Липиды. Что такое липиды? Классификация липидов. Обмен липидов в организме и их биологическая роль. Регуляторная функция белков

10.10.2019

регуляторная функция белковая, регуляторная функция белковый
― осуществление белками регуляции процессов в клетке или в организме, что связано с их способностью к приёму и передаче информации. Действие регуляторных белков обратимо и, как правило, требует присутствия лиганда. Постоянно открывают всё новые и новые регуляторные белки, в настоящее время известно, вероятно, только малая их часть.

Существует несколько разновидностей белков, выполняющих регуляторную функцию:

белки - рецепторы, воспринимающие сигнал
сигнальные белки - гормоны и другие вещества, осуществляющие межклеточную сигнализацию (многие, хотя и далеко не все, из них является белками или пептидами)
регуляторные белки, которые регулируют многие процессы внутри клеток.

1 Белки, участвующие в межклеточной сигнализации
2 Белки-рецепторы
3 Внутриклеточные регуляторные белки
- 3.1 Белки-регуляторы транскрипции
- 3.2 Факторы регуляции трансляции
- 3.3 Факторы регуляции сплайсинга
- 3.4 Протеинкиназы и протеинфосфатазы
4 См. также
5 Ссылки
6 Литература

Белки, участвующие в межклеточной сигнализации

Основные статьи: Сигнальная функция белка , Гормоны , Цитокины

Белки-гормоны (и другие белки, участвующие в межклеточной сигнализации) оказывают влияние на обмен веществ и другие физиологические процессы.

Гормоны - вещества, которые образуются в железах внутренней секреции, переносятся кровью и несут информационный сигнал. Гормоны распространяются безадресно и действуют только на те клетки, которые имеют подходящие белки-рецепторы. Гормоны связываются со специфическими рецепторами. Обычно гормоны регулируют медленные процессы, например, рост отдельных тканей и развитие организма, однако есть и исключения: например, адреналин - гормон стресса, производное аминокислот. Он выделяется при воздействии нервного импульса на мозговой слой надпочечников.При этом начинает чаще биться сердце, повышается кровяное давление и наступают другие ответные реакции. Также он действует на печень (расщепляет гликоген). Глюкоза выделяется в кровь, и её используют мозг и мышцы как источник энергии.

Белки-рецепторы

Основная статья: Клеточный рецептор Цикл активации G-белка под действием рецептора.

К белкам с регуляторной функцией можно отнести также белки-рецепторы. Мембранные белки - рецепторы передают сигнал с поверхности клетки внутрь, преобразовывая его. Они регулируют функции клеток за счет связывания с лигандом, который «сел» на этот рецептор снаружи клетки; в результате активируется другой белок внутри клетки.

Большинство гормонов действуют на клетку, только если на её мембране есть определенный рецептор - другой белок или гликопротеид. Например, β2- адренорецептор находится на мембране клеток печени. При стрессе молекула адреналина связывается с β2- адренорецептором и активирует его. Далее активированный рецептор активирует G-белок, который присоединяет ГТФ. После многих промежуточных этапов передачи сигнала происходит фосфоролиз гликогена. Рецептор осуществил самую первую операцию по передаче сигнала, ведущего к расщеплению гликогена. Без него не было бы последующих реакций внутри клетки.

Внутриклеточные регуляторные белки

Белки регулируют процессы, происходящие внутри клеток, при помощи нескольких механизмов:

взаимодействия с молекулами ДНК (транскрипционные факторы)
при помощи фосфорилирования (протеинкиназы) или дефосфорилирования (протеинфосфатазы) других белков
при помощи взаимодействия с рибосомой или молекулами РНК (факторы регуляции трансляции)
воздействия на процесс удаления интронов (факторы регуляции сплайсинга)
влияния на скорость распада других белков (убиквитины и др.)

Белки-регуляторы транскрипции

Основная статья: Транскрипционный фактор

Транскрипционный фактор - это белок, который, попадая в ядро, регулирует транскрипцию ДНК, то есть считывание информации с ДНК на мРНК (синтез мРНК по матрице ДНК). Некоторые транскрипционные факторы изменяют структуру хроматина, делая его более доступным для РНК-полимераз. Существуют различные вспомогательные транскрипционные факторы, которые создают нужную конформацию ДНК для последующего действия других транскрипционных факторов. Еще одна группа транскрипционных факторов - это те факторы, которые не связываются непосредственно с молекулами ДНК, а объединяются в более сложные комплексы с помощью белок-белковых взаимодействий.

