โปรตีน
โปรตีน เป็นสารที่พบมากที่สุดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปในเซลล์ของพืชและสัตว์มีโปรตีนอยู่มากกว่าร้อยละ 50 ของน้ำหนักแห้ง โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ประกอบด้วยธาตุต่าง ๆ คือ ธาตุคาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) ไนโตรเจน (N) และในบางชนิดอาจมีกำมะถัน (S) และฟอสฟอรัส (P) เป็นองค์ประกอบร่วมด้วย
โปรตีนในร่างกายนอกจากจะมีบทบาทในการเผาผลาญให้พลังงานแก่ร่างกายแล้ว ยังช่วยในการเจริญเติบโต เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ ยังช่วยในการเจริญเติบโต เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ
และช่วยซ่อมแซมเนื้อเยื่อต่าง ๆ
อีกทั้งยังเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์และฮอร์โมนต่าง ๆ
ที่ทำหน้าที่ในการควบคุมระบบต่างๆ
ในร่างกายให้สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
โปรตีนเป็นสารอาหารที่พบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดทั้งที่เป็นพืชและสัตว์ โดยจะพบมากในเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากสัตว์ต่างๆ เช่น เนื้อปลา เนื้อหมู ไข่ นม เนยจากสัตว์ เป็นต้น ส่วนในพืชจะพบมากในเมล็ดพืชตระกูลถั่วเช่น ถั่วลิสง ถั่วเหลือง เป็นต้น
สมบัติของโปรตีน
- สารชีวโมเลกุลประเภทโปรตีนมีสมบัติและความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ดังนี้
- โปรตีนไม่ละลายน้ำ แต่อาจมีบางชนิดที่สามารถละลายน้ำได้บ้างเล็กน้อย
- มีสถานะเป็นของแข็ง
- เมื่อถูกเผาไหม้จะมีกลิ่นเหม็น
- สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) โดยมีกรด ความร้อน หรือเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้เกิดเป็นกรดอะมิโนจำนวนมาก
โปรตีน + น้ำ -----------> กรด + กรดอะมิโนจำนวนมาก
7. โปรตีนสามารถเกิดปฏิกิริยากับคอปเปอร์ (II) -ซัลเฟต (CuSO4) ในสภาพที่เป็นเบส เกิดเป็นตะกอนสีม่วง สีม่วง อมชมพู หรือสีน้ำเงิน ซึ่งปฏิกิริยานี้สามารถใช้ในการทดสอบโปรตีนได้
โปรตีนเป็นสารประกอบที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ เกิดจากโมเลกุลของกรดอะมิโน (amino acid) จำนวนมากมาสร้างพันธะเชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นสายยาว โดยกรดอะมิโนมีลักษณะเป็นสารชีวโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันทั้งที่เป็นหมู่อะมิโน (-NH2) มีสมบัติเป็นเบส และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด
กรดอะมิโนต่าง ๆ จะมีการสร้างพันธะเชื่อมต่อกันเป็นสายยาวจนเกิดเป็นโมเลกุลของกรดอะมิโนต่าง ๆ ว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond) ซึ่งเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างหมู่คาร์บอกซิลและหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนแต่ละโมเลกุล
เนื่องจากโปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนจำนวนมากมาเชื่อมต่อกัน ดังนั้นสมบัติของโปรตีนจึงมีความสัมพันธ์กับชนิดของกรดอะมิโนที่เป็นองค์ประกอบ สัดส่วนของกรดอะมิโนแต่ละชนิด และลำดับการเรียงตัวของกรด ซึ่งโปรตีนในธรรมชาติมีกรดอะมิโนอยู่ 20 ชนิด ดังนั้นจึงสามารถเกิดเป็นโปรตีนชนิดต่าง ๆ มากมาย โดยโปรตีนที่แตกต่างกันก็จะมีคุณสมบัติและบทบาทต่อร่างกายที่แตกต่างกันด้วย
เมื่อเราบริโภคอาหารที่มีโปรตีน โปรตีนเหล่านั้นจะถูกย่อยสลายจนกระทั่งกลายเป็นกรดอะมิโน แล้วถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย เพื่อนำไปสังเคราะห์โปรตีนที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกาย ดังนั้นกรดอะมิโนทุกชนิดจึงมีความจำเป็นต่อร่างกายอย่างยิ่ง แต่เนื่องจากร่างกายของเราสามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้เอง 12 ชนิด ส่วนอีก 8 ชนิดเป็นกรดอะมิโนที่ต้องได้รับจากอาหาร ดังนั้นจึงสามารถแบ่งชนิดกรดอะมิโนได้เป็น 2 ชนิด ตามความจำเป็นในการบริโภค ดังนี้
