البروتينات: وظائف وأنواع وأمثلة

تعد البروتينات من العناصر الغذائية الأساسية لجسم الإنسان ، وتتكون من جزيئات بيولوجية كبيرة تتكون من سلسلة واحدة أو أكثر من سلاسل الأحماض الأمينية.

يتكون أكثر من نصف الوزن الجاف للخلايا في جميع الكائنات الحية من البروتينات ، وهي أهم الجزيئات البيولوجية الكبيرة.

توجد هذه الجزيئات الكبيرة بكثرة في الأطعمة ذات الأصل الحيواني.

تكوين البروتين

التركيب والخصائص الأخرى للبروتينات هي موضوع الدراسة في الكيمياء الحيوية ، وهو فرع من فروع علم الأحياء.

تكوين البروتينات له كربون, هيدروجين, نتروجين و الأكسجين وفي كل منهم تقريبًا يوجد أيضًا حضور كبريت. عناصر مثل حديد, الزنك و نحاس قد تكون موجودة أيضًا.

تتكون البروتينات أساسًا من مجموعة من الأحماض الأمينية المرتبطة تساهميًا معًا.

سلسلة طويلة من الأحماض الأمينية هي أ بولي ببتيد.

تسمى هذه الروابط بين الأحماض الأمينية السندات الببتيد.

تحدث روابط الببتيد كرد فعل بين المجموعة المنجم (مركب عضوي مشتق من الأمونيا) لحمض أميني والمجموعة الكربوكسيل (مكون الأحماض الكربوكسيلية) من الآخرين.

C = الكربون H = الهيدروجين O = الأكسجين ؛ N = نيتروجين R = المجموعة R أو السلسلة الجانبية (هوية الأحماض الأمينية).

هناك 20 من الأحماض الأمينية التي يمكن أن تتحد بطرق مختلفة لتشكيل أنواع مختلفة من البروتينات.

معرفة المزيد عن أحماض أمينية.

أنواع البروتينات

يمكن تصنيف البروتينات إلى مجموعتين حسب وظيفتها في الجسم: البروتينات الديناميكية والبروتينات الهيكلية.

بروتينات ديناميكية

البروتينات الديناميكية لها وظيفة الدفاع عن الجسم ونقل المواد وتحفيز التفاعلات والتحكم في التمثيل الغذائي.

البروتينات الهيكلية

البروتينات الهيكلية لها الوظيفة الرئيسية في تكوين بنية الخلايا والأنسجة في الجسم.

تصنيف البروتين

يختلف تصنيف البروتينات حسب العامل الرئيسي الذي يؤخذ في الاعتبار.

تصنيف التركيب

عندما يكون موضوع الدراسة هو تكوين البروتينات ، فيمكن تصنيفها إلى مجموعتين:

• بروتينات بسيطة: هي تلك التي تطلق الأحماض الأمينية فقط أثناء التحلل المائي.
• بروتينات مترافقة: البروتينات التي ، أثناء التحلل المائي ، تطلق أحماض أمينية وجذر غير ببتيد.

الترتيب حسب عدد سلاسل البولي ببتيد

فيما يتعلق بعدد سلاسل البولي ببتيد ، يمكن تصنيف البروتينات على أنها:

• بروتينات أحادية: هي بروتينات تحتوي على سلسلة واحدة من عديد الببتيد.
• بروتينات قليلة القسيمات: هي بروتينات تتكون من أكثر من سلسلة بولي ببتيد.

التصنيف بالشكل

فيما يتعلق بالشكل ، يمكن تصنيف البروتينات إلى نوعين:

• البروتينات الليفية: في البروتينات الليفية ، تلتف سلاسل البولي ببتيد مثل الحبل. من خصائص البروتينات الليفية أنها غير قابلة للذوبان في المحاليل المائية. علاوة على ذلك ، فهم مسؤولون عن قوة ومرونة الهياكل التي توجد فيها. أمثلة على البروتينات الليفية: الكيراتين والكولاجين
• البروتينات الكروية: تنثني سلاسل البولي ببتيد للبروتينات الكروية في الشكل كروية تقريبًا أو كما يوحي الاسم ، كروية ، مما يجعلها تشبه a كره ارضيه. عادة ما تكون البروتينات الكروية قابلة للذوبان في المحاليل المائية. أمثلة على البروتينات الكروية: الهيموغلوبين ، الإنزيمات.

