Proteiinien käsite

Selitämme, mitä proteiinit ovat ja millaisia proteiineja on olemassa. Mihin niitä käytetään, niiden rakennetasot ja ruoka.

Mitä on proteiini?

Proteiinit ovat makromolekyylejä, jotka koostuvat rakenneyksiköistä, joita kutsutaan aminohapoiksi. Niiden rakenteessa on aina hiiltä, happea, typpeä, vetyä ja usein myös rikkiä.

Aminohapot ovat orgaanisia molekyylejä, jotka koostuvat toisessa päässä olevasta aminofunktionaalisesta ryhmästä (-NH2) ja toisessa päässä olevasta karboksyylifunktionaalisesta ryhmästä (-COOH). On olemassa kaksikymmentä perusaminohappoa, jotka eri yhdistelminä muodostavat proteiinien perustan. Kaksi esimerkkiä aminohapoista ovat alaniini ja kysteiini:

Proteiinien muodostamiseksi aminohapot liitetään toisiinsa peptidisidoksilla eli yhden aminohapon funktionaalisen aminoryhmän (-NH2) sisältävän päädyn ja toisen aminohapon funktionaalisen karboksyyliryhmän (-COOH) sisältävän päädyn liitolla. Tällä tavoin aminohappoja yhdistetään eri yhdistelminä ja niin monta kertaa kuin on tarpeen, kunnes kukin proteiini on muodostunut. Esimerkki peptidisidoksen muodostumisesta näkyy seuraavassa kuvassa, jossa alaniini on esitetty vaaleanpunaisella, kysteiini punaisella ja peptidisidos sinisellä:

Katso myös: Entsyymit

Proteiinien tyypit

Proteiinit ovat elimistölle hyvin tärkeitä, sillä ne osallistuvat kaikkiin sen suorittamiin prosesseihin. Ne voidaan luokitella seuraavasti:

• Niiden kemiallinen koostumus:
  • Yksinkertaiset proteiinit. Niitä kutsutaan myös holoproteiineiksi, ja ne koostuvat vain aminohapoista tai niiden johdannaisista.
  • Konjugoidut proteiinit. Tunnetaan myös nimellä heteroproteiinit, niiden rakenne muodostuu aminohappojen lisäksi muista aineista, kuten metalleista, ioneista ym.
• Niiden kolmiulotteinen muoto (rakenteen jakautuminen avaruudessa):
  • Kuituproteiinit. Niiden rakenne on pitkien kuitujen muodossa, ja ne ovat veteen liukenemattomia.
  • Globulaariset proteiinit. Niiden rakenne on kierteinen ja tiivis, lähes pallomainen, ja ne ovat yleensä vesiliukoisia.

Mihin proteiineja käytetään?

Proteiinit ovat välttämättömiä ihmiskeholle ja sen kasvulle. Joitakin niiden toimintoja ovat:

• Rakenteelliset. Monet proteiinit antavat soluille ja siten kudoksille muodon, kimmoisuuden ja tuen. Esimerkiksi: Kollageeni, elastiini ja tubuliini.
• Immunologinen. Vasta-aineet ovat proteiineja, jotka toimivat puolustuksena ulkoisia tekijöitä tai infektioita vastaan, jotka vaikuttavat ihmis- ja eläinorganismeihin.
• Moottori. Myosiini ja aktiini ovat proteiineja, jotka mahdollistavat liikkeen. Lisäksi myosiini on osa solunjakautumisen supistumisrengasta, joka mahdollistaa sytokineesin (solujen erottumisen kuristumalla).
• Entsymaattinen. Jotkin proteiinit nopeuttavat tiettyjä aineenvaihduntaprosesseja. Esimerkkejä entsymaattisista proteiineista ovat pepsiini ja sakkaraasi.
• Homeostaattinen. Homeostaasi on eliöiden sisäisen tasapainon ylläpitämistä. Homeostaattisesti toimivat proteiinit yhdessä muiden säätelyjärjestelmien kanssa ylläpitävät näiden organismien pH:n säätelyä.
• Varaus. Monet proteiinit ovat monien organismien energian ja hiilen lähde. Esimerkiksi: kaseiini ja ovalbumiini.

