โปรตีน
เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบขึ้นจากหน่วยย่อยๆ ที่เรียกว่า กรดอะมิโน (amino acid) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจนและไนโตรเจน นอกจากนี้ โปรตีนบางชนิดอาจประกอบด้วยอะตอมของธาตุอื่นๆ อีกเช่น ฟอสฟอรัส เหล็กและกำมะถัน เป็นต้น
กรดอะมิโน หมายถึง สารอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอนิล (- COOH) และหมู่อะมิโน (- NH2) รวมอยู่ในโมเลกุลเดียวกัน กรดอะมิโนส่วนใหญ่จะเป็น - amino acid
เขียนสูตรทั่วไปของกรดอะมิโนได้ดังนี้
R อาจจะเป็นไฮโดรเจน , หมู่อัลคิล ทั้งที่เป็นไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่ตรงและโซ่กิ่ง ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นวงแหวน หรือเป็นสารอินทรีย์ที่มีธาตุอื่น ๆ เช่น S และ P อยู่ด้วยก็ได้ จำนวนหมู่ -COOH และ - NH2 ในกรดอะมิโนจะมีมากกว่า 1 หมู่ก็ได้
จากภาพที่ 11 จะเห็นว่ากรดอะมิโนประกอบด้วย 2 ส่วน ส่วนในกรอบสี่เหลี่ยมซึ่งเหมือนกันในกรดอะมิโนทุกชนิด ส่วนที่อยู่ในกรอบสี่เหลี่ยมจะประกอบด้วยหมู่อะมิโนและหมู่คาร์บอกซิลส่วนที่อยู่นอกกรอบสี่เหลี่ยมจะเป็นส่วนที่แตกต่างกันระหว่างกรดอะมิโนชนิดต่างๆ ซึ่งปกติจะใช้สัญลักษณ์ R
สูตรโครงสร้างหลักของกรดอะมิโน
จากการศึกษากรดอะมิโนในพืชและสัตว์นักวิทยาศาสตร์พบว่า มีกรดอะมิโนอยู่ประมาณ 20 ชนิด ที่เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตทั่วไป
สิ่งมีชีวิตใช้กรดอะมิโนเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์โปรตีน กรดอะมิโนบางชนิด เช่น ไกลซีน แอสปาราจีน และกรดกลูตามิก เป็นต้น ร่างกายสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้เอง แต่มีกรดอะมิโนบางชนิดร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นเองได้ ต้องรับจากภายนอกเข้าไป มีทั้งสิ้น 8 ชนิดรวมเรียกว่า “กรดอะมิโนจำเป็น” (essential amino acid) เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ ได้แก่ เมไทโอนีน ,ทรีโอนีน , ไลซีน , เวลีน , ลิวซีน , ไอโซลิวซีน ,เฟนิลอะลานีน และทริปโตเฟน สำหรับเด็กทารกยังต้องการฮิสติดีนเพิ่มขึ้นอีก 1 ชนิด ซึ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต
สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีความต้องการกรดอะมิโนไม่เหมือนกัน เช่น แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้างกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตได้เอง ทำให้ไม่ต้องการกรดอะมิโนในรูปของสารอาหาร
กรดอะมิโนที่ร่างกายต้องการและสังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้ต้องได้รับจากอาหาร เรียกว่า กรดอะมิโนที่จำเป็น ดังตารางที่ 3 ส่วนกรดอะมิโนที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้เอง เรียกว่า กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น แต่ถึงอย่างไรร่างกายของคนเราก็ต้องการกรดอะมิโนทั้งสองชนิด คนเราต้องการกรดอะมิโนที่จำเป็น 8-10 ชนิด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับช่วงอายุ
ตารางที่ 3 กรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับคน
| |
อาร์จีนีน (Arginine) | เมไทโอนีน (Methionie) |
ฮีสทิดีน (Histidine) | ฟีนิลอะลานีน (Phenylalanine) |
ไอโซลิวซีน (Isoleucine) | ทรีโอนีน (Threonine) |
ลิวซีน (Leucine) | ทริปโตเฟน (Tryptophan) |
ไลซีน (Lysine) | วาลีน (Valine) |
อาร์จีนีนและฮีสทิดีน เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต และพัฒนาการในวัยเด็ก
กรดอะมิโนแต่ละชนิดสามารถต่อกันได้ด้วยพันธะโคเวเลนที่มีชื่อเฉพาะว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond) โครงสร้างซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนที่ต่อกันเป็นสายนี้เรียกว่า เพปไทด์
