Pojmem bílkoviny

Vysvětlíme si, co jsou bílkoviny a jaké druhy bílkovin existují. K čemu se používají, jejich strukturní úrovně a potraviny.

Co jsou bílkoviny?

Bílkoviny jsou makromolekuly složené ze strukturních jednotek zvaných aminokyseliny. Ve své struktuře vždy obsahují uhlík, kyslík, dusík, vodík a často také síru.

Aminokyseliny jsou organické molekuly složené z aminoskupiny (-NH2) na jednom konci a karboxylové funkční skupiny (-COOH) na druhém konci. Existuje dvacet základních aminokyselin, které v různých kombinacích tvoří základ bílkovin. Dva příklady aminokyselin jsou alanin a cystein:

Pro tvorbu proteinů se aminokyseliny spojují peptidovými vazbami, tj. spojením konce s aminofunkční skupinou (-NH2) jedné aminokyseliny s koncem obsahujícím karboxylovou funkční skupinu (-COOH) jiné aminokyseliny. Tímto způsobem se aminokyseliny spojují v různých kombinacích a tolikrát, kolikrát je třeba, dokud se nevytvoří každá specifická bílkovina. Příklad vzniku peptidové vazby je vidět na následujícím obrázku, kde je alanin znázorněn růžově, cystein červeně a peptidová vazba modře:

Viz také: Enzymy

Typy bílkovin

Bílkoviny jsou pro organismus velmi důležité, protože se podílejí na všech procesech, které v něm probíhají. Lze je klasifikovat podle:

• Jejich chemického složení:
  • Jednoduché bílkoviny. Jsou také známé jako holoproteiny a skládají se pouze z aminokyselin nebo jejich derivátů.
  • Konjugované proteiny. Označují se také jako heteroproteiny, jejich struktura je tvořena kromě aminokyselin i dalšími látkami, jako jsou mimo jiné kovy, ionty.
• Jejich trojrozměrný tvar (rozložení jejich struktury v prostoru):
  • Vláknité bílkoviny. Mají strukturu dlouhých vláken a jsou nerozpustné ve vodě.
  • Globulární bílkoviny. Jejich struktura je svinutá a kompaktní, mají téměř kulovitý tvar a jsou obvykle rozpustné ve vodě.

K čemu se používají bílkoviny?

Bílkoviny jsou nezbytné pro lidské tělo a jeho růst. Některé z jejich funkcí jsou:

• Strukturální. Mnoho bílkovin je zodpovědných za to, že dávají buňkám, a tedy i tkáním, tvar, pružnost a oporu. Například: kolagen, elastin a tubulin.
• Imunologické. Protilátky jsou bílkoviny, které působí jako obrana proti vnějším činitelům nebo infekcím postihujícím lidské a zvířecí organismy.
• Motor. Myozin a aktin jsou proteiny, které umožňují pohyb. Kromě toho je myozin součástí kontraktilního kruhu při dělení buněk, což umožňuje cytokinezi (oddělení buněk zaškrcením).
• Enzymatický. Některé bílkoviny urychlují určité metabolické procesy. Příkladem enzymatických proteinů jsou pepsin a sukráza.
• Homeostatické. Homeostáza je udržování vnitřní rovnováhy v organismech. Proteiny s homeostatickou funkcí spolu s dalšími regulačními systémy udržují regulaci pH těchto organismů.
• Rezerva. Mnoho bílkovin je pro mnoho organismů zdrojem energie a uhlíku. Například: kasein a ovalbumin.

Strukturní úrovně bílkovin

Strukturu bílkoviny lze rozdělit na různé úrovně uspořádání a rozložení jejích složek podle:

• Primární struktura. Jedná se o posloupnost aminokyselin, které tvoří protein (týká se pouze typů aminokyselin, které tvoří jeho strukturu, a pořadí, v jakém jsou spojeny).
• Sekundární struktura. Popisuje místní orientaci různých segmentů, které tvoří protein. Obecně existují i jiné typy, ale hlavní jsou: Alfa šroubovice (jedná se o segment se spirálovitou strukturou na sobě) a složený beta list (jedná se o segment s roztaženým a složeným tvarem, podobný harmonice). Tvary obou segmentů jsou vytvářeny a stabilizovány především vodíkovými interakcemi.
• Terciární struktura. Spočívá v prostorovém uspořádání sekundární struktury, která může tvořit globulární nebo vláknité bílkoviny. Terciární struktura je stabilizována Van der Waalsovými interakcemi, disulfidickými můstky mezi aminokyselinami obsahujícími síru, hydrofobními silami a interakcemi mezi radikály aminokyselin.
• Kvartérní struktura. Vzniká spojením několika peptidových segmentů, tj. je tvořen spojením několika proteinů. Proteiny s kvartérní strukturou se také nazývají oligomerní proteiny a netvoří většinu proteinů. Tato struktura je stabilizována stejným typem interakcí, které stabilizují terciární strukturu.

Při vystavení proteinů vysokým teplotám, prudkým změnám pH, působení některých organických rozpouštědel a dalším faktorům dochází k jejich denaturaci. Denaturace je ztráta sekundární, terciární a kvartérní struktury, při níž polypeptidový řetězec zůstává bez pevné trojrozměrné struktury; lze říci, že se redukuje na svou primární strukturu. Pokud protein tyto struktury obnoví (vrátí se do své původní podoby), je renaturován. Následující obrázek znázorňuje různé struktury bílkovin:

Potraviny bohaté na bílkoviny

Potraviny bohaté na bílkoviny se doporučují pro zdravou stravu s vysokým obsahem bílkovin. Koktejly představují velkou část doporučeného denního příjmu bílkovin.

Existují dva typy potravin bohatých na bílkoviny, a to potraviny rostlinného a živočišného původu. Mezi potraviny živočišného původu s vysokým obsahem bílkovin patří vejce, ryby, mléčné výrobky a červené a bílé maso. Ořechy, sója, obiloviny a luštěniny jsou potraviny s vysokým obsahem rostlinných bílkovin.

Reference:

• „Motor proteins of the cytoskeleton“ by Jose Manuel Andreu (Special Lasker Award). (listopad 2012).
• „Química biológica“ by Antonio Blanco. Osmé vydání, El Ateneo (2006). ISBN: 9500204223.

Poslední vydání: 5. října 2020. Jak citovat: „Proteins“. Autor: María Estela Raffino. Z: Argentina. Komu: Concepto.de. K dispozici na adrese: https://concepto.de/proteinas/. Přístup: 24. března 2021.