חלבונים: פונקציות, סוגים ודוגמאות

חלבונים הם חומרים מזינים חיוניים לגוף האדם, המורכבים ממקרומולקולות ביולוגיות הנוצרות על ידי שרשרת אחת או יותר של חומצות אמינו.

יותר ממחצית המשקל היבש של התאים בכל היצורים החיים מורכב מחלבונים, מקרומולקולות הביולוגיות החשובות ביותר.

מקרומולקולות אלו נמצאות בשפע במזונות שמקורם מן החי.

הרכב חלבונים

ההרכב ומאפיינים אחרים של חלבונים הם מושא המחקר בביוכימיה, המהווה תת תחום של הביולוגיה.

בהרכב החלבונים יש פַּחמָן, מֵימָן, חַנקָן ו חַמצָן ובעצם בכולם יש גם נוכחות של גוֹפרִית. אלמנטים כמו בַּרזֶל, אָבָץ ו נְחוֹשֶׁת יכול להיות גם נוכח.

חלבונים מורכבים בעצם ממכלול של חומצות אמינו המקושרות קוולנטית זו לזו.

שרשרת ארוכה של חומצות אמינו היא א פוליפפטיד.

קשרים אלה בין חומצות אמינו נקראים קשרי פפטיד.

קשרי פפטיד מתרחשים כתגובה בין הקבוצה המכרה (תרכובת אורגנית המופקת מאמוניה) של חומצת אמינו והקבוצה קרבוקסיל (רכיב חומצות קרבוקסיליות) מאחרים.

C = פחמן; H = מימן; O = חמצן; N = חנקן; R = קבוצת R או שרשרת צדדית (זהות חומצות אמיניות).

ישנן 20 חומצות אמינו שיכולות להשתלב בדרכים שונות ליצירת סוגים שונים של חלבונים.

לדעת יותר על חומצות אמינו.

instagram story viewer

סוגי חלבונים

ניתן לסווג חלבונים לשתי קבוצות בהתאם לתפקודם בגוף: חלבונים דינמיים וחלבונים מבניים.

חלבונים דינמיים

לחלבונים דינמיים יש תפקיד של הגנה על הגוף, הובלת חומרים, זרז תגובות ושליטה על חילוף החומרים.

חלבונים מבניים

חלבונים מבניים הם בעלי התפקיד העיקרי של יצירת מבנה התאים והרקמות בגוף.

סיווג חלבונים

סיווג החלבונים משתנה בהתאם לגורם העיקרי שנלקח בחשבון.

סיווג הרכב

כאשר מושא המחקר הוא הרכב חלבונים, ניתן לסווג אותם לשתי קבוצות:

חלבונים פשוטיםהם אלה שמשחררים חומצות אמינו רק במהלך הידרוליזה.
חלבונים מצומדים: חלבונים שבמהלך הידרוליזה משחררים חומצות אמינו ורדיקל שאינו פפטיד.

דירוג לפי מספר שרשראות הפוליפפטיד

לגבי מספר שרשראות הפוליפפטיד, ניתן לסווג חלבונים כ:

חלבונים מונומריים: הם חלבונים שיש להם רק שרשרת פוליפפטיד אחת.
חלבונים אוליגומרייםהם חלבונים שנוצרו על ידי יותר משרשרת פוליפפטיד אחת.

סיווג לפי טופס

ביחס לצורה, ניתן לסווג חלבונים לשני סוגים:

חלבונים סיביים: בחלבונים סיביים שרשראות הפוליפפטיד מתכרבלות כמו חבל. אחד המאפיינים של חלבונים סיביים הוא שהם אינם מסיסים בתמיסות מימיות. יתר על כן, הם אחראים על חוזקם וגמישותם של המבנים בהם הם נמצאים. דוגמאות לחלבונים סיביים: קרטין, קולגן
חלבונים כדוריים: שרשראות הפוליפפטיד של חלבונים כדוריים מתקפלות לצורה כדורית בערך או כשמו כן הוא, כדורית, מה שגורם להם להיות דומים לא גלוֹבּוּס. חלבונים כדוריים מסיסים בדרך כלל בתמיסות מימיות. דוגמאות לחלבונים כדוריים: המוגלובין, אנזימים.

תמונות של חלבון סיבי וחלבון כדור

לדעת יותר על הֵמוֹגלוֹבִּין ואנזים.

מבנה חלבון

לגבי מבנה מולקולת החלבון, ראה כיצד ניתן לסווג אותה:

מבנה ראשוני

המבנה העיקרי נקבע גנטית. זהו המבנה הפשוט ביותר מכולם, שבו חומצות האמינו מסודרות בצורה לינארית.

