A fehérjék, mint sokoldalúak, sokféle funkcióval a természetben a kémia hallgatói lexikon tanulási segédanyagaiban
A fehérjék komplex makromolekuláris vegyületek, amelyek főleg vagy kizárólag aminosavakból állnak. Ha kémiai reakciók révén ezeket a makromolekulákat építőelemeikre bontaná, elképesztő eredményt kapna. A biopolimerek szerkezetében csak 22 különböző aminosav vesz részt. Ennek ellenére óriási a sokféleségük. Az emberi szervezetben több mint 100 000 különböző fehérje van, amelyek mindegyike meghatározott funkciókat lát el. A fehérjék funkciójuk szerint különböző csoportokba vannak osztva.
A fehérjék szerkezete
Fehérjék (Fehérjék) komplex makromolekuláris vegyületek, amelyek túlnyomórészt vagy kizárólag aminosavakból állnak. Fehérjéről akkor beszélünk, ha több mint 100 aminosav kapcsolódik egymáshoz molekulájában lévő peptidkötések révén. Sokféleségük óriási. Az emberi szervezetben több mint 100 000 különböző fehérje található.
Ha kémiai reakciók útján lebontaná ezeket a makromolekulákat építőköveikbe, elképesztő eredményt kapna. A biopolimerek szerkezetében csak 22 különböző aminosav vesz részt. Ezeket az aminosavakat proteinogén aminosavaknak nevezzük. Ez azt is jelenti, hogy más aminosavak is szerepet játszanak a szervezetben, de nem vesznek részt a fehérjék szintézisében.
A leghosszabb emberi fehérje több mint 30.000 kapcsolt aminosavból áll; Mivel csak 22 építőelem áll rendelkezésre, ezért mindegyik proteinogén aminosavat többször kell beépíteni. Az aminosavak szekvenciája (típusa, száma és sorrendje) alkotja Elsődleges szerkezet és meghatározza a térben való strukturálódást (másodlagos, tercier és esetleg kvaterner struktúrát is). A fehérje teljesen kifejlődött szerkezete meghatározó a szervezet működésében, és csak a fehérje biológiai hatékonyságát határozza meg.
Testünk sok fehérjéből áll. Ide tartoznak a mozgásunkat lehetővé tevő strukturális és kontraktilis fehérjék.
A fehérjék sokoldalúak, amelyek sokféle funkciót képesek ellátni a szervezetben (2. ábra). Meghatározzák minden sejt felépítését, részt vesznek az anyagcsere folyamatokban, alapvető transzportfunkciókkal rendelkeznek és az immunrendszer részét képezik. Ez az egyik oka annak, hogy a fehérjék az élet alapvető építőkövei.
Szerkezeti fehérjék
Kollagén, elasztin és keratin a kötőszövet alkotórészei, támogató szövet és biomembrán, ezért strukturális fehérjéknek nevezik őket. A kollagén egy fehérje, amely z. A B. főleg a porcban, a csontokban, az inakban és a bőrben található. A kollagén képződése szorosan összefügg a C-vitamin jelenlétével. Éppen ezért az egészséges táplálkozás és a megfelelő C-vitamin-ellátás elengedhetetlen a gyors gyógyuláshoz törött csontok, műtétek és sérülések esetén.
A kollagént tartalmazó termékeket a kozmetikában egyre inkább használják a megállíthatatlan öregedés ellensúlyozására. Megfelelő injekciókkal az eredmény csak korlátozott ideig kielégítő, mivel a befecskendezett kollagént szarvasmarha nyersbőréből nyerik, és az exogén fehérje felismerhető és gyorsan lebontható.
Az állatkollagének (mint zselatin) fogyasztásának sokkal kellemesebb módja a nyúlós medvék élvezete. A zselatin kapszulákat sok gyártó ajánlja az ízületi porc, a haj, az inak és az ínszalagok felépítésére. Hogy ezeket a szöveteket valóban lehet-e befolyásolni diétával, újra és újra megvitatjuk.
A fehérjék különböző csoportokba oszthatók a szervezetben betöltött funkciójuk szerint.
Kontraktilis fehérjék
Fehérjék, mint Actin és Myosin okozhat egy izom összehúzódását. Ezek és más kontraktilis fehérjék elengedhetetlenek a mozgásképességünkhöz.
Egy izomsejtben minden tizedik fehérjemolekula aktinmolekula. Ez egy peptidkötéssel összekapcsolt 375 aminosavmaradékból álló láncból áll. A miozin egy fehérje, amely hat polipeptidláncból áll. ATPázként működik. A döntő tényező, hogy a miozin megváltoztatja alakját, amikor ATP-t fogyasztanak. Az aktin szintén aktiválja ezt a változást és növeli a miozin hatékonyságát. Ez az interakció az állatvilág szinte minden mozgásának alapja (3. ábra). Az izomban a miozin és az aktin filamentumokba szerveződik, így a molekulák egyes mozgásai összeadódnak, lehetővé téve a látható izomösszehúzódásokat és ennek eredményeként a mozgásokat.
