Fungsi tubuh manusia menjadi jelas pada awal abad ke-19. Para ilmuwan menyebut zat-zat ini dengan istilah Yunani "protein", dari kata protos - "utama, pertama".

Fitur utama dari senyawa kimia ini adalah bahwa mereka adalah dasar yang digunakan tubuh untuk membuat sel-sel baru. Fungsi lainnya adalah menyediakan proses regulasi dan 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 yang mencolok adalah protein insulin); dalam mengatur proses pencernaan, metabolisme energi; dalam melindungi tubuh.

Struktur kimia zat ini ditentukan oleh jumlah asam amino yang menyusun molekul protein. Ukuran molekulnya cukup besar. Zat-zat ini adalah zat organik bermolekul tinggi 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 biologisnya dan menurut asam amino mana yang termasuk dalam komposisinya. Untuk nutrisi kita, bukan protein itu sendiri yang berharga, tetapi asam amino yang menyusunnya. Asam amino adalah 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 tidak ditentukan oleh jumlah protein yang masuk, tetapi oleh komposisi kualitatifnya. Misalnya, kentang, kol 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. Pemecahan dan transformasi beberapa zat menjadi zat lain terjadi dengan pelepasan energi yang dibutuhkan oleh tubuh.

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 kerugiannya, diet harus mengandung zat-zat ini dalam jumlah yang cukup untuk memastikan kesehatan tubuh.

Konsumsi zat protein oleh tubuh tergantung pada berbagai faktor: melakukan pekerjaan fisik yang sulit atau sedang beristirahat; kondisi emosional. Per hari, tingkat asupan protein adalah total setidaknya 50 gram untuk orang dewasa (ini kira-kira 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 keyakinan pribadi (vegetarianisme) atau karena alasan kesehatan (masalah dengan saluran pencernaan dan nutrisi makanan), Anda memiliki pembatasan diet, maka Anda perlu berkonsultasi dengan ahli gizi untuk menyesuaikan diet 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 biokimia yang terjadi di dalam tubuh. Mereka dapat disebut katalis biokimia.
Protein membentuk sitoskeleton, yang mempertahankan bentuk sel. Tanpa protein, keberhasilan fungsi sistem kekebalan tidak mungkin.

Sumber makanan protein yang sangat baik 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. Untuk pencapaian ini, F. Senger menerima Hadiah 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 terpisah setelah dia melihat properti mereka untuk mengubah sifat (atau lipat) di bawah pengaruh asam atau suhu tinggi. Dia menyelidiki fibrin (terisolasi dari darah), gluten (terisolasi dari gandum) dan albumin (putih telur).


Ilmuwan Belanda G. Mulder melengkapi karya ilmiah rekan Prancisnya de Fourcroix dan menganalisis komposisi proteinnya. 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 umum untuk 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 yang dapat dimurnikan dalam jumlah yang signifikan dengan biaya minimal - ini adalah protein darah, protein ayam, berbagai racun, enzim asal pencernaan atau metabolisme, yang dilepaskan setelah penyembelihan ternak. Pada akhir 1950-an, dimungkinkan untuk memurnikan ribonuklease pankreas sapi. Zat inilah yang telah menjadi objek eksperimen bagi banyak ilmuwan.

Dalam ilmu pengetahuan modern, studi tentang protein terus 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 dikenal 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

Sebagai aturan, protein mempertahankan sifat fisikokimia dan struktur organisme hidup tempat mereka berasal. 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 dapat terjadi sebagian atau seluruhnya, ireversibel atau reversibel. Contoh denaturasi ireversibel yang paling populer dan sehari-hari adalah telur 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 dengan menggunakan garam amonium. Denaturasi reversibel digunakan sebagai metode pemurnian protein.

Protein sederhana dan kompleks

Selain rantai peptida, beberapa protein juga mengandung unit struktural non-asam amino. 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.

Menurut sifat kimia protein kompleks, lima kelas dibedakan:

• 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. Masing-masing protein yang disintesis terdiri dari urutan asam amino yang terhubung yang benar-benar unik. Urutan unik ditentukan oleh faktor seperti urutan nukleotida dari gen yang mengkode 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 seluler, 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-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 adalah 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 terlibat langsung 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 dari 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, jalannya 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

Sebagian besar 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.
Protein kinase memainkan peran penting 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 pengatur intraseluler 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 sel-sel yang berbeda, dan juga menentukan kelangsungan hidup sel-sel ini, menghambat atau merangsang pertumbuhan dan aktivitas fungsional mereka. 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 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 mentransfer karbon dioksida kembali dari jaringan ke paru-paru. Protein yang 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 sel).