1) กรดอะมิโนจำเป็น (Essential amino acids) เป็นกลุ่มของกรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์เองไม่ได้ มีปริมาณไม่เพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย จำเป็นต้องได้รับจากอาหารต่าง ๆ ได้แก่
1. ให้กรดแอมิโน ซึ่งร่างกายจะนำไปสร้างโปรตีนในเซลล์และเนื้อเยื่อต่าง ๆ ตลอดชีวิต
2. สร้างสารที่ควบคุมการทำงานของร่างกาย ได้แก่ เอนไซม์ ฮอร์โมน และสารภูมิคุ้มกัน ซึ่งจะช่วยควบคุมปฏิกิริยาต่าง ๆ ให้ดำเนินไปตามปกติ
3. รักษาสภาพแวดล้อมภายในร่างกายให้คงที่ เช่น ค่าความเป็นกรด–ด่าง (pH) โดยโปรตีนในเลือดจะช่วยให้เลือดมี pH คงที่หรือเป็นด่างเล็กน้อย ซึ่งเป็นสภาพที่เหมาะแก่การทำงานของอวัยวะ อีกทั้งยังช่วยรักษาสมดุลของน้ำในร่างกายและควบคุมความเข้มข้นของเลือดและน้ำให้คงที่
4. ให้พลังงานแก่ร่างกาย (โปรตีน 1 กรัม ให้พลังงาน 4 กิโลแคลอรี) เมื่อร่างกายได้รับพลังงานจากคาร์โบไฮเดรตและไขมันไม่เพียงพอ จะมีการนำโปรตีนที่สมสะอยู่ในกล้ามเนื้อมาผลาญให้เกิดพลังงาน
5. ช่วยในการขนส่งสารต่าง ๆ ในเลือด เช่น ฮอร์โมน วิตามิน ไขมัน และเกลือแร่ เป็นต้น
บทบาทและหน้าที่ของโปรตีนยังมีอีกหลายประการ เช่น เป็นส่วนประกอบของเฮโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง ทำหน้าที่นำออกซิเจนไปสู่ส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เป็นส่วนประกอบของไมโอซิน (myosin) และแอกทิน (actin) ในกล้ามเนื้อ โดยมีสภาพเป็นโปรตีนขนาดเล็กเรียงซ้อนกันเป็นชั้น ๆ ทำหน้าที่เกี่ยวกับการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อ
หน้าที่
โปรตีนหลายชนิดทำหน้าที่เป็นเอนไซม์หรือหน่วยย่อยของเอนไซม์
- โปรตีนทำหน้าที่ทางด้านโครงสร้าง เช่น ระบบเส้นใยของเซลล์ (cytoskeleton) ผม เส้นไหม
- โปรตีนที่ควบคุมการเคลื่อนไหว เช่น แอกติน ไมโอซิน
- เป็นภูมิคุ้มกันคอยปกป้องร่างกายจากสิ่งแวดล้อม เช่น แอนติบอดี
- ขนส่งสารภายในระบบร่างกาย เช่น ฮีโมโกลบิน
- เป็นแหล่งสำรองพลังงานยามขาดแคลน เช่นโปรตีนในเมล็ดข้าวและน้ำนม
- โปรตีนที่เป็นฮอร์โมน
- โปรตีนให้ความหวานในพืช
- โปรตีนป้องกันการแข็งตัวของเลือดในปลาที่อยู่ในแถบขั้วโลก
- โปรตีนช่วยสร้างเซลล์เนื้อเยื่อใหม
องค์ประกอบของโปรตีน
โปรตีนเป็นสารประกอบที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ เกิดจากโมเลกุลของกรดอะมิโน (amino acid) จำนวนมากมาสร้างพันธะเชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นสายยาว โดยกรดอะมิโนมีลักษณะเป็นสารชีวโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันทั้งที่เป็นหมู่อะมิโน (-NH2) มีสมบัติเป็นเบส และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด
กรดอะมิโนต่าง ๆ จะมีการสร้างพันธะเชื่อมต่อกันเป็นสายยาวจนเกิดเป็นโมเลกุลของกรดอะมิโนต่าง ๆ ว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond) ซึ่งเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างหมู่คาร์บอกซิลและหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนแต่ละโมเลกุล
เนื่องจากโปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนจำนวนมากมาเชื่อมต่อกัน ดังนั้นสมบัติของโปรตีนจึงมีความสัมพันธ์กับชนิดของกรดอะมิโนที่เป็นองค์ประกอบ สัดส่วนของกรดอะมิโนแต่ละชนิด และลำดับการเรียงตัวของกรด ซึ่งโปรตีนในธรรมชาติมีกรดอะมิโนอยู่ 20 ชนิด ดังนั้นจึงสามารถเกิดเป็นโปรตีนชนิดต่าง ๆ มากมาย โดยโปรตีนที่แตกต่างกันก็จะมีคุณสมบัติและบทบาทต่อร่างกายที่แตกต่างกันด้วย
