Was ist die Essenz eines Proteinfunktionsregulators? Klassifizierung von Teilen des Nervensystems. Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „regulatorische Funktion von Proteinen“ ist

26. Regulierungsfunktionen

Sie zielen darauf ab, interne mentale Prozesse zu regulieren, die Interaktion mit der Außenwelt zu verwalten und Beziehungen zwischen Menschen aufzubauen. Die Koordination von Prozessen erfolgt auf der Grundlage unbedingter Reflexe, deren Mechanik angeboren und biologisch bedingt ist. Manifestiert sich in instinktiven Reaktionen.

27. Empfindung: Definition, Eigenschaften, Typen

Unter Empfindungen versteht man den Prozess der Reflexion individueller Eigenschaften von Objekten und Phänomenen der objektiven Welt während ihrer direkten Einwirkung auf Rezeptoren. Die physiologische Grundlage der Empfindung ist ein nervöser Prozess, der auftritt, wenn ein Reiz auf einen ihm entsprechenden Analysator einwirkt. Dazu können wir vielleicht nur hinzufügen, dass Empfindungen mithilfe von Rezeptoren, die sich in seinem Körper befinden, auch den Zustand des Körpers des Subjekts widerspiegeln. Empfindungen sind die erste Quelle des Wissens, eine wichtige Voraussetzung für die Bildung der Psyche und ihr normales Funktionieren.

Das Bedürfnis nach ständigen Empfindungen zeigt sich deutlich, wenn keine äußeren Reize vorliegen (bei sensorischer Isolation). Wie Experimente gezeigt haben, funktioniert die Psyche in diesem Fall nicht mehr normal: Es treten Halluzinationen auf, das Denken ist beeinträchtigt, es werden Pathologien in der Wahrnehmung des eigenen Körpers festgestellt usw. Spezifische Probleme psychischer Natur entstehen bei sensorischer Deprivation, also wenn der Einfluss äußerer Einflüsse eingeschränkt ist, was am Beispiel der Psycheentwicklung blinder oder gehörloser sowie sehbehinderter Menschen bekannt ist und hören.

Die menschlichen Empfindungen sind äußerst vielfältig, obwohl man seit Aristoteles sehr lange nur von fünf Sinnen sprach – Sehen, Hören, Tasten, Riechen und Schmecken. Im 19. Jahrhundert Das Wissen über die Zusammensetzung von Empfindungen hat sich durch die Beschreibung und Untersuchung ihrer neuen Typen, wie Vestibular-, Vibrations-, „Muskel-Gelenk“- oder Kinästhetik-Empfindungen usw., dramatisch erweitert.

Eigenschaften von Empfindungen

Was auch immer die Empfindung sein mag, sie kann anhand mehrerer Merkmale und inhärenter Eigenschaften beschrieben werden

1. Modalität ist ein qualitatives Merkmal, in dem sich die Spezifität der Empfindung als einfaches mentales Signal im Vergleich zu einem Nervensignal manifestiert. Zunächst werden solche Arten von Empfindungen wie visuelle, akustische, olfaktorische usw. unterschieden. Allerdings hat jede Art von Empfindung ihre eigenen modalen Eigenschaften. Bei visuellen Empfindungen können dies Farbton, Helligkeit, Sättigung sein; für das Gehör – Tonhöhe, Klangfarbe, Lautstärke; für taktile - Härte, Rauheit usw.

2. Lokalisierung – räumliche Eigenschaften von Empfindungen, d.h. Informationen über die Lokalisierung des Reizes im Raum.

Manchmal (z. B. bei Schmerzen und interozeptiven, „inneren“ Empfindungen) ist die Lokalisierung schwierig und unsicher. Interessant ist in diesem Zusammenhang das „Sondenproblem“: Wenn wir etwas schreiben oder schneiden, sind die Empfindungen an der Spitze des Stifts oder Messers lokalisiert, d. h. Überhaupt nicht dort, wo die Sonde mit der Haut in Kontakt kommt und diese beeinflusst.

3. Intensität ist ein klassisches quantitatives Merkmal. Das Problem der Messung der Intensität von Empfindungen ist eines der Hauptprobleme der Psychophysik.

Das psychophysische Grundgesetz spiegelt die Beziehung zwischen der Größe der Empfindung und der Größe des wirkenden Reizes wider. Die Psychophysik erklärt die Vielfalt der beobachteten Verhaltensweisen und psychischen Zustände vor allem durch Unterschiede in den körperlichen Situationen, die sie verursachen. Die Aufgabe besteht darin, eine Verbindung zwischen Körper und Seele, einem Objekt und dem damit verbundenen Gefühl herzustellen. Der gereizte Bereich verursacht Empfindungen. Jedes Sinnesorgan hat seine eigenen Grenzen – das heißt, es gibt einen Sinnesbereich. Solche Varianten des psychophysischen Grundgesetzes sind als logarithmisches Gesetz von G. Fechner, als Potenzgesetz von S. Stevens sowie als das von Yu.M. vorgeschlagene bekannt. Zabrodin verallgemeinerte das psychophysische Gesetz.

4. Dauer – ein vorübergehendes Merkmal der Empfindung. Sie wird durch den Funktionszustand des Sinnesorgans, vor allem aber durch den Wirkungszeitpunkt des Reizes und dessen Intensität bestimmt.

Die Empfindung tritt später ein, als der Reiz zu wirken beginnt, und verschwindet nicht sofort, wenn er aufhört. Der Zeitraum vom Einsetzen des Reizes bis zum Einsetzen der Empfindung wird als latente (verborgene) Empfindungsperiode bezeichnet. Sie ist für verschiedene Arten von Empfindungen nicht gleich (für taktile Empfindungen – 130 ms, für Schmerzen – 370 ms, für Geschmacksempfindungen – 50 ms) und kann sich bei Erkrankungen des Nervensystems dramatisch ändern.

Nach dem Aufhören des Reizes bleibt seine Spur noch einige Zeit in Form eines konsistenten Bildes erhalten, das entweder positiv (entsprechend den Eigenschaften des Reizes) oder negativ (mit entgegengesetzten Eigenschaften, z. B. in einer zusätzlichen Farbe eingefärbt) sein kann ). Aufgrund ihrer kurzen Dauer fallen uns positiv konsistente Bilder normalerweise nicht auf. Das Auftreten aufeinanderfolgender Bilder kann durch das Phänomen der Netzhautermüdung erklärt werden

Auditive Empfindungen können, ähnlich wie visuelle, auch von aufeinanderfolgenden Bildern begleitet sein.

Das am ehesten vergleichbare Phänomen ist in diesem Fall das „Ohrensausen“, d. h. ein unangenehmes Gefühl, das oft mit der Einwirkung ohrenbetäubender Geräusche einhergeht.

Arten von Empfindungen

Mit Hilfe der kinästhetischen und vestibulären Sensibilität wird der Einzelne über seine eigenen Bewegungen und Position im Raum informiert.