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.

Tidak ada norma yang seragam untuk kebutuhan protein harian. 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 karena munculnya perubahan mendalam di hati, perubahan kadar hormon, gangguan fungsi kelenjar endokrin, gangguan penyerapan nutrisi, gangguan memori dan kinerja, dan 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 dicatat pada orang yang telah mengikuti diet rendah kalori dengan kekurangan protein yang nyata untuk waktu yang lama. Sebagai aturan, penyebab langsung kematian dalam kasus ini adalah 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.

Setiap aktivitas yang bersifat 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 aktivitas fisik yang intens, 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 rejimen minum. Selain itu, makanan daging yang 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 dilakukan pada tingkat yang diinginkan, perlu 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 jumlah protein yang banyak, jumlah lemak yang berlebihan 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 meliputi: susu dan yoghurt dengan tambahan gula, daging merah (tenderloin), daging ayam dan kalkun gelap, potongan rendah lemak, keju cottage buatan sendiri, daging olahan dalam bentuk 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 diet protein adalah sebagai berikut: lebih banyak protein per unit kalori dan rasio kecernaan protein yang tinggi. Sebaiknya konsumsi makanan yang rendah lemak dan 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 pada beberapa makanan

Produk	Protein, gram	Lemak, gram
Ayam	20,8	8,9
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 membuat makanan sehat dengan kandungan protein tinggi, sementara mereka tidak mengandung laktosa, yang memungkinkan untuk dikonsumsi oleh orang yang menderita intoleransi 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 lama 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 memungkinkan Anda untuk 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 penyerapan protein dan penggunaannya dalam kebutuhan energi, serta ekskresi produk metabolisme protein, membutuhkan lebih banyak cairan. Agar tidak mengalami dehidrasi, Anda perlu mengonsumsi sekitar 2 liter air per hari.

Tapi kehidupan di planet kita berasal dari tetesan coacervate. Itu juga merupakan molekul protein. Artinya, kesimpulannya adalah bahwa senyawa kimia inilah yang menjadi dasar dari semua kehidupan yang ada saat ini. Tapi apa itu struktur protein? Peran apa yang mereka mainkan dalam tubuh dan kehidupan manusia saat ini? Apa saja jenis protein yang ada? Mari kita coba mencari tahu.

Protein: konsep umum

Dari sudut pandang, molekul zat yang dipertimbangkan adalah urutan asam amino yang saling berhubungan oleh ikatan peptida.

Setiap asam amino memiliki dua gugus fungsi:

• karboksil -COOH;
• gugus amino -NH2.

Di antara mereka terjadi pembentukan ikatan dalam molekul yang berbeda. Dengan demikian, ikatan peptida memiliki bentuk -CO-NH. Sebuah molekul protein dapat mengandung ratusan atau ribuan kelompok seperti itu, itu akan tergantung pada zat tertentu. Jenis protein sangat beragam. Diantaranya ada yang mengandung asam amino esensial bagi tubuh, yang artinya harus dicerna bersama makanan. Ada varietas yang melakukan fungsi penting dalam membran sel dan sitoplasmanya. Katalis biologis juga diisolasi - enzim, yang juga merupakan molekul protein. Mereka banyak digunakan dalam kehidupan manusia, dan tidak hanya berpartisipasi dalam proses biokimia makhluk hidup.

Berat molekul senyawa yang dipertimbangkan dapat bervariasi dari beberapa puluh hingga jutaan. Bagaimanapun, jumlah unit monomer dalam rantai polipeptida besar tidak terbatas dan tergantung pada jenis zat tertentu. Protein dalam bentuknya yang murni, dalam konformasi aslinya, dapat dilihat ketika memeriksa telur ayam dalam massa koloid padat berwarna kuning muda, transparan, di mana kuning telur berada - ini adalah zat yang diinginkan. Hal yang sama dapat dikatakan tentang keju cottage bebas lemak Produk ini juga hampir murni protein dalam bentuk alami.

Namun, tidak semua senyawa yang dipertimbangkan memiliki struktur spasial yang sama. Secara total, empat organisasi molekul dibedakan. Spesies menentukan sifat-sifatnya dan berbicara tentang kompleksitas struktur. Juga diketahui bahwa molekul yang lebih terjerat secara spasial menjalani pemrosesan ekstensif pada manusia dan hewan.

