Fungsi pengaturan dalam sel dilakukan. Fungsi pengaturan

fungsi pengaturan protein, fungsi pengaturan protein
— implementasi oleh protein regulasi proses dalam sel atau organisme, yang dikaitkan dengan kemampuan mereka untuk menerima dan mengirimkan informasi. Tindakan protein pengatur bersifat reversibel dan, sebagai suatu peraturan, membutuhkan keberadaan ligan. Semakin banyak protein pengatur baru yang terus-menerus ditemukan, dan mungkin hanya sebagian kecil dari mereka yang saat ini diketahui.

Ada beberapa jenis protein yang melakukan fungsi pengaturan:

  • protein - reseptor yang menerima sinyal
  • protein sinyal - hormon dan zat lain yang melakukan pensinyalan antar sel (banyak, meskipun tidak semua, di antaranya adalah protein atau peptida)
  • protein pengatur yang mengatur banyak proses di dalam sel.
  • 1 Protein yang terlibat dalam pensinyalan antar sel
  • 2 Protein reseptor
  • 3 Protein pengatur intraseluler
    • 3.1 Protein pengatur transkripsi
    • 3.2 Faktor yang mengatur terjemahan
    • 3.3 Faktor yang mengatur penyambungan
    • 3.4 Protein kinase dan protein fosfatase
  • 4 Lihat juga
  • 5 Tautan
  • 6 Sastra

Protein yang terlibat dalam pensinyalan antar sel

Artikel utama: Fungsi pensinyalan protein, Hormon, Sitokin

Protein hormon (dan protein lain yang terlibat dalam pensinyalan antar sel) mempengaruhi metabolisme dan proses fisiologis lainnya.

Hormon - zat yang terbentuk di kelenjar endokrin, dibawa oleh darah dan membawa sinyal informasi. Hormon menyebar secara acak dan hanya bekerja pada sel-sel yang memiliki protein reseptor yang sesuai. Hormon berikatan dengan reseptor spesifik. Hormon biasanya mengatur proses yang lambat, misalnya, pertumbuhan jaringan individu dan perkembangan tubuh, tetapi ada pengecualian: misalnya, adrenalin adalah hormon stres, turunan dari asam amino. Itu dilepaskan saat terpapar impuls syaraf di medula adrenal Pada saat yang sama, jantung mulai berdetak lebih sering, tekanan darah meningkat dan respons lain terjadi. Ini juga bekerja pada hati (memecah glikogen). Glukosa dilepaskan ke dalam darah dan digunakan oleh otak dan otot sebagai sumber energi.

Protein reseptor

Artikel utama: Reseptor sel Siklus aktivasi G-protein di bawah aksi reseptor.

Protein reseptor juga dapat dikaitkan dengan protein dengan fungsi pengaturan. Protein membran - reseptor mengirimkan sinyal dari permukaan sel ke dalam, mengubahnya. Mereka mengatur fungsi sel dengan mengikat ligan yang "duduk" pada reseptor ini di luar sel; akibatnya, protein lain di dalam sel diaktifkan.

Sebagian besar hormon bekerja pada sel hanya jika ada reseptor tertentu pada membrannya - protein atau glikoprotein lain. Misalnya, reseptor 2-adrenergik terletak di membran sel hati. Di bawah tekanan, molekul adrenalin mengikat reseptor 2-adrenergik dan mengaktifkannya. Reseptor yang diaktifkan kemudian mengaktifkan protein G, yang mengikat GTP. Setelah banyak langkah transduksi sinyal menengah, fosforolisis glikogen terjadi. Reseptor melakukan operasi transduksi sinyal pertama yang mengarah pada pemecahan glikogen. Tanpa itu, tidak akan ada reaksi selanjutnya di dalam sel.

Protein pengatur intraseluler

Protein mengatur proses yang terjadi di dalam sel menggunakan beberapa mekanisme:

  • interaksi dengan molekul DNA (faktor transkripsi)
  • oleh fosforilasi (protein kinase) atau defosforilasi (protein fosfatase) dari protein lain
  • dengan berinteraksi dengan ribosom atau molekul RNA (faktor regulasi translasi)
  • efek pada proses penghilangan intron (faktor regulasi penyambungan)
  • mempengaruhi laju peluruhan protein lain (ubiquitins, dll.)

Protein pengatur transkripsi

Artikel utama: faktor transkripsi

Faktor transkripsi adalah protein yang, memasuki nukleus, mengatur transkripsi DNA, yaitu pembacaan informasi dari DNA ke mRNA (sintesis mRNA menurut cetakan DNA). Beberapa faktor transkripsi mengubah struktur kromatin, membuatnya lebih mudah diakses oleh RNA polimerase. Ada berbagai faktor transkripsi tambahan yang menciptakan konformasi DNA yang diinginkan untuk tindakan selanjutnya dari faktor transkripsi lainnya. Kelompok lain dari faktor transkripsi adalah faktor-faktor yang tidak mengikat langsung ke molekul DNA, tetapi digabungkan menjadi kompleks yang lebih kompleks menggunakan interaksi protein-protein.

Faktor regulasi translasi

Artikel utama: Siaran (biologi)

Translasi adalah sintesis rantai polipeptida protein menurut cetakan mRNA, yang dilakukan oleh ribosom. Translasi dapat diatur dalam beberapa cara, termasuk dengan bantuan protein represor yang mengikat mRNA. Ada banyak kasus di mana penekan adalah protein yang dikodekan oleh mRNA ini. Dalam hal ini terjadi regulasi sesuai dengan jenisnya masukan(contohnya adalah represi sintesis enzim treonil-tRNA sintetase).

faktor regulasi penyambungan

Artikel utama: penyambungan

Dalam gen eukariotik, ada daerah yang tidak mengkode asam amino. Daerah ini disebut intron. Mereka pertama kali ditranskripsi menjadi pra-mRNA selama transkripsi, tetapi kemudian dipotong oleh enzim khusus. Proses penghilangan intron ini, dan kemudian jahitan berikutnya bersama-sama dari ujung bagian yang tersisa disebut penyambungan (crosslinking, splicing). Penyambungan dilakukan dengan menggunakan RNA kecil, biasanya terkait dengan protein, yang disebut faktor pengatur penyambungan. splicing melibatkan protein dengan aktivitas enzimatik. Mereka memberikan pra-mRNA konformasi yang diinginkan. Untuk perakitan kompleks (spliceosome), perlu mengkonsumsi energi dalam bentuk yang dapat dibelah Molekul ATP, oleh karena itu, kompleks ini mengandung protein dengan aktivitas ATPase.

Ada splicing alternatif. Fitur splicing ditentukan oleh protein yang mampu mengikat molekul RNA di daerah intron atau daerah di perbatasan ekson-intron. Protein ini dapat mencegah penghapusan beberapa intron dan pada saat yang sama mempromosikan eksisi yang lain. Regulasi penyambungan yang ditargetkan dapat memiliki signifikan konsekuensi biologis. Misalnya, pada lalat buah Drosophila, penyambungan alternatif mendasari mekanisme penentuan jenis kelamin.

Protein kinase dan protein fosfatase

Artikel utama: Protein kinase

Peran paling penting dalam pengaturan proses intraseluler dimainkan oleh protein kinase - enzim yang mengaktifkan atau menghambat aktivitas protein lain dengan menempelkan gugus fosfat padanya.

Protein kinase mengatur aktivitas protein lain dengan fosforilasi - penambahan residu asam fosfat ke residu asam amino yang memiliki gugus hidroksil. Fosforilasi biasanya mengubah fungsi protein, seperti aktivitas enzimatik, serta posisi protein dalam sel.

Ada juga protein fosfatase - protein yang memotong gugus fosfat. Protein kinase dan protein fosfatase mengatur metabolisme serta memberi sinyal di dalam sel. Fosforilasi dan defosforilasi protein adalah salah satu mekanisme utama regulasi sebagian besar proses intraseluler.

