البروتين مادة شديدة التعقيد موجودة في جميع الكائنات الحية ، تتمتع البروتينات بقيمة غذائية كبيرة وتشارك مباشرة في العمليات الكيميائية الضرورية للحياة ، تم الاعتراف بأهمية البروتينات من قبل الكيميائيين في أوائل القرن التاسع عشر ، بما في ذلك الكيميائي السويدي جون يعقوب بيرزيليوس ، الذي صاغ في عام 1838 مصطلح البروتين
انواع البروتينات
– بروتينات المصفوفة هي جزيئات كبيرة مرتبطة بإحكام لتشكيل شبكات واسعة من الألياف غير القابلة للذوبان ، جزيء البروتين كبير جدًا مقارنة بجزيئات السكر أو الملح ويتكون من كثير من الأحماض الأمينية تضافرت مع بعضها لتشكل سلاسل طويلة ، بقدر ما يتم ترتيب الخرز على خيط.
– هناك حوالي 20 من الأحماض الأمينية المختلفة التي تحدث بشكل طبيعي في البروتينات ، تحتوي البروتينات ذات الوظيفة المتشابهة على تكوين و تسلسل حمض أميني مماثل ، على الرغم من أنه ليس من الممكن بعد شرح جميع وظائف البروتين من تسلسل الأحماض الأمينية ، إلا أن الارتباطات الثابتة بين التركيب والوظيفة يمكن أن تُعزى إلى خصائص الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات.
البروتينات في النبات
– يمكن للنباتات تجميع جميع الأحماض الأمينية ، و لا يمكن للحيوانات ، على الرغم من أنها كلها ضرورية للحياة ، يمكن للنباتات أن تنمو في المتوسط تحتوي على المواد الغذائية غير العضوية التي توفر النيتروجين ، البوتاسيوم ، وغيرها من المواد الضرورية للنمو.
– يستخدمون ثاني أكسيد الكربون في الهواء أثناء عملية التمثيل الضوئي لتشكيل مركبات عضوية مثل الكربوهيدرات . ومع ذلك ، يجب أن تحصل الحيوانات على العناصر الغذائية العضوية من مصادر خارجية.
– نظرًا لأن نسبة البروتين في معظم النباتات منخفضة ، فإن الحيوانات تحتاج إلى كميات كبيرة جدًا من المواد النباتية فقط لتلبية متطلبات الأحماض الأمينية الخاصة بهم ، و تحصل الحيوانات و البشر ، على البروتينات بشكل أساسي من الحيوانات ومنتجاتها – مثل اللحوم والحليب والبيض. يتم استخدام بذور البقوليات بشكل متزايد لإعداد طعام غني بالبروتين.
البروتينات في الحيوانات
يكون محتوى البروتين في الأعضاء الحيوانية أعلى بكثير من محتوى بلازما الدم ، و تحتوي العضلات ، على سبيل المثال ، على حوالي 30 بالمائة من البروتين والكبد من 20 إلى 30 بالمائة وخلايا الدم الحمراء بنسبة 30 بالمائة ، و توجد نسب عالية من البروتين في الشعر والعظام والأعضاء والأنسجة الأخرى ذات المحتوى المائي المنخفض ، كمية الأحماض الأمينية الحرة والببتيد في الحيوانات أقل بكثير من كمية البروتين ؛ و يتم إنتاج جزيئات البروتين في الخلايا عن طريق المحاذاة التدريجية للأحماض الأمينية و لا يتم إطلاقها في سوائل الجسم إلا بعد اكتمال التخليق.
التفاعلات الكيميائية و البروتين
– لا يعني المحتوى العالي للبروتين في بعض الأعضاء أن أهمية البروتينات مرتبطة بكميتها في الكائن الحي أو الأنسجة ؛ على العكس من ذلك، فإن بعض البروتينات الهامة، مثل الانزيمات و الهرمونات ، تحدث بكميات صغيرة للغاية.
– ترتبط أهمية البروتينات أساسًا بوظيفتها ، جميع الانزيمات التي تم تحديدها حتى الآن هي بروتينات ، إن الإنزيمات التي تمثل العوامل المحفزة لجميع تفاعلات الأيض ، تمكن الكائن الحي من تكوين المواد الكيميائية اللازمة للحياة ، البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون ، و ذلك لتحويلها إلى مواد أخرى وتقليلها.