מבנה משני

כדי שמבנה חלבון יהיה משני, על המבנה הראשוני להיות מחובר לחומצות אמינו באופן קוולנטי. לכן, מולקולות יכולות לעבור סיבובים ובסופו של דבר אינטראקציה עצמית בשלוש דרכים:

סליל אלפא: מקבל צורה סלילית כאשר נוצרים קשרי מימן בין חומצות אמינו.
גליונות בטא: כשיש קשרי מימן בין חומצות אמינו לבין היווצרות כתוצאה של יריעה ומבנה נוקשה.
עניבות: הם מבנים לא סדירים בגרעין והיווצרותם מתרחשת מחוץ לקיפול החלבון.

מבנה שלישוני

זה קורה כאשר התגלגלות המבנה המשני מסודרת בחלל בצורה תלת מימדית.

מבנה רביעי

מבנה זה מתרחש באמצעות אינטראקציה בין שרשראות פוליפפטיד זהות או לא זהות, המתאגדות יחד ויוצרות מבנה תלת מימדי יחיד.

פונקציות חלבון

לחלבונים תפקיד מהותי בגוף. הם הבסיס לחומר היוצר איברים ורקמות, כמו גם הבסיס להיווצרות עצמות, שיער, שיניים וכו '.

תפקוד החלבון משתנה בהתאם לצורתו ולמבנהו. כמעט כל פונקציות התאים חייבות להיות מתווכות על ידי חלבונים.

בדוק כמה מהתפקידים העיקריים של חלבונים להלן.

מבנים את התאים.
פועלים כאנזימים ובכך מאיצים תגובות כימיות.
הובלת מולקולות ויונים.
אחסן חומרים.
לסייע בתנועת התאים והרקמות.
בנה ותקן רקמות ושרירים.
השתתף בוויסות גנים.
לגרום להתכווצות שרירים באמצעות פעולה של שני סוגי חלבונים: שְׁרִירָן ו אקטין.
הגן על הגוף (נוגדנים הם סוגי חלבונים).
נשיאת חמצן (המוגלובין הוא החלבון הנושא חמצן בגוף).
ספק אנרגיה.
פועל בוויסות חילוף החומרים בצורת הורמונים.

מאפייני חלבון

אחד המאפיינים העיקריים של חלבונים הוא יכולת הנקראת דנטורציה. דנטורציה היא השינוי הבלתי הפיך בתכונות החלבונים כאשר הם מחוממים או מערבבים.

מבחינת גוף האדם, הוא המרכיב השני בגודלו של האורגניזם, השני רק למים.

המאפיינים של חלבונים נבדלים על פי מוצאם: לאלה שמקורם מן החי יש ערך ביולוגי גבוה יותר; הם נחשבים לחלבונים שלמים, עם כל חומצות האמינו החיוניות בכמויות ובפרופורציות אופטימליות.

חלבונים ואוכל

כאשר אנו אוכלים מזון, השימוש בחלבונים בגופנו מתרחש באמצעות עיכול.

בעיכול, חלבונים נחשפים לחומצה ול הִידרוֹלִיזָה וכך קורה שלך דנטורציה.

כאשר הם נתונים לחום מוגזם ותסיסה, למשל, מבנים משניים ושלישוניים עוברים שינויים בלתי הפיכים וכתוצאה מכך מאבדים את תכונותיהם. מסיבה זו, מאכלים מסוימים מאבדים את כוחם התזונתי בבישולם.

חלבונים יכולים להיות ממקור מהחי ומהצומח.

דע את המאפיינים העיקריים של חלבונים אלה.

חלבונים מן החי	חלבונים צמחיים
יש להם ערך ביולוגי גבוה. הם חלבונים מלאים, עם כל חומצות האמינו החיוניות בכמויות ובפרופורציות אידיאליות.	יש להם ערך ביולוגי נמוך, כלומר כמות חומצות האמינו החיוניות נמוכה יותר.
יש להם כמות גדולה יותר של חנקן בהשוואה לחלבונים צמחיים.	בהשוואה לחלבונים מן החי, יש בהם כמות גדולה יותר של חומצת האמינו ארגינין, מה שהופך את המערכת החיסונית ליעילה יותר.
הם עשירים בסידן, ברזל, ויטמין B12 ואבץ.	הם עשירים בפחמימות וויטמינים.
יש להם הרבה שומן מזיק.	הם אינם מכילים שומן מזיק.
יש להם מעט סיבים.	הם עשירים בסיבים.

מזונות עשירים בחלבון מן החי

להלן רשימה של דוגמאות למזון חלבוני שמקורו בבעלי חיים.

דגי טונה
שרימפ
בשר אדום
עוף
ביצים
פרו
חֲזִיר
יוגורט

מזונות עשירים בחלבון צמחי

להלן רשימה של דוגמאות למזון חלבוני שמקורו צמחי.