โครงสร้างของโปรตีน
ลำดับของกรดอะมิโนจะเป็นตัวกำหนดโครงสร้างและการทำงานของโปรตีนนั้นๆ โดยทั่วไป โปรตีนมีโครงสร้างสามมิติสี่ระดับด้วยกันคือ
- โครงสร้างปฐมภูมิ เป็นโครงสร้างที่แสดงพันธะระหว่างกรดอะมิโนแต่ละตัว
- โครงสร้างทุติยภูมิ เป็นโครงสร้างที่แสดงการจัดเรียงตัวของกรดอะมิโนที่อยู่ใกล้กัน โปรตีนทุกชนิดจะมีโครงสร้างระดับนี้ โดยทั่วไปมีสองแบบคือ แบบ อัลฟาเฮลิก สายเพปไทด์ขดเป็นเกลียว กับแบบเบตา สายเพปไทด์อยู่ในรูปซิกแซก
- โครงสร้างตติยภูมิ แสดงการจัดตัวของกรดอะมิโนตลอดทั้งสาย พบในโปรตีนที่เป็นก้อน การจับตัวเป็นกลุ่มก้อนของสายโพลีเพปไทด์นั้นขึ้นกับลำดับกรดอะมิโนและสารอื่นๆที่เข้ามาจับ
- โครงสร้างจตุยภูมิ แสดงการจับตัวระหว่างสายโพลีเพปไทด์ พบในโปรตีนที่ประกอบด้วยหน่วยย่อย (subunit) โดยแต่ละหน่วยย่อยคือสายโพลีเพปไทด์หนึ่งเส้น การจัดตัวขึ้นกับลำดับกรดอะมิโนและสารอื่นๆที่เข้ามาจับเช่นเดียวกัน
กรดอะมิโน
เมื่อเราบริโภคอาหารที่มีโปรตีน โปรตีนเหล่านั้นจะถูกย่อยสลายจนกระทั่งกลายเป็นกรดอะมิโน แล้วถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย เพื่อนำไปสังเคราะห์โปรตีนที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกาย ดังนั้นกรดอะมิโนทุกชนิดจึงมีความจำเป็นต่อร่างกายอย่างยิ่ง แต่เนื่องจากร่างกายของเราสามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้เอง 12 ชนิด ส่วนอีก 8 ชนิดเป็นกรดอะมิโนที่ต้องได้รับจากอาหาร ดังนั้นจึงสามารถแบ่งชนิดกรดอะมิโนได้เป็น 2 ชนิด ตามความจำเป็นในการบริโภค ดังนี้
1) กรดอะมิโนจำเป็น (Essential amino acids) เป็นกลุ่มของกรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์เองไม่ได้ มีปริมาณไม่เพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย จำเป็นต้องได้รับจากอาหารต่าง ๆ ได้แก่
- เทไทโอนีน (Methionine)
- ทริโอนีน (Threonine)
- ไลซีน (Lysine)
- เวลีน (Valine)
- ลิวซีน (Leucine)
- ไอโซลิวซีน (Isoleucine)
- เฟนิลอะลานีน (Phenylalanine) ทริปโตเฟน (Tryptophan)
2) กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น (Non-essential amino acids) เป็นกรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์เองได้ มีปริมาณเพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย ร่างกายไม่ค่อยคลาดแคลน
ร่างกายของคนเราจะนำกรดอะมิโนต่าง ๆ มาใช้สังเคราะห์เป็นโปรตีนซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันไปตามบทบาทหน้าที่ของโปรตีนชนิดนั้น ดังตัวอย่างเช่น
- คอลลาเจน (Collagen) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบโครงสร้างร่างกาย มีหน้าที่ในการสร้างเอ็นและกระดูกอ่อน
- เคราติน (Keratin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบโครงสร้างร่างกาย มีหน้าที่ในการสร้างขน ผม เล็บ และผิวหนัง
- อินซูลิน (Insulin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบฮอร์โมน มีหน้าที่ควบคุมระดับน้ำตาลในกระแสเลือด
- แอคติน (Actin) และไมโอซิน (Myosin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบการเคลื่อนไหวของร่างกาย มีหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ
- ฮีโมโกลบิน (Hemoglobin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบการลำเลียงสารในกระแสเลือด มีหน้าที่ลำเลียงแก๊สออกซิเจนไปสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย
- อิมมูโนโกลบูลิน (Immunoglobulin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวกับระบบคุ้มกันของร่างกาย มีหน้าที่การสร้างภูมิคุ้มกัน
ร่างกายของคนเราจะนำกรดอะมิโนต่าง ๆ มาใช้สังเคราะห์เป็นโปรตีนซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันไปตามบทบาทหน้าที่ของโปรตีนชนิดนั้น ดังตัวอย่างเช่น
- คอลลาเจน (Collagen) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบโครงสร้างร่างกาย มีหน้าที่ในการสร้างเอ็นและกระดูกอ่อน
- เคราติน (Keratin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบโครงสร้างร่างกาย มีหน้าที่ในการสร้างขน ผม เล็บ และผิวหนัง
- อินซูลิน (Insulin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบฮอร์โมน มีหน้าที่ควบคุมระดับน้ำตาลในกระแสเลือด
- แอคติน (Actin) และไมโอซิน (Myosin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบการเคลื่อนไหวของร่างกาย มีหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ
- ฮีโมโกลบิน (Hemoglobin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบการลำเลียงสารในกระแสเลือด มีหน้าที่ลำเลียงแก๊สออกซิเจนไปสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย
- อิมมูโนโกลบูลิน (Immunoglobulin) เป็นโปรตีนที่เกี่ยวกับระบบคุ้มกันของร่างกาย มีหน้าที่การสร้างภูมิคุ้มกัน
โปรตีนคอนจูเกต
โปรตีนบางชนิดจะมีหมู่อื่นๆนอกจากกรดอะมิโนเข้ามาจับ
โปรตีนนี้เรียกว่าโปรตีนคอนจูเกต (conjugated protein)
ส่วนหมู่ที่มาจับเรียกว่าหมู่พรอสทีติก (prosthetic group)
ตัวอย่างโปรตีนเหล่านี้ได้แก่
- ไลโปโปรตีน โปรตีนจับกับไขมัน
- ไกลโคโปรตีน โปรตีนจับกับคาร์โบไฮเดรต
- ฟอสโฟโปรตีน โปรตีนจับกับหมู่ฟอสเฟต
- ฮีโมโปรตีน โปรตีนจับกับฮีม (heme)
- ฟลาโวโปรตีน โปรตีนจับกับฟลาวิน นิวคลีโอไทด์ (Flavin nucleotide) เช่น ซักซิเนต ดีไฮโดรจีเนส (succinate dehydrogenase)
- เมทัลโลโปรตีน โปรตีนจับกับโลหะเช่น เฟอร์ริทิน (จับกับ Fe) อัลกอฮอล์ ดีไฮโดรจีเนส (จับกับ Zn) เป็นต้น
บทบาทและหน้าที่ของโปรตีน
1. ให้กรดแอมิโน ซึ่งร่างกายจะนำไปสร้างโปรตีนในเซลล์และเนื้อเยื่อต่าง ๆ ตลอดชีวิต
2. สร้างสารที่ควบคุมการทำงานของร่างกาย ได้แก่ เอนไซม์ ฮอร์โมน และสารภูมิคุ้มกัน ซึ่งจะช่วยควบคุมปฏิกิริยาต่าง ๆ ให้ดำเนินไปตามปกติ
3. รักษาสภาพแวดล้อมภายในร่างกายให้คงที่ เช่น ค่าความเป็นกรด–ด่าง (pH) โดยโปรตีนในเลือดจะช่วยให้เลือดมี pH คงที่หรือเป็นด่างเล็กน้อย ซึ่งเป็นสภาพที่เหมาะแก่การทำงานของอวัยวะ อีกทั้งยังช่วยรักษาสมดุลของน้ำในร่างกายและควบคุมความเข้มข้นของเลือดและน้ำให้คงที่
4. ให้พลังงานแก่ร่างกาย (โปรตีน 1 กรัม ให้พลังงาน 4 กิโลแคลอรี) เมื่อร่างกายได้รับพลังงานจากคาร์โบไฮเดรตและไขมันไม่เพียงพอ จะมีการนำโปรตีนที่สมสะอยู่ในกล้ามเนื้อมาผลาญให้เกิดพลังงาน
5. ช่วยในการขนส่งสารต่าง ๆ ในเลือด เช่น ฮอร์โมน วิตามิน ไขมัน และเกลือแร่ เป็นต้น
บทบาทและหน้าที่ของโปรตีนยังมีอีกหลายประการ เช่น เป็นส่วนประกอบของเฮโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง ทำหน้าที่นำออกซิเจนไปสู่ส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เป็นส่วนประกอบของไมโอซิน (myosin) และแอกทิน (actin) ในกล้ามเนื้อ โดยมีสภาพเป็นโปรตีนขนาดเล็กเรียงซ้อนกันเป็นชั้น ๆ ทำหน้าที่เกี่ยวกับการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อ
ขอบคุณที่มา :https://sites.google.com/site/scienceinging/bth-thi-2-sar-xinthriy/2-2-portin?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates%2Fprint%2F&showPrintDialog=1
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น