Սպիտակուցներն ամենակարևոր օրգանական նյութերն են, որոնց թիվը գերակշռում է կենդանի բջիջում առկա բոլոր մակրոմոլեկուլների նկատմամբ: Նրանք կազմում են ինչպես բուսական, այնպես էլ կենդանական օրգանիզմների չոր նյութի քաշի կեսից ավելին։ Բջջում սպիտակուցների գործառույթները բազմազան են, դրանցից մի քանիսը դեռևս անհայտ են գիտությանը։ Բայց, այնուամենայնիվ, նրանց «աշխատանքի» հիմնական ուղղությունները լավ ուսումնասիրված են։ Ոմանք անհրաժեշտ են բջիջներում և հյուսվածքներում տեղի ունեցող գործընթացները խթանելու համար: Մյուսները կարևոր հանքային միացություններ են տեղափոխում բջջային թաղանթով և արյան անոթների միջոցով մի օրգանից մյուսը: Ոմանք պաշտպանում են մարմինը օտար, հաճախ պաթոգեն գործակալներից: Մի բան պարզ է՝ մեր օրգանիզմում ոչ մի գործընթաց չի կատարվում առանց սպիտակուցների։
Սպիտակուցների հիմնական գործառույթները
Սպիտակուցների գործառույթները մարմնում բազմազան են. Յուրաքանչյուր խումբ ունի որոշակի քիմիական նյութշենք, կատարում է մեկ մասնագիտացված «աշխատանք»։ Որոշ դեպքերում մի քանի տեսակի սպիտակուցներ փոխկապակցված են միմյանց հետ։ Նրանք պատասխանատու են նույն գործընթացի տարբեր փուլերի համար: Կամ նրանք ազդում են միանգամից մի քանիսի վրա: Օրինակ, սպիտակուցների կարգավորիչ գործառույթն իրականացվում է ֆերմենտների և հորմոնների միջոցով: Այս երեւույթը կարելի է պատկերացնել՝ հիշելով ադրենալին հորմոնը։ Այն արտադրվում է վերերիկամային մեդուլլայի կողմից։ Մտնելով արյան անոթներ՝ այն մեծացնում է արյան մեջ թթվածնի քանակը։ Բարձրանում է նաև արյան ճնշումը, ավելանում է շաքարի պարունակությունը։ Սա խթանում է նյութափոխանակության գործընթացները: Ադրենալինը նաև նյարդային հաղորդիչ է ձկների, երկկենցաղների և սողունների մեջ:
Ֆերմենտային ֆունկցիա
Կենդանի օրգանիզմների բջիջներում տեղի ունեցող բազմաթիվ կենսաքիմիական ռեակցիաներ իրականացվում են բարձր ջերմաստիճաններում և չեզոք pH արժեքով։ Նման պայմաններում դրանց անցման արագությունը չափազանց ցածր է, ուստի անհրաժեշտ են մասնագիտացված կատալիզատորներ, որոնք կոչվում են ֆերմենտներ: Նրանց ողջ բազմազանությունը միավորված է 6 դասի մեջ, որոնք տարբերվում են գործողության առանձնահատկություններով։ Ֆերմենտները սինթեզվում են բջիջների ռիբոսոմների վրա։ Դրանց ուսումնասիրությամբ զբաղվում է ֆերմենտաբանության գիտությունը։
Անկասկած, սպիտակուցների կարգավորիչ գործառույթն անհնար է առանց ֆերմենտների։ Նրանք ունեն գործողության բարձր ընտրողականություն։ Նրանց գործունեությունը կարող է կարգավորվել արգելակիչների և ակտիվացնողների միջոցով: Բացի այդ, ֆերմենտները սովորաբար ցուցադրում են սուբստրատի առանձնահատկությունը: Նաև ֆերմենտային ակտիվությունը կախված է մարմնի և մասնավորապես բջիջների պայմաններից: Նրանց հոսքի վրա ազդում են ճնշումը, թթվային pH-ը, ջերմաստիճանը, լուծույթի իոնային ուժը, այսինքնաղի կոնցենտրացիան ցիտոպլազմայում:
Սպիտակուցի տեղափոխման գործառույթ