שקד
בֹּטֶן
אורז חום
שיבולת שועל
ברוקולי
אֲפוּנָה
תרד
שעועית אפויה
עדשים

בין המזונות הצמחיים יש גם כאלה פירות עתירי חלבון:

אבוקדו
לִגזוֹם
בננה
משמש יבש
תאנה
פֶּטֶל
גויאבה
ג'אבוטיקאבה
ג'קפרי
תפוז
מֵלוֹן
עברו ענבים

עיכול חלבונים

תהליך עיכול החלבון מתחיל בקיבה. החומצה ההידרוכלורית הקיימת בה מתחילה את התהליך על ידי דנטורציה של החלבונים, כלומר השמדת קשרי המימן במבנהם.

לאחר מכן, השרשראות הפרוטאוליטיות מאבדות את צורתן ונחשפות לפעולת אנזימים. בשלב זה, אנזים הפפסין גורם לחלבונים להפוך למולקולות קטנות יותר, כלומר, הפפסין גורם להתפרקות חלקית של החלבון והידרוליזציה של קשרי הפפטיד.

השלב השני של עיכול החלבון מתרחש במעי הדק. בו חלבונים נתונים לפעולות של אנזימים בלבלב. לאחר מכן, הפפטידים וחומצות האמינו נספגים ונלקחים לכבד.

אנזימים המשתתפים בעיכול חלבונים

אחוז החלבון שמשחרר הגוף בצורת צואה תואם לכ -1% מהכמות הנבלעת.

סינתזת חלבונים

סינתזת חלבונים היא תהליך הנקבע על ידי DNA, שבו תאים ביולוגיים מייצרים חלבונים חדשים. זה קורה בכל תא בגוף.

במהלך התהליך יש תעתיק של ה- DNA על ידי ה- RNA המסנג'ר ואז תרגום של מידע זה על ידי הריבוזומים וה- RNA הטרנספורטיבי, הנושא את חומצות האמינו.

רצף חומצות האמינו קובע היווצרות חלבונים.

סינתזת החלבון מחולקת לשלושה שלבים: תַעֲתוּק, תִרגוּם ו הפעלת חומצות אמיניות.

לדעת יותר על RNA ו DNA.

תַעֲתוּק

בשלב התעתיק, ה- RNA של שליח (mRNA) מתמלל את המסר מה- cistron (חלק מה- DNA).

אנזים ה- RNA פולימראז נקשר למכלול אנזים. הסליל הכפול מבוטל ואיתו קשרי המימן המקשרים את בסיסי השרשראות נהרסים.

לאחר מכן מתחיל תהליך הסינתזה של מולקולת mRNA. במהלך תהליך זה, החיבורים בין הבסיסים מתרחשים:

אדנין DNA עם uracil mRNA.
תימין DNA עם אדנין mRNA.
ציטוזין מ- DNA עם גואנין מ- mRNA וכן הלאה.

בסופו של דבר, מולקולת ה- mRNA נפרדת מגדיל ה- DNA (שבתורו יש שוב קשרי מימן) והסליל הכפול הוקם מחדש.

לפני שעזב את הגרעין, ה- RNA מבשיל או מעובד. חלק מחלקיו מוסרים ואלה שנותרים יוצרים קשרים זה עם זה ויוצרים RNA בוגר.

לרנ"א זה יש קידוד של חומצות אמינו והוא יכול לעבור לציטופלזמה, שהיא החלק של התא בו יתקיים שלב התרגום.

תִרגוּם

בשלב זה נוצרים חלבונים.

שלב התרגום מתרחש בציטופלסמה של התא ומורכב מתהליך שבו המסר הקיים ב- mRNA מפוענח בריבוזום.

הפעלת חומצות אמינו

במהלך תהליך התרגום, ה- RNA של התחבורה (tRNA) נכנס לתמונה. זה נקרא כך מכיוון שיש לו את התפקיד של הובלת חומצות אמינו מהציטופלזמה לריבוזומים.

חומצות האמינו מופעלות אז על ידי אנזימים מסוימים הנקשרים ל- tRNA, מה שמוליד את קומפלקס aa-tRNA.

אלקטרופורזה חלבונית

אלקטרופורזה חלבונית היא בדיקה המורכבת מהפרדת החלבונים הנמצאים בשתן (חלבוני שתן) או בסרום הדם (חלבוני סרום).

זוהי בדיקה המשמשת לאיתור היעדר, הפחתה או הגדלה של חלבונים, בנוסף לזיהוי נוכחותם של חלבונים חריגים. בדיקה זו מסייעת באבחון מחלות המשפיעות על ספיגת חלבון, אובדן וייצור.

