түсетін сигналдардың әртүрлі түрлерін қабылдауға және ашуға қызмет етеді. Қазіргі уақытта ең көп зерттелген рецепторлық ақуыз ацетилхолин болып табылады. Ол жасуша мембранасының бірнеше нейронаралық қосылыстарында орналасқан.
Бірақ белоктардың сигналдық қызметі жасушалардың ішінде ғана емес. Көптеген гормондар олардың бетіндегі арнайы рецепторлармен байланысады. Мұндай түзілген қосылыс жасушалардағы физиологиялық процестерді белсендіретін сигнал болып табылады. Мұндай ақуыздардың мысалы аденилатциклаза жүйесінде әрекет ететін инсулин болып табылады.
Қорғау функциясы
Жасушадағы белоктардың қызметі әртүрлі. Олардың кейбіреулері иммундық реакцияларға қатысады. Бұл денені инфекциялардан қорғайды. Иммундық жүйе лимфоциттердің үлкен санын синтездеу арқылы анықталған бөгде агенттерге жауап бере алады. Бұл заттар осы агенттерді таңдамалы түрде зақымдауы мүмкін, олар бактериялар, супрамолекулалық бөлшектер сияқты денеге бөтен болуы мүмкін немесе олар рак клеткалары болуы мүмкін.
Топтардың бірі – «бета»-лимфоциттер – қанға түсетін белоктарды өндіреді. Олардың өте қызықты функциясы бар. Бұл белоктар бөгде жасушалар мен макромолекулаларды тануы керек. Содан кейін олар олармен байланысады,жойылуы тиіс кешенді құрайды. Бұл белоктар иммуноглобулиндер деп аталады. Бөгде компоненттердің өзі антигендер болып табылады. Ал оларға сәйкес келетін иммуноглобулиндер антиденелер.
Құрылымдық функция
Ағзада жоғары мамандандырылғанмен қатар құрылымдық белоктар да бар. Олар механикалық беріктікті қамтамасыз ету үшін қажет. Жасушадағы белоктардың бұл қызметтері дененің пішіні мен жастығын сақтау үшін маңызды. Ең танымал - коллаген. Ол дәнекер тіндердің жасушадан тыс матрицасының негізгі ақуызы болып табылады. Жоғары сатыдағы сүтқоректілерде ол белоктардың жалпы массасының 1/4 бөлігін құрайды. Коллаген дәнекер тіндердің негізгі жасушалары болып табылатын фибробласттарда синтезделеді.
Жасушадағы белоктардың мұндай қызметтерінің маңызы зор. Коллагеннен басқа, тағы бір құрылымдық ақуыз белгілі - эластин. Ол сонымен қатар жасушадан тыс матрицаның құрамдас бөлігі болып табылады. Эластин тіндерге белгілі бір шектерде созылу және бастапқы пішініне оңай оралу мүмкіндігін бере алады. Құрылымдық ақуыздың тағы бір мысалы - жібек құртының құрттарында кездесетін фиброин. Бұл жібек жіптердің негізгі құрамдас бөлігі.
Қозғалтқыш ақуыздар
Жасушадағы ақуыздардың рөлін асыра бағалау мүмкін емес. Олар бұлшықеттердің жұмысына да қатысады. Бұлшықеттердің жиырылуы маңызды физиологиялық процесс. Нәтижесінде макромолекула түрінде жинақталған АТФ химиялық энергияға айналады. Процеске тікелей қатысушылар екі ақуыз – актин және миозин.
Бұл қозғалтқыш ақуыздарықаңқа бұлшықеттерінің жиырылу жүйесінде қызмет ететін жіп тәрізді молекулалар. Олар сонымен қатар эукариоттық жасушаларда бұлшықет емес тіндерде кездеседі. Қозғалтқыш ақуыздарының тағы бір мысалы - тубулин. Одан жгутика мен кірпікшелердің маңызды элементі болып табылатын микротүтікшелер жасалады. Құрамында тубулин бар микротүтікшелер жануарлардың жүйке ұлпасының жасушаларында да кездеседі.