Jenis struktur protein

Ada empat dari mereka secara total. Mari kita lihat apa itu masing-masing.

1. Utama. Merupakan urutan linier asam amino yang biasa dihubungkan oleh ikatan peptida. Tidak ada tikungan spasial, tidak ada spiralisasi. Jumlah tautan yang termasuk dalam polipeptida bisa mencapai beberapa ribu. Jenis protein dengan struktur serupa adalah glisilalanin, insulin, histon, elastin, dan lain-lain.
2. Sekunder. Ini terdiri dari dua rantai polipeptida yang dipilin dalam bentuk spiral dan berorientasi satu sama lain dengan putaran yang terbentuk. Dalam hal ini, ikatan hidrogen terbentuk di antara mereka, menyatukan mereka. Ini adalah bagaimana molekul protein tunggal terbentuk. Jenis-jenis protein dari jenis ini adalah sebagai berikut: lisozim, pepsin dan lain-lain.
3. Konformasi tersier. Ini adalah struktur sekunder yang padat dan digulung secara kompak. Di sini, jenis interaksi lain muncul, selain ikatan hidrogen - ini adalah interaksi van der Waals dan gaya tarik elektrostatik, kontak hidrofilik-hidrofobik. Contoh strukturnya adalah albumin, fibroin, protein sutra, dan lain-lain.
4. Kuarter. Struktur yang paling kompleks, yaitu beberapa rantai polipeptida yang dipilin menjadi spiral, digulung menjadi bola dan disatukan menjadi globul. Contoh seperti insulin, feritin, hemoglobin, kolagen menggambarkan konformasi protein seperti itu.

Jika kita mempertimbangkan semua struktur molekul yang diberikan secara rinci dari sudut pandang kimia, maka analisisnya akan memakan waktu lama. Memang, pada kenyataannya, semakin tinggi konfigurasi, semakin kompleks dan rumit strukturnya, semakin banyak jenis interaksi yang diamati dalam molekul.

Denaturasi molekul protein

Salah satu sifat kimia polipeptida yang paling penting adalah kemampuannya untuk terurai di bawah pengaruh kondisi atau bahan kimia tertentu. Misalnya, berbagai jenis denaturasi protein tersebar luas. Apa proses ini? Ini terdiri dari penghancuran struktur asli protein. Artinya, jika pada awalnya molekul memiliki struktur tersier, maka setelah aksi agen khusus itu akan runtuh. Namun, urutan residu asam amino tetap tidak berubah dalam molekul. Protein yang terdenaturasi dengan cepat kehilangan sifat fisik dan kimianya.

Reagen apa yang dapat menyebabkan proses penghancuran konformasi? Ada beberapa.

1. Suhu. Ketika dipanaskan, ada penghancuran bertahap dari struktur molekul kuarter, tersier, sekunder. Secara visual, ini dapat diamati, misalnya, ketika menggoreng telur ayam biasa. "Protein" yang dihasilkan adalah struktur utama polipeptida albumin yang ada dalam produk mentah.
2. Radiasi.
3. Tindakan oleh agen kimia kuat: asam, alkali, garam logam berat, pelarut (misalnya, alkohol, eter, benzena, dan lainnya).

Proses ini kadang-kadang juga disebut peleburan molekul. Jenis-jenis denaturasi protein tergantung pada agen yang bekerja di dalamnya. Selain itu, dalam beberapa kasus, proses sebaliknya terjadi. Ini adalah renaturasi. Tidak semua protein dapat mengembalikan strukturnya kembali, tetapi sebagian besar dari mereka dapat melakukan ini. Jadi, ahli kimia dari Australia dan Amerika melakukan renaturasi telur ayam rebus menggunakan beberapa reagen dan metode sentrifugasi.

Proses ini penting bagi organisme hidup dalam sintesis rantai polipeptida oleh ribosom dan rRNA dalam sel.

Hidrolisis molekul protein

Seiring dengan denaturasi, protein dicirikan oleh sifat kimia lain - hidrolisis. Ini juga merupakan penghancuran konformasi asli, tetapi tidak pada struktur primer, tetapi sepenuhnya pada asam amino individu. Bagian penting dari pencernaan adalah hidrolisis protein. Jenis-jenis hidrolisis polipeptida adalah sebagai berikut.

