A fehérjék fogalma

Magyarázzuk, hogy mik a fehérjék és milyen típusú fehérjék léteznek. Mire használják őket, szerkezeti szintjeik és az élelmiszerek.

Mi a fehérje?

A fehérjék olyan makromolekulák, amelyek aminosavaknak nevezett szerkezeti egységekből állnak. Szerkezetükben mindig tartalmaznak szenet, oxigént, nitrogént, hidrogént és gyakran ként is.

Az aminosavak olyan szerves molekulák, amelyek egyik végén egy amino funkciós csoport (-NH2), a másik végén pedig egy karboxil funkciós csoport (-COOH) található. Húsz alapvető aminosav létezik, amelyek különböző kombinációkban alkotják a fehérjék alapját. Két példa az aminosavakra az alanin és a cisztein:

A fehérjék kialakításához az aminosavakat peptidkötésekkel kötik össze, azaz az egyik aminosav amino funkciós csoportot (-NH2) tartalmazó végének és a másik aminosav karboxil funkciós csoportot (-COOH) tartalmazó végének egyesülésével. Ily módon az aminosavakat különböző kombinációkban és annyiszor kapcsolják össze, ahányszor csak szükséges, amíg az egyes specifikus fehérjék létre nem jönnek. A peptidkötés kialakulására példa a következő ábrán látható, ahol az alanin rózsaszínnel, a cisztein pirossal, a peptidkötés pedig kékkel van jelölve:

Szintén lásd: Enzimek

A fehérjék fajtái

A fehérjék nagyon fontosak a szervezet számára, mivel részt vesznek minden általa végzett folyamatban. A következők szerint osztályozhatók:

• Kémiai összetételük:
  • Egyszerű fehérjék. Holoproteineknek is nevezik őket, csak aminosavakból vagy azok származékaiból állnak.
  • Konjugált fehérjék. Heteroproteineknek is nevezik, szerkezetüket az aminosavakon kívül más anyagok, pl. fémek, ionok is alkotják.
• Háromdimenziós alakjuk (szerkezetük térbeli eloszlása):
  • Szálas fehérjék. Szerkezetük hosszú rostok formájában van, és vízben nem oldódnak.
  • Globuláris fehérjék. Szerkezetük tekervényes és tömör, majdnem gömb alakú, és általában vízben oldódnak.

Mire használják a fehérjéket?

A fehérjék elengedhetetlenek az emberi szervezet és annak növekedése szempontjából. Néhány funkciójuk:

• Szerkezeti. Számos fehérje felelős a sejtek és ezáltal a szövetek alakjának, rugalmasságának és tartásának biztosításáért. Például: kollagén, elasztin és tubulin.
• Immunológiai. Az antitestek olyan fehérjék, amelyek az emberi és állati szervezeteket érintő külső kórokozók vagy fertőzések ellen védekeznek.
• Motor. A miozin és az aktin olyan fehérjék, amelyek lehetővé teszik a mozgást. Ezen kívül a miozin a sejtosztódás során a kontraktilis gyűrű része, lehetővé téve a citokinézist (a sejtek szétválasztása fojtogatással).
• Enzimatikus. Egyes fehérjék felgyorsítanak bizonyos anyagcsere-folyamatokat. Az enzimatikus fehérjékre példa a pepszin és a szukráz.
• Homeosztatikus. A homeosztázis a belső egyensúly fenntartása a szervezetekben. A homeosztatikus funkciójú fehérjék más szabályozó rendszerekkel együtt fenntartják ezeknek a szervezeteknek a pH-szabályozását.
• Tartalék. Számos fehérje számos szervezet számára energia- és szénforrást jelent. Például: kazein és ovalbumin.

A fehérjék szerkezeti szintjei

A fehérje szerkezete az alkotó egységek szerveződésének és eloszlásának különböző szintjei szerint osztályozható:

• Elsődleges szerkezet. A fehérjét alkotó aminosavak sorrendje (csak a szerkezetét alkotó aminosavak típusaira és azok kapcsolódási sorrendjére utal).
• Szekunder szerkezet. A fehérjét alkotó különböző szegmensek helyi orientációját írja le. Általában, bár vannak más típusok is, a legfontosabbak a következők: Alfa hélix (ez egy önmagán spirális szerkezetű szegmens) és hajtogatott béta lap (ez egy olyan szegmens, amely egy harmonikához hasonlóan kifeszített és összehajtott alakú). Mindkét szegmens alakját elsősorban hidrogénhíd kölcsönhatások hozzák létre és stabilizálják.
• Tercier szerkezet. Ez a másodlagos szerkezet térbeli elrendeződéséből áll, amely gömb alakú vagy rostos fehérjéket alkothat. A tercier szerkezetet Van der Waals kölcsönhatások, a kéntartalmú aminosavak közötti diszulfidhidak, hidrofób erők és az aminosavgyökök közötti kölcsönhatások stabilizálják.
• Kvaterner szerkezet. Több peptidszegmens összeillesztésével jön létre, azaz több fehérje összeillesztéséből áll. A kvaterner szerkezetű fehérjéket oligomer fehérjéknek is nevezik, és nem alkotják a fehérjék többségét. Ezt a szerkezetet ugyanolyan típusú kölcsönhatások stabilizálják, mint a tercier szerkezetet.

Amikor a fehérjék többek között magas hőmérsékletnek, drasztikus pH-változásoknak, egyes szerves oldószerek hatásának vannak kitéve, denaturálódnak. A denaturáció a másodlagos, harmadlagos és negyedleges szerkezetek elvesztése, ami a polipeptidláncot rögzített háromdimenziós szerkezet nélkül hagyja; azt mondhatjuk, hogy az elsődleges szerkezetére redukálódik. Ha a fehérje visszanyeri ezeket a struktúrákat (visszatér eredeti formájához), akkor renaturált. Az alábbi kép a fehérje különböző szerkezeteit ábrázolja:

Fehérjében gazdag élelmiszerek

A fehérjében gazdag élelmiszerek ajánlottak az egészséges, fehérjedús étrendhez. A shake-ek az ajánlott napi fehérjebevitel nagy részét biztosítják.

A fehérjében gazdag élelmiszerek két típusa létezik, a növényi és az állati eredetűek. Az állati eredetű, magas fehérjetartalmú élelmiszerek közé tartozik a tojás, a hal, a tejtermékek, valamint a vörös és fehér hús. A diófélék, a szója, a gabonafélék és a hüvelyesek magas növényi fehérjetartalmú élelmiszerek.

Hivatkozások:

• “Motor proteins of the cytoskeleton” by Jose Manuel Andreu (Special Lasker Award). (2012. november).
• “Química biológica” írta Antonio Blanco. Nyolcadik kiadás, El Ateneo (2006). ISBN: 9500204223.

Utolsó kiadás: 2020. október 5. Hogyan kell idézni: “Proteins”. Szerző: María Estela Raffino. Argentínából. To: Concepto.de. Elérhető a következő címen: https://concepto.de/proteinas/. Hozzáférés: 2021. március 24.