– الحياة بدون انزيمات غير ممكنة ، و هناك العديد من هرمونات البروتين مع وظائف تنظيمية مهمة ، في جميع الفقاريات يعمل هيموجلوبين البروتين التنفسي كحامل أكسجين في الدم ، وينقل الأكسجين من الرئة إلى أعضاء وأنسجة الجسم ، و تحافظ مجموعة كبيرة من البروتينات الهيكلية على بنية جسم الحيوان وتحميه.
تكوين الأحماض الأمينية من البروتينات
– الخاصية المشتركة لجميع البروتينات هي أنها تتألف من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية ألفا الأمينية ، ويرد الهيكل العام للأحماض الأمينية ألفا في ، و تسمى الأحماض الأمينية ألفا لأن ذرة الكربون ألفا الموجودة في الجزيء تحمل مجموعة أمينية (―NH 2 ) ؛ تحمل ذرة α-carbon أيضًا مجموعة كربوكسيل (OOCOOH) البروتينات.
– في المحاليل الحمضية ، عندما يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 4 ، تتحد مجموعات OOCOO مع أيونات الهيدروجين (H + ) وبالتالي يتم تحويلها إلى شكل غير مشحون (―COOH). في المحاليل القلوية ، في درجة الحموضة أعلى من 9 ، تفقد مجموعات الأمونيوم (―NH + 3 ) أيون الهيدروجين ويتم تحويلها إلى مجموعات أمينية (―NH 2 ). في نطاق درجة الحموضة بين 4 و 8 ، تحمل الأحماض الأمينية شحنة موجبة وسالبة ، وبالتالي لا تهاجر في مجال كهربائي. تم تحديد هذه الهياكل كأيونات ثنائية القطب ، أو zwitterions (أي ، أيونات مختلطة).
– على الرغم من وجود أكثر من 100 نوع من الأحماض الأمينية في الطبيعة ، وخاصة في النباتات ، يوجد 20 نوعًا فقط في معظم البروتينات ، في جزيئات البروتين ترتبط الأحماض الأمينية ألفا ببعضها البعض بواسطة الببتيد الروابط بين المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية ومجموعة الكربوكسيل من جارتها.البروتينات.
انواع البروتينات
– بروتينات المصفوفة هي جزيئات كبيرة مرتبطة بإحكام لتشكيل شبكات واسعة من الألياف غير القابلة للذوبان ، جزيء البروتين كبير جدًا مقارنة بجزيئات السكر أو الملح ويتكون من كثير من الأحماض الأمينية تضافرت مع بعضها لتشكل سلاسل طويلة ، بقدر ما يتم ترتيب الخرز على خيط.
– هناك حوالي 20 من الأحماض الأمينية المختلفة التي تحدث بشكل طبيعي في البروتينات ، تحتوي البروتينات ذات الوظيفة المتشابهة على تكوين و تسلسل حمض أميني مماثل ، على الرغم من أنه ليس من الممكن بعد شرح جميع وظائف البروتين من تسلسل الأحماض الأمينية ، إلا أن الارتباطات الثابتة بين التركيب والوظيفة يمكن أن تُعزى إلى خصائص الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات.
البروتينات في النبات
– يمكن للنباتات تجميع جميع الأحماض الأمينية ، و لا يمكن للحيوانات ، على الرغم من أنها كلها ضرورية للحياة ، يمكن للنباتات أن تنمو في المتوسط تحتوي على المواد الغذائية غير العضوية التي توفر النيتروجين ، البوتاسيوم ، وغيرها من المواد الضرورية للنمو.
– يستخدمون ثاني أكسيد الكربون في الهواء أثناء عملية التمثيل الضوئي لتشكيل مركبات عضوية مثل الكربوهيدرات . ومع ذلك ، يجب أن تحصل الحيوانات على العناصر الغذائية العضوية من مصادر خارجية.