1. Bahan kimia. Berdasarkan aksi asam atau basa.
2. biologis atau enzimatik.

Namun, esensi proses tetap tidak berubah dan tidak tergantung pada jenis hidrolisis protein apa yang terjadi. Akibatnya, asam amino terbentuk, yang diangkut ke semua sel, organ, dan jaringan. Transformasi lebih lanjut mereka terdiri dari partisipasi sintesis polipeptida baru, yang sudah diperlukan untuk organisme tertentu.

Dalam industri, proses hidrolisis molekul protein digunakan hanya untuk mendapatkan asam amino yang diinginkan.

Fungsi protein dalam tubuh

Berbagai jenis protein, karbohidrat, lemak merupakan komponen penting untuk fungsi normal dari setiap sel. Dan itu berarti seluruh organisme secara keseluruhan. Oleh karena itu, peran mereka sebagian besar disebabkan oleh tingkat signifikansi dan keberadaan yang tinggi di dalam makhluk hidup. Ada beberapa fungsi utama molekul polipeptida.

1. katalis. Ini dilakukan oleh enzim yang memiliki struktur protein. Kita akan membicarakannya nanti.
2. Struktural. Jenis-jenis protein dan fungsinya dalam tubuh terutama mempengaruhi struktur sel itu sendiri, bentuknya. Selain itu, polipeptida yang melakukan peran ini membentuk rambut, kuku, cangkang moluska, dan bulu burung. Mereka juga merupakan angker tertentu dalam tubuh sel. Tulang rawan juga terdiri dari jenis protein ini. Contoh: tubulin, keratin, aktin dan lain-lain.
3. Peraturan. Fungsi ini dimanifestasikan dalam partisipasi polipeptida dalam proses seperti: transkripsi, translasi, siklus sel, splicing, pembacaan mRNA, dan lain-lain. Dalam semua itu, mereka memainkan peran penting sebagai regulator.
4. Sinyal. Fungsi ini dilakukan oleh protein yang terletak di membran sel. Mereka mengirimkan sinyal yang berbeda dari satu unit ke unit lain, dan ini mengarah pada komunikasi antar jaringan. Contoh: sitokin, insulin, faktor pertumbuhan dan lain-lain.
5. Mengangkut. Beberapa jenis protein dan fungsinya yang mereka lakukan sangat penting. Ini terjadi, misalnya, dengan protein hemoglobin. Ini mengangkut oksigen dari sel ke sel dalam darah. Bagi seseorang itu tak tergantikan.
6. Cadangan atau cadangan. Polipeptida semacam itu terakumulasi dalam telur tumbuhan dan hewan sebagai sumber nutrisi dan energi tambahan. Contohnya adalah globulin.
7. Motor. Fungsi yang sangat penting, terutama untuk organisme dan bakteri yang paling sederhana. Lagi pula, mereka hanya bisa bergerak dengan bantuan flagela atau silia. Dan organel ini, menurut sifatnya, tidak lebih dari protein. Contoh polipeptida tersebut adalah sebagai berikut: miosin, aktin, kinesin dan lain-lain.

Jelas, fungsi protein dalam tubuh manusia dan makhluk hidup lainnya sangat banyak dan penting. Ini sekali lagi menegaskan bahwa tanpa senyawa yang kita pertimbangkan, kehidupan di planet kita tidak mungkin.

Fungsi pelindung protein

Polipeptida dapat melindungi dari berbagai pengaruh: kimia, fisik, biologis. Misalnya, jika tubuh berada dalam bahaya dalam bentuk virus atau bakteri yang bersifat asing, maka imunoglobulin (antibodi) masuk ke dalam pertempuran dengan mereka, melakukan peran protektif.

Jika kita berbicara tentang efek fisik, maka fibrin dan fibrinogen, yang terlibat dalam pembekuan darah, memainkan peran penting di sini.

Protein makanan

Jenis-jenis protein makanan adalah sebagai berikut:

• lengkap - yang mengandung semua asam amino yang diperlukan untuk tubuh;
• tidak lengkap - yang memiliki komposisi asam amino tidak lengkap.

Namun, keduanya penting bagi tubuh manusia. Terutama kelompok pertama. Setiap orang, terutama selama periode perkembangan intensif (masa kanak-kanak dan remaja) dan pubertas, harus mempertahankan tingkat protein yang konstan dalam dirinya. Lagi pula, kita telah mempertimbangkan fungsi yang dilakukan molekul-molekul luar biasa ini, dan kita tahu bahwa praktis tidak ada satu proses pun, tidak ada satu pun reaksi biokimia dalam diri kita yang dapat dilakukan tanpa partisipasi polipeptida.