Lihat juga

  • Artikel unggulan tentang protein dan terutama bagian Fungsi protein dalam tubuh
  • Faktor transkripsi
  • penyambungan
  • Hormon
  • Sitokin
  • Reseptor
  • Pensinyalan sel
  • Transmisi sinyal (biologi)

Tautan

  • Kontrol transkripsi
  • Protein vs RNA - siapa yang pertama kali menemukan penyambungan?
  • Protein kinase
  • Terjemahan dan regulasinya

literatur

  • D.Taylor, N.Green, W.Stout. Biologi (dalam 3 volume).

fungsi pengaturan protein, fungsi pengaturan protein, fungsi pengaturan protein, fungsi pengaturan protein

Fungsi pengaturan protein Informasi Tentang

Fungsi pelindung

Darah dan cairan lain mengandung protein yang dapat membunuh atau membantu membuat kuman tidak berbahaya. Plasma darah mengandung antibodi - protein, yang masing-masing mengenali jenis tertentu mikroorganisme atau agen asing lainnya - serta protein pelindung dari sistem pelengkap. Ada beberapa kelas antibodi (protein ini juga disebut imunoglobulin), yang paling umum adalah imunoglobulin G. Air liur dan air mata mengandung protein lisozim, enzim yang memecah murein dan menghancurkan dinding sel bakteri. Ketika terinfeksi virus, sel hewan mengeluarkan protein interferon yang mencegah virus berkembang biak dan pembentukan partikel virus baru.

Protein yang tidak menyenangkan bagi kita, seperti toksin mikroba - toksin kolera, toksin botulinum, toksin difteri, dll., juga berfungsi sebagai pelindung bagi mikroorganisme. Dengan merusak sel-sel tubuh kita, mereka melindungi mikroba dari kita.

Fungsi reseptor

Protein berfungsi untuk persepsi dan transmisi sinyal. Dalam fisiologi, ada konsep sel reseptor, yaitu sel yang menerima sinyal tertentu (misalnya, ada sel reseptor visual di retina mata). Tetapi dalam sel reseptor, pekerjaan ini dilakukan oleh protein reseptor. Dengan demikian, protein rhodopsin yang terkandung dalam retina mata menangkap kuanta cahaya, setelah itu serangkaian peristiwa dimulai di sel-sel retina, yang mengarah pada munculnya impuls saraf dan transmisi sinyal ke otak.

Protein reseptor ditemukan tidak hanya di sel reseptor, tetapi juga di sel lain. Hormon memainkan peran yang sangat penting dalam tubuh – zat yang disekresikan oleh beberapa sel dan mengatur fungsi sel lain. Hormon mengikat protein khusus - reseptor hormon di permukaan atau di dalam sel target.

Fungsi pengaturan

Banyak (meskipun tidak semua) hormon adalah protein - misalnya, semua hormon hipofisis dan hipotalamus, insulin, dll. Contoh lain dari protein yang melakukan fungsi ini adalah protein intraseluler yang mengatur kerja gen.

Banyak protein dapat melakukan banyak fungsi.

Makromolekul protein terdiri dari asam b-amino. Jika komposisi polisakarida biasanya mencakup "satuan" yang sama (kadang-kadang dua), diulang berkali-kali, maka protein disintesis dari 20 asam amino yang berbeda. Setelah molekul protein dirakit, beberapa residu asam amino dalam protein dapat mengalami perubahan kimia, sehingga lebih dari 30 residu asam amino yang berbeda dapat ditemukan dalam protein "matang". Keragaman monomer semacam itu juga menyediakan berbagai fungsi biologis yang dilakukan oleh protein.

Asam b-amino memiliki struktur sebagai berikut:

di sini R- berbagai kelompok atom (radikal) dari asam amino yang berbeda. Atom karbon yang paling dekat dengan gugus karboksil dilambangkan dengan huruf Yunani b, dengan atom inilah gugus amino terhubung dalam molekul asam b-amino.

PADA lingkungan netral gugus amino menunjukkan sifat basa lemah dan mengikat ion H +, dan gugus karboksil bersifat asam lemah dan berdisosiasi dengan pelepasan ion ini, sehingga meskipun muatan keseluruhan molekul tidak berubah, ia akan secara bersamaan membawa muatan positif dan kelompok bermuatan negatif.

Tergantung pada sifat radikal R, asam amino hidrofobik (non-polar), hidrofilik (polar), asam dan basa dibedakan.

Asam amino asam memiliki gugus karboksil kedua. Ini sedikit lebih kuat dari gugus karboksil asam asetat: dalam asam aspartat, setengah dari karboksil terdisosiasi pada pH 3,86, dalam asam glutamat - pada pH 4,25, dan dalam asam asetat - hanya pada 4,8. Di antara asam amino basa, arginin adalah yang terkuat: setengah dari radikal sampingnya tetap muatan positif pada pH 11.5. Dalam lisin, radikal samping adalah amina primer yang khas dan tetap setengah terionisasi pada pH 9,4. Asam amino basa terlemah adalah histidin, cincin imidazolnya setengah terprotonasi pada pH 6.

Di antara asam amino hidrofilik (polar), ada juga dua asam amino yang dapat terionisasi pada pH fisiologis - sistein, di mana gugus SH dapat menyumbangkan ion H + seperti hidrogen sulfida, dan tirosin, yang memiliki gugus fenolik asam lemah. . Namun, kemampuan ini diekspresikan dengan sangat lemah di dalamnya: pada pH 7, sistein terionisasi sebesar 8%, dan tirosin - sebesar 0,01%.

Untuk mendeteksi asam b-amino, biasanya digunakan reaksi ninhidrin: ketika asam amino bereaksi dengan ninhidrin, produk biru berwarna cerah terbentuk. Selain itu, asam amino individu memberikan spesifik mereka reaksi kualitatif. Jadi, asam amino aromatik memberikan warna kuning dengan asam sendawa(selama reaksi, nitrasi cincin aromatik terjadi). Ketika media dibasahi, warnanya berubah menjadi oranye (perubahan warna yang serupa terjadi dengan indikator, misalnya, metil oranye). Reaksi ini, yang disebut xantoprotein, juga digunakan untuk deteksi protein, karena sebagian besar protein mengandung asam amino aromatik; gelatin tidak memberikan reaksi ini, karena hampir tidak mengandung tirosin, tidak ada fenilalanin, tidak ada triptofan. Ketika dipanaskan dengan natrium plumbit Na2PbO2, sistein membentuk endapan hitam timbal sulfida PbS.

Tumbuhan dan banyak mikroba dapat mensintesis asam amino dari zat anorganik sederhana. Hewan hanya dapat mensintesis beberapa asam amino, sementara yang lain harus diperoleh dari makanan. Asam amino semacam itu disebut esensial. Bagi manusia, fenilalanin, triptofan, treonin, metionin, lisin, leusin, isoleusin, histidin, valin, dan arginin sangat diperlukan. Sayangnya, sereal mengandung sangat sedikit lisin dan triptofan, tetapi asam amino ini ditemukan dalam jumlah yang jauh lebih besar dalam kacang-kacangan. Bukan kebetulan bahwa makanan tradisional masyarakat pertanian biasanya mengandung sereal dan kacang-kacangan: gandum (atau gandum hitam) dan kacang polong, beras dan kedelai, jagung dan kacang-kacangan. contoh klasik kombinasi seperti itu di antara orang-orang dari berbagai benua.

atom b-karbon dari semua 20 asam amino berada dalam keadaan hibridisasi sp3. Semua 4 ikatannya terletak pada sudut sekitar 109 °, sehingga rumus asam amino dapat ditulis dalam tetrahedron.

Sangat mudah untuk melihat bahwa ada dua jenis asam amino yang merupakan bayangan cermin satu sama lain. Tidak peduli bagaimana kita memindahkan dan memutarnya di ruang angkasa, tidak mungkin untuk menggabungkannya - mereka berbeda seperti tangan kanan dan kiri.

Jenis isomerisme ini disebut isomerisme optik. Itu hanya mungkin jika atom karbon pusat (disebut pusat asimetris) memiliki keempat sisinya kelompok yang berbeda(jadi glisin tidak memiliki isomer optik, sedangkan 19 asam amino lainnya memiliki). Dari dua bentuk isomer asam amino yang berbeda, yang ada pada Gambar. 1 yang terletak di sebelah kanan disebut bentuk-D, dan di sebelah kiri - bentuk-L.

Sifat fisik dan kimia dasar dari isomer D- dan L-asam amino adalah sama, tetapi mereka berbeda sifat optik: solusi mereka memutar bidang polarisasi cahaya dalam arah yang berlawanan. Laju reaksinya dengan senyawa aktif optik lainnya juga berbeda.

Menariknya, protein semua organisme hidup, dari virus hingga manusia, hanya mengandung asam L-amino. Bentuk-D ditemukan dalam beberapa antibiotik yang disintesis oleh jamur dan bakteri. Protein dapat membentuk struktur yang teratur hanya jika mereka hanya mengandung isomer asam amino dari jenis yang sama.