Բջիջը պետք է մշտապես ստանա օրգանիզմի համար անհրաժեշտ հանքային և օրգանական նյութերը։ Նրանք անհրաժեշտ են որպես շինանյութ և էներգիայի աղբյուրներ բջիջներում: Բայց դրանց ստացման մեխանիզմը բավականին բարդ է։ Բջջային պատերը կազմված են ոչ միայն սպիտակուցներից: Կենսաբանական թաղանթները կառուցված են լիպիդների կրկնակի շերտի սկզբունքով։ Նրանց միջեւ ներկառուցված են տարբեր սպիտակուցներ։ Շատ կարևոր է, որ հիդրոֆիլ շրջանները գտնվում են թաղանթի մակերեսին, մինչդեռ հիդրոֆոբ շրջանները՝ դրա հաստությամբ։ Այսպիսով, նման կառուցվածքը պատյանը դարձնում է անթափանց։ Նրանք չեն կարող ինքնուրույն անցնել դրա միջով, առանց «օգնության», այնպիսի կարևոր բաղադրիչների, ինչպիսիք են շաքարները, մետոլի իոնները և ամինաթթուները։ Դրանք ցիտոպլազմային թաղանթով տեղափոխվում են ցիտոպլազմա մասնագիտացված սպիտակուցների միջոցով, որոնք ներկառուցված են լիպիդային շերտերում:
Նյութերի տեղափոխում մի օրգանից մյուսը
Սակայն սպիտակուցների փոխադրման ֆունկցիան իրականացվում է ոչ միայն միջբջջային նյութի և բջջի միջև։ Ֆիզիոլոգիական գործընթացների համար կարևոր որոշ նյութեր պետք է տեղափոխվեն մի մարմնից մյուսը: Օրինակ, արյան մեջ տրանսպորտային սպիտակուցը շիճուկի ալբումինն է: Այն օժտված է ճարպերի մարսման ժամանակ առաջացող ճարպաթթուներով միացություններ ստեղծելու յուրահատուկ ունակությամբ, դեղամիջոցներով, ինչպես նաև ստերոիդ հորմոններով։ Կարևոր փոխադրող սպիտակուցներն են՝ հեմոգլոբինը (թթվածնի մոլեկուլներ մատակարարող), տրանսֆերինը (զուգակցվում է երկաթի իոնների հետ) և ցերուպլազմինը (կոմպլեքսներ առաջացնող):պղինձ).
Սպիտակուցների ազդանշանային ֆունկցիա
Ռեցեպտորային սպիտակուցները մեծ նշանակություն ունեն բազմաբջիջ բարդ օրգանիզմների ֆիզիոլոգիական պրոցեսների ընթացքում։ Դրանք ներկառուցված են պլազմային թաղանթում։ Դրանք ծառայում են ընկալելու և վերծանելու տարբեր տեսակի ազդանշաններ, որոնք անընդհատ հոսքով մտնում են բջիջներ ոչ միայն հարևան հյուսվածքներից, այլև արտաքին միջավայրից։ Ներկայումս, թերեւս, ամենաշատ ուսումնասիրված ընկալիչի սպիտակուցը ացետիլխոլինն է: Այն գտնվում է բջջային թաղանթի մի շարք միջնեյրոնային հանգույցներում։
Սակայն սպիտակուցների ազդանշանային ֆունկցիան իրականացվում է ոչ միայն բջիջների ներսում։ Շատ հորմոններ կապվում են իրենց մակերեսի հատուկ ընկալիչների հետ: Նման ձևավորված միացությունը ազդանշան է, որն ակտիվացնում է ֆիզիոլոգիական գործընթացները բջիջներում: Նման սպիտակուցների օրինակ է ինսուլինը, որը գործում է ադենիլատ ցիկլազային համակարգում։
Պաշտպանության ֆունկցիա
Բջջում սպիտակուցների գործառույթները տարբեր են: Նրանցից ոմանք ներգրավված են իմունային պատասխանների մեջ: Սա պաշտպանում է օրգանիզմը վարակներից։ Իմունային համակարգը ի վիճակի է արձագանքել հայտնաբերված օտար գործակալներին հսկայական քանակությամբ լիմֆոցիտների սինթեզով: Այս նյութերը կարող են ընտրողաբար վնասել այդ գործակալներին, դրանք կարող են օտար լինել մարմնին, օրինակ՝ բակտերիաները, վերմոլեկուլային մասնիկները կամ կարող են լինել քաղցկեղային բջիջներ։