Itulah mengapa perlu untuk mengonsumsi setiap hari norma protein harian yang terkandung dalam produk-produk berikut:

• telur;
• susu;
• Pondok keju;
• daging dan ikan;
• kacang polong;
• kacang polong;
• kacang;
• gandum;
• gandum;
• lentil dan lain-lain.

Jika seseorang mengkonsumsi 0,6 g polipeptida per kg berat badan per hari, maka seseorang tidak akan pernah kekurangan senyawa ini. Jika untuk waktu yang lama tubuh tidak menerima protein yang diperlukan, maka terjadi penyakit, yang disebut kelaparan asam amino. Hal ini menyebabkan gangguan metabolisme yang parah dan, sebagai akibatnya, banyak penyakit lainnya.

Protein dalam sel

Di dalam unit struktural terkecil dari semua makhluk hidup - sel - ada juga protein. Selain itu, mereka melakukan hampir semua fungsi di atas di sana. Pertama-tama, sitoskeleton sel terbentuk, terdiri dari mikrotubulus, mikrofilamen. Ini berfungsi untuk mempertahankan bentuk, serta untuk transportasi di dalam antar organel. Berbagai ion dan senyawa bergerak di sepanjang molekul protein, seperti di sepanjang saluran atau rel.

Peran protein yang terbenam dalam membran dan terletak di permukaannya juga penting. Di sini mereka melakukan fungsi reseptor dan sinyal, mengambil bagian dalam pembangunan membran itu sendiri. Mereka berjaga-jaga, yang berarti mereka memainkan peran protektif. Apa jenis protein dalam sel yang dapat dikaitkan dengan kelompok ini? Ada banyak contoh, berikut beberapa.

1. aktin dan miosin.
2. Elastin.
3. Keratin.
4. Kolagen.
5. Tubulin.
6. Hemoglobin.
7. Insulin.
8. Transcobalamin.
9. transferin.
10. albumen.

Secara total, ada beberapa ratus yang berbeda yang terus-menerus bergerak di dalam setiap sel.

Jenis-jenis protein dalam tubuh

Tentu saja, mereka memiliki variasi yang sangat besar. Jika Anda mencoba membagi semua protein yang ada menjadi beberapa kelompok, maka Anda bisa mendapatkan sesuatu seperti klasifikasi ini.

Secara umum, banyak fitur yang dapat diambil sebagai dasar untuk mengklasifikasikan protein yang ditemukan di dalam tubuh. Satu belum ada.

Enzim

Katalis biologis dari sifat protein, yang secara signifikan mempercepat semua proses biokimia yang sedang berlangsung. Pertukaran normal tidak mungkin terjadi tanpa senyawa ini. Semua proses sintesis dan peluruhan, perakitan molekul dan replikasinya, translasi dan transkripsi, dan lainnya dilakukan di bawah pengaruh jenis enzim tertentu. Contoh molekul ini adalah:

• oksidoreduktase;
• transferase;
• katalase;
• hidrolase;
• isomerase;
• liase dan lain-lain.

Saat ini, enzim digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Jadi, dalam produksi bubuk pencuci, yang disebut enzim sering digunakan - ini adalah katalis biologis. Mereka meningkatkan kualitas pencucian sambil mengamati rezim suhu yang ditentukan. Mudah mengikat partikel kotoran dan menghilangkannya dari permukaan kain.

Namun, karena sifat proteinnya, enzim tidak mentolerir air yang terlalu panas atau kedekatannya dengan obat-obatan yang bersifat basa atau asam. Memang dalam hal ini akan terjadi proses denaturasi.

Protein struktural sitoskeleton, seperti sejenis angker, memberi bentuk pada sel dan banyak organel dan terlibat dalam mengubah bentuk sel. Sebagian besar protein struktural adalah filamen: misalnya, monomer aktin dan tubulin adalah protein globular, larut, tetapi setelah polimerisasi mereka membentuk filamen panjang yang membentuk sitoskeleton yang memungkinkan sel 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

Ada beberapa jenis fungsi protektif 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 kimia. Pengikatan racun ke molekul protein dapat memberikan detoksifikasi mereka. Peran yang sangat penting dalam detoksifikasi manusia dimainkan oleh enzim hati yang memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk larut, yang berkontribusi pada eliminasi yang cepat dari tubuh.