Ada beberapa jenis fungsi pelindung protein:

    Perlindungan fisik. Kolagen mengambil bagian di dalamnya - protein yang membentuk dasar zat antar sel jaringan ikat (termasuk tulang, tulang rawan, tendon, dan lapisan dalam kulit (dermis)); keratin, yang membentuk dasar pelindung tanduk, rambut, bulu, tanduk, dan turunan lain dari epidermis. Biasanya protein tersebut dianggap sebagai protein dengan fungsi struktural. Contoh kelompok protein ini adalah fibrinogen dan trombin, yang terlibat dalam pembekuan darah.

    Perlindungan bahan kimia. Pengikatan racun ke molekul protein dapat memberikan detoksifikasi mereka. Enzim hati memainkan peran yang sangat penting dalam detoksifikasi pada manusia, memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk larut, yang berkontribusi pada eliminasi yang cepat dari tubuh.

    Perlindungan kekebalan. Protein ditemukan dalam darah dan lainnya cairan biologis, terlibat dalam respons pertahanan tubuh terhadap cedera dan serangan patogen. Protein sistem komplemen dan antibodi (imunoglobulin) termasuk dalam protein kelompok kedua; mereka menetralkan bakteri, virus atau protein asing. Antibodi yang merupakan bagian dari adaptif sistem imun, menempel pada zat, antigen, asing bagi organisme tertentu, dan dengan demikian menetralisirnya, mengarahkannya ke tempat penghancuran. Antibodi dapat disekresikan ke dalam ruang ekstraseluler atau menjadi melekat pada membran limfosit B khusus yang disebut sel plasma. Sementara enzim memiliki afinitas terbatas untuk substrat, karena terlalu banyak perlekatan pada substrat dapat mengganggu reaksi yang dikatalisis, tidak ada batasan untuk persistensi perlekatan antibodi pada antigen.

Fungsi pengaturan

Banyak proses di dalam sel diatur oleh molekul protein, yang tidak berfungsi sebagai sumber energi maupun sebagai bahan pembangun sel. Protein ini mengatur transkripsi, translasi, splicing, serta aktivitas protein lain, dll. Fungsi pengaturan protein dilakukan baik karena aktivitas enzimatik (misalnya, protein kinase), atau karena pengikatan spesifik ke molekul lain, yang biasanya mempengaruhi interaksi dengan molekul-molekul ini.

Dengan demikian, transkripsi gen ditentukan oleh penempelan faktor transkripsi - protein aktivator dan protein represor - ke urutan pengaturan gen. Pada tingkat translasi, pembacaan banyak mRNA juga diatur oleh perlekatan faktor protein, dan degradasi RNA dan protein juga dilakukan oleh kompleks protein khusus. Peran paling penting dalam pengaturan proses intraseluler dimainkan oleh protein kinase - enzim yang mengaktifkan atau menghambat aktivitas protein lain dengan menempelkan gugus fosfat padanya.

Fungsi sinyal

Fungsi pensinyalan protein adalah kemampuan protein untuk berfungsi sebagai zat pemberi sinyal, mentransmisikan sinyal antar sel, jaringan, organ, dan organisme yang berbeda. Fungsi pensinyalan sering digabungkan dengan fungsi pengaturan, karena banyak protein pengatur intraseluler juga melakukan transduksi sinyal.

Fungsi sinyal dilakukan oleh protein hormon, sitokin, faktor pertumbuhan, dll.

Hormon dibawa dalam darah. Sebagian besar hormon hewan adalah protein atau peptida. Pengikatan hormon ke reseptor adalah sinyal yang memicu respons di dalam sel. Hormon mengatur konsentrasi zat dalam darah dan sel, pertumbuhan, reproduksi dan proses lainnya. Contoh protein tersebut adalah insulin, yang mengatur konsentrasi glukosa dalam darah.

Sel berkomunikasi satu sama lain menggunakan protein pensinyalan yang ditransmisikan melalui zat antar sel. Protein tersebut termasuk, misalnya, sitokin dan faktor pertumbuhan.

Sitokin adalah molekul informasi peptida kecil. Mereka mengatur interaksi antar sel, menentukan kelangsungan hidup mereka, merangsang atau menekan pertumbuhan, diferensiasi, aktivitas fungsional dan apoptosis, memastikan koordinasi tindakan imun, endokrin dan sistem saraf. Contoh sitokin adalah faktor nekrosis tumor, yang mengirimkan sinyal peradangan antara sel-sel tubuh.

dalam fungsi tubuh manusia menjadi jelas dalam awal XIX abad. Para ilmuwan menyebut zat-zat ini dengan istilah Yunani "protein", dari kata protos - "utama, pertama".

Fitur utama dari ini senyawa kimia adalah bahwa mereka adalah dasar yang digunakan tubuh untuk membuat sel-sel baru. Fungsi mereka yang lain adalah untuk memberikan pengaturan dan proses metabolisme; dalam kinerja fungsi transportasi (misalnya, protein hemoglobin, yang mendistribusikan oksigen ke seluruh tubuh dengan aliran darah); dalam pembentukan serat otot; dalam pengelolaan banyak fungsi vital tubuh ( contoh utama berfungsi sebagai protein insulin) dalam mengatur proses pencernaan, metabolisme energi; dalam melindungi tubuh.

Struktur kimia zat ini ditentukan oleh jumlah asam amino yang menyusunnya molekul protein. Ukuran molekulnya cukup besar. Zat-zat ini memiliki berat molekul tinggi bahan organik dan merupakan rantai asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Komposisi asam amino protein ditentukan oleh kode genetik. Banyak variasi dalam kombinasi asam amino memberikan berbagai sifat molekul protein. Sebagai aturan, mereka saling berhubungan dan membentuk kompleks yang kompleks.

Klasifikasi protein belum selesai, karena tidak semua protein telah dipelajari oleh para ilmuwan. Peran banyak dari mereka terus menjadi misteri bagi orang-orang. Sejauh ini, protein dibagi menurut peran biologis dan oleh asam amino apa yang termasuk dalam komposisinya. Untuk nutrisi kita, bukan protein itu sendiri yang berharga, tetapi asam amino yang menyusunnya. Asam amino merupakan salah satu jenis asam organik. Ada lebih dari 100. Tanpa mereka, proses metabolisme tidak mungkin.

Tubuh tidak dapat sepenuhnya menyerap protein yang berasal dari makanan. Kebanyakan dari mereka dihancurkan oleh cairan pencernaan asam. Protein dipecah menjadi asam amino. Tubuh "mengambil" setelah pemecahan asam amino yang dibutuhkan dan membangun protein yang diperlukan dari mereka. Dalam hal ini, transformasi satu asam amino menjadi yang lain dapat terjadi. Selain transformasi, mereka juga dapat disintesis secara independen di dalam tubuh.

Namun, tidak semua asam amino dapat diproduksi oleh tubuh kita. Mereka yang tidak disintesis disebut tak tergantikan, karena tubuh membutuhkannya, dan hanya bisa mendapatkannya dari luar. Asam amino esensial tidak dapat digantikan oleh yang lain. Ini termasuk metionin, lisin, isoleusin, leusin, fenilalanin, treonin, valin. Selain itu, ada asam amino lain yang terbentuk secara eksklusif dari fenilalanin dan metionin esensial. Oleh karena itu, kualitas nutrisi ditentukan bukan oleh jumlah protein yang masuk, tetapi oleh komposisi kualitatifnya. Misalnya, dalam kentang kubis putih, bit, kol, kacang polong, roti mengandung banyak triptofan, lisin, metionin.

Jalannya metabolisme protein dalam tubuh kita tergantung pada jumlah yang cukup dari protein yang diperlukan. Pemisahan dan transformasi beberapa zat menjadi zat lain terjadi dengan pelepasan diperlukan untuk tubuh energi.

Sebagai hasil dari aktivitas vital tubuh, ada kehilangan bagian protein yang konstan. Sekitar 30 g per hari hilang dari zat protein yang berasal dari luar. Karena itu, dengan mempertimbangkan kerugian, diet harus mengandung zat-zat ini dalam jumlah yang cukup untuk memastikan kesehatan tubuh.

Konsumsi zat protein oleh tubuh tergantung pada berbagai faktor: kinerja yang sulit pekerjaan fisik atau sedang beristirahat; kondisi emosional. Per hari, norma asupan protein adalah total setidaknya 50 gram untuk orang dewasa (ini sekitar 0,8 gram per kilogram berat badan). Anak-anak, karena pertumbuhan dan perkembangan yang intensif, membutuhkan lebih banyak protein - hingga 1,9 gram per kilogram berat badan.