صور لبروتين ليفي وبروتين كروي

معرفة المزيد عن الهيموغلوبين والانزيم.

هيكل البروتين

فيما يتعلق ببنية جزيء البروتين ، انظر كيف يمكن تصنيفها:

الهيكل الأساسي

يتم تحديد الهيكل الأساسي وراثيا. إنه أبسط بنية على الإطلاق ، حيث يتم ترتيب الأحماض الأمينية بطريقة خطية.

الهيكل الثانوي

لكي تكون بنية البروتين ثانوية ، يجب أن يحتوي الهيكل الأساسي على أحماض أمينية مرتبطة تساهميًا معًا. لذلك ، يمكن للجزيئات أن تخضع للتناوب والتفاعل الذاتي في النهاية بثلاث طرق:

• ألفا الحلزون: يأخذ شكل حلزوني عند حدوث روابط هيدروجينية بين الأحماض الأمينية.
• أوراق بيتا: عندما تكون هناك روابط هيدروجينية بين الأحماض الأمينية وما يترتب على ذلك من تكوين صفيحة وبنية صلبة.
• روابط: هي هياكل غير منتظمة في النواة ويتم تكوينها خارج طي البروتين.

الهيكل الثالث

يحدث ذلك عندما يتم ترتيب انكشاف الهيكل الثانوي في الفضاء بطريقة ثلاثية الأبعاد.

هيكل رباعي

تحدث هذه البنية من خلال تفاعل بين سلاسل متعددة الببتيد متطابقة أو غير متطابقة ، والتي تتجمع معًا وتشكل بنية واحدة ثلاثية الأبعاد.

وظائف البروتين

تلعب البروتينات دورًا أساسيًا في الجسم. إنها أساس المادة التي تشكل الأعضاء والأنسجة ، وكذلك أساس تكوين العظام والشعر والأسنان ، إلخ.

تختلف وظيفة البروتين حسب شكله وبنيته. يجب أن تتوسط البروتينات جميع وظائف الخلية تقريبًا.

تحقق من بعض الوظائف الرئيسية للبروتينات أدناه.

• بناء الخلايا.
• تعمل كأنزيمات وبالتالي تسريع التفاعلات الكيميائية.
• نقل الجزيئات والأيونات.
• تخزين المواد.
• تساعد في حركة الخلايا والأنسجة.
• بناء وإصلاح الأنسجة والعضلات.
• المشاركة في تنظيم الجينات.
• يسبب تقلص العضلات من خلال عمل نوعين من البروتين: الميوسين و الأكتين.
• الدفاع عن الجسم (الأجسام المضادة هي أنواع من البروتينات).
• حمل الأكسجين (الهيموجلوبين هو البروتين الذي يحمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم).
• توفير الطاقة.
• العمل في تنظيم التمثيل الغذائي في شكل هرمونات.

خصائص البروتين

إحدى الخصائص الرئيسية للبروتينات هي قدرة تسمى تمسخ. التمسخ هو التغيير الذي لا رجعة فيه في خصائص البروتينات عند تسخينها أو تقليبها.

بقدر ما يتعلق الأمر بجسم الإنسان ، فهو ثاني أكبر مكون للكائن الحي ، ويحتل المرتبة الثانية بعد الماء.

تختلف خصائص البروتينات باختلاف أصلها: فالبروتينات ذات الأصل الحيواني لها قيمة بيولوجية أعلى ؛ تعتبر بروتينات كاملة ، مع جميع الأحماض الأمينية الأساسية بكميات ونسب مثالية.

البروتينات والطعام

عندما نأكل طعامًا ، فإن استخدام الجسم للبروتينات يحدث من خلال الهضم.