Perlindungan kekebalan. Protein yang membentuk darah dan cairan biologis lainnya terlibat dalam respons pertahanan tubuh terhadap kerusakan dan serangan patogen. Protein dari sistem komplemen dan antibodi (imunoglobulin) termasuk dalam protein dari kelompok kedua; mereka menetralkan bakteri, virus atau protein asing. Antibodi, yang merupakan bagian dari sistem kekebalan adaptif, menempel pada zat, antigen, asing bagi organisme tertentu, dan dengan demikian menetralisirnya, mengarahkannya ke tempat penghancuran. Antibodi dapat disekresikan ke dalam ruang antar sel atau menjadi melekat pada membran limfosit B khusus yang disebut sel plasma. Sementara enzim memiliki afinitas terbatas untuk substrat, karena perlekatan pada substrat yang terlalu kuat 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. Protein menjalankan fungsi pengaturan baik karena aktivitas enzimatik (misalnya, protein kinase) atau karena ikatan spesifik dengan molekul lain, yang biasanya mempengaruhi interaksi enzim 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 penambahan 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 melampirkan gugus fosfat padanya.

Struktur molekul protein. Koneksi sifat, fungsi, dan aktivitas protein dengan organisasi strukturalnya (spesifisitas, afiliasi spesies, efek pengenalan, dinamisme, efek interaksi kooperatif).

tupai - Ini adalah zat yang mengandung nitrogen molekul tinggi, terdiri dari residu asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Protein sebaliknya disebut protein;

Protein sederhana dibangun dari asam amino dan, setelah hidrolisis, terurai, masing-masing, hanya menjadi asam amino. Protein kompleks adalah protein dua komponen yang terdiri dari beberapa protein sederhana dan komponen non-protein yang disebut gugus prostetik. Selama hidrolisis protein kompleks, selain asam amino bebas, bagian non-protein atau produk peluruhannya dilepaskan. Protein sederhana, pada gilirannya, dibagi berdasarkan beberapa kriteria yang dipilih secara kondisional menjadi beberapa subkelompok: protamin, histon, albumin, globulin, prolamin, glutelin, dll.

Klasifikasi protein kompleks didasarkan pada sifat kimia komponen non-proteinnya. Sesuai dengan ini, ada: fosfoprotein (mengandung asam fosfat), kromoprotein (mengandung pigmen), nukleoprotein (mengandung asam nukleat), glikoprotein (mengandung karbohidrat), lipoprotein (mengandung lipid) dan metaloprotein (mengandung logam).

3. Struktur protein.

Urutan residu asam amino dalam rantai polipeptida molekul protein disebut struktur primer protein. Struktur primer suatu protein, selain sejumlah besar ikatan peptida, biasanya juga mengandung sejumlah kecil ikatan disulfida (-S-S-). Konfigurasi spasial rantai polipeptida, lebih tepatnya tipenya heliks polipeptida, menentukansekunder struktur protein, disajikan dalam sebagian besar -heliks, yang diikat oleh ikatan hidrogen. struktur tersier-rantai polipeptida, seluruhnya atau sebagian melingkar, terletak atau dikemas dalam ruang (dalam globul). Stabilitas yang diketahui dari struktur tersier protein disediakan oleh ikatan hidrogen, gaya van der Waals antarmolekul, interaksi elektrostatik dari gugus bermuatan, dll.

Struktur protein kuarter - struktur yang terdiri dari sejumlah rantai polipeptida yang menempati posisi tetap relatif satu sama lain.

Contoh klasik dari protein yang memiliki struktur kuartener adalah hemoglobin.

Sifat fisik protein: solusi viskositas tinggi,

difusi diabaikan, kapasitas pembengkakan besar, aktivitas optik, mobilitas dalam medan listrik, tekanan osmotik rendah dan tekanan onkotik tinggi, kemampuan untuk menyerap sinar UV pada 280 nm, seperti asam amino, bersifat amfoter karena adanya gugus NH2 dan COOH bebas dan masing-masing dicirikan oleh semua asam dan basa St. you. Mereka memiliki sifat hidrofilik yang nyata. Solusi mereka memiliki tekanan osmotik yang sangat rendah, viskositas tinggi dan sedikit difusivitas. Protein mampu membengkak sampai batas yang sangat besar. Fenomena hamburan cahaya, yang mendasari penentuan kuantitatif protein dengan nefelometri, dikaitkan dengan keadaan koloid protein.

Protein mampu mengadsorpsi senyawa organik dengan berat molekul rendah dan ion anorganik pada permukaannya. Properti ini menentukan fungsi transportasi protein individu.