Namun, bahkan sejumlah besar zat protein yang dimakan tidak menjamin jumlah asam amino yang seimbang di dalamnya. Oleh karena itu, diet harus bervariasi agar tubuh dapat memaksimalkannya dalam bentuk asam amino yang berbeda. Kami tidak berbicara tentang fakta bahwa jika hari ini tidak ada triptofan dalam makanan yang Anda makan, maka besok Anda akan sakit. Tidak, tubuh "tahu bagaimana" menyimpan asam amino yang berguna dalam jumlah kecil dan menggunakannya jika perlu. Namun, kapasitas kumulatif tubuh tidak terlalu tinggi, sehingga cadangan zat bermanfaat harus diisi ulang secara teratur.

Jika karena alasan pribadi (vegetarianisme) atau karena alasan kesehatan (masalah dengan saluran pencernaan dan diet nutrisi) Anda memiliki batasan dalam diet, maka Anda perlu berkonsultasi dengan ahli gizi untuk mengatur pola makan Anda dan mengembalikan keseimbangan protein dalam tubuh.
Selama aktivitas olahraga intensif, tubuh membutuhkan protein dalam jumlah besar. Khusus untuk orang-orang seperti itu, nutrisi olahraga diproduksi. Namun, asupan protein harus sesuai dengan aktivitas fisik yang dilakukan. Kelebihan zat-zat ini, bertentangan dengan kepercayaan populer, tidak akan menyebabkan peningkatan tajam dalam massa otot.

Keragaman fungsi protein mencakup hampir semua proses yang terjadi di dalam tubuh. proses biokimia. Mereka dapat disebut katalis biokimia.
Protein membentuk sitoskeleton, yang mempertahankan bentuk sel. Tanpa protein, keberhasilan fungsi sistem kekebalan tidak mungkin.

Bagus sekali sumber makanan protein adalah daging, susu, ikan, biji-bijian, kacang-kacangan, kacang-kacangan. Buah-buahan, beri dan sayuran kurang kaya protein.

Protein pertama yang dipelajari untuk menentukan urutan asam aminonya adalah insulin. Atas prestasi ini, F. Senger menerima Penghargaan Nobel pada tahun 60-an abad terakhir. Dan ilmuwan D. Kendrew dan M. Perutz pada saat yang sama mampu menciptakan struktur tiga dimensi mioglobin dan hemoglobin menggunakan teknik difraksi sinar-X. Mereka juga dianugerahi Hadiah Nobel untuk ini.

Sejarah studi


Pendiri studi protein adalah Antoine Francois de Fourcroix. Dia memilih mereka di kelas yang terpisah setelah dia melihat properti mereka untuk mengubah sifat (atau lipat) di bawah aksi asam atau suhu tinggi. Dia menyelidiki fibrin (terisolasi dari darah), gluten (terisolasi dari biji gandum) dan albumin (putih telur).


Ilmuwan Belanda G. Mulder melengkapi karya ilmiah rekan Prancisnya de Fourcroix dan menganalisis komposisi protein. Berdasarkan analisis ini, ia berhipotesis bahwa sebagian besar molekul protein memiliki rumus empiris yang serupa. Dia juga orang pertama yang dapat menentukan berat molekul protein.
Menurut Mulder, protein apa pun terdiri dari komponen struktural kecil - "protein". Dan pada tahun 1838, ilmuwan Swedia J. Berzelius mengusulkan istilah "protein" sebagai nama yang umum semua protein.

Dalam 30-40 tahun berikutnya, penelitian dilakukan pada sebagian besar asam amino yang membentuk protein. Pada tahun 1894, A. Kossel, seorang ahli fisiologi Jerman, membuat asumsi bahwa asam aminolah yang merupakan komponen paling struktural dari protein, dan bahwa mereka saling berhubungan oleh ikatan peptida. Dia mencoba mempelajari urutan asam amino dari protein.
Pada tahun 1926, peran dominan protein dalam tubuh akhirnya diakui. Ini terjadi ketika ahli kimia AS D. Sumner membuktikan bahwa urease (suatu enzim yang tanpanya banyak proses kimia tidak mungkin) adalah protein.

Sangat sulit pada waktu itu untuk mengisolasi protein murni untuk kebutuhan sains. Itulah sebabnya percobaan pertama dilakukan dengan menggunakan polipeptida-polipeptida yang mungkin biaya minimal bersihkan dalam jumlah yang signifikan - ini adalah protein darah, protein ayam, berbagai racun, enzim yang berasal dari pencernaan atau metabolisme, yang dilepaskan setelah penyembelihan ternak. Pada akhir 1950-an, dimungkinkan untuk memurnikan ribonuklease pankreas sapi. Zat inilah yang menjadi objek eksperimen bagi banyak ilmuwan.

PADA ilmu pengetahuan modern penelitian protein berlanjut pada tingkat yang baru secara kualitatif. Ada cabang biokimia yang disebut proteomik. Sekarang, berkat proteomik, dimungkinkan untuk mempelajari tidak hanya protein murni yang diisolasi, tetapi juga perubahan paralel dan simultan dalam modifikasi banyak protein yang dimiliki oleh sel dan jaringan yang berbeda. Para ilmuwan sekarang secara teoritis dapat menghitung struktur protein dari urutan asam amino. Metode mikroskop cryoelectron memungkinkan untuk mempelajari kompleks protein besar dan kecil.

Sifat protein

Ukuran protein dapat diukur berdasarkan jumlah asam amino yang mereka buat, atau dalam dalton, yang menunjukkan berat molekulnya. Misalnya, protein ragi terdiri dari 450 asam amino dan memiliki berat molekul 53 kilodalton. Protein terbesar yang diketahui sains modern, yang disebut titin, terdiri dari lebih dari 38 ribu asam amino dan memiliki berat molekul sekitar 3700 kilodalton.
Protein yang mengikat asam nukleat dengan berinteraksi dengan residu fosfatnya dianggap protein dasar. Ini termasuk protamin dan histon.

Protein dibedakan berdasarkan tingkat kelarutannya, sebagian besar sangat larut dalam air. Namun, ada juga pengecualian. Fibroin (dasar sarang laba-laba dan sutra) dan keratin (dasar rambut manusia, serta wol pada hewan dan bulu burung), tidak larut.

Denaturasi

Umumnya protein adalah karakteristik fisikokimia dan struktur organisme hidup yang mereka rujuk. Oleh karena itu, jika tubuh beradaptasi dengan suhu tertentu, maka protein akan menahannya dan tidak mengubah sifatnya.
Perubahan kondisi seperti suhu lingkungan, atau paparan lingkungan asam/basa menyebabkan protein kehilangan struktur sekunder, tersier, dan kuartener. Hilangnya struktur asli yang melekat pada sel hidup disebut denaturasi atau pelipatan protein. Denaturasi mungkin sebagian atau seluruhnya, ireversibel atau reversibel. Contoh paling populer dan sehari-hari dari denaturasi ireversibel adalah memasak telur ayam rebus. Di bawah pengaruh suhu tinggi, ovalbumin, protein transparan, menjadi buram dan padat.

Dalam beberapa kasus, denaturasi bersifat reversibel; keadaan sebaliknya dari protein dapat dipulihkan menggunakan garam amonium. Denaturasi reversibel digunakan sebagai metode pemurnian protein.

Protein sederhana dan kompleks

Selain rantai peptida, beberapa protein juga mengandung asam non-amino unit struktural. Menurut kriteria ada atau tidak adanya fragmen non-asam amino, protein dibagi menjadi dua kelompok: protein kompleks dan sederhana. Protein sederhana hanya terdiri dari rantai asam amino. Protein kompleks mengandung fragmen yang bersifat non-protein.

Oleh sifat kimia Ada lima kelas protein kompleks:

  • Glikoprotein.
  • Kromoprotein.
  • Fosfoprotein.
  • Metaloprotein.
  • Lipoprotein.
Glikoprotein mengandung residu karbohidrat yang terikat secara kovalen dan variasinya - proteoglikan. Glikoprotein termasuk, misalnya, imunoglobulin.

Kromoprotein adalah nama umum untuk protein kompleks, yang meliputi flavoprotein, klorofil, hemoglobin, dan lain-lain.

Protein yang disebut fosfoprotein mengandung residu asam fosfat. Kelompok protein ini termasuk, misalnya, kasein susu.