في عملية الهضم ، تتعرض البروتينات للحمض و التحلل المائي وهكذا يحدث الخاص بك تمسخ.

عندما تتعرض للحرارة الزائدة والإثارة ، على سبيل المثال ، تخضع الهياكل الثانوية والثالثية لتغييرات لا رجعة فيها ، ونتيجة لذلك ، تفقد خصائصها. لهذا السبب ، تفقد بعض الأطعمة قوتها الغذائية عند طهيها.

يمكن أن تكون البروتينات من أصل حيواني ونباتي.

تعرف على الخصائص الرئيسية لهذه البروتينات.

بروتينات حيوانية	بروتينات نباتية
لديهم قيمة بيولوجية عالية. إنها بروتينات كاملة ، مع جميع الأحماض الأمينية الأساسية بكميات ونسب مثالية.	لها قيمة بيولوجية منخفضة ، أي أن كمية الأحماض الأمينية الأساسية أقل.
لديهم كمية أكبر من النيتروجين مقارنة بالبروتينات النباتية.	مقارنة بالبروتينات الحيوانية ، لديهم كمية أكبر من حمض الأرجينين الأميني ، مما يجعل جهاز المناعة أكثر فعالية.
فهي غنية بالكالسيوم والحديد وفيتامين ب 12 والزنك.	فهي غنية بالكربوهيدرات والفيتامينات.
لديهم الكثير من الدهون الضارة.	لا تحتوي على دهون ضارة.
لديهم القليل من الألياف.	فهي غنية بالألياف.

أغذية غنية بالبروتين الحيواني

فيما يلي قائمة بأمثلة على الأطعمة البروتينية ذات الأصل الحيواني.

• سمك التونة
• جمبري
• لحم أحمر
• فرخة
• بيض
• بيرو
• شخص شره
• زبادي

الأطعمة الغنية بالبروتين النباتي

فيما يلي قائمة بأمثلة على الأطعمة البروتينية ذات الأصل النباتي.

• لوز
• الفول السوداني
• أرز بني
• شعر بالتعب
• بروكلي
• البازلاء
• سبانخ
• الفاصوليا المخبوزة
• عدس

من بين الأطعمة النباتية ، هناك أيضًا بعض فواكه غنية بالبروتين:

• أفوكادو
• تقليم
• موز
• مشمش جاف
• تين
• توت العليق
• جوافة
• جابوتيكابا
• الكاكايا
• البرتقالي
• شمام
• تمر العنب

هضم البروتين

تبدأ عملية هضم البروتين في المعدة. يبدأ حمض الهيدروكلوريك الموجود فيه العملية عن طريق تغيير طبيعة البروتينات ، أي تدمير الروابط الهيدروجينية في بنيتها.

بعد ذلك ، تفقد السلاسل المحللة للبروتين شكلها وتتعرض لعمل الإنزيمات. عند هذه النقطة ، يتسبب إنزيم البيبسين في أن تصبح البروتينات جزيئات أصغر ، أي يتسبب البيبسين في تحلل جزئي للبروتين ويحلل روابط الببتيد.

المرحلة الثانية من هضم البروتين تحدث في الأمعاء الدقيقة. في ذلك ، تخضع البروتينات لأعمال إنزيمات البنكرياس. بعد ذلك يتم امتصاص الببتيدات والأحماض الأمينية ونقلها إلى الكبد.

الإنزيمات التي تساهم في هضم البروتين

النسبة المئوية للبروتين الذي يطلقه الجسم على شكل براز تقابل حوالي 1٪ من الكمية المتناولة

تخليق البروتين

تخليق البروتين هو عملية يحددها الحمض النووي ، حيث تولد الخلايا البيولوجية بروتينات جديدة. يحدث هذا في كل خلية في الجسم.

أثناء العملية ، هناك نسخ للحمض النووي بواسطة الرنا المرسال ثم ترجمة هذه المعلومات بواسطة الريبوسومات و RNA الناقل ، الذي يحمل الأحماض الأمينية.

