پروتئین چیست؟

پروتئین‌ها ماکرومولکول‌های زیستی هستند که عملکردهای اساسی مانند نقش هورمونی، آنزیمی و ساختاری را در بدن بر عهده دارند. اکثر پروتئین ها از پلیمرهای خطی ساخته شده از مجموعه‌ای تا 20 اسید آمینه مختلف ساخته شده‌اند. همه اسیدهای آمینه دخیل در ساختمان پروتئین‌ها، دارای ویژگی‌های ساختاری مشترکی از جمله یک کربن آلفا، یک گروه آمین، یک گروه کربوکسیل و یک زنجیره جانبی با ساختار متغیر هستند.

اسیدآمینه پروتئین به دلیل ساختار حلقه‌ای غیرمعمول خود با دیگر اسیدهای آمینه متفاوت است. زنجیره‌های جانبی آمینو اسیدهای استاندارد که در لیست اسیدهای آمینه استاندارد ذکر شده‌اند، دارای تنوع زیادی در ساختارها و خواص شیمیایی هستند. این اثر ترکیبی تمام زنجیره‌های جانبی آمینو اسید در یک پروتئین است که در نهایت ساختار سه بعدی و واکنش شیمیایی آن را تعیین می‌کند.

اسیدهای آمینه موجود در یک زنجیره پلی‌پپتیدی با پیوندهای پپتیدی مرتبط می‌شوند. به محض اتصال در زنجیره پروتئین، یک آمینواسید جداگانه باقی‌مانده نامیده می‌شود و مجموعه پیوند یافته اتم‌های کربن، نیتروژن و اکسیژن به عنوان زنجیره اصلی یا ستون فقرات پروتئین شناخته می‌شوند.

مقدار پروتئین ها در سلول

تخمین زده می‌شود که مقدار پروتئین در یک باکتری با اندازه متوسط، حدود دو میلیون عدد است. در باکتری‌های کوچکتر مانند مایکوپلاسما و اسپیروشیت‌ها، بین ۵۰ هزار تا یک میلیون مولکول پروتئینی وجود دارد. اما در سلول‌های یوکاریوت به دلیل بزرگتر و پیچیده‌تر بودن، مقدار پروتئین‌ها نیز بیشتر است. به عنوان مثال، سلول‌های مخمر حاوی حدود 50 میلیون پروتئین و سلول انسانی به میزان 1 تا 3 میلیارد پروتئین دارند.

تعداد نسخه‌های جداگانه پروتئین از چند مولکول در هر سلول تا 20 میلیون است. همه پروتئین‌هایی که کد ژنتیکی آن‌ها در سلول وجود دارند، در یک سلول بیان نمی‌شوند بنابراین تعداد و نوع پروتئین‌های هر سلول به نوع، عملکرد و محرک‌های خارجی آن بستگی دارد.

از حدود ۲۰ هزار پروتئین رمزگذاری شده توسط ژنوم انسان، فقط 6000 پروتئین در سلول‌های لنفوبلاستوئید شناسایی شده‌اند. علاوه بر این، تعداد پروتئین‌هایی که ژنوم رمزگذاری می‌کند با پیچیدگی ارگانیسم ارتباط دارد. یوکاریوت‌ها 15000، باکتری‌ها 3200، آرکئی‌ها 2400 و ویروس‌ها 42 پروتئین دارند که به طور متوسط در ژنوم آن‌ها رمزگذاری شده‌اند.

واحد سازنده پروتئین چیست؟

پروتئین‌ها از به هم پیوستن واحدهای ساختاری یا مونومرهایی به نام اسیدآمینه تشکیل می‌شوند. اسیدهای آمینه، زنجیره‌ها جانبی متفاوتی دارند که باعث می‌شود پروتئین در نهایت و با توجه به اجزای سازنده، ترتیب و میانکنش بین آن‌ها ساختار نهایی خود را پیدا می‌کنند. بزرگترین زنجیره‌های جانبی، مربوط به اسید آمینه‌های غیر قطبی هستند.

زنجیره جانبی برخی از آن‌ها دارای بار مثبت و برخی دارای بار منفی و تعدادی دیگر خنثی هستند. اسیدهای آمینه‌ای که در ساختار پروتئین‌ها به کار رفته‌اند ۲۰ نوع دارند که اسید آمینه های استاندارد نامیده می‌شوند. اما برخی از انواع غیر استاندارد آن‌ها هم در ساختار پروتئین‌ها وجود ندارند اما در بعضی از قارچ‌ها و گیاهان و در مولکول‌های دیگر مشاهده می‌شوند. برخی از اسید آمینه های غیر استاندارد حاصل تغییر اسیدآمینه‌های استاندارد، پس از ترجمه هستند.