Die Ursachen verschiedener Arten von Störungen und Störungen machen in manchen Fällen 50 % aus“ (Hartley, Robach & Abramowitz.1976). Poppsychologische Massenliteratur als materieller Träger des Immoralismus Unter Psychologen und Philosophen ist heute die Theorie des Aktivitätsansatzes für den Menschen beliebt. Ihre Vertreter sind davon überzeugt, dass das Wissen über eine Person nicht etwas Äußerliches für die Person bleibt, die es studiert. Es...

Gefallene, perverse Konzepte. Da sich jedoch die empirische Forschung und die praktischen Verfahren der christlichen Psychologie weiterentwickeln und erweitern, ist es notwendig, regelmäßig eine methodische Analyse des erreichten Stands der neuen Disziplin durchzuführen. Methodik als reflexiver Mechanismus der Wissenschaft, insbesondere moderne, sehr flexible allgemeine Methodik, insbesondere...

Eine notwendige Voraussetzung, aber keineswegs ausreichend für eine erfolgreiche praktische Arbeit. Auch die praktische Arbeit kann anders sein. Wenn ich anfange, mit Studenten über Persönlichkeitspsychologie zu sprechen, sage ich, dass man über Persönlichkeitspsychologie oder über Persönlichkeit sprechen kann; es gibt zwei verschiedene Diskurse, um ein Wort zu verwenden, das heute in Mode ist. Mit einer Logik kann ich darüber sprechen, wie die Region aufgebaut ist ...

Weniger in Richtung wissenschaftstheoretisches, logisches Denken, das psychologische Informationen weitgehend formalisiert, sondern eher in Richtung assoziatives, figuratives, symbolisches, kontemplatives Denken. Beim Unterrichten von Psychologie wird unserer Meinung nach nicht so sehr erklärt, verallgemeinert und auswendig gelernt, sondern vielmehr das Verständnis und die Strategien, die bereits von anderen erarbeitet wurden, erfasst, gefühlt und aufgebaut (modelliert) ...

Proteinregulierungsfunktion, Proteinregulierungsfunktion
― die Regulierung von Prozessen in einer Zelle oder im Körper durch Proteine, die mit ihrer Fähigkeit verbunden ist, Informationen zu empfangen und weiterzuleiten. Die Wirkung regulatorischer Proteine ​​ist reversibel und erfordert in der Regel die Anwesenheit eines Liganden. Ständig werden immer mehr regulatorische Proteine ​​entdeckt; derzeit ist vermutlich nur ein kleiner Teil davon bekannt.

Es gibt verschiedene Arten von Proteinen, die eine regulatorische Funktion erfüllen:

• Proteine ​​– Rezeptoren, die das Signal wahrnehmen
• Signalproteine ​​– Hormone und andere Substanzen, die interzelluläre Signale übertragen (viele, wenn auch keineswegs alle, davon sind Proteine ​​oder Peptide)
• regulatorische Proteine, die viele Prozesse in Zellen regulieren.

• 1 Proteine, die an der interzellulären Signalübertragung beteiligt sind
• 2 Rezeptorproteine
• 3 Intrazelluläre regulatorische Proteine
  • 3.1 Transkriptionsregulatorische Proteine
  • 3.2 Übersetzungsregulierungsfaktoren
  • 3.3 Faktoren, die das Spleißen regulieren
  • 3.4 Proteinkinasen und Proteinphosphatasen
• 4 Siehe auch
• 5 Links
• 6 Literatur

Proteine, die an der interzellulären Signalübertragung beteiligt sind

Hauptartikel: Signalfunktion von Proteinen, Hormone, Zytokine

Hormonproteine ​​(und andere Proteine, die an der interzellulären Signalübertragung beteiligt sind) beeinflussen den Stoffwechsel und andere physiologische Prozesse.

Hormone sind Stoffe, die in den endokrinen Drüsen gebildet werden, vom Blut transportiert werden und ein Informationssignal übertragen. Hormone breiten sich ziellos aus und wirken nur auf die Zellen, die über geeignete Rezeptorproteine ​​verfügen. Hormone binden an bestimmte Rezeptoren. Normalerweise regulieren Hormone langsame Prozesse, beispielsweise das Wachstum einzelner Gewebe und die Entwicklung des Körpers, es gibt jedoch Ausnahmen: Adrenalin ist beispielsweise ein Stresshormon, ein Derivat von Aminosäuren. Es wird freigesetzt, wenn ein Nervenimpuls auf das Nebennierenmark einwirkt. Gleichzeitig beginnt das Herz häufiger zu schlagen, der Blutdruck steigt und es treten andere Reaktionen auf. Es wirkt auch auf die Leber (spaltet Glykogen ab). Glukose wird ins Blut abgegeben und vom Gehirn und den Muskeln als Energiequelle genutzt.

Rezeptorproteine

Hauptartikel: Zellrezeptor Zyklus der G-Protein-Aktivierung unter dem Einfluss des Rezeptors.

Zu den Proteinen mit regulatorischer Funktion zählen auch Rezeptorproteine. Membranproteine ​​– Rezeptoren übertragen ein Signal von der Oberfläche der Zelle ins Innere und wandeln es um. Sie regulieren die Zellfunktionen, indem sie an einen Liganden binden, der an diesem Rezeptor außerhalb der Zelle „sitzt“. Dadurch wird ein weiteres Protein innerhalb der Zelle aktiviert.

Die meisten Hormone wirken nur dann auf eine Zelle, wenn sich auf ihrer Membran ein bestimmter Rezeptor befindet – ein anderes Protein oder Glykoprotein. Beispielsweise befindet sich der β2-adrenerge Rezeptor auf der Membran von Leberzellen. Unter Stress bindet das Adrenalinmolekül an den β2-adrenergen Rezeptor und aktiviert ihn. Als nächstes aktiviert der aktivierte Rezeptor das G-Protein, das GTP bindet. Nach vielen Zwischenschritten der Signaltransduktion kommt es zur Glykogenphosphorolyse. Der Rezeptor führte die allererste Operation durch, um ein Signal zu übertragen, das zum Abbau von Glykogen führte. Ohne sie gäbe es keine Folgereaktionen innerhalb der Zelle.

Intrazelluläre regulatorische Proteine

Proteine ​​regulieren Prozesse in Zellen mithilfe verschiedener Mechanismen:

• Wechselwirkungen mit DNA-Molekülen (Transkriptionsfaktoren)
• durch Phosphorylierung (Proteinkinase) oder Dephosphorylierung (Proteinphosphatase) anderer Proteine
• durch Interaktion mit dem Ribosom oder RNA-Molekülen (translationsregulierende Faktoren)
• Einfluss auf den Prozess der Intronentfernung (Spleißregulationsfaktoren)
• Einfluss auf die Abbaugeschwindigkeit anderer Proteine ​​(Ubiquitine etc.)

Transkriptionsregulatorproteine

Hauptartikel: Transkriptionsfaktor

Ein Transkriptionsfaktor ist ein Protein, das beim Eintritt in den Zellkern die DNA-Transkription reguliert, also das Lesen von Informationen von DNA in mRNA (Synthese von mRNA aus einer DNA-Vorlage). Einige Transkriptionsfaktoren verändern die Struktur des Chromatins und machen es so für RNA-Polymerasen zugänglicher. Es gibt verschiedene Hilfstranskriptionsfaktoren, die die gewünschte DNA-Konformation für die anschließende Wirkung anderer Transkriptionsfaktoren erzeugen. Eine weitere Gruppe von Transkriptionsfaktoren sind solche Faktoren, die nicht direkt an DNA-Moleküle binden, sondern durch Protein-Protein-Wechselwirkungen zu komplexeren Komplexen verbunden werden.

