Біологія. 9 клас. Остапченко

§ 5. Функції білків

Пригадайте, які ви знаєте органели. Що таке ендосперм, хромосоми, антитіла та антигени? Що таке катіони та аніони? Із чого складаються глікопротеїди? Які клітини належать до еукаріотичних?

Різноманітність білкових молекул визначає різноманітність їхніх функцій в організмах.

Будівельна, або структурна, функція полягає в тому, що білки є складовим компонентом клітинних мембран. З білків складаються структури скелета клітин, які закріплюють у певному положенні органели або ж забезпечують їхнє пересування по клітині. Білки також входять до складу майже всіх клітинних структур.

Пригадайте: головним компонентом хрящів і сухожиль є пружний і міцний білок колаген. Білок еластин, що міститься у зв’язках, має здатність розтягуватись. Пружності кісткам надає білок осеїн; кератин входить до складу похідних шкіри тварин (таких як кігті, нігті, роги, копита, волоски), надаючи їм міцності. Головним компонентом шовкових ниток і павутиння є білок фіброїн (мал. 20).

Мал. 20. Структури, до складу яких входять білки: 1 - павутиння; 2 - кров’яний згусток (тромб); 3 - пера павича; 4 - волосся людини

Цікаво знати

Пріони - білкові інфекційні частинки, які становлять небезпеку для багатьох представників тваринного світу а також для людини. Приклад захворювань, які вони можуть спричиняти: губкоподібна енцефалопатія - хронічна хвороба, що виснажує копитних, міопатії та інші захворювання людини тощо. Білковим молекулам, з яких утворені пріони, притаманні незвичні біологічні властивості. Вважають, що пріони є звичними для клітини білками, структура яких змінилася внаслідок змін спадковогоматеріалу(мал. 21). Проникаючи до інших клітин (нервової системи, лімфоцитів тощо) і впливаючи на процеси формування їхніх білків, пріони зумовлюють появу в них подібних інфекційних агентів, не змінюючи їхній амінокислотний склад.

Енергетична функція білків полягає в тому, що за повного розщеплення 1 г білків у середньому вивільняється 17,2 кДж енергії.

Захисна функція білків. Структури, до складу яких входять білки (кутикула членистоногих, кістки, хрящові утвори), запобігають ушкодженню клітин, органів і організму в цілому. Білки (імуноглобуліни, інтерферони) захищають організми від проникнення ззовні сторонніх сполук і хвороботворних мікроорганізмів.

Активізуйте свої знання

Імуноглобуліни (або антитіла), які утворюються в організмі хребетних тварин - спеціалізовані білки, здатні «розпізнавати» та знешкоджувати бактерії, віруси, сторонні для організму сполуки (антигени). Інтерферон - це білок, який пригнічує розмноження вірусів.

Білки крові (наприклад, тромбопластин, тромбін, фібриноген) беруть участь у процесах її зсідання, утворення тромбів, запобігаючи крововтратам при ушкодженні стінок кровоносних судин (мал. 20, 2). Захисну функцію можуть виконувати й деякі ферменти, наприклад лізоцим, який міститься у слині, слизових оболонках, слізній рідині, виконує роль неспецифічного антибактеріального бар’єра.

Сигнальна функція білків полягає у тому, що окремі складні білки (глікопротеїди) клітинних мембран здатні «розпізнавати» специфічні хімічні сполуки і певним чином на них реагувати. Зв’язуючи їх або змінюючи свою структуру, вони тим самим передають сигнали про ці речовини на інші ділянки мембрани або всередину клітини. Ця функція білків забезпечує важливу властивість клітин - подразливість.

Скорочувальна, або рухова, функція білків. Деякі білки забезпечують здатність клітин, тканин чи цілого організму змінювати форму, рухатись. Наприклад, скоротливі білки актин і міозин, які входять до складу м’язових клітин, забезпечують їхню здатність до скорочення. Скоротливий білок тубулін входить до складу джгутиків і війок клітин еукаріотів.

Мал. 21. Нормальний білок (1); пріонний білок (2)

Мал. 22. Механізм дії ферментів. І. Фермент (1) тимчасово сполучається з речовиною (2) і забезпечує її розщеплення на простіші сполуки (3). II. Фермент (1) вступає у тимчасовий комплекс із двома молекулами (3) і забезпечує їхню реакцію з утворенням складнішої речовини (4). Після реакції структура ферменту не змінюється (5), і він готовий забезпечувати нові реакції

Резервна функція білків. Білки, що відкладаються про запас, можуть слугувати резервом поживних речовин для організму (білки в яйцеклітинах тварин, клітинах ендосперму рослин). Ці білки зародок споживає на перших етапах свого розвитку.