เพปไทด์ซึ่งเกิดจากกรดอะมิโนต่อกันเป็นสายด้วยพันธะเพปไทด์
พันธะเพปไทด์ หมายถึง พันธะที่ C ใน C = O ต่ออยู่กับ N ใน N - H
เขียนเป็นสูตรทั่ว ๆ ไปดังนี้
C=O มาจากหมู่ - COOH ในกรดอะมิโนโมเลกุลหนึ่ง ในขณะที่ N - H มาจากหมู่ - NH2 ของ กรดอะมิโนอีกโมเลกุลหนึ่ง
เช่น
C=O มาจากหมู่ - COOH ในกรดอะมิโนโมเลกุลหนึ่ง ในขณะที่ N - H มาจากหมู่ - NH2 ของ กรดอะมิโนอีกโมเลกุลหนึ่ง
ก็ได้ แต่ C กับ N ต้องต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว ระหว่าง C กับ N จะมีธาตุอื่นมาคั่นกลางไม่ได้
เช่น
โปรตีนอาจประกอบด้วยพอลิเพปไทด์ 1 สาย หรือมากกว่า 1 สาย เช่น โมเลกุลของฮีโมโกลบินประกอบด้วยพอลิเพปไทด์ 4 สาย
โมเลกุลของฮีโมโกลบิน
การที่โปรตีนแต่ละชนิดมีสมบัติแตกต่างกัน เนื่องจากมีลำดับของการเรียงตัวและจำนวนกรดอะมิโนแตกต่างกัน หน้าที่ของโปรตีนภายในเซลล์จึงมีความหลากหลาย บางชนิดทำหน้าที่เป็นโครงสร้างของเซลล์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ ควบคุมการทำงานของร่างกาย ทำหน้าที่เกี่ยวกับภูมิคุ้มกัน เป็นต้น
ในสิ่งมีชีวิตต่างๆ โปรตีนที่มีหน้าที่คล้ายกันจะมีลำดับของกรดอะมิโนบางส่วนคล้ายคลึงกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสิ่งมีชีวิตที่มีบรรพบุรุษร่วมกัน
ประเภทของโปรตีน
การที่โปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์จำนวนมาก กรดอะมิโนเหล่านี้ต่อกันในลักษณะต่าง ๆ ทำให้เกิดโครงสร้างสามมิติ จึงอาจแบ่งโปรตีนออกเป็น 2 ลักษณะคือโปรตีนเส้นใย และโปรตีนก้อนกลม เช่น เคราตินเป็นโปรตีนที่พบในขนสัตว์ เขาสัตว์ เส้นผม และเล็บ เป็นพวกโปรตีนเส้นใย คอลลาเจน ซึ่งเป็นส่วนประกอบในเนื้อเยื่อของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังก็เป็นโปรตีนเส้นใย ส่วนเอมไซม์ แอนติบอดี ฮอร์โมน และฮีโมโกลบิน เป็นโปรตีนก้อนกลม
ความสำคัญของโปรตีนต่อร่างกาย
โปรตีนเป็นอาหารที่สำคัญและจำเป็นต่อร่างกายเช่นเดียวกับคาร์โบไฮเดรตและไขมัน โปรตีนที่รู้จักกันดี ได้แก่ อัลบูมิน (albumin) และ เจลลาติน (gelatin) เมื่อร่างกายได้รับโปรตีนเข้าไปจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส โดยมีเอมไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้เป็นกรดอะมิโนซึ่งเป็นโมเลกุลที่เล็กที่สุด และเป็นส่วนประกอบที่ร่างกายสามารถนำไปใช้ได้
โปรตีนนอกจากจะเป็นแหล่งพลังงานและช่วยทำให้ร่างกายเจริญเติบโต ซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอแล้ว ยังพบว่าโปรตีนยังมีหน้าที่สำคัญอื่น ๆ ในร่างกายอีก โดยขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน เช่น ไมโอซิน (myosin) เป็นส่วนของกล้ามเนื้อ คอลลาเจน (collagen) เป็นส่วนของเอ็นซึ่งช่วยในการเคลื่อนไหว เปปซิน (pepsin) เป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการเกิดไฮโดรลิซิสของโปรตีน ฮีโมโกลบิน (haemoglobin) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่นำออกซิเจน จากปอดผ่านเส้นโลหิตไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย โกลบูลิน (globulin) อยู่ในโลหิตทำหน้าที่เป็นแอนติบอดี (antibody) อินซูลิน (insulin) ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนควบคุมกระบวนการเมตาบอลิซึมในร่างกาย นอกจากนี้โปรตีนยังเป็นส่วนประกอบของผิวหนัง ผม และเล็บ
สรุปหน้าที่ของโปรตีน
1. ช่วยในการเจริญเติบโต
2. เป็นเหล่งพลังงาน
3. ทำหน้าที่เอนไซม์เร่งให้เกิดปฏิกิริยาเตมีภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
4. เป็นโครงสร้างของเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ เป็นองค์ประกอบของโครโมโซม
5. เป็นภูมิคุ้มกันของร่างกาย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น