تعريف کلی پروتئين:

مولكول هاي بزرگ با وزن 5000 الي چند ميليون دالتون مي باشند. از تكرار واحدهاي اسيدهاي آمينه تشكيل شده اند بـيش از  %50 وزن خشك سلول­ها را تشكيل مي دهند و نقش اساسـي در سـاختمان و كـاركرد سـلولي دارنـد و در كليه سلول­ها يافت مي شوند، بـراي شناخت بهتر پروتئين­ها آن­ها را به روش­هاي متفاوتي تقسيم بندي كرده اند.


  • پروتئين ساده و پروتئين مركب
  1.  پروتئين­هاي ساده: 

فقط از تركيب اسيدهاي آمينه حاصل شده اند و عمل فيزيولوژيكي آن­ها وابسته به ساختمان پـروتئين آن­هـا است مانند آلبومين.

2.  پروتئين­هاي مركب: 

علاوه بر قسمت پروتئيني داراي يك قسمت غير پروتئيني هم هستند مانند كربو هيدرات، ليپيد برای انجام اعمال فيزيولوژي هر دو قسمت پروتئيني و غير پروتئيني لازم هستند. پروتئين­هاي مركب را مي شـود برحـسب قـسمت غير پروتئيني آن­ها به چند گروه تقسيم كرد:


گليكوپروتئين­ها:

از اتصال كووالانسي كربوهيدرات با زنجيره پلي پپتيدي بدست مي آيند. مانند هورمون TSH 

 .(Thyroid-Stimulating hormone) 


ليپوپروتئين­ها:

دسته وسيعي از پروتئين­ها هستند كه با ليپيدها كمپلكس تشكيل مي دهند مانند .Low density lipoprotein

 

كروموپروتئين­ها:

پروتئين­هائي هستند كه داراي يك نوع رنگدانه مي باشند مانند هموگلوبين، سيتوكروم­ها


متالوپروتئين­ها:

علاوه بر قسمت پروتئيني داراي يك يا چند فلز هستند مانند

 .فريتين (محتوي آهن) سيتوكرم اكسيداز (محتوي مس و آهن) كربوكسي پپتيداز (محتوي روي)


فسفو پروتئين­ها:

داراي اسيد فسفوريك و پروتئين هستند مانند كازئين شير.


نوكلئو پروتئين­ها:

داراي دو قسمت پروتئيني و نوكلئيك اسيد هستند 

 مانند نوكلئو پروتئين­هاي موجود دركروماتين هسته سلول كه از اسيد نوكلئيك و پروتئين­هاي قليائي (هيستون­ها) تشكيل شده اند.



  • تقسيم بندي پروتئين­ها براساس نقش فيزيولوژيكي:

آنزيم­ها:

گروهي از پروتئين­ها هستند كه واكنش­هاي بيولوژيكي را انجام مي­دهند و به­علت ويژگي فوق­العاده و قدرت كاتـاليزري 

كه دارند جزء مهمترين مولكول­هاي حياتي شناخته شده­اند. مانند: كاتالاز، دهيدروژناز. 

پروتئين­هاي ناقل:

پروتئين­هائي هستند كه در نقل و انتقال مواد در خون نقش اساسي دارند. مانند: هموگلـوبين (نقـل و انتقـال اكسيژن، ترانسفرين (نقل و انتقال آهن).

هورمون­ها:

مواد شيميايي هستند كه اطلاعات را بين سلول­ها حمل مي كنند. بسياري از هورمون­ها داراي ساختار پپتيدي و پروتئين هستند مانند: انسولين، گلوكاگون.

پروتئين­هاي ساختاري:

اين پروتئين­ها ساختار سلول را به­وجود مي آورند و شبيه مصالح ساختماني عمـل مـي­كننـد ماننـد كراتين، كلاژن و السيتن. 

پروتئين­هاي دفاعی:

دفاع در برابر پروتئين­هاي خارجي و غيرفعـال كـردن آنهـا ماننـد: ايمينوگلوبولين­هـا، فاكتورهـاي انعقـادي، جلوگيري از خونريزي از عروق صدمه ديده.

پروتئين­هاي انقباضی:

در سيستم­هاي قابل انقباض و متحرك بكار برده مي­شوند مانند: ميوزين و اكتين كه در سيستم انقباض ماهيچه هاي مخطط كاربرد دارند.

پروتئين­هاي ذخيره اي:

مانند فريتين ذخيره آهن.