Խմբերից մեկը՝ «բետա»-լիմֆոցիտները, արտադրում են սպիտակուցներ, որոնք մտնում են արյան մեջ: Նրանք շատ հետաքրքիր գործառույթ ունեն. Այս սպիտակուցները պետք է ճանաչեն օտար բջիջները և մակրոմոլեկուլները: Հետո նրանք կապվում են նրանց հետ,ստեղծելով ոչնչացման ենթակա համալիր։ Այս սպիտակուցները կոչվում են իմունոգոլոբուլիններ: Օտար բաղադրիչներն իրենք անտիգեններ են: Իսկ դրանց համապատասխանող իմունոգոլոբուլինները հակամարմիններ են։
Կառուցվածքային ֆունկցիա
Օրգանիզմում, բացի բարձր մասնագիտացված լինելուց, կան նաև կառուցվածքային սպիտակուցներ։ Դրանք անհրաժեշտ են մեխանիկական ուժ ապահովելու համար։ Բջջում գտնվող սպիտակուցների այս գործառույթները կարևոր են մարմնի ձևն ու երիտասարդությունը պահպանելու համար: Ամենահայտնին կոլագենն է։ Այն շարակցական հյուսվածքների արտաբջջային մատրիցայի հիմնական սպիտակուցն է։ Բարձրագույն կաթնասունների մոտ այն կազմում է սպիտակուցների ընդհանուր զանգվածի մինչև 1/4-ը։ Կոլագենը սինթեզվում է ֆիբրոբլաստներում, որոնք շարակցական հյուսվածքի հիմնական բջիջներն են։
Բջջում սպիտակուցների նման գործառույթները մեծ նշանակություն ունեն։ Բացի կոլագենից, հայտնի է մեկ այլ կառուցվածքային սպիտակուց՝ էլաստին։ Այն նաև արտաբջջային մատրիցայի բաղկացուցիչն է: Էլաստինը կարողանում է հյուսվածքներին որոշակի սահմաններում ձգվելու հատկություն տալ և հեշտությամբ վերադառնալ իրենց սկզբնական ձևին։ Կառուցվածքային սպիտակուցի մեկ այլ օրինակ է ֆիբրոինը, որը հանդիպում է մետաքսի թրթուրների մեջ։ Այն մետաքսե թելերի հիմնական բաղադրիչն է։
Շարժիչային սպիտակուցներ
Սպիտակուցների դերը բջիջում չի կարելի գերագնահատել: Նրանք նաև մասնակցում են մկանների աշխատանքին։ Մկանների կծկումը կարևոր ֆիզիոլոգիական գործընթաց է: Արդյունքում մակրոմոլեկուլների տեսքով կուտակված ATP-ն վերածվում է քիմիական էներգիայի։ Գործընթացի անմիջական մասնակիցներն են երկու սպիտակուցներ՝ ակտինը և միոզինը։
Այս շարժիչային սպիտակուցներըթելավոր մոլեկուլներ են, որոնք գործում են կմախքի մկանների կծկվող համակարգում։ Նրանք հայտնաբերված են նաև էուկարիոտիկ բջիջների ոչ մկանային հյուսվածքներում: Շարժիչային սպիտակուցների մեկ այլ օրինակ է տուբուլինը: Դրանից կառուցվում են միկրոխողովակներ, որոնք հանդիսանում են դրոշակի և թարթիչների կարևոր տարր։ Տուբուլին պարունակող միկրոխողովակներ են հայտնաբերվել նաև կենդանիների նյարդային հյուսվածքի բջիջներում։
Հակաբիոտիկներ
Բջջում սպիտակուցների պաշտպանիչ դերը հսկայական է: Դրա մի մասը վերագրվում է մի խմբի, որը սովորաբար կոչվում է հակաբիոտիկներ: Սրանք բնական ծագման նյութեր են, որոնք սինթեզվում են, որպես կանոն, բակտերիաների, մանրադիտակային սնկերի և այլ միկրոօրգանիզմների մեջ։ Դրանք ուղղված են այլ մրցակից օրգանիզմների ֆիզիոլոգիական պրոցեսների ճնշմանը։ Սպիտակուցային ծագման հակաբիոտիկները հայտնաբերվել են 40-ական թվականներին։ Նրանք հեղափոխեցին բժշկությունը՝ նրան հզոր խթան հաղորդելով զարգացմանը։