يحدد تسلسل الأحماض الأمينية تكوين البروتين.

ينقسم تخليق البروتين إلى ثلاث مراحل: النسخ, ترجمة و تنشيط الأحماض الأمينية.

معرفة المزيد عن RNA و الحمض النووي.

النسخ

في مرحلة النسخ ، يقوم الرنا المرسال (mRNA) بنسخ الرسالة من الكيسترون (جزء من الحمض النووي).

يرتبط إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي بمركب إنزيم. يتم التراجع عن اللولب المزدوج ومعه يتم تدمير الروابط الهيدروجينية التي تربط قواعد السلاسل.

بعد ذلك ، تبدأ عملية تصنيع جزيء الرنا المرسال. خلال هذه العملية ، تحدث الاتصالات بين القواعد:

• أدينين الحمض النووي مع مرنا اليوراسيل.
• الحمض النووي الثايمين مع مرنا الأدينين.
• السيتوزين من الحمض النووي مع الجوانين من الرنا المرسال وما إلى ذلك.

في النهاية ، ينفصل جزيء الرنا المرسال عن حبلا الحمض النووي (والذي بدوره له روابط هيدروجينية مرة أخرى) ويعاد إنشاء الحلزون المزدوج.

قبل مغادرة النواة ، ينضج الحمض النووي الريبي أو معالجته. تتم إزالة بعض أجزائه وتشكل الأجزاء المتبقية روابط مع بعضها البعض وتشكل الحمض النووي الريبي الناضج.

يحتوي هذا الحمض النووي الريبي على ترميز الأحماض الأمينية ويمكن أن ينتقل إلى السيتوبلازم ، وهو جزء من الخلية حيث ستحدث مرحلة الترجمة.

ترجمة

في هذه المرحلة يتم تكوين البروتينات.

تحدث مرحلة الترجمة في سيتوبلازم الخلية وتتكون من عملية يتم فيها فك تشفير الرسالة الموجودة في الرنا المرسال في الريبوسوم.

تفعيل الأحماض الأمينية

أثناء عملية الترجمة ، يلعب دور النقل RNA (tRNA). يطلق عليه ذلك لأنه يقوم بوظيفة نقل الأحماض الأمينية من السيتوبلازم إلى الريبوسومات.

ثم يتم تنشيط الأحماض الأمينية بواسطة إنزيمات معينة ترتبط بـ tRNA ، مما يؤدي إلى ظهور مركب aa-tRNA.

الرحلان الكهربائي للبروتين

الرحلان الكهربائي للبروتين هو اختبار يتكون من فصل البروتينات الموجودة في البول (البروتينات البولية) أو في مصل الدم (بروتينات المصل).

هو اختبار يستخدم لكشف غياب البروتينات أو تقليلها أو زيادتها ، بالإضافة إلى الكشف عن وجود بروتينات غير طبيعية. يساعد هذا الاختبار في تشخيص الأمراض التي تؤثر على امتصاص البروتين وفقدانه وإنتاجه.

يمكن أن تشير الكمية غير المنتظمة من البروتينات ، على سبيل المثال ، إلى مشاكل الكلى والسكري وأمراض المناعة الذاتية والسرطان.

يمكن أن يشير قياس كمية البروتين الكلي أيضًا إلى الحالة الغذائية للفرد.

البروتين الزائد في الجسم

يجب أن يكون تناول البروتين معتدلاً ، لأن الإفراط في تناوله يمكن أن يؤدي إلى مشاكل صحية. يمكن أن يعاني الكائن الحي الذي يحتوي على كمية زائدة من البروتين من تلف الكلى (على سبيل المثال ، حصى) وتطور أمراض مثل تصلب الشرايين وهشاشة العظام ، وزيادة الوزن ومشاكل في ذلك الكبد.

لهذا السبب ، من الضروري توخي الحذر الشديد عند اتباع ما يسمى "حمية البروتين" (نظام غذائي يعتمد على الأطعمة التي تعد مصادر جيدة للبروتين) ، حيث لا يمكن المبالغة في الاستهلاك.