Антибиотиктер
Белоктардың жасушадағы қорғаныш рөлі орасан зор. Оның бір бөлігі әдетте антибиотиктер деп аталатын топқа тағайындалады. Бұл, әдетте, бактерияларда, микроскопиялық саңырауқұлақтарда және басқа микроорганизмдерде синтезделетін табиғи шыққан заттар. Олар басқа бәсекелес организмдердің физиологиялық процестерін басуға бағытталған. Протеин текті антибиотиктер 40-жылдары табылған. Олар медицинада төңкеріс жасап, оның дамуына күшті серпін берді.
Химиялық табиғаты бойынша антибиотиктер өте алуан түрлі топ болып табылады. Олар әсер ету механизмінде де ерекшеленеді. Кейбіреулер жасушалардың ішінде ақуыз синтезін болдырмайды, басқалары маңызды ферменттердің өндірісін тежейді, басқалары өсуді тежейді, ал басқалары көбеюді тежейді. Мысалы, белгілі стрептомицин бактерия жасушаларының рибосомаларымен әрекеттеседі. Осылайша, олар белоктардың синтезін күрт бәсеңдетеді. Сонымен бірге бұл антибиотиктер адам ағзасының эукариоттық рибосомаларымен әрекеттеспейді. Бұл бұл заттардың жоғары сатыдағы сүтқоректілер үшін улы емес екенін білдіреді.
Бұл жасушадағы белоктардың барлық функциялары емес. Кестеантибиотикалық заттар осы спецификалық табиғи қосылыстар тек бактерияларға ғана емес, басқа да жоғары мамандандырылған әрекеттерді анықтауға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта ақуыз текті антибиотиктер зерттелуде, олар ДНҚ-мен әрекеттесу кезінде тұқым қуалайтын ақпаратты іске асырумен байланысты процестерді бұзады. Бірақ әзірге мұндай заттар онкологиялық аурулардың химиотерапиясында ғана қолданылады. Мұндай антибиотиктік заттың мысалы ретінде актиномицеттер синтездейтін дактиномицинді келтіруге болады.
Токсиндер
Жасушадағы ақуыздар өте ерекше, тіпті ерекше қызмет атқарады. Бірқатар тірі организмдер улы заттар – токсиндер түзеді. Табиғаты бойынша бұл белоктар және күрделі төмен молекулалы органикалық қосылыстар. Мысал ретінде бозғылт саңырауқұлақтың улы целлюлозасын келтіруге болады.
Резервтік және тағамдық ақуыздар
Кейбір белоктар жануарлар мен өсімдіктердің эмбриондарын қоректену қызметін атқарады. Мұндай мысалдар көп. Дәнді дақылдар тұқымының жасушасындағы ақуыздың маңыздылығы дәл осында. Олар өсімдіктің дамуының алғашқы кезеңдерінде пайда болған ұрықтарды тамақтандырады. Жануарлардың тағамдық ақуыздары жұмыртқа альбумині мен сүт казеин болып табылады.
Белоктардың зерттелмеген қасиеттері
Жоғарыда келтірілген мысалдар жеткілікті түрде зерттелген бөлігі ғана. Бірақ табиғатта көптеген құпиялар бар. Көптеген биологиялық түрлердің жасушасындағы белоктар бірегей болып табылады және қазіргі уақытта тіпті оларды жіктейдіқиын. Мысалы, монеллин - африкалық өсімдіктен табылған және оқшауланған ақуыз. Оның дәмі тәтті, бірақ семіз емес және улы емес. Болашақта ол қанттың тамаша алмастырғышы болуы мүмкін. Тағы бір мысал, салыстырудың тура мағынасында антифриз ретінде әрекет ете отырып, қанның қатып қалуына жол бермейтін кейбір арктикалық балықтарда кездесетін ақуыз. Бірқатар жәндіктерде қанатты буындарда бірегей, мінсіз дерлік серпімділікке ие ресилилин ақуызы табылды. Және бұл әлі зерттелетін және жіктелмейтін заттардың барлық мысалдары емес.