כמות לא סדירה של חלבונים יכולה להצביע, למשל, על בעיות בכליות, סוכרת, מחלות אוטואימוניות וסרטן.

מדידת כמות החלבון הכוללת יכולה גם להצביע על מצבו התזונתי של הפרט.

עודף חלבון בגוף

צריכת החלבון צריכה להיות מתונה, מכיוון שיותר מדי ממנו עלול לגרום לבעיות בריאותיות. אורגניזם שיש בו כמות מוגזמת של חלבון עלול לסבול מפגיעה בכליות (למשל, אבנים) ולפתח מחלות כמו טרשת עורקים ואוסטאופורוזיס, יש עליה במשקל ובעיות עם כָּבֵד.

מסיבה זו, יש להקפיד מאוד בעת ביצוע מה שנקרא "דיאטת חלבונים" (דיאטה המבוססת על מזונות שהם מקורות טובים לחלבון), מכיוון שלא ניתן להגזים בצריכה.

חלבון דל בגוף

בעוד שכמות חלבון מוגזמת בגוף מזיקה לגוף, גם כמות נמוכה מדי מזיקה.

אחת ההשפעות הנגרמות מכמות החלבון הנמוכה בגוף היא, למשל, ניוון של חלק ממערכת העצבים המרכזית.

בנוסף, האדם יכול לחוות ירידה במשקל, עייפות מתמדת, כאבי שרירים, בעיות ריפוי, נשירת שיער וכו '.

סקרנות

חלבוני שרירים

לצריכת מזונות עשירים בחלבון יש חשיבות מהותית עבור מי שמתאמן בכוונה לצבור מסת שריר.

במהלך אימון משקולות, התמוטטות חלבונים מתרחשת ברקמת השריר. על מנת שתיקון רקמות אלו יתקיים, הגוף מחפש את החלבונים הקיימים מהתזונה.

מסיבה זו, חיוני כי אדם שמתאמן ורוצה להשיג צמיחה מסוימת בשרירים יאכל מזון עשיר בחלבון על בסיס קבוע לאורך כל היום.

יש אנשים הפונים לשימוש בתוספי חלבון כדי להשלים את הצריכה היומית המומלצת שלהם.

עם זאת, שימוש זה חייב להיות מלווה על ידי מומחה לתזונה, שיהיה לו מספר על הרגלי האכילה של האדם, אורח חייו והספורט המתורגל, בין אחרים.

אלרגיה לחלבון חלב פרה

אלרגיה לחלבון חלב פרה, המכונה גם APLV, נחשבת לאלרגיה הנפוצה ביותר למזון. ההערכה היא כי 2.2% מהילדים מציגים את תמונת ה- APLV בשנים הראשונות לחייהם.

זו תגובה אלרגית שיש לאורגניזם לא רק במגע עם חלב פרה, אלא גם במגע עם נגזרותיו.

ראה גם מה הפירוש של טבעוני ומה אוכל טבעוני.

תגובה זו יכולה להתבטא בשלוש דרכים שונות: IgE בתיווך, מתווך שאינו IgE אוֹ מעורב.

בדוק למטה כמה מאפיינים של כל אחת מצורות הביטוי:

IgE בתיווך	מתווך שאינו IgE	מעורב
או האורגניזם מייצר נוגדנים IgE ספציפי (Immunoglubulins E) למלחמה בחלבוני חלב.	התגובה האלרגית אינה מופעלת על ידי ייצור נוגדנים ספציפיים ל- IgE, אלא על ידי ייצור תאים דלקתי.	התגובה האלרגית מופעלת על ידי שניהם ייצור נוגדנים מסוג IgE, כמו גם על ידי תאים אחרים בגוף.
בְּ תגובות מתעוררות מיד, מופיע אפילו שניות לאחר מגע עם חלב או נגזרותיו.	בְּ תגובות יכולות להופיע שעות או ימים לאחר מגע עם חלב פרה או נגזרותיו.	בְּ תגובות יכולות להתעורר מיד לאחר מגע עם חלב פרה או נגזרותיו, או הרבה אחרי.
תסמינים עיקריים: הקאות, פלאקים אדומים הגורמים לגירוד בגוף, קשיי נשימה, עיניים ושפתיים נפוחות, שלשולים והלם אנפילקטי.	תסמינים עיקריים: הקאות, עצירות, שלשולים (לפעמים עם ריר או דם), התכווצויות ומעי דלקתי.	תסמינים עיקריים: עור יבש, עם הרחקה (בסופו של דבר עם פצעים), שלשולים, הקאות, דלקת בטן ו / או וושט, כאבי בטן וריפלוקס.