Faktoren der Übersetzungsregulierung

Hauptartikel: Übersetzung (Biologie)

Unter Translation versteht man die Synthese von Polypeptidketten von Proteinen mithilfe einer mRNA-Matrix, die von Ribosomen durchgeführt wird. Die Translationsregulation kann auf verschiedene Weise erfolgen, unter anderem mithilfe von Repressorproteinen, die an mRNA binden. In vielen Fällen ist der Repressor ein Protein, das von dieser mRNA kodiert wird. In diesem Fall kommt es zu einer Regelung vom Feedback-Typ (ein Beispiel hierfür ist die Unterdrückung der Synthese des Enzyms Threonyl-tRNA-Synthetase).

Faktoren, die das Spleißen regulieren

Hauptartikel: Spleißen

Innerhalb eukaryotischer Gene gibt es Regionen, die nicht für Aminosäuren kodieren. Diese Regionen werden Introns genannt. Sie werden bei der Transkription zunächst auf die Prä-mRNA kopiert, dann aber von einem speziellen Enzym herausgeschnitten. Dieser Vorgang des Entfernens von Introns und des anschließenden Zusammenfügens der Enden der verbleibenden Abschnitte wird als Spleißen bezeichnet. Das Spleißen wird durch kleine RNAs durchgeführt, die normalerweise mit Proteinen verbunden sind, die als Spleißregulationsfaktoren bezeichnet werden. Beim Spleißen sind Proteine ​​mit enzymatischer Aktivität beteiligt. Sie verleihen der Prä-mRNA die gewünschte Konformation. Der Aufbau des Komplexes (Spleißosom) erfordert den Energieverbrauch in Form gespaltener ATP-Moleküle, daher enthält dieser Komplex Proteine, die ATPase-Aktivität aufweisen.

Es gibt alternatives Spleißen. Spleißmerkmale werden durch Proteine ​​bestimmt, die in intronischen Regionen oder Bereichen an der Exon-Intron-Grenze an das RNA-Molekül binden können. Diese Proteine ​​können die Entfernung einiger Introns verhindern und gleichzeitig die Entfernung anderer fördern. Eine gezielte Regulierung des Spleißens kann erhebliche biologische Folgen haben. Beispielsweise liegt bei der Fruchtfliege Drosophila alternatives Spleißen dem Mechanismus der Geschlechtsbestimmung zugrunde.

Proteinkinasen und Proteinphosphatasen

Hauptartikel: Proteinkinasen

Die wichtigste Rolle bei der Regulierung intrazellulärer Prozesse spielen Proteinkinasen – Enzyme, die die Aktivität anderer Proteine ​​aktivieren oder unterdrücken, indem sie Phosphatgruppen an sie anhängen.

Proteinkinasen regulieren die Aktivität anderer Proteine ​​durch Phosphorylierung – die Addition von Phosphorsäureresten an Aminosäurereste mit Hydroxylgruppen. Phosphorylierung verändert normalerweise die Funktion eines bestimmten Proteins, beispielsweise die enzymatische Aktivität, sowie die Position des Proteins in der Zelle.

Es gibt auch Proteinphosphatasen – Proteine, die Phosphatgruppen entfernen. Proteinkinasen und Proteinphosphatasen regulieren den Stoffwechsel und die Signalübertragung innerhalb der Zelle. Die Phosphorylierung und Dephosphorylierung von Proteinen ist einer der Hauptmechanismen zur Regulierung der meisten intrazellulären Prozesse.

siehe auch

• Ausgewählter Artikel Proteine ​​und insbesondere der Abschnitt Funktionen von Proteinen im Körper
• Transkriptionsfaktoren
• Spleißen
• Hormone
• Zytokine
• Rezeptoren
• Zellsignalübertragung
• Signalübertragung (Biologie)

Links

• Transkriptionskontrolle
• Proteine ​​versus RNA – wer hat das Spleißen erfunden?
• Proteinkinasen
• Übersetzung und ihre Regulierung

Literatur

• D. Taylor, N. Green, W. Stout. Biologie (in 3 Bänden).

Proteinregulierungsfunktion, Proteinregulierungsfunktion, Proteinregulierungsfunktion, Proteinregulierungsfunktion

Regulatorische Funktion von Proteinen. Informationen zu

Es gibt verschiedene Arten von Schutzfunktionen von Proteinen:

Physischer Schutz. Daran beteiligt ist Kollagen – ein Protein, das die Grundlage der interzellulären Substanz des Bindegewebes (einschließlich Knochen, Knorpel, Sehnen und tiefer Hautschichten) bildet; Keratin, das die Grundlage für Hornschilde, Haare, Federn, Hörner und andere Derivate der Epidermis bildet. Typischerweise werden solche Proteine ​​als Proteine ​​mit struktureller Funktion angesehen. Beispiele für diese Gruppe von Proteinen sind Fibrinogene und Thrombine, die an der Blutgerinnung beteiligt sind.

Chemikalienschutz. Durch die Bindung von Giftstoffen durch Eiweißmoleküle kann deren Entgiftung sichergestellt werden. Leberenzyme spielen eine besonders wichtige Rolle bei der Entgiftung des Menschen, indem sie Gifte abbauen oder in eine lösliche Form überführen, was ihre schnelle Ausscheidung aus dem Körper erleichtert.

Immunschutz. Proteine, aus denen Blut und andere biologische Flüssigkeiten bestehen, sind an der Abwehrreaktion des Körpers sowohl auf Schäden als auch auf Angriffe durch Krankheitserreger beteiligt. Proteine ​​des Komplementsystems und Antikörper (Immunglobuline) gehören zu den Proteinen der zweiten Gruppe; Sie neutralisieren Bakterien, Viren oder fremde Proteine. Antikörper, die Teil des adaptiven Immunsystems sind, binden an Substanzen, die einem bestimmten Organismus fremd sind, Antigene, neutralisieren sie dadurch und leiten sie an Orte der Zerstörung. Antikörper können in den extrazellulären Raum abgesondert oder in die Membranen spezialisierter B-Lymphozyten, sogenannter Plasmazellen, eingebettet werden. Während Enzyme eine begrenzte Affinität zum Substrat haben, da eine zu starke Bindung an das Substrat die katalysierte Reaktion stören kann, ist die Beständigkeit der Antikörperbindung an ein Antigen in keiner Weise eingeschränkt.

Regulierungsfunktion

Viele Prozesse im Zellinneren werden durch Eiweißmoleküle reguliert, die weder als Energiequelle noch als Baustoff für die Zelle dienen. Diese Proteine ​​regulieren die Transkription, Translation, das Spleißen sowie die Aktivität anderer Proteine ​​usw. Proteine ​​erfüllen ihre regulatorische Funktion entweder durch enzymatische Aktivität (z. B. Proteinkinasen) oder durch spezifische Bindung an andere Moleküle, wobei sie normalerweise die Interaktion mit diesen beeinflussen Moleküle Enzyme.

Somit wird die Gentranskription durch die Anlagerung von Transkriptionsfaktoren – Aktivatorproteinen und Repressorproteinen – an die regulatorischen Sequenzen von Genen bestimmt. Auf der Translationsebene wird das Ablesen vieler mRNAs auch durch die Anlagerung von Proteinfaktoren reguliert; der Abbau von RNA und Proteinen erfolgt ebenfalls durch spezialisierte Proteinkomplexe. Die wichtigste Rolle bei der Regulierung intrazellulärer Prozesse spielen Proteinkinasen, Enzyme, die die Aktivität anderer Proteine ​​aktivieren oder unterdrücken, indem sie Phosphatgruppen an sie anhängen.

Signalfunktion

Die Signalfunktion von Proteinen ist die Fähigkeit von Proteinen, als Signalstoffe zu dienen und Signale zwischen Geweben, Zellen oder Organismen zu übertragen. Die Signalfunktion wird oft mit der regulatorischen Funktion kombiniert, da viele intrazelluläre regulatorische Proteine ​​auch Signale übertragen.

Die Signalfunktion übernehmen Hormonproteine, Zytokine, Wachstumsfaktoren usw.

Hormone werden im Blut transportiert. Die meisten tierischen Hormone sind Proteine ​​oder Peptide. Die Bindung eines Hormons an einen Rezeptor ist ein Signal, das eine Reaktion in der Zelle auslöst. Hormone regulieren die Konzentration von Stoffen im Blut und in den Zellen, Wachstum, Fortpflanzung und andere Prozesse. Ein Beispiel für solche Proteine ​​ist Insulin, das die Glukosekonzentration im Blut reguliert.

Zellen können über kurze Distanzen miteinander interagieren, indem sie Signalproteine ​​nutzen, die über die Interzellularsubstanz übertragen werden. Zu solchen Proteinen zählen beispielsweise Zytokine und Wachstumsfaktoren.

Zytokine sind kleine Peptid-Informationsmoleküle. Sie regulieren die Interaktionen zwischen Zellen, bestimmen ihr Überleben, stimulieren oder unterdrücken Wachstum, Differenzierung, funktionelle Aktivität und Apoptose und sorgen für die Koordination der Aktionen des Immun-, Hormon- und Nervensystems. Ein Beispiel für Zytokine ist der Tumornekrosefaktor, der Entzündungssignale zwischen Körperzellen überträgt.

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation

FSBEI HE „Sibirische Staatliche Technische Universität“

Fakultät für Naturstoffverarbeitung

Abteilung für Chemische Holztechnologie und Biotechnologie

Disziplin: Biochemie

Thema: Regulatorische Funktion biologischer Membranen

Krasnojarsk 2015

1. Kurze historische Informationen

Allgemeine Eigenschaften und Klassifizierung von Membranen

Chemische Zusammensetzung und Struktur von Membranen

Transmembranöser Stofftransport

Transmembrane Signalübertragung

Abschluss

Liste der verwendeten Quellen

Film Zellmembran Organismus

1. Kurze historische Informationen

Der Begriff „Membran“ bezeichnet einen unsichtbaren Film, der eine Zelle umgibt und als Barriere zwischen dem Inhalt der Zelle und der äußeren Umgebung und gleichzeitig als semipermeable Trennwand dient, durch die Wasser und einige darin gelöste Substanzen gelangen können. wurde offenbar erstmals 1855 von den Botanikern von Mohl und unabhängig davon von K. von Naegeli verwendet, um die Phänomene der Plasmolyse zu erklären. 1877 veröffentlichte der Botaniker W. Pfeffer sein Werk Osmoseforschung , wo er die Existenz von Zellmembranen postulierte, basierend auf der Ähnlichkeit zwischen Zellen und Osmometern mit künstlichen semipermeablen Membranen, die kurz zuvor von M. Traube hergestellt wurden. Die weitere Untersuchung osmotischer Phänomene in Pflanzenzellen durch den dänischen Botaniker H. de Vries diente als Grundlage für die Erstellung physikalisch-chemischer Theorien des osmotischen Drucks und der elektrolytischen Dissoziation durch den Dänen J. Van't Hoff und den schwedischen Wissenschaftler S. Arrhenius. Im Jahr 1888 leitete der deutsche physikalische Chemiker W. Nernst die Diffusionspotentialgleichung ab. Im Jahr 1890 machte der deutsche Physikochemiker und Philosoph W. Ostwald auf die mögliche Rolle von Membranen bei bioelektrischen Prozessen aufmerksam. Zwischen 1895 und 1902 maß E. Overton die Permeabilität der Zellmembran für eine große Anzahl von Verbindungen und zeigte einen direkten Zusammenhang zwischen der Fähigkeit dieser Verbindungen, Membranen zu durchdringen, und ihrer Lipidlöslichkeit. Dies war ein klarer Hinweis darauf, dass es die Lipide waren, die den Film bildeten, durch den Substanzen aus der umgebenden Lösung in die Zelle gelangten. Im Jahr 1902 nutzte Yu. Bernstein die Membranhypothese, um die elektrischen Eigenschaften lebender Zellen zu erklären.

Im Jahr 1925 zeigten Gorter und Grendel, dass die Fläche der Monoschicht der aus den Membranen der Erythrozyten extrahierten Lipide doppelt so groß ist wie die Gesamtfläche der Erythrozyten. Gorter und Grendel extrahierten mit Aceton Lipide aus hämolysierten Erythrozyten, verdampften dann die Lösung auf der Wasseroberfläche und maßen die Fläche des resultierenden monomolekularen Lipidfilms. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studien wurde angenommen, dass Lipide in der Membran in Form einer bimolekularen Schicht angeordnet sind. Diese Annahme wurde durch Untersuchungen der elektrischen Parameter biologischer Membranen bestätigt (Cole und Curtis, 1935).

2. Eigenschaften und Klassifizierung von Membranen

Alle Zellen und intrazellulären Organellen sind von Membranen umgeben, die eine wichtige Rolle für ihre strukturelle Organisation und Funktion spielen. Membranen: Zellen von der Umgebung trennen und in Kompartimente (Kompartimente) unterteilen; regulieren den Stofftransport in Zellen und Organellen und in die entgegengesetzte Richtung; Bereitstellung der Spezifität interzellulärer Kontakte; Signale aus der äußeren Umgebung wahrnehmen.

Die koordinierte Funktion von Membransystemen, einschließlich Rezeptoren, Enzymen und Transportsystemen, trägt dazu bei, die Zellhomöostase aufrechtzuerhalten und durch die Regulierung des Stoffwechsels innerhalb der Zellen schnell auf Veränderungen im Zustand der äußeren Umgebung zu reagieren.

Eine biologische Membran ist eine komplexe supramolekulare Struktur, die alle lebenden Zellen umgibt und in ihnen geschlossene, spezialisierte Kompartimente bildet – Organellen. Die Dicke der Membranen beträgt ca. 7–10 nm. Jede Zelle verfügt über eine Plasmamembran, die den Inhalt der Zelle von der Außenumgebung abgrenzt, sowie über innere Membranen , die verschiedene Zellorganellen (Mitochondrien, Organellen, Lysosomen etc.) bilden.

Biologische Membranen bestehen aus Lipiden und Proteinen, die durch nichtkovalente Wechselwirkungen aneinander gebunden sind. Die Basis der Membran ist eine doppelte Lipidschicht, die Proteinmoleküle enthält. Lipide (aus dem Altgriechischen λίπος - Fett) sind wasserunlösliche Stoffe, die Reste von Glycerinmolekülen und drei Fettsäuren enthalten. Die Lipiddoppelschicht besteht aus zwei Reihen amphiphiler Moleküle, deren hydrophobe „Schwänze“ nach innen verborgen sind und deren hydrophile „Köpfe“ nach außen zeigen und mit der wässrigen Umgebung in Kontakt stehen. Amphiphilie ist das Vorhandensein sowohl hydrophober als auch hydrophiler Bereiche in einem Molekül.

Es gibt verschiedene Arten biologischer Membranen. Die Membran, die das Zytoplasma einer Zelle nach außen begrenzt, wird Zytoplasma- oder Plasmamembran genannt. Der Name intrazelluläre Membranen leitet sich normalerweise vom Namen der subzellulären Strukturen ab, die sie enthalten oder bilden. Es gibt nukleare, mitochondriale, lysosomale Membranen, Membranen des Golgi-Komplexes, endoplasmatisches Retikulum und andere. Jede dieser Membranen erfüllt spezifische Funktionen:

Plasmamembran – begrenzt den Inhalt der Zelle von der äußeren Umgebung; nimmt Kontakt mit anderen Zellen auf, empfängt, verarbeitet und überträgt Informationen innerhalb der Zelle und sorgt für die Konstanz der inneren Umgebung.

Kernmembranen (äußere und innere) – bilden die Kernhülle, die das chromosomale Material von den zytoplasmatischen Organellen trennt; Durch die Poren der Kernhülle werden Proteine ​​und Nukleinsäuren in den Kern hinein und aus ihm heraus transportiert. Mitochondriale Membranen – führen die Energieumwandlung während der oxidativen Phosphorylierung und der ATP-Synthese durch.

Lysosomale Membranen – begrenzen hydrolytische Enzyme aus dem Zellzytoplasma, verhindern die Selbstverdauung (Autolyse) von Zellen und helfen, einen konstanten pH-Wert in den Lysosomen aufrechtzuerhalten.

Membranen des endoplasmatischen Retikulums – beteiligen sich an der Bildung neuer Membranen, führen die Synthese von Proteinen, Lipiden, Polysacchariden, die Oxidation hydrophober Metaboliten und Xenobiotika durch.

3. Chemische Zusammensetzung und Struktur von Membranen

Alle Membranen weisen in ihrer Organisation und Zusammensetzung eine Reihe gemeinsamer Eigenschaften auf. Sie bestehen aus Lipiden, Proteinen und Kohlenhydraten; sind flache geschlossene Strukturen; haben innere und äußere Oberflächen, d.h. asymmetrisch; und haben auch selektive Adsorption.

Membranlipide enthalten sowohl gesättigte als auch ungesättigte Fettsäuren. Ungesättigte Fettsäuren kommen doppelt so häufig vor wie gesättigte Fettsäuren, was die Fluidität von Membranen und die Konformationslabilität von Membranproteinen bestimmt.

Membranen enthalten drei Haupttypen von Lipiden – Phospholipide, Glykolipide und Cholesterin. Am häufigsten sind Glycerophospholipide – Derivate der Phosphatidsäure. Phosphatidsäure ist Diacylglycerinphosphat. R 1, R 2- Fettsäureradikale (hydrophobe „Schwänze“). Mit dem zweiten Kohlenstoffatom von Glycerin ist ein mehrfach ungesättigter Fettsäurerest verbunden. Der polare „Kopf“ ist ein Phosphorsäurerest und eine daran gebundene hydrophile Gruppe aus Serin, Cholin, Ethanolamin oder Inosit

Abhängig von der Struktur des polaren „Kopfes“ werden diese Derivate in zwei Gruppen eingeteilt – Phospholipide und Glykolipide. Die Struktur der polaren Gruppe der Sphingophospholipide ähnelt der der Glycerophospholipide. Glykolipide sind Kohlenhydratderivate von Ceramiden.

Cholesterin kommt in den Membranen aller tierischen Zellen vor; es verleiht den Membranen Steifheit und verringert ihre Fließfähigkeit. Das Cholesterinmolekül befindet sich in der hydrophoben Zone der Membran parallel zu den hydrophoben „Schwänzen“ der Phospho- und Glykolipidmoleküle. Die Hydroxylgruppe des Cholesterins ist wie die hydrophilen „Köpfe“ der Phospho- und Glykolipide der wässrigen Phase zugewandt. Mit einer Erhöhung der Membranflüssigkeit, verursacht durch die Einwirkung lipophiler Substanzen auf sie oder Lipidperoxidation, erhöht sich der Cholesterinanteil in den Membranen.

Das Cholesterinmolekül besteht aus einem starren hydrophoben Kern und einer flexiblen Kohlenwasserstoffkette. Der polare „Kopf“ ist die OH-Gruppe am 3. Kohlenstoffatom des Cholesterinmoleküls. Der Polkopf dieser Moleküle ist viel größer und geladen

Die Lipidzusammensetzung von Membranen ist unterschiedlich; der Gehalt des einen oder anderen Lipids wird offenbar durch die Vielfalt der Funktionen bestimmt, die diese Moleküle in Membranen erfüllen. Die Hauptfunktionen von Membranlipiden bestehen darin, dass sie:

bilden eine Lipiddoppelschicht;

Bereitstellung der für die Funktion von Membranproteinen notwendigen Umgebung;

dienen als „Anker“ für Oberflächenproteine;

sind an der Übertragung hormoneller Signale beteiligt.

Veränderungen in der Struktur der Lipiddoppelschicht können zu Störungen der Membranfunktionen führen.

Membranlipide fungieren als Lösungsmittel für Membranproteine ​​und schaffen so eine flüssige Umgebung, in der sie funktionieren können. Basierend auf dem Grad des Einflusses auf die Struktur der Doppelschicht und der Stärke der Wechselwirkung mit ihr werden Membranproteine ​​in integrale und periphere Proteine ​​​​eingeteilt.

Integrale Proteine ​​sind tief in die Membranstruktur eingebettet. aufgrund hydrophober Wechselwirkungen mit Kohlenwasserstoffketten von Fettsäuren in der Lipiddoppelschicht zurückgehalten. Periphere Proteine ​​sind auf der Oberfläche der Doppelschicht lokalisiert und werden mit Salzlösungen oder einfach mit Wasser extrahiert. Sie werden aufgrund ionischer Wechselwirkungen mit den polaren Regionen der Phospholipide auf der Doppelschichtoberfläche zurückgehalten.

Membranproteine ​​können am selektiven Stofftransport in die Zelle und aus der Zelle, der Übertragung hormoneller Signale sowie als Enzyme an der Stoffumwandlung und der Organisation interzellulärer Kontakte beteiligt sein, die für die Bildung von Geweben und Organen sorgen.

Kohlenhydrate werden in Membranen nicht als eigenständige Verbindungen dargestellt, sondern kommen nur in Kombination mit Proteinen (Glykoproteinen) oder Lipiden (Glykolipiden) vor. Die Länge der Kohlenhydratketten reicht von zwei bis achtzehn Monosaccharidresten. Die meisten Kohlenhydrate befinden sich auf der äußeren Oberfläche der Plasmamembran. Die Funktionen von Kohlenhydraten in Biomembranen bestehen darin, interzelluläre Interaktionen zu kontrollieren, den Immunstatus aufrechtzuerhalten und die Stabilität von Proteinmolekülen in der Membran sicherzustellen.

4. Transmembranöser Stofftransfer

Eine der Hauptfunktionen von Membranen ist die Regulierung des Transports von Substanzen in und aus der Zelle, das Zurückhalten von Substanzen, die die Zelle benötigt, und die Entfernung unnötiger Substanzen.

Dieser Prozess wird durch drei Hauptmechanismen erreicht: passive Diffusion, erleichterte Diffusion und aktiver Transport.

Passive Diffusion ist die Übertragung von Stoffen durch eine Membran ohne Beteiligung spezieller Mechanismen. Der Transport erfolgt entlang eines Konzentrationsgradienten ohne Energieverbrauch. Kleine Biomoleküle – H2O, CO2, O2, Harnstoff, hydrophobe niedermolekulare Substanzen – werden durch passive Diffusion transportiert. Die Geschwindigkeit der einfachen Diffusion ist proportional zum Konzentrationsgradienten.

Unter erleichterter Diffusion versteht man die Übertragung von Stoffen durch eine Membran mithilfe von Proteinkanälen oder speziellen Trägerproteinen (Permeasen). Die Haupteigenschaft von Permeasen ist die Spezifität, d. h. Sie sind räumlich und chemisch an das entsprechende Substrat angepasst, das an das aktive Zentrum gebunden ist. Es erfolgt entlang eines Konzentrationsgradienten ohne Energieaufwand. Es werden Monosaccharide, Aminosäuren, Nukleotide, Glycerin und einige Ionen transportiert. Charakteristisch ist die Sättigungskinetik – bei einer bestimmten (Sättigungs-)Konzentration des transportierten Stoffes nehmen alle Moleküle des Trägers an der Übertragung teil und die Transportgeschwindigkeit erreicht einen Maximalwert.

Der aktive Transport erfordert ebenfalls die Beteiligung spezieller Trägerproteine, der Transport erfolgt jedoch gegen einen Konzentrationsgradienten und erfordert daher einen Energieaufwand. Mithilfe dieses Mechanismus werden Na+-, K+-, Ca2+- und Mg2+-Ionen durch die Zellmembran und Protonen durch die Mitochondrienmembran transportiert. Der aktive Transport von Stoffen ist durch eine Sättigungskinetik gekennzeichnet, d. h. Die Zelle kann eine überschüssige Menge der transportierten Substanz ansammeln.

Abbildung - 1. Transportmechanismen von Molekülen durch die Membran.

Ein Beispiel für ein Transportsystem, das einen aktiven Transport von Ionen durchführt, ist die Na+,K+-Adenosintriphosphatase (Na+,K+-ATPase oder Na+,K+-Pumpe). Dieses Protein befindet sich tief in der Plasmamembran und ist in der Lage, die Reaktion der ATP-Hydrolyse zu katalysieren. Die bei der Hydrolyse eines ATP-Moleküls freigesetzte Energie wird genutzt, um 3 Na+-Ionen von der Zelle in den extrazellulären Raum und 2 K+-Ionen in die entgegengesetzte Richtung zu transportieren. Durch die Wirkung der Na+,K+-ATPase entsteht ein Konzentrationsunterschied zwischen dem Zellzytosol und der extrazellulären Flüssigkeit. Da die Übertragung von Ionen nicht äquivalent ist, entsteht eine elektrische Potentialdifferenz. Dadurch entsteht ein elektrochemisches Potential, das aus der Energie der elektrischen Potentialdifferenz besteht Δφ und Energie des Konzentrationsunterschieds von Stoffen Δ Auf beiden Seiten der Membran.

Übertragung von Partikeln und hochmolekularen Verbindungen durch Membranen.

Neben dem Transport organischer Substanzen und Ionen durch Träger gibt es in der Zelle einen ganz besonderen Mechanismus, der darauf abzielt, hochmolekulare Verbindungen in die Zelle aufzunehmen und hochmolekulare Verbindungen aus der Zelle zu entfernen, indem die Form der Biomembran verändert wird. Dieser Mechanismus wird als vesikulärer Transport bezeichnet.

Bei der Übertragung von Makromolekülen kommt es nacheinander zur Bildung und Verschmelzung von membranumschlossenen Vesikeln (Vesikeln). Abhängig von der Transportrichtung und der Art der transportierten Stoffe werden folgende Arten des vesikulären Transports unterschieden:

Unter Endozytose versteht man die Übertragung von Stoffen in die Zelle. Abhängig von der Größe der resultierenden Vesikel werden unterschieden:

B) Phagozytose- Aufnahme großer Partikel wie Mikroorganismen oder Zelltrümmer. Dabei entstehen große Vesikel, sogenannte Phagosomen, mit einem Durchmesser von mehr als 250 nm.

Pinozytose ist charakteristisch für die meisten eukaryotischen Zellen, während große Partikel von spezialisierten Zellen – Leukozyten und Makrophagen – absorbiert werden. Im ersten Stadium der Endozytose werden Stoffe oder Partikel an der Membranoberfläche adsorbiert; dieser Vorgang erfolgt ohne Energieaufwand. Im nächsten Schritt vertieft sich die Membran mit der adsorbierten Substanz in das Zytoplasma; Die dadurch entstehenden lokalen Einstülpungen der Plasmamembran lösen sich von der Zelloberfläche und bilden Vesikel, die dann in die Zelle einwandern. Dieser Prozess ist durch ein System von Mikrofilamenten verbunden und energieabhängig. Die Vesikel und Phagosomen, die in die Zelle gelangen, können mit Lysosomen verschmelzen. In Lysosomen enthaltene Enzyme zerlegen in Vesikeln und Phagosomen enthaltene Stoffe in niedermolekulare Produkte (Aminosäuren, Monosaccharide, Nukleotide), die in das Zytosol transportiert werden, wo sie von der Zelle genutzt werden können.

Exozytose ist die Übertragung von Partikeln und großen Verbindungen aus der Zelle. Dieser Vorgang erfolgt wie die Endozytose unter Energieaufnahme. Die wichtigsten Arten der Exozytose sind:

Unter Sekretion versteht man die Entfernung wasserlöslicher Verbindungen aus einer Zelle, die für andere Körperzellen verwendet werden oder auf diese einwirken. Sie kann sowohl von unspezialisierten Zellen als auch von Zellen der endokrinen Drüsen, der Schleimhaut des Magen-Darm-Trakts, durchgeführt werden, die je nach den spezifischen Bedürfnissen des Körpers an die Sekretion der von ihnen produzierten Substanzen (Hormone, Neurotransmitter, Proenzyme) angepasst sind.

Sekretierte Proteine ​​werden an Ribosomen synthetisiert, die mit den Membranen des rauen endoplasmatischen Retikulums verbunden sind. Diese Proteine ​​werden dann zum Golgi-Apparat transportiert, wo sie modifiziert, konzentriert, sortiert und dann in Vesikel verpackt werden, die in das Zytosol freigesetzt werden und anschließend mit der Plasmamembran verschmelzen, sodass sich der Inhalt der Vesikel außerhalb der Zelle befindet.

Im Gegensatz zu Makromolekülen werden kleine abgesonderte Partikel wie Protonen mithilfe der Mechanismen der erleichterten Diffusion und des aktiven Transports aus der Zelle transportiert.

Unter Ausscheidung versteht man die Entfernung nicht verwertbarer Stoffe aus der Zelle. Der Ausscheidungsmechanismus scheint darin zu bestehen, dass die ausgeschiedenen Partikel zunächst in einem zytoplasmatischen Vesikel gefangen werden, das dann mit der Plasmamembran verschmilzt.

5. Transmembrane Signalübertragung

Eine wichtige Eigenschaft von Membranen ist die Fähigkeit, Signale aus der Umgebung wahrzunehmen und in die Zelle weiterzuleiten. Die Wahrnehmung externer Signale durch Zellen erfolgt, wenn sie mit Rezeptoren interagieren, die sich in der Membran von Zielzellen befinden. Durch die Anheftung eines Signalmoleküls aktivieren Rezeptoren intrazelluläre Informationsübertragungswege, was zu Geschwindigkeitsänderungen verschiedener Stoffwechselprozesse führt.

Ein Signalmolekül, das spezifisch mit einem Membranrezeptor interagiert, wird als primärer Botenstoff bezeichnet. Als primäre Botenstoffe fungieren verschiedene chemische Verbindungen – Hormone, Neurotransmitter, Eicosanoide, Wachstumsfaktoren oder physikalische Faktoren, wie zum Beispiel Lichtquanten. Durch primäre Botenstoffe aktivierte Zellmembranrezeptoren übermitteln die empfangenen Informationen an ein System aus Proteinen und Enzymen, die eine Signaltransduktionskaskade bilden, die für eine mehrere hundertfache Signalverstärkung sorgt. Die Zellreaktionszeit, die aus der Aktivierung oder Inaktivierung von Stoffwechselprozessen, der Muskelkontraktion und dem Transport von Substanzen aus Zielzellen besteht, kann mehrere Minuten betragen.

Membranrezeptoren werden unterteilt in:

Rezeptoren, die eine primäre Botenstoff-bindende Untereinheit und einen Ionenkanal enthalten;

Rezeptoren, die katalytische Aktivität zeigen können;

Rezeptoren, die mit Hilfe von G-Proteinen die Bildung sekundärer (intrazellulärer) Botenstoffe aktivieren, die ein Signal an bestimmte Proteine ​​und Enzyme des Zytosols weiterleiten.

Sekundäre Botenstoffe haben ein geringes Molekulargewicht, diffundieren mit hoher Geschwindigkeit im Zytosol der Zelle, verändern die Aktivität der entsprechenden Proteine ​​und werden dann schnell abgespalten oder aus dem Zytosol entfernt. Es gibt Hormone, die die Lipiddoppelschicht passieren, in die Zelle eindringen und mit intrazellulären Rezeptoren interagieren. Ein physiologisch wichtiger Unterschied zwischen Membran- und intrazellulären Rezeptoren ist die Reaktionsgeschwindigkeit auf ein eingehendes Signal. Im ersten Fall ist die Wirkung schnell und von kurzer Dauer, im zweiten Fall langsam, aber lang anhaltend.

Abschluss

Die Hauptfunktionen biologischer Membranen sind also:

· Barrierefunktion. Für Zellen und subzelluläre Partikel dienen biologische Membranen als mechanische Barriere, die sie vom Außenraum trennt.

· Der Stofftransport durch biologische Membranen ist mit so wichtigen biologischen Phänomenen wie intrazellulärer Ionenhomöostase, bioelektrischen Potentialen, Erregung und Weiterleitung von Nervenimpulsen, Speicherung und Umwandlung von Energie verbunden. Es gibt passiven und aktiven Transport (Transfer) von neutralen Molekülen, Wasser und Ionen durch biologische Membranen.

· Die Fähigkeit, bioelektrische Potenziale zu erzeugen und Anregungen durchzuführen. Die Entstehung bioelektrischer Potentiale hängt mit den Strukturmerkmalen biologischer Membranen und der Aktivität ihrer Transportsysteme zusammen, die zu einer ungleichmäßigen Ionenverteilung auf beiden Seiten der Membran führen.

· Die Stoffwechselfunktionen von Membranen werden durch zwei Faktoren bestimmt: erstens durch die Verbindung einer Vielzahl von Enzymen und Enzymsystemen mit Membranen und zweitens durch die Fähigkeit von Membranen, die Zelle physikalisch in separate Kompartimente zu unterteilen und so die in ihnen ablaufenden Stoffwechselprozesse abzugrenzen von einander.

· Zellulärer Empfang und interzelluläre Interaktionen. Diese Formulierung vereint einen sehr umfangreichen und vielfältigen Satz wichtiger Funktionen von Zellmembranen, die die Interaktion der Zelle mit der Umwelt und die Bildung eines vielzelligen Organismus als Ganzes bestimmen. Molekularmembranaspekte der zellulären Rezeption und interzellulären Interaktionen beziehen sich in erster Linie auf Immunreaktionen, die hormonelle Kontrolle von Wachstum und Stoffwechsel sowie Muster der Embryonalentwicklung.

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Http://dendrit.ru/ Biochemie.

Http://sbio.info/ Projekt „All Biology“.

Hormone haben eine andere chemische Natur – es handelt sich um Proteine, Peptide, Steroide und Aminosäurederivate. Diese Substanzen sind Vermittler, die Signale an Ziele in peripheren Geweben übermitteln.

Zellen reagieren unterschiedlich auf die Wirkung verschiedener Hormone. Beispielsweise sind Schilddrüsenhormone in der Lage, die Zellmembran zu durchdringen und Rezeptorkomplexe zu bilden, die wiederum mit Genen interagieren, die an der Proteinsynthese beteiligt sind. Die übrigen Hormone binden sich in komplexen Reaktionen, indem sie Zellmembranrezeptoren kontaktieren. Dadurch entsteht eine komplexe Kette, die einen zweiten Botenstoff innerhalb der Zelle bildet. Und dies führt zu Enzymaktivität.

Nach Erfüllung ihrer Funktion werden Hormone in den Zielzellen, im Blut oder in der Leber abgebaut und aus dem Körper ausgeschieden, meist über den Urin. Das Zentralnervensystem steuert die Wirkung von Hormonen, beeinflusst deren Produktion und Einfluss auf Stoffwechselprozesse und beschleunigt die Proteinsynthese.