Metalloprotein adalah protein yang mengandung ion logam tertentu yang terikat secara kovalen. Di antara mereka ada protein yang melakukan fungsi transportasi dan penyimpanan (transferrin, feritin).

Protein lipoprotein kompleks mengandung residu lipid dalam komposisinya. Fungsi mereka adalah transportasi lipid.

Biosintesis protein

Organisme hidup membuat protein dari asam amino berdasarkan informasi genetik yang dikodekan dalam gen. Setiap protein yang disintesis terdiri dari rangkaian asam amino yang terhubung secara unik. Urutan unik ditentukan oleh faktor seperti urutan nukleotida gen yang mengkodekan informasi tentang protein yang diberikan.

Kode genetik terdiri dari kodon. Kodon adalah unit informasi genetik yang terdiri dari residu nukleotida. Setiap kodon bertanggung jawab untuk mengikat satu asam amino ke protein. Jumlah totalnya adalah 64. Beberapa asam amino ditentukan bukan oleh satu, tetapi oleh beberapa kodon.

Fungsi protein dalam tubuh

Bersama dengan makromolekul biologis lainnya (polisakarida dan lipid), protein dibutuhkan oleh tubuh untuk melakukan sebagian besar proses kehidupan di dalam sel. Protein melakukan proses metabolisme dan transformasi energi. Mereka adalah bagian dari organel struktur sel, berpartisipasi dalam sintesis zat antar sel.

Perlu dicatat bahwa klasifikasi protein menurut fungsinya agak sewenang-wenang, karena pada beberapa organisme hidup protein yang sama dapat melakukan beberapa fungsi yang berbeda. Protein melakukan banyak fungsi karena fakta bahwa mereka memiliki aktivitas enzimatik yang tinggi. Secara khusus, enzim ini termasuk protein motorik miosin, serta protein pengatur protein kinase.

fungsi katalitik

Peran protein yang paling banyak dipelajari dalam tubuh adalah katalisis berbagai reaksi kimia. Enzim adalah sekelompok protein dengan sifat katalitik tertentu. Masing-masing enzim ini merupakan katalis untuk satu atau lebih reaksi serupa. Ilmu pengetahuan mengetahui beberapa ribu zat enzimatik. Misalnya, zat pepsin, yang memecah protein selama pencernaan, adalah enzim.

Lebih dari 4.000 reaksi dalam tubuh kita perlu dikatalisis. Tanpa aksi enzim, reaksi berlangsung puluhan dan ratusan kali lebih lambat.
Molekul yang menempel pada enzim selama reaksi dan kemudian berubah disebut substrat. Enzim mengandung banyak asam amino, tetapi tidak semuanya berinteraksi dengan substrat, dan terlebih lagi, tidak semuanya secara langsung berpartisipasi dalam proses katalitik. Bagian dari enzim yang substratnya melekat dianggap sebagai situs aktif enzim.

fungsi struktural

Protein struktural sitoskeleton adalah sejenis kerangka kaku yang memberi bentuk pada sel. Berkat mereka, bentuk sel bisa berubah. Ini termasuk elastin, kolagen, keratin. Komponen utama zat antar sel dalam jaringan ikat adalah kolagen dan elastin. Keratin merupakan dasar pembentukan rambut dan kuku, serta bulu pada burung.

Fungsi pelindung

Ada beberapa fungsi pelindung protein: fisik, kekebalan, kimia.
Kolagen terlibat dalam pembentukan perlindungan fisik. Ini membentuk dasar zat antar sel dari jenis jaringan ikat seperti tulang, tulang rawan, tendon dan lapisan dalam kulit (dermis). Contoh kelompok protein ini adalah trombin dan fibrinogen, yang terlibat dalam pembekuan darah.

Pertahanan kekebalan melibatkan partisipasi protein yang membentuk darah atau cairan biologis lainnya dalam pembentukan respons protektif tubuh terhadap serangan mikroorganisme patogen atau kerusakan. Misalnya, imunoglobulin menetralkan virus, bakteri, atau protein asing. Antibodi yang diproduksi oleh sistem kekebalan menempel pada zat asing bagi tubuh, yang disebut antigen, dan menetralisirnya. Sebagai aturan, antibodi disekresikan ke dalam ruang antar sel atau difiksasi dalam membran sel plasma khusus.

Enzim dan substrat tidak saling berhubungan terlalu dekat, jika tidak maka reaksi yang dikatalisis dapat terganggu. Namun stabilitas perlekatan antigen dan antibodi tidak dibatasi oleh apapun.

Perlindungan kimia terdiri dari pengikatan berbagai racun oleh molekul protein, yaitu, dalam memastikan detoksifikasi tubuh. Peran paling penting dalam detoksifikasi tubuh kita dimainkan oleh enzim hati yang memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk yang larut. Racun yang terlarut dengan cepat meninggalkan tubuh.

Fungsi pengaturan

Kebanyakan proses intraseluler diatur oleh molekul protein. Molekul-molekul ini melakukan fungsi yang sangat khusus dan bukan merupakan bahan bangunan untuk sel atau sumber energi. Regulasi dilakukan oleh aktivitas enzim atau dengan mengikat molekul lain.
Peran penting protein kinase berperan dalam pengaturan proses di dalam sel. Ini adalah enzim yang mempengaruhi aktivitas protein lain dengan menempelkan partikel fosfat padanya. Mereka meningkatkan aktivitas atau sepenuhnya menekannya.

Fungsi sinyal

Fungsi pensinyalan protein diekspresikan dalam kemampuannya untuk berfungsi sebagai zat pensinyalan. Mereka mengirimkan sinyal antara jaringan, sel, organ. Kadang-kadang fungsi pensinyalan dianggap mirip dengan fungsi pengatur, karena banyak protein intraseluler pengatur juga melakukan pensinyalan. Sel berkomunikasi satu sama lain menggunakan protein sinyal yang merambat melalui zat antar sel.

Sitokin, protein-hormon melakukan fungsi sinyal.
Hormon dibawa dalam darah. Reseptor, ketika terikat pada hormon, memicu respons di dalam sel. Berkat hormon, konsentrasi zat dalam sel darah diatur, serta pengaturan pertumbuhan dan reproduksi sel. Contoh protein tersebut adalah insulin yang terkenal, yang mengatur konsentrasi glukosa dalam darah.

Sitokin adalah molekul pembawa pesan peptida kecil. Mereka bertindak sebagai pengatur interaksi antara berbagai sel, dan juga menentukan kelangsungan hidup sel-sel ini, menekan atau merangsang pertumbuhan dan aktivitas fungsionalnya. Tanpa sitokin, kerja terkoordinasi dari sistem saraf, endokrin dan kekebalan tidak mungkin. Misalnya, sitokin dapat menyebabkan nekrosis tumor - yaitu, penekanan pertumbuhan dan aktivitas vital sel inflamasi.

fungsi transportasi

Protein terlarut yang mengambil bagian dalam pengangkutan molekul kecil harus dengan mudah mengikat substrat jika ada dalam konsentrasi tinggi, dan juga harus melepaskannya dengan mudah di tempat yang konsentrasinya rendah. Contoh protein transpor adalah hemoglobin. Ini mengangkut oksigen dari paru-paru dan membawanya ke seluruh jaringan, dan juga mentransfernya kembali dari jaringan ke paru-paru. karbon dioksida. Protein mirip dengan hemoglobin telah ditemukan di semua kerajaan organisme hidup.

Fungsi cadangan (atau cadangan)

Protein tersebut antara lain kasein, ovalbumin dan lain-lain. Protein cadangan ini disimpan dalam telur hewan dan biji tumbuhan sebagai sumber energi. Mereka melakukan fungsi nutrisi. Banyak protein yang digunakan dalam tubuh kita sebagai sumber asam amino.

Fungsi reseptor protein

Reseptor protein dapat ditemukan baik di membran sel maupun di sitoplasma. Satu bagian dari molekul protein menerima sinyal (dalam bentuk apa pun: kimia, cahaya, termal, mekanis). Protein reseptor mengalami perubahan konformasi di bawah pengaruh sinyal. Perubahan ini mempengaruhi bagian lain dari molekul, yang bertanggung jawab untuk transmisi sinyal ke komponen seluler lainnya. Mekanisme pensinyalan berbeda satu sama lain.

Fungsi motor (atau motor)

Protein motorik bertanggung jawab untuk memastikan pergerakan dan kontraksi otot (pada tingkat tubuh) dan untuk pergerakan flagela dan silia, pengangkutan zat intraseluler, pergerakan leukosit amoeboid (pada tingkat seluler).