Sifat kimia protein beragam, karena radikal samping residu asam amino mengandung berbagai gugus fungsi (-NH2, -COOH, -OH, -SH, dll.). Reaksi khas untuk protein adalah hidrolisis ikatan peptida. Karena adanya gugus amino dan karboksil, protein memiliki sifat amfoter.

Denaturasi protein- penghancuran ikatan yang menstabilkan struktur kuaterner, tersier dan sekunder, yang menyebabkan disorientasi konfigurasi molekul protein dan disertai dengan hilangnya sifat asli.

Ada faktor fisik (suhu, tekanan, dampak mekanis, ultrasonik dan radiasi pengion) dan kimia (logam berat, asam, alkali, pelarut organik, alkaloid) yang menyebabkan denaturasi.

Proses sebaliknya adalah renaturasi, yaitu, pemulihan sifat fisikokimia dan biologis protein. Renaturasi tidak mungkin jika struktur primer terpengaruh.

Sebagian besar protein mengalami denaturasi ketika dipanaskan dengan larutan di atas 50-60 ° C. Manifestasi eksternal denaturasi berkurang menjadi hilangnya kelarutan, terutama pada titik isoelektrik, peningkatan viskositas larutan protein, peningkatan jumlah fungsional bebas SH-rpypp dan perubahan sifat hamburan sinar-X, butiran molekul protein asli dan membentuk struktur acak dan tidak teratur.

fungsi kontraksi. aktin dan miosin adalah protein spesifik jaringan otot. fungsi struktural. protein fibrilar, khususnya kolagen di jaringan ikat, keratin di rambut, kuku, kulit, elastin di dinding pembuluh darah, dll.

fungsi hormonal. Sejumlah hormon diwakili oleh protein atau polipeptida, seperti hormon kelenjar pituitari, pankreas, dll. Beberapa hormon merupakan turunan dari asam amino.

Fungsi nutrisi (cadangan). protein cadangan yang merupakan sumber nutrisi bagi janin Protein utama susu (kasein) juga melakukan fungsi nutrisi utama.

Fungsi biologis protein. Keanekaragaman protein dalam hal organisasi struktural dan fungsi biologis. Polimorfisme. Perbedaan komposisi protein organ dan jaringan. Perubahan komposisi ontogeni dan penyakit.

-Tingkat kesulitan Struktur protein dibagi menjadi sederhana dan kompleks. Sederhana atau satu komponen protein hanya terdiri dari bagian protein dan, ketika dihidrolisis, memberikan asam amino. Ke sulit atau dua komponen termasuk protein, di yang komposisinya meliputi protein dan kelompok tambahan yang bersifat non-protein, disebut prostetik. ( lipid, karbohidrat, asam nukleat dapat bertindak); masing-masing, protein kompleks disebut lipoprotein, glikoprotein, nukleoprotein.

- sesuai dengan bentuk molekul protein protein dibagi menjadi dua kelompok: fibrillar (berserat) dan globular (sel darah). protein fibrilar dicirikan oleh rasio panjang terhadap diameter yang tinggi (beberapa puluh unit). Molekul mereka berfilamen dan biasanya dikumpulkan dalam bundel yang membentuk serat. (mereka adalah komponen utama lapisan luar kulit, membentuk lapisan pelindung tubuh manusia). Mereka juga terlibat dalam pembentukan jaringan ikat, termasuk tulang rawan dan tendon.

Sebagian besar protein alami berbentuk bulat. Untuk protein globular dicirikan oleh rasio kecil panjang terhadap diameter molekul (beberapa unit). Memiliki konformasi yang lebih kompleks, protein globular juga lebih beragam.

-Dalam kaitannya dengan pelarut yang dipilih secara konvensional mengalokasikan albumindanglobulin. Albumin larut dengan sangat baik di air dan larutan garam pekat. Globulin tidak larut dalam air dan di larutan garam dengan konsentrasi sedang.

--Klasifikasi fungsional protein yang paling memuaskan, karena tidak didasarkan pada tanda acak, tetapi pada fungsi yang dilakukan. Selain itu, dimungkinkan untuk membedakan kesamaan struktur, sifat, dan aktivitas fungsional protein tertentu yang termasuk dalam kelas apa pun.

protein yang aktif secara katalitik ditelepon enzim. Mereka mengkatalisis hampir semua transformasi kimia dalam sel. Kelompok protein ini akan dibahas secara rinci pada Bab 4.