Proteiinien rakennetasot

Proteiinin rakenne voidaan luokitella sen rakenneyksikköjen järjestäytymisen ja jakaantumisen eri tasoihin:

• Ensisijainen rakenne. Tämä on proteiinin muodostavien aminohappojen järjestys (viittaa vain sen rakenteen muodostavien aminohappojen tyyppeihin ja järjestykseen, jossa ne liittyvät toisiinsa).
• Sekundaarirakenne. Kuvaa proteiinin muodostavien eri segmenttien paikallista orientaatiota. Yleisesti ottaen, vaikka muitakin tyyppejä on olemassa, tärkeimmät ovat: Alfakierre (tämä on segmentti, jolla on spiraalimainen rakenne itsessään) ja taitettu beetalehti (tämä on segmentti, jolla on harmonikan kaltainen venytetty ja taitettu muoto). Molempien segmenttien muodot syntyvät ja vakiintuvat pääasiassa vetysiltaisten vuorovaikutusten avulla.
• Tertiäärirakenne. Tämä koostuu sekundaarirakenteen sijoittumisesta tilaan, joka voi mukautua muodostaen pallomaisia tai kuituisia proteiineja. Tertiäärirakennetta stabiloivat Van der Waalsin vuorovaikutukset, rikkiä sisältävien aminohappojen väliset disulfidisillat, hydrofobiset voimat ja aminohapporadikaalien väliset vuorovaikutukset.
• Kvaternäärirakenne. Muodostuu useiden peptidisegmenttien yhdistymisestä, eli se koostuu useiden proteiinien yhdistymisestä. Kvaternäärirakenteisia proteiineja kutsutaan myös oligomeerisiksi proteiineiksi, eivätkä ne muodosta suurinta osaa proteiineista. Tätä rakennetta stabiloivat samantyyppiset vuorovaikutukset, jotka stabiloivat tertiäärirakennetta.

Kun proteiinit altistuvat korkeille lämpötiloille, jyrkille pH:n muutoksille, joidenkin orgaanisten liuottimien vaikutukselle ja muille tekijöille, ne denaturoituvat. Denaturoituminen on sekundaari-, tertiääri- ja kvaternäärirakenteiden häviämistä, jolloin polypeptidiketju jää ilman kiinteää kolmiulotteista rakennetta; sen voidaan sanoa pelkistyneen primaarirakenteeseensa. Jos proteiini palauttaa nämä rakenteet (palaa alkuperäiseen muotoonsa), se on renaturoitu. Seuraavassa kuvassa on esitetty proteiinin eri rakenteet:

Proteiinipitoiset elintarvikkeet

Proteiinipitoisia elintarvikkeita suositellaan terveelliseen, proteiinipitoiseen ruokavalioon. Pirtelöt tarjoavat suuren osan suositellusta päivittäisestä proteiinin saannista.

Proteiinipitoisia elintarvikkeita on kahdenlaisia: kasvisruokia ja eläinperäisiä elintarvikkeita. Runsaasti proteiinia sisältäviä eläinperäisiä elintarvikkeita ovat kananmunat, kala, maitotuotteet sekä punainen ja valkoinen liha. Pähkinät, soija, vilja ja palkokasvit ovat elintarvikkeita, joissa on runsaasti kasvipohjaisia proteiineja.

Viitteet:

• ”Motor proteins of the cytoskeleton”, Jose Manuel Andreu (Special Lasker Award). (Marraskuu 2012).
• ”Química biológica”, kirjoittanut Antonio Blanco. Kahdeksas painos, El Ateneo (2006). ISBN: 9500204223.

Viimeisin painos: 5. lokakuuta 2020. Kuinka siteerata: ”Proteiinit”. Kirjoittaja: María Estela Raffino. Kotoisin: Argentiina. To: Concepto.de. Saatavilla osoitteessa: https://concepto.de/proteinas/. Käytetty: 24. maaliskuuta 2021.