Protein dalam metabolisme

Sebagian besar tanaman dan mikroorganisme mampu mensintesis 20 asam amino esensial, serta beberapa asam amino tambahan. Tetapi jika mereka berada di lingkungan, maka tubuh akan lebih memilih untuk menyimpan energi dan mengangkutnya ke dalam, daripada mensintesisnya.

Asam amino yang tidak disintesis oleh tubuh disebut esensial, oleh karena itu, mereka hanya bisa datang kepada kita dari luar.

Seseorang menerima asam amino dari protein yang terkandung dalam makanan. Protein mengalami denaturasi selama pencernaan di bawah aksi asam lambung dan enzim. Beberapa asam amino yang diperoleh sebagai hasil dari proses pencernaan digunakan untuk mensintesis protein yang diperlukan, dan sisanya diubah menjadi glukosa selama glukoneogenesis atau digunakan dalam siklus Krebs (ini adalah proses pemecahan metabolisme).

Penggunaan protein sebagai sumber energi sangat penting dalam kondisi yang tidak menguntungkan, ketika tubuh menggunakan "cadangan tak tersentuh" ​​internal - proteinnya sendiri. Asam amino juga merupakan sumber nitrogen yang penting bagi tubuh.

norma umum kebutuhan harian tidak dalam protein. Mikroflora yang menghuni usus besar juga mensintesis asam amino, dan mereka tidak dapat diperhitungkan saat menyusun norma protein.

Cadangan protein dalam tubuh manusia sangat minim, dan protein baru hanya dapat disintesis dari protein yang membusuk yang berasal dari jaringan tubuh dan dari asam amino yang berasal dari makanan. Dari zat-zat yang merupakan bagian dari lemak dan karbohidrat, protein tidak disintesis.

Kekurangan protein
Kurangnya zat protein dalam makanan menyebabkan perlambatan pertumbuhan dan perkembangan yang kuat pada anak-anak. Untuk orang dewasa, kekurangan protein berbahaya dengan penampilan perubahan mendalam di hati, perubahan kadar hormon, gangguan fungsi kelenjar endokrin, gangguan pencernaan nutrisi, penurunan daya ingat dan kapasitas kerja, masalah jantung. Semua fenomena negatif ini disebabkan oleh fakta bahwa protein terlibat dalam hampir semua proses tubuh manusia.

Pada tahun 70-an abad terakhir, kasus fatal tercatat pada orang lama mengikuti diet rendah kalori dengan defisiensi protein yang nyata. Biasanya, penyebab langsung kematian di kasus ini perubahan ireversibel pada otot jantung.

Kekurangan protein mengurangi resistensi sistem kekebalan terhadap infeksi, karena tingkat pembentukan antibodi menurun. Pelanggaran sintesis interferon dan lisozim (faktor pelindung) menyebabkan eksaserbasi proses inflamasi. Selain itu, kekurangan protein sering disertai dengan kekurangan vitamin, yang pada gilirannya juga menyebabkan konsekuensi yang merugikan.

Kekurangan mempengaruhi produksi enzim dan penyerapan nutrisi penting. Tidak boleh dilupakan bahwa hormon adalah pembentukan protein, oleh karena itu, kekurangan protein dapat menyebabkan gangguan hormonal yang parah.

Aktivitas apapun sifat fisik merusak sel-sel otot, dan semakin besar beban, semakin banyak otot yang menderita. Untuk memperbaiki sel otot yang rusak, Anda membutuhkan sejumlah besar protein berkualitas tinggi. Berlawanan dengan kepercayaan populer, aktivitas fisik hanya bermanfaat bila cukup protein dipasok ke tubuh dengan makanan. Dengan intens aktivitas fisik asupan protein harus mencapai 1,5 - 2 gram per kilogram berat badan.

Protein berlebih

Untuk menjaga keseimbangan nitrogen dalam tubuh, diperlukan sejumlah protein. Jika ada sedikit lebih banyak protein dalam makanan, maka ini tidak akan membahayakan kesehatan. Kelebihan jumlah asam amino dalam hal ini hanya digunakan sebagai sumber energi tambahan.

Tetapi jika seseorang tidak berolahraga, dan pada saat yang sama mengkonsumsi lebih dari 1,75 gram protein per kilogram berat, maka kelebihan protein terakumulasi di hati, yang diubah menjadi senyawa nitrogen dan glukosa. Senyawa nitrogen (urea) harus dikeluarkan oleh ginjal dari tubuh tanpa gagal.

Selain itu, dengan kelebihan protein, reaksi asam tubuh terjadi, yang menyebabkan hilangnya kalsium karena perubahan pola minum. Selain itu, makanan daging kaya protein sering mengandung purin, beberapa di antaranya disimpan di persendian selama metabolisme dan menyebabkan perkembangan asam urat. Perlu dicatat bahwa gangguan yang berhubungan dengan kelebihan protein jauh lebih jarang daripada gangguan yang berhubungan dengan kekurangan protein.

Penilaian jumlah protein yang cukup dalam makanan dilakukan sesuai dengan keadaan keseimbangan nitrogen. Di dalam tubuh, sintesis protein baru dan pelepasan produk akhir metabolisme protein terus berlangsung. Komposisi protein termasuk nitrogen, yang tidak terkandung dalam lemak atau karbohidrat. Dan jika nitrogen disimpan dalam tubuh sebagai cadangan, itu secara eksklusif dalam komposisi protein. Dengan pemecahan protein, itu harus menonjol bersama dengan urin. Agar fungsi tubuh dapat dilakukan pada tingkat yang tepat, diperlukan untuk mengisi kembali nitrogen yang dihilangkan. Keseimbangan nitrogen berarti bahwa jumlah nitrogen yang dikonsumsi sesuai dengan jumlah yang dikeluarkan dari tubuh.

Nutrisi protein


Manfaat protein makanan dievaluasi oleh koefisien kecernaan protein. Koefisien ini memperhitungkan nilai kimia (komposisi asam amino), dan nilai biologis (persentase pencernaan protein). Sumber protein lengkap adalah makanan yang memiliki faktor kecernaan 1,00.

Faktor kecernaan adalah 1,00 dalam makanan berikut: telur, protein kedelai, susu. Daging sapi menunjukkan koefisien 0,92.

Produk-produk ini adalah sumber protein berkualitas tinggi, tetapi Anda harus ingat bahwa mereka mengandung banyak lemak, jadi tidak diinginkan untuk menyalahgunakan frekuensi mereka dalam makanan. Selain dari jumlah yang besar protein, kelebihan lemak juga akan masuk ke dalam tubuh.

Makanan berprotein tinggi yang disukai: keju kedelai, keju rendah lemak, daging sapi muda tanpa lemak, putih telur, keju cottage rendah lemak, ikan segar dan makanan laut, domba, ayam, daging putih.
Makanan yang kurang disukai antara lain: susu dan yogurt dengan tambahan gula, daging merah (tenderloin), daging ayam dan kalkun gelap, potongan rendah lemak, keju cottage buatan sendiri, daging olahan berupa bacon, salami, ham.

Putih telur adalah protein murni tanpa lemak. Daging tanpa lemak mengandung sekitar 50% kilokalori yang berasal dari protein; dalam produk yang mengandung pati - 15%; dalam susu skim - 40%; dalam sayuran - 30%.

Aturan utama saat memilih makanan protein adalah sebagai berikut: jumlah besar protein per unit kalori dan rasio kecernaan protein yang tinggi. Yang terbaik adalah makan makanan rendah lemak dan konten tinggi protein. Data kalori dapat ditemukan pada kemasan produk apa pun. Data umum tentang kandungan protein dan lemak dalam produk-produk yang kandungan kalorinya sulit dihitung dapat ditemukan dalam tabel khusus.

Protein yang diberi perlakuan panas lebih mudah dicerna, karena tersedia untuk kerja enzim saluran pencernaan. Namun, perlakuan panas dapat mengurangi nilai biologis protein karena fakta bahwa beberapa asam amino dihancurkan.