Enzimek
Az enzimek biokatalizátorok, és szinte kivétel nélkül fehérjék. A fehérjemolekulák lehetővé teszik a számtalan biokémiai reakciót az organizmus sejtjeiben azáltal, hogy csökkentik a kiindulási anyagok aktivációs energiáját a biokémiai folyamatokban, így a biokémiai reakciók, például az emberi szervezetben, már testhőmérsékleten is lejátszódhatnak.
Ha egy élőlényből hiányoznak bizonyos enzimek, anyagcserezavarok lépnek fel, amelyek bizonyos klinikai képekhez vezethetnek. Például fenilketonuriában egy fontos aminosav, a fenilalanin nem bontható le, és így felhalmozódik a szervezetben. Hiperammonaemia esetén a karbamid metabolizmusa zavart vagy hiányosan működő enzimek miatt zavart okoz. Hiperginémia esetén a vér lizintartalma túl magas, az enzimhiány miatti anyagcserezavar miatt is.
Az enzimek sokféle funkcióját és hatásmódját külön cikk ismerteti.
A miozin és az aktin kölcsönhatása, mint az izom összehúzódásának és mozgásának előfeltétele
Hormonok
A hormonok olyan anyagok, amelyek bizonyos szervekben képződnek és a vérbe kerülnek. Az idegrendszerrel együtt az információk átadására szolgálnak a szervek és a sejtek között, ezért sejtek közötti szabályozó anyagok. A hormonok a legkisebb adagokban is működnek, ezért különös gonddal és felelősségteljesen kell őket használni az orvostudományban. Nem minden hormon tartozik a fehérjék csoportjába, de néhány hormon ide tartozik.
Nagyon ismert fehérjehormon ez inzulin. Előzetes szakaszban, a (proinzulin) képződik a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteiben. Ez az előzetes szakasz egyenlő részekben állítja elő az emberi anyagcserének értelmetlen C-peptidet és az inzulint.
Az inzulin két láncból áll: 21 aminosavmaradék kapcsolódik össze az A-láncban, és 30 aminosavmaradék kapcsolódik a B-láncban. Ezt a két láncot kénhidak kötik össze (4. ábra).
A glükagon és a szomatosztatin hormonokkal (amelyeket a hasnyálmirigyben is szintetizálnak) együtt szabályozza a szervezet glükóz anyagcseréjét. Önmagában az inzulin csökkentheti a vércukorszintet. Elősegíti a glükóz felszívódását a sejtekben és megakadályozza a májban tárolt állati keményítő glükózra bontását. Ha a vércukorszint emelkedik, akkor az inzulin felszabadulás is nő. Ez csökkenti a vércukorszintet.
Körülbelül 6 millió ember szenved cukorbetegségben Németországban. Az inzulinhiány következtében a vércukorszint szabályozása súlyosan zavart és a vércukorszint túl magas. Ha a hasnyálmirigy már nem termel inzulint, akkor a vércukorszint csökkentése érdekében kívülről humán vagy állati inzulint kell adni. Ilyen emberek 1-es típusú cukorbetegek (az érintettek 5% -a cukorbeteg).
Ha a hasnyálmirigy túl kevés hormont termel, a test sejtjei már nem ismerik fel kellően az inzulint. Csak gyengén reagálnak a hírvivő anyagra. A hasnyálmirigy egyre nagyobb mennyiségű inzulint termel a csökkent inzulinérzékenység kompenzálása érdekében; túl magas inzulinszint mérhető. A glükóz továbbra sem metabolizálódik kellőképpen, az érintett 2-es típusú cukorbeteg (az érintettek 95% -a).
Az elhízás és a fizikai aktivitás hiánya növeli a sejtek inzulinrezisztenciáját. A 2-es típusú cukorbetegek 80-90 százaléka túl nehéz. Megfelelő étrenddel, testsúlycsökkentéssel és fizikai aktivitással megelőzhető az ilyen típusú cukorbetegség, vagy csökkenthetők a hatások.
Az inzulinszerkezet ezen leegyszerűsített ábrázolásánál a ciszteinmaradékok közötti kénhidak kiemelésre kerülnek.