انخفاض نسبة البروتين في الجسم

في حين أن كمية البروتين الزائدة في الجسم ضارة للجسم ، فإن الكمية المنخفضة جدًا ضارة أيضًا.

أحد الآثار التي يسببها انخفاض كمية البروتين في الجسم ، على سبيل المثال ، ضمور جزء من الجهاز العصبي المركزي.

بالإضافة إلى ذلك ، قد يعاني الفرد أيضًا من فقدان الوزن والتعب المستمر وآلام العضلات ومشاكل الشفاء وتساقط الشعر وما إلى ذلك.

الفضول

بروتينات العضلات

إن استهلاك الأطعمة الغنية بالبروتينات له أهمية أساسية بالنسبة لأولئك الذين يمارسون الرياضة بهدف اكتساب كتلة عضلية.

أثناء تدريب الوزن ، يحدث انهيار البروتين في الأنسجة العضلية. من أجل إصلاح هذه الأنسجة ، يبحث الجسم عن البروتينات الموجودة في النظام الغذائي.

لهذا السبب ، من الضروري أن يأكل الفرد الذي يمارس الرياضة ويريد تحقيق نمو عضلي معين الأطعمة الغنية بالبروتين بشكل منتظم طوال اليوم.

يلجأ بعض الأشخاص إلى استخدام مكملات البروتين لتكملة مدخولهم اليومي الموصى به.

ومع ذلك ، يجب أن يكون هذا الاستخدام مصحوبًا بأخصائي التغذية ، الذي سيكون له يحكي عادات الأكل للشخص ونمط حياته والرياضة التي يمارسها ، من بين الآخرين.

حساسية من بروتين حليب البقر

حساسية من بروتين حليب البقر ، المعروف أيضًا باسم APLV، تعتبر حساسية الطعام الأكثر شيوعًا. تشير التقديرات إلى أن 2.2٪ من الأطفال يظهرون صورة APLV في السنوات الأولى من العمر.

إنه رد فعل تحسسي لا يحدث للكائن الحي فقط عند ملامسته لحليب البقر ، ولكن أيضًا عند ملامسته لمشتقاته.

نرى أيضا ماذا يعني نباتي وماذا يأكل نباتي.

يمكن أن يظهر رد الفعل هذا بثلاث طرق مختلفة: توسط IgE, غير IgE بوساطة أو مختلط.

تحقق أدناه من بعض خصائص كل شكل من أشكال المظاهر:

توسط IgE	غير IgE بوساطة	مختلط
ا الكائن الحي ينتج الأجسام المضادة IgE (الغلوبولين المناعي E) لمحاربة بروتينات الحليب.	لا يحدث رد الفعل التحسسي عن طريق إنتاج أجسام مضادة معينة من IgE ، ولكن من خلال إنتاج الخلايا الالتهابية.	يتم تشغيل رد الفعل التحسسي عن طريق كليهما إنتاج الأجسام المضادة من نوع IgEوكذلك الخلايا الأخرى في الجسم.
في تظهر ردود الفعل على الفور، تظهر بعد ثوانٍ من ملامستها للحليب أو مشتقاته.	في يمكن أن تظهر ردود الفعل ساعات أو أيام بعد ملامسته لحليب البقر أو مشتقاته.	في يمكن أن تظهر ردود الفعل على الفور بعد ملامسة حليب البقر أو مشتقاته ، أو بعد فترة طويلة.
الأعراض الرئيسية: قيء ، لويحات حمراء تسبب حكة بالجسم ، صعوبات في التنفس ، إنتفاخ في العينين والشفتين ، إسهال وصدمة تأقية.	الأعراض الرئيسية: القيء ، والإمساك ، والإسهال (مع المخاط أو الدم في بعض الأحيان) ، والتشنجات ، والتهاب الأمعاء.	الأعراض الرئيسية: جلد جاف ، تقشر (مع جروح في نهاية المطاف) ، إسهال ، قيء ، التهاب في المعدة و / أو المريء ، ألم في البطن وارتجاع.