Факторы регуляции трансляции

Основная статья: Трансляция (биология)

Трансляция - синтез полипептидных цепей белков по матрице мРНК, выполняемый рибосомами. Регуляция трансляции может осуществляться несколькими способами, в том числе и с помощью белков-репрессоров, которые, связываются с мРНК. Известно много случаев, когда репрессором является белок, который кодируется этой мРНК. этом случае происходит регуляция по типу обратной связи (примером этого может служить репрессия синтеза фермента треонил-тРНК-синтетазы).

Факторы регуляции сплайсинга

Основная статья: Сплайсинг

Внутри генов эукариот есть участки, не кодирующие аминокислот. Эти участки называются интронами. Они сначала переписываются на пре-мРНК при транскрипции, но затем вырезаются особым ферментом. Этот процесс удаления интронов, а затем последующее сшивание концов оставшихся участков называют сплайсингом (сшивание, сращивание). Сплайсинг осуществляется с помощью небольших РНК, обычно связанных с белками, которые называются факторами регуляции сплайсинга. сплайсинге принимают участие белки, обладающие ферментативной активностью. Они придают пре-мРНК нужную конформацию. Для сборки комплекса(сплайсосомы) необходимо потребление энергии в виде расщепляемых молекул АТФ, поэтому в составе этого комплекса есть белки, обладающие АТФ-азной активностью.

Существует альтернативный сплайсинг. Особенности сплайсинга определяются белками, способными связываться с молекулой РНК в областях интронов или участках на границе экзон-интрон. Эти белки могут препятствовать удалению одних интронов и в то же время способствовать вырезанию других. Направленная регуляция сплайсинга может иметь значительные биологические последствия. Например, у плодовой мушки дрозофилы альтернативный сплайсинг лежит в основе механизма определения пола.

Протеинкиназы и протеинфосфатазы

Основная статья: Протеинкиназы

Важнейшую роль в регуляции внутриклеточных процессов играют протеинкиназы - ферменты, которые активируют или подавляют активность других белков путём присоединения к ним фосфатных групп.

Протеинкиназы регулируют активность других белков путём фосфолирования - присоединения остатков фосфорной кислоты к остаткам аминокислот, имеющих гидроксильные группы. При фосфорилировании обычно изменяется функционирование данного белка, например, ферментативная активность, а также положение белка в клетке.

Существуют также протеинфосфатазы - белки, которые отщепляют фосфатные группы. Протеинкиназы и протеинфосфатазы регулируют обмен веществ, а также передачу сигналов внутри клетки. Фосфорилирование и дефосфорилирования белков - один из главным механизмов регуляции большинства внутриклеточных процессов.

См. также

Избранную статью белки и особенно раздел Функции белков в организме
Транскрипционные факторы
Сплайсинг
Гормоны
Цитокины
Рецепторы
Передача сигнала в клетке
Передача сигнала (биология)

Ссылки

Контроль транскрипции
Белки против РНК - кто первым придумал сплайсинг?
Протеинкиназы
Трансляция и её регуляция

Литература

Д.Тейлор, Н.Грин, У.Стаут. Биология (в 3-х томах).

регуляторная функция белковая, регуляторная функция белковский, регуляторная функция белковые, регуляторная функция белковый

Регуляторная функция белков Информацию О

Регуляторная функция белков

Протеинкиназы регулируют активность других белков путем фосфолирования - присоединения остатков фосфорной кислоты к остаткам аминокислот, имеющих гидроксильные группы . При фосфорилировании обычно изменяется функционирование данного белка, например, ферментативная активность, а также положение белка в клетке.

См. также

Избранную статью белки и особенно раздел Функции белков в организме

Ссылки

Контроль транскрипции
Белки против РНК - кто первым придумал сплайсинг?
Протеинкиназы
Трансляция и её регуляция

Литература

Д.Тейлор, Н.Грин, У.Стаут. Биология (в 3-х томах).