Транспортна функція білків. Ви вже знаєте, що гемоглобін - дихальний пігмент крові людини, хребетних і багатьох безхребетних тварин. Його молекули здатні утворювати нестійкі сполуки з киснем і транспортувати його до всіх органів і клітин, забезпечуючи процеси клітинного та тканинного дихання.

Білки, вбудовані в плазматичну мембрану, забезпечують транспорт речовин у клітину та з клітини назовні.

Цікаво знати

У безхребетних тварин (наприклад, деяких ракоподібних) функцію зв’язування газів здійснює дихальний пігмент білкової природи - гемоціанін. Замість Феруму він містить два атоми Купруму. Приєднуючи кисень, гемоціанін надає крові таких тварин блакитного кольору (як-от, в омарів, мечохвостів).

Функція протистояння несприятливим температурам. У плазмі крові деяких риб містяться білки, що запобігають її замерзанню в умовах низьких температур.

Регуляторна функція. Білкову природу мають певні гормони та нейрогормони, які регулюють активність обміну речовин, процеси росту і розвитку організмів.

Функція прискорення реакцій притаманна особливим білкам - ферментам, або ензимам, що впливають на перебіг біохімічних реакцій. Одні з ферментів забезпечують розщеплення певних сполук, інші - синтез (мал. 22). Ферменти бувають простими та складними. Прості ферменти - це білкові молекули (пепсин, трипсин тощо), які складаються лише з амінокислотних залишків. Складні ферменти, крім білкової частини, містять ще й небілкову.

Коротко про головне

Білкові молекули в організмах здійснюють різноманітні важливі функції: будівельну, або структурну; енергетичну; захисну (імуноглобуліни (антитіла), інтерферони, деякі ферменти); сигнальну; скорочувальну, або рухову; резервну; транспортну; функцію антифризу; регуляторну; каталітичну).

Прості ферменти становлять собою білкові молекули, які складаються лише з амінокислотних залишків. Складні ферменти, крім білкової частини, містять і небілкову. Ферментативна реакція перебігає в 106—1012 разів швидше, ніж у середовищі без ферментів.

Ключові терміни та поняття: ферменти (ензими), імуноглобуліни, інтерферони.

Перевірте здобуті знання

1. У чому полягає захисна функція білків? Наведіть приклади. 2. Чим визначається рухова функція білків? 3. Які функції виконують ферменти? 4. На яких властивостях білків ґрунтується здатність організмів сприймати подразники?

Поміркуйте

У результаті ферментативних реакцій, на відміну від безферментних, не утворюються побічні продукти, тобто спостерігається майже 100 %-й вихід кінцевого продукту. Яке це має значення для нормального функціонування організму?

Обговоріть у групах

Використовуючи різноманітні джерела інформації та знання, одержані на уроках з основ здоров’я, обґрунтуйте необхідність вживання людиною різноманітних продуктів харчування.

ЛАБОРАТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ

Вивчення властивостей ферментів

Мета: ознайомитися з дією ферментів на перебіг біохімічних реакцій.

Обладнання і матеріали: штатив з пробірками, градуйовані піпетки, крапельниці, колба, скляні палички, термостат, водяна баня, розчин Люголя, дистильована вода, стакан із льодом, водяний 0,2 %-й розчин крохмалю.

Завдання. Вивчіть дію ферменту слини (амілази) на крохмаль.

1. Сполосніть ротову порожнину 2-3 рази водою, потім прополощіть 50 мл дистильованої води протягом 3-5 хвилин і зберіть розчин слини в колбу.

2. Пронумеруйте дві пробірки і внесіть у них по 2 мл розчину крохмалю (див. схему досліду І).

3. У пробірку № 1 додайте 0,5 мл розчину слини, який містить фермент амілазу (розщеплює крохмаль), а в пробірку № 2 - 0,5 мл дистильованої води (див. схему досліду II).

4. Пробірки № 1 і 2 після перемішування витримайте 15 хв при температурі +38 °С (яка є оптимальною для дії амілази). Після цього додайте до їхнього вмісту 2-3 краплини розчину Люголя. У пробірці, де була слина, спостерігається знебарвлення розчину внаслідок розщеплення крохмалю ферментом слини амілазою, а де її не було-зберігається синьо-фіолетове забарвлення (див. схему досліду III).