Szállító fehérjék
A fehérjék részt vesznek az oxigén, hormonok, zsírok, fémionok, gyógyszerek és elektronok szállításában (például a fotoszintézisben) a szervezetben. A hemoglobin (Hb) fontos transzportfehérje. A vörösvértest pigment a vörösvértestek (eritrociták) fontos alkotóeleme, feladata az oxigén felszívása a tüdőben és minden sejtbe juttatása. Az oxigén felszabadul a kapillárisok és a sejtek között. Ugyanakkor a szén-dioxid a hemoglobinhoz kötődik, és a vérsejtekben a tüdőbe szállul. Újabb gázcsere van, ezúttal a kapillárisok és az alveolusok között.
A hemoglobin (Hb) nagyon nagy fehérjemolekula (5. ábra). 94% globinból (4 polipeptidlánc) és 6% vas (II) iontartalmú hemcsoportból áll. Ott az oxigént "dokkolják". A hemoglobin teljes mennyisége egy felnőttben hozzávetőlegesen 650 gramm, és mivel a vörösvértestek élettartama korlátozott, a vörös csontvelőben minden nap új vérsejtek képződnek, és ezzel együtt a hemoglobin is. Ezzel kapcsolatban naponta 57 gramm hemoglobin termelődik éretlen vörösvérsejtekben.
A hemoglobin-koncentráció (Hb) kulcsfontosságú tényező az anaemia (túl kevés vörösvértest) és más vérbetegségek diagnosztizálásában. Ha a Hb koncentráció a következő határértékek alá esik, akkor vérszegénység feltételezhető:
| Férfiak: | 13-18 g/dl | |
| Nők: | 11 - 16 g/dl | |
| Gyerekek 6 éves korig: | 10 - 11 g/dl | |
| 6-14 éves gyermekek: | 11 - 12 g/dl | |
A hemoglobin térszerkezetének (kvaterner szerkezetének) ábrázolása
Plazmafehérjék
A plazmafehérjék olyan fehérjék, mint a fibrinogén, az albumin és a globulinok, amelyeket a vérplazma tartalmaz.
Fibrinogén felelős a véralvadásért. Sérülés esetén a fibrinogén fibrinszálakká alakul át a sérült szövetből származó tromboplasztin hatására. Ezek hozzájárulnak a seb bezáródásához.
Mindkét Globulinok Különbséget tesznek alfa-, béta- és gamma-globulinok között. Főként a májban képződnek, és tiszta vízben nem oldódnak, de feloldódnak a vérplazmában, amely bizonyos koncentrációban tartalmaz oldott sókat (különösen asztali sókat). A globulinoknak egyaránt van transzport funkciója, szerepük van az immunvédelemben és a véralvadásban.
Egyes globulinok képesek megkötni az anyagokat önmagukhoz, és így szállítani őket a vérben, vagy késleltetni az adott anyag lebomlását ezen a dokkolón keresztül. Ez döntően befolyásolhatja a gyógyszer hatékonyságát. Azt is megvizsgálták, hogy bizonyos toxinok emiatt a hatás miatt nem bonthatók és nem válthatók ki, vagy csak elégtelenül.
Ha testünket baktériumok, vírusok, pollen, gombák vagy más támadók támadják meg, az immunrendszernek reagálnia kell. Ebből a célból meg kell különböztetni a barátot és az ellenséget a behatolás után. Miután az ellenségeket azonosították és kapcsolatba léptek velük, a fehérvérsejtek a test saját fehérjéit, a Immunglobulinok, szintén ellenanyag hívott. Kezdődhet a harc. Ezek az antitestek megtalálhatók a vérben, a test váladékában és a szöveti folyadékokban. Bármennyire is fontos ez a test saját védelme a csírák idegen fehérjéivel szemben, ez az immunreakció a szervátültetésekben megakadályozhatja a művelet sikerét és ezáltal életet menthet. Ezért a szervnek és a befogadónak maximálisan hasonlónak kell lennie, hogy az életet fenntartó szervet ne ismerjék fel ellenségként és utasítsák el. Ezenkívül a betegnek gyakran egy életen át élnie kell egy gyógyszer által elnyomott immunrendszerrel.
albumin mennyiségét tekintve képezi a legnagyobb arányú plazmafehérjét (akár 60%). Az albumin egyik fő feladata a folyadékok szervezetben történő eloszlása, például a sejtek közötti vízvisszatartás megakadályozása. Ha a szervezetnek a nem megfelelő táplálkozás miatt hiányoznak a fehérjék, akkor már nem tudja ellátni ezt a funkciót, és ödéma és vízvisszatartás lép fel a szövetben. A fejlődő országokban alultáplált gyermekeknél ilyen éhségödéma jelentkezik észrevehetően vastag hasukkal. A fehérjehiány egyéb tünetei az izomgyengeség, a zsíros máj és a növekedési rendellenességek. Az albumin transzport funkciót is ellát, és nem utolsósorban tartalékfehérjeként szolgál.