Իրենց քիմիական բնույթով հակաբիոտիկները շատ բազմազան խումբ են: Նրանք տարբերվում են նաև իրենց գործողության մեխանիզմով: Ոմանք կանխում են սպիտակուցի սինթեզը բջիջների ներսում, մյուսները արգելափակում են կարևոր ֆերմենտների արտադրությունը, մյուսներն արգելակում են աճը, իսկ մյուսները արգելակում են վերարտադրությունը: Օրինակ՝ հայտնի streptomycin-ը փոխազդում է բակտերիալ բջիջների ռիբոսոմների հետ։ Այսպիսով, դրանք կտրուկ դանդաղեցնում են սպիտակուցների սինթեզը։ Միևնույն ժամանակ, այդ հակաբիոտիկները չեն փոխազդում մարդու օրգանիզմի էուկարիոտիկ ռիբոսոմների հետ։ Սա նշանակում է, որ այս նյութերը թունավոր չեն բարձրակարգ կաթնասունների համար։
Սա բջջի սպիտակուցների բոլոր գործառույթները չէ: Աղյուսակհակաբիոտիկ նյութերը թույլ են տալիս որոշել այլ բարձր մասնագիտացված գործողություններ, որոնք կարող են ունենալ այս հատուկ բնական միացությունները բակտերիաների վրա և ոչ միայն: Ներկայումս ուսումնասիրվում են սպիտակուցային ծագման հակաբիոտիկները, որոնք ԴՆԹ-ի հետ փոխազդեցության դեպքում խաթարում են ժառանգական տեղեկատվության մարմնավորման հետ կապված գործընթացները։ Սակայն առայժմ նման նյութերը օգտագործվում են միայն ուռուցքաբանական հիվանդությունների քիմիաթերապիայի ժամանակ։ Նման հակաբիոտիկ նյութի օրինակ է դակտինոմիցինը, որը սինթեզվում է ակտինոմիցետներով։
Տոքսիններ
Բջջի սպիտակուցները կատարում են շատ կոնկրետ և նույնիսկ արտասովոր գործառույթ: Մի շարք կենդանի օրգանիզմներ արտադրում են թունավոր նյութեր՝ տոքսիններ։ Իրենց բնույթով դրանք սպիտակուցներ են և բարդ ցածր մոլեկուլային զանգվածային օրգանական միացություններ: Օրինակ է գունատ սնկի թունավոր միջուկը:
Պահուստային և սննդային սպիտակուցներ
Որոշ սպիտակուցներ կատարում են կենդանիների և բույսերի սաղմերի սնուցման գործառույթը: Նման օրինակները շատ են։ Հացահատիկի սերմերի բջիջում սպիտակուցի կարևորությունը հենց դրանում է կայանում. Նրանք կսնուցեն բույսի առաջացող մանրէը նրա զարգացման առաջին փուլերում։ Կենդանիների մեջ սննդային սպիտակուցներն են ձվի ալբումինը և կաթի կազեինը:
Սպիտակուցների չբացահայտված հատկություններ
Վերոնշյալ օրինակները միայն այն մասն են, որն արդեն բավականաչափ ուսումնասիրված է։ Բայց բնության մեջ կան բազմաթիվ առեղծվածներ: Շատ կենսաբանական տեսակների բջջի սպիտակուցները եզակի են և ներկայումս դրանք նույնիսկ դասակարգում ենդժվար. Օրինակ՝ մոնելինը աֆրիկյան բույսից հայտնաբերված և մեկուսացված սպիտակուց է: Այն քաղցր համ ունի, բայց ոչ գեր է և ոչ թունավոր: Ապագայում այն կարող է հիանալի փոխարինել շաքարավազին։ Մեկ այլ օրինակ է որոշ արկտիկական ձկների մեջ հայտնաբերված սպիտակուց, որը կանխում է արյան սառեցումը` համեմատության բառացի իմաստով հակասառեցնելով: Մի շարք միջատների մոտ թեւերի հոդերի մեջ հայտնաբերվել է ռեզիլինի սպիտակուցը, որն ունի յուրահատուկ, գրեթե կատարյալ առաձգականություն։ Եվ սրանք բոլորը նյութերի օրինակներ չեն, որոնք դեռ պետք է ուսումնասիրվեն և դասակարգվեն:
