Функции белка в организме человека: подробнее о белковом обмене

Белки – важнейшие биомолекулы. Они составляют более 50% сухого вещества внутри клетки, а всего в организме человека насчитывается более 100 тысяч разных протеинов. Функции белков в организме человека тоже весьма многообразны. Рассмотрим вкратце основные.

Ферментная функция

Практически все биохимические реакции в живых организмах протекают с участием ферментов. Эти белки (на данный момент описано около 5 000 их разновидностей) выступают в качестве катализаторов. Одни обеспечивают синтез определённых молекул, другие – их разрушение. Они участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, переносят функциональные группы, осуществляют внутримолекулярные превращения.

Можно сказать, что именно ферменты поддерживают жизнедеятельность организма. Они отвечают за активность обменных процессов и их протекание в нужном направлении. Если их работа нарушается, то развиваются заболевания – ферментопатии.

Структурная функция

Важнейшую роль в организме играют структурные белки. Они являются незаменимым строительным материалом для всех клеток и для внеклеточного матрикса. Вот некоторые примеры:

• коллаген (составляет около 25% от всего белка в организме млекопитающих) и эластин – основные структурные белки межклеточного вещества;
• актин и тубулин образуют актиновые нити, микротрубочки и являются важной частью цитоскелета;
• актин в мышцах формирует своего рода «арматуру», «строительные леса», благодаря которым другой белок – миозин, – может обеспечивать мышечные сокращения.

Моторная функция

Все движения живых организмов – результат работы белков. Они обеспечивают:

• транспортировку молекул внутри клетки;
• направленный транспорт веществ через цитолемму;
• сокращение стенок внутренних органов, перемещение в организме жидкостей и других субстанций (примеры: циркуляция крови, движение пищи по пищеварительному тракту);
• сокращения скелетной мускулатуры.

Транспортная функция

Транспортные белки переносят различные атомы и небольшие молекулы внутри клеток и по всему организму, а также помогают хранить их. Например, трансферрин является главным белком-переносчиком железа в плазме крови, а ферритин – главным внутриклеточным депо железа. Липопротеины крови, в том числе те, которые принято называть «плохим холестерином» (атерогенные ЛПНП, ЛПОНП), тоже включают транспортные белки, образующие комплексы с липидами.

Важную роль играют мембранные белки, обеспечивающие избирательный направленный транспорт ионов и молекул через клеточные мембраны.

Иммунная функция

Ещё один ответ на вопрос о том, для чего нужен белок в организме, – он необходим для работы иммунной системы и защиты от патогенов. И речь далеко не только об антителах.

CD-антигены иммунных клеток – это тоже белки. К белковым молекулам относятся и иммунные контрольные точки, такие как PD-1, CTLA-4. Эти соединения хорошо известны онкологам: в норме контрольные точки удерживают иммунную систему от агрессии на собственные ткани организма, а при злокачественных опухолях мешают ей уничтожать раковые клетки. Чтобы активировать противоопухолевый иммунитет, применяют иммунопрепараты из группы ингибиторов контрольных точек.

Система комплемента также представляет собой комплекс белков. Список можно продолжить.

Сигнальная и регуляторная функции

Многие белки переносят сигналы между клетками, регулируют их функции. Существуют целые каскады биохимических реакций, которые управляют теми или иными процессами, например, клеточными делениями.

В организме человека есть много пептидных гормонов, которые так же состоят из цепочек аминокислот. В качестве примеров можно привести тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, АКТГ, вазопрессин, окситоцин, пролактин, инсулин, соматотропин.

Рецепторы на поверхности клеток тоже представлены белками. Это и вышеупомянутые CD-антигены, и, например, семейство рецепторов эпидермального фактора роста, активирующие размножение клеток, и многие другие.

Белки, входящие в состав хромосом, по большей части представлены гистонами. Зачем организму белок в клеточных ядрах? Он помогает упаковать ДНК в виде хроматина и участвует в контроле экспрессии генов за счёт эпигенетических эффектов.

Белки как источник энергии

При расщеплении одного грамма белка выделяется 4 ккал. Но обычно организм не использует протеины, чтобы получать энергию. Они начинают «сгорать» лишь при истощении запасов жиров, гликогена и недостаточном поступлении в организм питательных веществ.

Организм не запасает аминокислоты. Все они сразу же идут в дело – на синтез новых белков и некоторых других соединений (гема, медиаторов, гормонов и пр.). Лишние аминокислоты превращаются в кетоновые тела или глюкозу.

Завершая этот небольшой обзор, можно отметить, что любому врачу полезно хотя бы базово разбираться в биохимии, знать, чем полезен тот или иной белок, какие функции выполняет в организме человека, и какие патологии могут развиваться при его избытке/дефиците или нарушении функции. Данная тема весьма обширна, более подробно мы разбираем её на программе «Врач интегративной медицины».