– نظرًا لأن نسبة البروتين في معظم النباتات منخفضة ، فإن الحيوانات تحتاج إلى كميات كبيرة جدًا من المواد النباتية فقط لتلبية متطلبات الأحماض الأمينية الخاصة بهم ، و تحصل الحيوانات و البشر ، على البروتينات بشكل أساسي من الحيوانات ومنتجاتها – مثل اللحوم والحليب والبيض. يتم استخدام بذور البقوليات بشكل متزايد لإعداد طعام غني بالبروتين.
البروتينات في الحيوانات
يكون محتوى البروتين في الأعضاء الحيوانية أعلى بكثير من محتوى بلازما الدم ، و تحتوي العضلات ، على سبيل المثال ، على حوالي 30 بالمائة من البروتين والكبد من 20 إلى 30 بالمائة وخلايا الدم الحمراء بنسبة 30 بالمائة ، و توجد نسب عالية من البروتين في الشعر والعظام والأعضاء والأنسجة الأخرى ذات المحتوى المائي المنخفض ، كمية الأحماض الأمينية الحرة والببتيد في الحيوانات أقل بكثير من كمية البروتين ؛ و يتم إنتاج جزيئات البروتين في الخلايا عن طريق المحاذاة التدريجية للأحماض الأمينية و لا يتم إطلاقها في سوائل الجسم إلا بعد اكتمال التخليق.
التفاعلات الكيميائية و البروتين
– لا يعني المحتوى العالي للبروتين في بعض الأعضاء أن أهمية البروتينات مرتبطة بكميتها في الكائن الحي أو الأنسجة ؛ على العكس من ذلك، فإن بعض البروتينات الهامة، مثل الانزيمات و الهرمونات ، تحدث بكميات صغيرة للغاية.
– ترتبط أهمية البروتينات أساسًا بوظيفتها ، جميع الانزيمات التي تم تحديدها حتى الآن هي بروتينات ، إن الإنزيمات التي تمثل العوامل المحفزة لجميع تفاعلات الأيض ، تمكن الكائن الحي من تكوين المواد الكيميائية اللازمة للحياة ، البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون ، و ذلك لتحويلها إلى مواد أخرى وتقليلها.
– الحياة بدون انزيمات غير ممكنة ، و هناك العديد من هرمونات البروتين مع وظائف تنظيمية مهمة ، في جميع الفقاريات يعمل هيموجلوبين البروتين التنفسي كحامل أكسجين في الدم ، وينقل الأكسجين من الرئة إلى أعضاء وأنسجة الجسم ، و تحافظ مجموعة كبيرة من البروتينات الهيكلية على بنية جسم الحيوان وتحميه.
تكوين الأحماض الأمينية من البروتينات
– الخاصية المشتركة لجميع البروتينات هي أنها تتألف من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية ألفا الأمينية ، ويرد الهيكل العام للأحماض الأمينية ألفا في ، و تسمى الأحماض الأمينية ألفا لأن ذرة الكربون ألفا الموجودة في الجزيء تحمل مجموعة أمينية (―NH 2 ) ؛ تحمل ذرة α-carbon أيضًا مجموعة كربوكسيل (OOCOOH) البروتينات.
– في المحاليل الحمضية ، عندما يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 4 ، تتحد مجموعات OOCOO مع أيونات الهيدروجين (H + ) وبالتالي يتم تحويلها إلى شكل غير مشحون (―COOH). في المحاليل القلوية ، في درجة الحموضة أعلى من 9 ، تفقد مجموعات الأمونيوم (―NH + 3 ) أيون الهيدروجين ويتم تحويلها إلى مجموعات أمينية (―NH 2 ). في نطاق درجة الحموضة بين 4 و 8 ، تحمل الأحماض الأمينية شحنة موجبة وسالبة ، وبالتالي لا تهاجر في مجال كهربائي. تم تحديد هذه الهياكل كأيونات ثنائية القطب ، أو zwitterions (أي ، أيونات مختلطة).
– على الرغم من وجود أكثر من 100 نوع من الأحماض الأمينية في الطبيعة ، وخاصة في النباتات ، يوجد 20 نوعًا فقط في معظم البروتينات ، في جزيئات البروتين ترتبط الأحماض الأمينية ألفا ببعضها البعض بواسطة الببتيد الروابط بين المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية ومجموعة الكربوكسيل من جارتها.البروتينات.
