Ви вже знаєте, наскільки різноманітними можуть бути білкові молекули. А різноманітність білкових молекул, у свою чергу, визначає різноманітність їхніх функцій.

• Будівельна, або структурна, функція полягає в тому, що білки є складовим компонентом клітинних мембран. З білків складаються структури скелета клітин (мікротрубочки і мікронитки), які закріплюють у певному положенні органели або ж забезпечують їхнє пересування по клітині. Білки також входять до складу рибосом, хромосом та майже усіх інших клітинних структур.

Мал. 10.1. Структури, до складу яких входить білок: 1 - борідки пера птаха; 2 - кров’яний згусток (тромб); 3 - павутиння; 4 - волосся людини

Головним компонентом хрящів і сухожилків є пружний і міцний білок колаген. Волокна цього білка є й в інших різновидах тканин внутрішнього середовища. Еластин, що міститься у зв’язках, має здатність розтягуватися; пружності кісткам надає білок колаген. Кератин, як вам відомо, входить до складу таких утворів хребетних тварин, як кігті, нігті, роги, копита, дзьоби, волосся, голки тощо. Головним компонентом шовкових ниток і павутиння слугує білок фіброїн (мал. 10.1).

• 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 (зовнішній скелет членистоногих, кістки, хрящові утвори), запобігають ушкодженню клітин, органів й організму в цілому. Білки захищають організми від проникнення ззовні сторонніх сполук і хвороботворних мікроорганізмів. Імуноглобуліни (або антитіла) хребетних тварин - спеціалізовані білки, здатні «розпізнавати» та знешкоджувати бактерії, віруси та інші - антигени. Це сполуки, які організм сприймає як чужорідні і зумовлюють специфічну імунну відповідь. Імуноглобулінам притаманна специфічність - певне антитіло утворюється у відповідь на надходження в організм того чи іншого антигену. Інтерферон - це білок, який пригнічує розмноження вірусів. На його основі створено лікувальні противірусні препарати. Білки крові (пригадайте, які) беруть участь у процесах її зсідання та утворення тромбів, запобігаючи крововтратам при ушкодженні стінок кровоносних судин. Захисну функцію можуть виконувати деякі ферменти, наприклад лізоцим, який міститься у слині, слизових оболонках, слізній рідині та знешкоджує різних хвороботворних агентів.

• Сигнальна функція білків полягає в 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. Деякі білки забезпечують здатність клітин, тканин чи цілого організму змінювати форму, рухатись. Наприклад, білки актин і міозин, які входять до складу м’язових клітин, забезпечують їхню здатність до скорочення. Білок тубулін входить до складу мікротрубочок, джгутиків і війок клітин еукаріотів.

• Резервна функція. Деякі білки, які відкладаються про запас, можуть слугувати запасом поживних речовин для організму. Так, білки відкладаються про запас в яйцеклітинах тварин, клітинах ендосперму рослин. Ці білки зародок споживає на перших етапах свого розвитку.

• Ще одна з основних функцій білків - транспортна. Пригадайте, гемоглобін та інші подібні до нього забарвлені сполуки - дихальні пігменти крові людини і багатоклітинних тварин. Їхні молекули здатні утворювати нестійкі сполуки з киснем або вуглекислим газом і завдяки руху крові та інших рідин організмів транспортувати ці речовини, забезпечуючи процеси клітинного та тканинного дихання.

Крім того, гемоглобін дає змогу зберігати резерв Оксигену в організмі у зв’язаному стані. Це має важливе значення для тварин - мешканців багатих на органіку водойм за умов дефіциту кисню (личинки комарів-дергунів - мотиль, малощетинкові черви - трубочники тощо).

Транспортні білки переносять ліпіди, що синтезуються на мембранах ендоплазматичної сітки, до інших органел. Білки, вбудовані в плазматичну мембрану, забезпечують транспорт речовин у клітину та з клітини назовні.

• Функція протистояння несприятливим температурам. У плазмі крові деяких риб містяться білки, що запобігають її замерзанню в умовах низьких температур. Натомість, в організмів, які мешкають у гарячих джерелах, є білки, що не денатурують навіть за температури +50...90 °С.

• Багато білків виконують регуляторну функцію. Білкову природу мають певні гормони та нейрогормони, які регулюють активність обміну речовин, процеси росту і розвитку організмів (наприклад, гормон росту).

• Каталітична функція притаманна особливим білкам - ферментам, або ензимам, що впливають на перебіг біохімічних реакцій. Каталіз (від грец. каталіз - припинення) - зміна швидкості перебігу хімічних реакцій під дією певних хімічних сполук. Каталітичну функцію в живих організмах - біокаталіз - здійснюють ферменти (мал. 10.2).

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, яку називають кофактором. Кофакторами можуть бути неорганічні катіони або аніони, а також органічні речовини (коферменти), наприклад похідні вітамінів. Білковий компонент складних ферментів визначає, яку саме реакцію каталізує певний складний фермент. Але активність складних ферментів проявляється лише тоді, коли білкова частина ферменту сполучається з небілковою.

Мал. 10.2. Функції ферментів. І. Фермент (1) тимчасово сполучається з речовиною (2) і забезпечує її розщеплення на простіші сполуки (3). II. Фермент (1) вступає у тимчасови й 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

Каталітична активність ферменту зумовлена не всією його молекулою, а лише її невеликою ділянкою - активним центром. Його просторова структура відповідає хімічній будові речовин, які вступають у реакцію. Активний центр відповідає за приєднання та перетворення сполук, що вступають у реакцію. Саме тому дія ферменту специфічна. Часто до складу активного центру входять похідні вітамінів або атоми металів. В одній молекулі ферменту може бути кілька активних центрів.