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Регуляторная функция белков" в других словарях:

У этого термина существуют и другие значения, см. Белки (значения). Белки (протеины, полипептиды) высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа аминокислот. В живых организмах… … Википедия

Кристаллы различных белков, выращенные на космической станции «Мир» и во время полётов шаттлов НАСА. Высокоочищенные белки при низкой температуре образуют кристаллы, которые используют для получения модели данного белка. Белки (протеины,… … Википедия

- (транскрипционные факторы) белки, контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК (транскрипцию) путём связывания со специфичными участками ДНК. Транскрипционные факторы выполняют свою функцию либо самостоятельно, либо в комплексе… … Википедия

Факторы транскрипции (транскрипционные факторы) белки, контролирующие перенос информации с молекулы ДНК в структуру мРНК (транскрипцию) путем связывания со специфичными участками ДНК. Транскрипционные факторы выполняют свою функцию… … Википедия

Клеточная сигнализация, передача сигнала в клетке, Cell signaling Cell signaling (передача сигнала в клетке) это часть сложной системы коммуникации, которая управляет основными клеточными процессами и координирует действия клетки. Возможность… … Википедия

I (sanguis) жидкая ткань, осуществляющая в организме транспорт химических веществ (в т.ч. кислорода), благодаря которому происходит интеграция биохимических процессов, протекающих в различных клетках и межклеточных пространствах, в единую систему … Медицинская энциклопедия

Группа функционально связанных между собой Генов, детерминирующих синтез белков ферментов, относящихся к последовательным этапам какого либо биохимического процесса. Концепция О. как часть теории генетической организации и регуляции… … Большая советская энциклопедия

- (лат. membrana кожица, оболочка, перепонка), структуры, ограничивающие клетки (клеточные, или плазматические, мембраны) и внутриклеточные органоиды (мембраны митохондрий, хлоропластов, лизосом, эндоплазматич. ретикулума и др.). Содержат в своём… … Биологический энциклопедический словарь

Гомеозисные гены детерминируют процессы роста и дифференцировки. Гомеозисные гены кодируют транскрипционные факторы, контролирующие программы формирования органов и тканей. Мутации в гомеозисных генах могут вызвать превращение одной части… … Википедия

Существуют несколько видов защитных функций белков:

Физическая защита. В ней принимает участие коллаген - белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоев кожи)дермы); кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производных эпидермиса. Обычно такие белки рассматривают как белки со структурной функцией. Примерами этой группы белков служат фибриногены и тромбины, участвующие в свёртывании крови.

Химическая защита. Связывание токсины белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма.

Иммунная защита. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белки системы комплемента и антитела (иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Антитела, входящие в состав адаптивной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам, антигенами, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения. Антитела могут секретироваться в межклеточное пространство или закрепляться в мембранах специализированных В-лимфоцитов, которые называются плазмоцитами. В то время как ферменты имеют ограниченное сродство к субстрату, поскольку слишком сильное присоединение к субстрату может мешать протеканию катализируемой реакции, стойкость присоединения антител к антигену ничем не ограничена.

Регуляторная функция

Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые не служат ни источником энергии, ни строительным материалом для клетки. Эти белки регулируют транскрипцию, трансляцию, сплайсинг, а также активность других белков и др. Регуляторную функцию белки осуществляют либо за счет ферментативной активности (например, протеинкиназы), либо за счет специфического связывания с другими молекулами, как правило, влияющего на взаимодействие с этими молекулами ферментов.

Так, транскрипция генов определяется присоединением факторов транскрипции - белков-активаторовибелков-репрессоровк регуляторным последовательностям генов. На уровне трансляции считывание многих мРНК также регулируется присоединением белковых факторов, адеградацияРНК и белков также проводится специализированными белковыми комплексами. Важнейшую роль в регуляции внутриклеточных процессов играютпротеинкиназы- ферменты, которые активируют или подавляют активность других белков путем присоединения к ним фосфатных групп.

Сигнальная функция

Сигнальная функция белков- способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами. Часто сигнальную функцию объединяют с регуляторной, так как многие внутриклеточные регуляторные белки тоже осуществляют передачу сигналов.

Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны,цитокины,факторы ростаи др.

Гормоны переносятся кровью. Большинство гормонов животных - это белки или пептиды. Связывание гормона с рецептором является сигналом, запускающим в клетке ответную реакцию. Гормоны регулируют концентрации веществ в крови и клетках, рост, размножение и другие процессы. Примером таких белков служит инсулин, который регулирует концентрациюглюкозывкрови

Клетки могут взаимодействуют друг с другом на небольшом расстоянии с помощью сигнальных белков, передаваемых через межклеточное вещество. К таким белкам относятся, например, цитокиныифакторы роста.

Цитокины- небольшие пептидные информационные молекулы. Они регулируют взаимодействия между клетками, определяют их выживаемость, стимулируют или подавляют рост, дифференцировку, функциональную активность иапоптоз, обеспечивают согласованность действий иммунной, эндокринной и нервной систем. Примером цитокинов может служитьфактор некроза опухолей, который передаёт сигналы воспаления между клетками организма.

Гормоны имеют различную химическую природу – это белки, пептиды, стероиды и производные аминокислот. Эти вещества являются посредниками, которые доставляют сигналы к мишеням периферических тканей.

Клетки по-разному реагируют на воздействия различных гормонов. Например, тиреоидные и способны проникать через клеточную мембрану, образуя рецепторные комплексы, которые, в свою очередь, взаимодействуют с генами, участвующими в синтезе белка. Остальные гормоны связываются в сложные реакции, контактируя с рецепторами мембран клеток. При этом создается сложная цепь, образующая вторичного посредника внутри клетки. А это приводит к активности ферментов.

Выполнив свою функцию, гормоны расщепляются в клетках-мишенях, крови, либо подвергаются распаду в печени и выводятся из организма, чаще всего - с мочой. Центральная нервная система контролирует действие гормонов, оказывает влияние на их выработку и воздействие на обменные процессы, ускоряет синтез белков.

Белковые гормоны

К белкам относятся гормоны, которые вырабатываются в гипоталамусе и гипофизе головного мозга, поджелудочной, щитовидной железе, кишечнике:

гормон роста;
кортикотропин (АКГГ);
либерины;
статины;

вазопрессин;
соматотропин;

Какую роль выполняют белки-гормоны в организме человека? Белки-гормоны выполняют регуляторные функции клеточной и физиологической активности. Например, контролирует уровень глюкозы в крови и обеспечивает ее поступление в клетки. отвечает за содержания кальция и состояние костей скелета.

Функции белков в организме

Белки участвуют в метаболизме, входят в структуру органелл и цитоскелета, выделяются в межклеточное пространство, участвуют в гидролизе пищи.

Функциональная классификация белков достаточно условная, так как один гормон может выполнять различные задачи.

Регуляторная функция обеспечивает продвижение клетки по клеточному циклу, ее транскрипцию, сплайсинг, трансляцию, активность других белковых соединений. Эта функция происходит за счет связывания с другими молекулами или ферментативного действия. Важную роль играют ферменты, подавляющие активность других белков, это протеинкиназа и протеинфосфатаза.
Транспортная функция заключается в переносе мелких молекул. Например, гемоглобин транспортирует кислород из легких к периферическим тканям, а обратно доставляет углекислый газ. Некоторые белковые гормоны переносят молекулы через клеточную мембрану, повышая ее проницаемость. Достигается это за счет образования ионных каналов или АТФ-синтазы.

Рецепторное действие. При раздражении белкового рецептора происходит изменение расположения атомов в молекуле, что позволяет обеспечить передачу сигнала с поверхности мембраны к другим рецепторам внутри клетки. При этом создаются ионные каналы, связи-посредники или химические реакции, в зависимости от того, какой это гормон.
Каталитическая функция ферментов – это расщепление сложных молекул и их синтез, образование субстратов. Все ферменты классифицируют по типу катализируемых реакций.

Защитная работа белков-гормонов бывает нескольких видов: физическая, химическая и иммунная. За физическую отвечает коллаген, кератин, тромбин, фибриноген. Химическую защиту обеспечивают ферменты печени, которые расщепляют токсины и выводят их из организма. Иммунная защита обеспечивается иммуноглобулинами, противостоящими вирусам, бактериям, чужеродным белкам. Адаптивные клетки присоединяются к патологическим молекулам и формируют антигены, которые уничтожают чужеродные тела.
За структурную функцию отвечают белки цитоскелета, они придают форму клеткам. Например, эластин и коллаген являются основными компонентами соединительной ткани кожи, а кератин входит в структуру волос и ногтей.