Hormon mengatur metabolisme di dalam sel dan mengintegrasikan metabolisme di berbagai sel tubuh secara keseluruhan.

Reseptor selektif mengikat berbagai regulator (hormon, mediator) pada permukaan membran sel.

Protein transpor melakukan pengikatan dan pengangkutan zat antar jaringan dan melalui membran sel.

Protein struktural . Pertama-tama, kelompok ini mencakup protein yang terlibat dalam pembangunan berbagai membran biologis.

tupai - penghambat enzim merupakan kelompok besar inhibitor endogen. Mereka mengatur aktivitas enzim.

Kontraktil tupai memberikan proses reduksi mekanis menggunakan energi kimia.

Protein beracun - beberapa protein dan peptida yang disekresikan oleh organisme (ular, lebah, mikroorganisme) yang beracun bagi organisme hidup lainnya.

protein pelindung. antibodi - zat protein yang dihasilkan oleh organisme hewan sebagai respons terhadap pengenalan antigen. Antibodi, berinteraksi dengan antigen, menonaktifkannya dan dengan demikian melindungi tubuh dari efek senyawa asing, virus, bakteri, dll.

Komposisi protein tergantung pada fisiologi. Aktivitas, komposisi makanan dan diet, bioritme. Dalam proses perkembangan, komposisi berubah secara signifikan (dari zigot ke pembentukan organ yang berbeda dengan fungsi khusus). Misalnya, eritrosit mengandung hemoglobin, yang menyediakan transportasi oksigen oleh darah, tikus mengandung protein kontraktil aktin dan miosin, protein rhodopsin di retina, dll. Pada penyakit, komposisi protein berubah - proteinopati. Proteinopati herediter berkembang sebagai akibat kerusakan pada peralatan genetik. Setiap protein tidak disintesis sama sekali atau disintesis, tetapi struktur utamanya berubah (anemia sel sabit). Setiap penyakit disertai dengan perubahan komposisi protein, mis. proteinopati didapat berkembang. Dalam hal ini, struktur utama protein tidak terganggu, tetapi perubahan kuantitatif protein terjadi, terutama pada organ dan jaringan di mana proses patologis berkembang. Misalnya, dengan pankreatitis, produksi enzim yang diperlukan untuk pencernaan nutrisi di saluran pencernaan berkurang.

Faktor kerusakan struktur dan fungsi protein, peran kerusakan dalam patogenesis penyakit. Proteinopati

Komposisi protein tubuh orang dewasa yang sehat relatif konstan, meskipun perubahan jumlah protein individu dalam organ dan jaringan dimungkinkan. Pada berbagai penyakit, terjadi perubahan komposisi protein jaringan. Perubahan ini disebut proteinopati. Ada proteinopati herediter dan didapat. Proteinopati herediter berkembang sebagai akibat kerusakan pada peralatan genetik individu tertentu. Setiap protein tidak disintesis sama sekali atau disintesis, tetapi struktur utamanya berubah. Setiap penyakit disertai dengan perubahan komposisi protein tubuh, mis. proteinopati didapat berkembang. Dalam hal ini, struktur utama protein tidak terganggu, tetapi biasanya ada perubahan kuantitatif protein, terutama pada organ dan jaringan tempat proses patologis berkembang. Misalnya, dengan pankreatitis, produksi enzim yang diperlukan untuk pencernaan nutrisi di saluran pencernaan berkurang.

Dalam beberapa kasus, proteinopati didapat berkembang sebagai akibat dari perubahan kondisi di mana protein berfungsi. Jadi, ketika pH medium berubah ke sisi basa (alkalosa dari berbagai sifat), konformasi hemoglobin berubah, afinitasnya terhadap O2 meningkat dan pengiriman O2 ke jaringan menurun (hipoksia jaringan).

Kadang-kadang, sebagai akibat dari penyakit, tingkat metabolit dalam sel dan serum darah meningkat, yang mengarah pada modifikasi protein tertentu dan gangguan fungsinya.

Selain itu, protein dapat dilepaskan dari sel-sel organ yang rusak ke dalam darah, yang biasanya ditentukan di sana hanya dalam jumlah sedikit. Dalam berbagai penyakit, studi biokimia komposisi protein darah sering digunakan untuk memperjelas diagnosis klinis.

4. Struktur primer protein. Ketergantungan sifat dan fungsi protein pada struktur primernya. Perubahan struktur primer, proteinopati.