Kandungan protein dan lemak beberapa produk makanan

Produk Protein, gram lemak, gram
Ayam 20,8 8,9
Sebuah jantung 15 3
Daging babi tanpa lemak 16,3 27,8
Daging sapi 18,9 12,3
Daging sapi muda 19,7 1,2
Sosis rebus dokter 13,7 22,9
Sosis rebus diet 12,2 13,5
Pollock 15,8 0,7
Ikan haring 17,7 19,6
Sturgeon kaviar granular 28,6 9,8
Roti gandum dari tepung terigu I grade 7,6 2,3
Roti gandum hitam 4,5 0,8
Kue-kue manis 7,2 4,3
Sangat berguna untuk mengkonsumsi produk kedelai: keju tahu, susu, daging. Kedelai benar-benar mengandung semua asam amino yang diperlukan dalam rasio yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan tubuh. Selain itu, diserap dengan baik.
Kasein yang ditemukan dalam susu juga merupakan protein lengkap. Koefisien kecernaannya adalah 1,00. Kombinasi kasein yang diisolasi dari susu dan kedelai memungkinkan untuk dibuat makanan sehat Mereka tinggi protein dan bebas laktosa, membuatnya cocok untuk orang yang tidak toleran laktosa. Kelebihan lain dari produk tersebut adalah tidak mengandung whey, yang merupakan sumber potensial alergen.

Metabolisme protein


Untuk menyerap protein, tubuh membutuhkan banyak energi. Pertama-tama, tubuh harus memecah rantai asam amino protein menjadi beberapa rantai pendek, atau menjadi asam amino itu sendiri. Proses ini cukup panjang dan membutuhkan berbagai enzim yang harus dibuat dan diangkut oleh tubuh ke dalam saluran pencernaan. Produk sisa metabolisme protein - senyawa nitrogen - harus dikeluarkan dari tubuh.


Semua tindakan ini secara total mengkonsumsi sejumlah besar energi untuk penyerapan makanan protein. Oleh karena itu, makanan berprotein merangsang percepatan metabolisme dan peningkatan biaya energi untuk proses internal.

Tubuh dapat menghabiskan sekitar 15% dari total kandungan kalori makanan untuk asimilasi makanan.
Makanan dengan kandungan protein tinggi, dalam proses metabolisme, berkontribusi pada peningkatan produksi panas. Suhu tubuh sedikit meningkat, yang mengarah pada konsumsi energi tambahan untuk proses termogenesis.

Protein tidak selalu digunakan sebagai zat energi. Ini disebabkan oleh fakta bahwa penggunaannya sebagai sumber energi bagi tubuh mungkin tidak menguntungkan, karena dari sejumlah lemak dan karbohidrat tertentu Anda bisa mendapatkan lebih banyak kalori dan jauh lebih efisien daripada dari jumlah protein yang sama. Selain itu, jarang ada kelebihan protein dalam tubuh, dan jika ada, maka sebagian besar kelebihan protein digunakan untuk menjalankan fungsi plastik.

Dalam hal diet kekurangan sumber energi berupa lemak dan karbohidrat, tubuh diambil untuk menggunakan akumulasi lemak.

Jumlah protein yang cukup dalam makanan membantu mengaktifkan dan menormalkan metabolisme yang lambat pada orang-orang yang mengalami obesitas, dan juga membantu mempertahankan massa otot.

Jika tidak ada cukup protein, tubuh beralih menggunakan protein otot. Hal ini dikarenakan otot tidak begitu penting untuk pemeliharaan tubuh. Sebagian besar kalori dibakar dalam serat otot, dan penurunan massa otot mengurangi biaya energi tubuh.

Sangat sering, orang yang mengikuti berbagai diet untuk menurunkan berat badan memilih diet di mana sangat sedikit protein yang masuk ke dalam tubuh dengan makanan. Biasanya, ini adalah diet sayur atau buah. Selain membahayakan, diet seperti itu tidak akan membawa apa-apa. Fungsi organ dan sistem dengan kekurangan protein terhambat, yang menyebabkan berbagai gangguan dan penyakit. Setiap diet harus diperhatikan dalam hal kebutuhan tubuh akan protein.

Proses seperti asimilasi protein dan penggunaannya dalam kebutuhan energi, serta ekskresi produk metabolisme protein, memerlukan lebih cair. Agar tidak mengalami dehidrasi, Anda perlu mengonsumsi sekitar 2 liter air per hari.

Serta makromolekul biologis lainnya (polisakarida, lipid dan asam nukleat), protein adalah komponen yang diperlukan semua organisme hidup dan memainkan peran yang menentukan dalam kehidupan sel. Protein melakukan proses metabolisme. Mereka adalah bagian dari struktur intraseluler - organel dan sitoskeleton, disekresikan ke ruang ekstraseluler, di mana mereka dapat bertindak sebagai sinyal yang ditransmisikan antar sel, berpartisipasi dalam hidrolisis makanan dan pembentukan zat antar sel.

Klasifikasi protein menurut fungsinya agak sewenang-wenang, karena protein yang sama dapat melakukan beberapa fungsi. Contoh multifungsi yang dipelajari dengan baik adalah lisil-tRNA sintetase, enzim dari kelas sintetase aminoasil-tRNA, yang tidak hanya menempelkan residu lisin pada tRNA, tetapi juga mengatur transkripsi beberapa gen. Protein melakukan banyak fungsi karena aktivitas enzimatiknya. Jadi, enzim adalah protein motorik miosin, protein pengatur protein kinase, protein transpor natrium-kalium adenosin trifosfatase, dll.

Model molekul enzim urease bakteri Helicobacter pylori

fungsi katalitik

Fungsi protein yang paling terkenal dalam tubuh adalah mengkatalisis berbagai reaksi kimia. Enzim adalah protein yang memiliki sifat katalitik spesifik, yaitu setiap enzim mengkatalis satu atau lebih reaksi yang serupa. Enzim mengkatalisis reaksi yang memecah molekul kompleks (katabolisme) dan mensintesisnya (anabolisme), termasuk replikasi dan perbaikan DNA, dan sintesis matriks RNA. Pada tahun 2013, lebih dari 5.000 enzim telah dideskripsikan. Percepatan reaksi sebagai hasilnya katalisis enzimatik bisa sangat besar: misalnya, reaksi yang dikatalisis oleh enzim orotidine-5 "-fosfat dekarboksilase berlangsung 10 17 kali lebih cepat daripada yang tidak dikatalisis (periode setengah reaksi untuk dekarboksilasi asam orotik adalah 78 juta tahun tanpa enzim dan 18 milidetik dengan partisipasi enzim) Molekul yang menempel pada enzim dan berubah sebagai hasil reaksi disebut substrat.

Meskipun enzim biasanya terdiri dari ratusan residu asam amino, hanya sebagian kecil dari mereka yang berinteraksi dengan substrat, dan bahkan lebih sedikit - rata-rata 3-4 residu asam amino, sering terletak berjauhan dalam struktur primer - terlibat langsung dalam katalisis. . Bagian dari molekul enzim yang menyediakan pengikatan substrat dan katalisis disebut situs aktif.

Persatuan Biokimia Internasional dan biologi molekuler pada tahun 1992 mengusulkan versi final dari tata nama hierarkis enzim berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisisnya. Menurut tata nama ini, nama-nama enzim harus selalu memiliki akhiran - aza dan dibentuk dari nama reaksi yang dikatalisis dan substratnya. Setiap enzim diberi kode individu, yang dengannya mudah untuk menentukan posisinya dalam hierarki enzim. Menurut jenis reaksi yang dikatalisis, semua enzim dibagi menjadi 6 kelas:

  • EC 1: Oksidoreduktase mengkatalisis reaksi redoks;
  • EC 2: Transferase yang mengkatalisis transfer kelompok kimia dari satu molekul substrat ke molekul lain;
  • EC 3: Hidrolase mengkatalisasi hidrolisis ikatan kimia;
  • EC 4: Liase yang mengkatalisis pemutusan ikatan kimia tanpa hidrolisis untuk membentuk ikatan rangkap di salah satu produk;
  • EC 5: Isomerase yang mengkatalisis struktur atau perubahan geometris dalam molekul substrat;
  • EC 6: Ligase yang mengkatalisis pembentukan ikatan kimia antara substrat dengan hidrolisis ikatan difosfat ATP atau trifosfat serupa.

fungsi struktural

Lagi: Fungsi struktural protein, protein fibrilar

Protein struktural sitoskeleton, seperti sejenis angker, memberi bentuk pada sel dan banyak organel dan terlibat dalam mengubah bentuk sel. Sebagian besar protein struktural berbentuk filamen: monomer aktin dan tubulin, misalnya, berbentuk globular, protein larut, tetapi setelah polimerisasi mereka membentuk filamen panjang yang membentuk sitoskeleton, memungkinkan sel untuk mempertahankan bentuknya. Kolagen dan elastin adalah komponen utama zat antar sel jaringan ikat (misalnya, tulang rawan), dan rambut, kuku, bulu burung, dan beberapa cangkang terbuat dari protein struktural lain, keratin.