Proteinhormone

Zu den Proteinen gehören Hormone, die im Hypothalamus und in der Hypophyse des Gehirns, der Bauchspeicheldrüse, der Schilddrüse und im Darm produziert werden:

• ein Wachstumshormon;
• Corticotropin (ACGG);
• Liberine;
• Statine;

• Vasopressin;
• Somatotropin;

Welche Rolle spielen Hormonproteine ​​im menschlichen Körper? Hormonproteine ​​erfüllen regulatorische Funktionen der zellulären und physiologischen Aktivität. Es steuert beispielsweise den Blutzuckerspiegel und sorgt für dessen Eintritt in die Zellen. verantwortlich für den Kalziumgehalt und den Zustand der Skelettknochen.

Funktionen von Proteinen im Körper

Proteine ​​sind am Stoffwechsel beteiligt, sind Teil der Struktur von Organellen und des Zytoskeletts, werden in den Interzellularraum freigesetzt und sind an der Hydrolyse von Nahrungsmitteln beteiligt.

Die funktionelle Einteilung von Proteinen ist recht willkürlich, da ein Hormon verschiedene Aufgaben übernehmen kann.

• Die regulatorische Funktion gewährleistet den Fortschritt der Zelle durch den Zellzyklus, ihre Transkription, Spleißen, Translation und die Aktivität anderer Proteinverbindungen. Diese Funktion erfolgt durch Bindung an andere Moleküle oder enzymatische Wirkung. Eine wichtige Rolle spielen Enzyme, die die Aktivität anderer Proteine ​​hemmen: Proteinkinase und Proteinphosphatase.
• Die Transportfunktion besteht darin, kleine Moleküle zu transportieren. Hämoglobin transportiert beispielsweise Sauerstoff von der Lunge zu peripheren Geweben und gibt Kohlendioxid zurück. Einige Proteinhormone transportieren Moleküle durch die Zellmembran und erhöhen so deren Durchlässigkeit. Dies wird durch die Bildung von Ionenkanälen oder der ATP-Synthase erreicht.

• Rezeptorwirkung. Wenn ein Proteinrezeptor gereizt wird, ändert sich die Anordnung der Atome im Molekül, was eine Signalübertragung von der Oberfläche der Membran zu anderen Rezeptoren im Inneren der Zelle ermöglicht. Dadurch entstehen Ionenkanäle, Zwischenbindungen oder chemische Reaktionen, je nachdem, um welche Art von Hormon es sich handelt.
• Die katalytische Funktion von Enzymen ist der Abbau komplexer Moleküle und deren Synthese, die Bildung von Substraten. Alle Enzyme werden nach der Art der Reaktion klassifiziert, die sie katalysieren.

• Die Schutzwirkung von Hormonproteinen ist unterschiedlicher Art: physikalischer, chemischer und immunologischer Natur. Kollagen, Keratin, Thrombin und Fibrinogen sind für die körperliche Funktion verantwortlich. Chemischen Schutz bieten Leberenzyme, die Giftstoffe abbauen und aus dem Körper entfernen. Für den Immunschutz sorgen Immunglobuline, die Viren, Bakterien und fremden Proteinen widerstehen. Adaptive Zellen heften sich an pathologische Moleküle und bilden Antigene, die Fremdkörper zerstören.
• Zytoskelettproteine ​​sind für die strukturelle Funktion verantwortlich; sie geben den Zellen ihre Form. Elastin und Kollagen sind beispielsweise die Hauptbestandteile des Bindegewebes der Haut, und Keratin ist Teil der Struktur von Haaren und Nägeln.

• Die motorische Funktion ist für die kontraktile Arbeit der Muskeln, die Bewegung von Leukozyten, Flimmerhärchen der Schleimhäute und den intrazellulären Transport verantwortlich.
• Die Reservefunktion besteht aus Proteinen, die sich als Reservequelle für Energie und Aminosäuren ansammeln und den Stoffwechsel beeinflussen.
• Die Signalfunktion von Proteinen besteht in der Übertragung von Impulsen zwischen Zellen. Diese Aufgabe übernehmen Zytokine und Wachstumsfaktoren. Hormone sind für Stoffwechselprozesse, Fortpflanzung, Wachstum und die chemische Zusammensetzung des Blutes verantwortlich. Zytokine sorgen für die koordinierte Funktion des Immun-, Hormon- und Nervensystems.

Die Wirkung von Proteinen auf den Stoffwechsel

Proteine ​​bestehen aus Aminosäuren, die durch eine Peptidbindung zu einer Kette verbunden sind. Rückstände formgebender Stoffe unterliegen ständig der Zersetzung mit anschließender Entsorgung ungenutzter Produkte. Gleichzeitig werden neue Proteine ​​synthetisiert. In Leber, Darm und Blutplasma wird ein beschleunigter Erneuerungsprozess beobachtet. Proteine ​​in den Gehirnzellen, im Herzen und in den Gonaden werden langsamer erneuert. Und der langsamste Prozess wird in Muskeln, Haut, Knochen und Sehnen beobachtet.

Proteinhormone bestehen aus 20 Aminosäuren, von denen 18 im Körper synthetisiert und ersetzbar sind, und die restlichen 8 sind essentielle Substanzen, die nur mit der Nahrung vorkommen (Tryptophan, Lysin, Valin, Methionin, Isoleucin, Threonin, Leucin, Phenylalanin). Ein Mangel an essentiellen Aminosäuren führt zu Wachstumsverzögerung und Gewichtsverlust.

Wenn Nahrungsproteine ​​in den Körper gelangen, werden sie im sauren Milieu des Magens abgebaut und durch Enzyme (Proteasen) hydrolysiert. Einige bei der Nahrungsverdauung gewonnene Aminosäuren sind an der Synthese von Hormonproteinen beteiligt, während der Rest in Glukose umgewandelt und als Energiequelle genutzt wird.

Basierend auf ihrer biologischen Wertigkeit werden Proteine ​​unterteilt in:

• vollwertig;
• minderwertig.

Die erste Gruppe sind Proteine, die die notwendige Aminosäurezusammensetzung enthalten, und die zweite Gruppe sind Hormone mit unzureichender Zusammensetzung. Daher sollten Menschen täglich proteinhaltige Lebensmittel mit hoher biologischer Wertigkeit zu sich nehmen: Fleisch, Fisch, Eier, Milch.

Regulierung des Proteinstoffwechsels

Somatotropin ist ein menschliches Proteinhormon, das von der Hypophyse des Gehirns produziert wird. Seine Funktion besteht darin, die inneren Organe und Gewebe während des Wachstums bei Kindern zu vergrößern. Bei Erwachsenen ist es dafür verantwortlich, die Durchlässigkeit der Zellmembranen für Aminosäuren zu erhöhen und proteolytische Enzyme zu unterdrücken.

Auch Schilddrüsenhormone (Thyroxin, Trijodthyronin), die eine stimulierende Wirkung haben, beeinflussen den hormonellen Stoffwechsel von Proteinen. Glukokortikoide fördern den Proteinabbau im Muskelgewebe, in der Leber hingegen synthetisieren sie Proteine.

Referenzliste

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