Моторная функция отвечает за сократительную работу мышц, движение лейкоцитов, ресничек слизистых оболочек, внутриклеточный транспорт.
Резервная функция – это белки, которые накапливаются в качестве запасного источника энергии, аминокислот и оказывают влияние на метаболизм.
Сигнальная функция белков – это передача импульсов между клетками. Эту задачу выполняют цитокины, факторы роста. Гормоны отвечают за обменные процессы, размножение, рост, химический состав крови. Цитокины обеспечивают слаженную работу иммунной, эндокринной и нервной системы.

Влияние белков на метаболизм

Состоят белки из аминокислот, соединенных в цепочку пептидной связью. Остатки образующих веществ постоянно подвергаются распаду с последующей утилизацией неиспользованных продуктов. В то же время происходит синтез новых белков. Ускоренный процесс обновления наблюдается в печени, кишечнике, плазме крови. Медленнее обновляются белки в клетках мозга, сердце, половых железах. А наиболее медленный процесс наблюдается в мышцах, коже, костях и сухожилиях.

Белки-гормоны состоят из 20 аминокислот, 18 из которых синтезируются в организме и являются заменимыми, а остальные 8 – это незаменимые вещества, которые поступают только вместе с продуктами питания (триптофан, лизин, валин, метионин, изолейцин, треонин, лейцин, фенилаланин). Дефицит незаменимых аминокислот приводит к отставанию в росте, уменьшению массы тела.

Пищевые белки, попадая в организм, расщепляются в кислой среде желудка, подвергаются гидролизу ферментов (протеазы). Некоторые аминокислоты, полученные в результате переваривания пищи, участвуют в синтезе белков-гормонов, остальные превращаются в глюкозу и используются в качестве источника энергии.

По биологической ценности белки различают:

полноценные;
неполноценные.

Первая группа – это белки, содержащие необходимый аминокислотный состав, а вторая – это гормоны, с недостаточным составом. Поэтому люди должны ежедневно употреблять белковую пищу с высокой биологической ценностью: мясо, рыба, яйца, молоко.

Регуляция белкового обмена

Соматотропин – это белковый гормон человека, вырабатывающийся гипофизом головного мозга. Его функцией является увеличение размеров внутренних органов и тканей во время роста у детей. У взрослых он отвечает за повышение проницаемости клеточных мембран для поступления аминокислот и подавление протеолитических ферментов.

Влияют на гормональный обмен белков и тиреоидные гормоны (тироксин, трийодтиронин), которые оказывают стимулирующее действие. Глюкокортикоиды усиливают белковый распад в мышечных тканях, а в печени, наоборот, синтезируют белки.

Список литературы

Макаров В.М. Кылбанова Е.С., Хорунов А.Н., Аргунова А.Н., Пальшина А.М., Фармакотерапия неспецифических заболеваний легких. Методическое пособие. Якутск, Изд-во ЯГУ, 2008.
Руководство для врачей скорой мед. помощи. Под редакцией В.А. Михайловича, А.Г. Мирошниченко. 3-е издание. СПб, 2005.
Бессонов П.П., Бессонова Н.Г. Синдромная диагностика хронических болезней печени.

Постоянно открывают все новые и новые регуляторные белки, в настоящее время известна, вероятно, только малая их часть.

Существует несколько разновидностей белков, выполняющих регуляторную функцию:

белки - рецепторы , воспринимающие сигнал
сигнальные белки - гормоны и другие вещества, осуществляющие межклеточную сигнализацию (многие, хотя и далеко не все, из них является белками или пептидами)
регуляторные белки, которые регулируют многие процессы внутри клеток.

Белки, участвующие в межклеточной сигнализации

Существуют также протеинфосфатазы - белки,которые отщепляют фосфатные группы. Протеинкиназы и протеинфосфатазы регулируют обмен веществ, а также передачу сигналов внутри клетки. Фосфорилирование и дефосфорилирования белков - один из главным механизмов регуляции большинства внутриклеточных процессов.