Fungsi pelindung

Lagi: Fungsi pelindung protein

Ada beberapa jenis fungsi pelindung protein:

  1. Perlindungan fisik. Perlindungan fisik tubuh disediakan oleh Kolagen - protein yang membentuk dasar zat antar sel jaringan ikat (termasuk tulang, tulang rawan, tendon dan lapisan dalam kulit (kulit)); keratin, yang membentuk dasar pelindung tanduk, rambut, bulu, tanduk, dan turunan lain dari epidermis. Biasanya protein tersebut dianggap sebagai protein dengan fungsi struktural. Contoh protein dari kelompok ini adalah fibrinogen dan trombin yang terlibat dalam pembekuan darah.
  2. Perlindungan bahan kimia. Pengikatan racun ke molekul protein dapat memberikan detoksifikasi mereka. Peran yang sangat menentukan dalam detoksifikasi pada manusia dimainkan oleh enzim hati yang memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk yang larut, yang berkontribusi pada penghapusan cepat racun dari tubuh.
  3. Perlindungan kekebalan. Protein yang membentuk darah dan cairan biologis lainnya terlibat dalam respons pertahanan tubuh terhadap kerusakan dan serangan patogen. Protein sistem komplemen dan antibodi (imunoglobulin) termasuk dalam protein kelompok kedua; mereka menetralkan bakteri, virus atau protein asing. Antibodi yang merupakan bagian dari sistem imun adaptif menempel pada antibodi asing untuk organisme yang diberikan zat, antigen, dan dengan demikian menetralkan mereka, mengarahkan mereka ke tempat-tempat penghancuran. Antibodi dapat disekresikan ke dalam ruang antar sel atau menjadi melekat pada membran limfosit B khusus yang disebut sel plasma.

Fungsi pengaturan

Lagi: Aktivator (protein), proteasom, Fungsi pengaturan protein

Banyak proses di dalam sel diatur oleh molekul protein, yang tidak berfungsi sebagai sumber energi atau bahan bangunan untuk sel. Protein ini mengatur perkembangan sel melalui siklus sel, transkripsi, translasi, splicing, aktivitas protein lain, dan banyak proses lainnya. Fungsi pengaturan protein dilakukan baik karena aktivitas enzimatik (misalnya, protein kinase), atau karena ikatan spesifik dengan molekul lain. Dengan demikian, faktor transkripsi, protein aktivator dan protein represor, dapat mengatur intensitas transkripsi gen dengan mengikat urutan pengaturannya. Pada tingkat translasi, pembacaan banyak mRNA juga diatur oleh penambahan faktor protein.

Peran paling penting dalam pengaturan proses intraseluler dimainkan oleh protein kinase dan protein fosfatase - enzim yang mengaktifkan atau menekan aktivitas protein lain dengan menempelkannya atau menghilangkan gugus fosfat.

Fungsi sinyal

Lagi: Fungsi pensinyalan protein, Hormon, Sitokin

Fungsi pensinyalan protein adalah kemampuan protein untuk berfungsi sebagai zat pemberi sinyal, mentransmisikan sinyal antar sel, jaringan, organ, dan organisme. Fungsi pensinyalan sering digabungkan dengan fungsi pengaturan, karena banyak protein pengatur intraseluler juga melakukan transduksi sinyal.

Fungsi sinyal dilakukan oleh protein-hormon, sitokin, faktor pertumbuhan, dll.

Hormon dibawa dalam darah. Sebagian besar hormon hewan adalah protein atau peptida. Pengikatan hormon ke reseptornya adalah sinyal yang memicu respons sel. Hormon mengatur konsentrasi zat dalam darah dan sel, pertumbuhan, reproduksi dan proses lainnya. Contoh protein tersebut adalah insulin, yang mengatur konsentrasi glukosa dalam darah.

Sel berinteraksi satu sama lain menggunakan protein sinyal yang ditransmisikan melalui zat antar sel. Protein tersebut termasuk, misalnya, sitokin dan faktor pertumbuhan.

Sitokin adalah molekul pemberi sinyal peptida. Mereka mengatur interaksi antar sel, menentukan kelangsungan hidup mereka, merangsang atau menekan pertumbuhan, diferensiasi, aktivitas fungsional dan apoptosis, dan memastikan koordinasi tindakan sistem kekebalan, endokrin dan saraf. Contoh sitokin adalah faktor nekrosis tumor, yang mengirimkan sinyal inflamasi antara sel-sel tubuh.

fungsi transportasi

Lagi: Fungsi transpor protein

Protein terlarut yang terlibat dalam pengangkutan molekul kecil harus memiliki afinitas (afinitas) yang tinggi terhadap substrat bila terdapat dalam konsentrasi tinggi, dan mudah untuk melepaskannya di tempat konsentrasi substrat rendah. Contoh protein transpor adalah hemoglobin, yang membawa oksigen dari paru-paru ke seluruh jaringan dan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru, dan selain itu, protein homolog ditemukan di semua kerajaan organisme hidup.

Beberapa protein membran terlibat dalam pengangkutan molekul kecil melalui membran sel, mengubah permeabilitasnya. Komponen lipid membran tahan air (hidrofobik), yang mencegah difusi molekul polar atau bermuatan (ion). Protein transpor membran umumnya diklasifikasikan menjadi protein saluran dan protein pembawa. Protein saluran mengandung pori-pori berisi air internal yang memungkinkan ion (melalui saluran ion) atau molekul air (melalui aquaporin) untuk bergerak melintasi membran. Banyak saluran ion khusus untuk pengangkutan hanya satu ion; dengan demikian, saluran kalium dan natrium sering membedakan antara ion serupa ini dan hanya memungkinkan satu dari mereka untuk melewatinya. Protein pembawa mengikat, seperti enzim, setiap molekul atau ion yang mereka bawa dan, tidak seperti saluran, dapat secara aktif mengangkut menggunakan energi ATP. "Pembangkit tenaga sel" - ATP sintase, yang melakukan sintesis ATP karena gradien proton, juga dapat dikaitkan dengan protein transpor membran.

Fungsi cadangan (cadangan)

Protein ini termasuk yang disebut protein cadangan, yang disimpan sebagai sumber energi dan materi dalam benih tanaman (misalnya, globulin 7S dan 11S) dan telur hewan. Sejumlah protein lain digunakan dalam tubuh sebagai sumber asam amino, yang pada gilirannya merupakan prekursor biologis. zat aktif yang mengatur proses metabolisme.

Fungsi reseptor

Lagi: Reseptor sel

Reseptor protein dapat ditemukan baik di sitoplasma dan terintegrasi ke dalam membran sel. Satu bagian dari molekul reseptor menerima sinyal, yang seringkali berupa bahan kimia, dan dalam beberapa kasus cahaya, dampak mekanis(misalnya peregangan) dan rangsangan lainnya. Ketika sinyal diterapkan ke area tertentu molekul - reseptor protein - terjadi perubahan konformasi. Akibatnya, konformasi bagian lain dari molekul, yang mentransmisikan sinyal ke komponen seluler lainnya, berubah. Ada beberapa mekanisme sinyal. Beberapa reseptor mengkatalisis reaksi kimia; yang lain melayani saluran ion, yang membuka atau menutup saat sinyal diterapkan; yang lain secara khusus mengikat molekul pembawa pesan intraseluler. Pada reseptor membran, bagian molekul yang berikatan dengan molekul sinyal terletak pada permukaan sel, sedangkan domain pengirim sinyal berada di dalam.

Fungsi motorik (motorik)

Seluruh kelas protein motorik menyediakan gerakan tubuh, misalnya, kontraksi otot, termasuk penggerak (miosin), gerakan sel di dalam tubuh (misalnya, gerakan leukosit amoeboid), gerakan silia dan flagela, dan di samping itu, aktif dan terarah. transportasi intraseluler (kinesin, dynein). Dynein dan kinesin mengangkut molekul sepanjang mikrotubulus menggunakan hidrolisis ATP sebagai sumber energi. Dynein membawa molekul dan organel dari bagian perifer sel menuju sentrosom, kinesin - ke berlawanan arah. Dynein juga bertanggung jawab untuk pergerakan silia dan flagela pada eukariota. Varian sitoplasma miosin dapat mengambil bagian dalam pengangkutan molekul dan organel melalui mikrofilamen.

ARTIKEL TERKAIT