אנו מסבירים מהם חלבונים וסוגי החלבונים הקיימים. לשם מה הם מיועדים, רמות המבנה והמזון שלהם.
מהו חלבון?
חלבונים הם מקרומולקולות מורכב מיחידות מבניות הנקראות חומצות אמינו. הם תמיד מכילים פחמן, חמצן, חנקן, מימן, ולעתים קרובות גם גופרית.
חומצות אמינו הן מולקולות תרכובות אורגניות המורכבות מקבוצה פונקציונלית אמינו (-NH2) בקצה האחד וקבוצה פונקציונלית קרבוקסילית (-COOH) בקצה השני. ישנן עשרים חומצות אמינו בסיסיות, אשר בשילובים שונים, מהוות את הבסיס לחלבונים. שתי דוגמאות לחומצות אמינו הן אלנין וציסטאין:
ליצירת חלבונים, חומצות אמינו מקושרות זו לזו על ידי קשרי פפטיד, כלומר, האיחוד של הקצה עם הקבוצה הפונקציונלית האמינית (-NH2) של חומצת אמינו אחת, כאשר הקצה מכיל את הקבוצה הפונקציונלית קרבוקסילית (-COOH) של אמינו אחרת. חוּמצָה. כך, חומצות אמינו מקושרות בשילובים שונים וכמה פעמים שצריך, עד שנוצר כל חלבון ספציפי. דוגמה לאופן שבו נוצר הקשר הפפטיד ניתן לראות באיור הבא, שבו אלנין מיוצג ב צֶבַע ורוד, הציסטאין באדום וקשר הפפטיד בכחול:
סוגי חלבון
חלבונים חשובים מאוד לגוף, מכיוון שהם משתתפים בכל תהליכים מְבַצֵעַ. ניתן לסווג אותם לפי:
- ההרכב הכימי שלו:
- צורתו התלת מימדית (התפלגות במרחב של המבנה שלו):
- חלבונים סיביים. המבנה שלהם הוא בצורת סיבים ארוכים והם בלתי מסיסים בהם מים.
- חלבונים כדוריים. המבנה שלהם מגולגל וקומפקטי, בעל צורה כמעט כדורית והם בדרך כלל מסיסים במים.
למה משרתים חלבונים?
חלבונים חיוניים לגוף האדם ולצמיחתו. חלק מהפונקציות שלו הן:
- מִבנִי. חלבונים רבים אחראים לתת צורה, גמישות ותמיכה לגוף תאים ולכן, לרקמות. לדוגמא: קולגן, אלסטין וטובולין.
- אימונולוגי. נוגדנים הם חלבונים הפועלים כהגנה מפני גורמים חיצוניים או זיהומים המשפיעים על גוף האדם ועל בעלי חיים.
- סִירַת מָנוֹעַ. מיוזין ואקטין הם חלבונים המאפשרים את תְנוּעָה. בנוסף, מיוזין הוא חלק מהטבעת המתכווצת בחלוקת התא, המאפשר ציטוקינזיס (הפרדת תאים על ידי חניקה).
- אנזימטי. חלבונים מסוימים מאיצים תהליכים מטבוליים מסוימים. כמה דוגמאות לחלבוני אנזים הם פפסין וסוקראז.
- הומיאוסטטיקה. הומאוסטזיס הוא שמירה על איזון פנימי באורגניזמים. חלבונים בעלי תפקוד הומיאוסטטי, יחד עם מערכות רגולטוריות אחרות, שומרים על הוויסות של pH של האורגניזמים הללו.
- הזמנה. חלבונים רבים הם מקור אנרגיה ופחמן עבור אורגניזמים רבים. לדוגמא: קזאין ואולבומין.
רמות מבניות של חלבונים
כאשר חלבון מאבד כל אחת מהרמות המבניות שלו, הוא הופך לדנטורציה.
ניתן לסווג את מבנה החלבון לרמות שונות של ארגון והפצה של היחידות המרכיבות אותו, לפי:
- מבנה ראשוני. זהו רצף חומצות האמינו המרכיבות חלבון (הכוונה היא רק לסוגי חומצות האמינו המרכיבות את המבנה שלו ולסדר הקישור שלהן).
- מבנה משני. תאר את הכיוון המקומי של המקטעים השונים המרכיבים חלבון. באופן כללי, למרות שישנם סוגים נוספים, העיקריים שבהם הם: סליל אלפא (זהו קטע עם מבנה בצורת ספירלה על עצמו) וגיליון בטא מקופל (זהו קטע בעל צורה מתוחה ומקופלת, בדומה לאקורדיון ). הצורות של שני המקטעים נוצרות ומתייצבות בעיקר על ידי אינטראקציות של קשרי מימן.
- מבנה שלישוני. הוא מורכב מהסידור בחלל של המבנה המשני, אותו ניתן לעצב ליצירת חלבונים כדוריים או סיביים. המבנה השלישוני מיוצב על ידי אינטראקציות של ואן דר ואלס, על ידי גשרים דיסולפידים בין חומצות אמינו המכילות גופרית, על ידי כוחות הידרופוביים ועל ידי אינטראקציות בין רדיקלים של חומצות אמינו.
- מבנה רבעוני. הוא נוצר על ידי איחוד של מספר מקטעי פפטידים, כלומר, הוא מורכב מאיחוד של מספר חלבונים. חלבונים בעלי מבנה רבעוני נקראים גם חלבונים אוליגומרים ואינם מהווים את רוב החלבונים. מבנה זה מיוצב על ידי אותו סוג של אינטראקציות שמייצבות את המבנה השלישוני.
כאשר חלבונים נתונים גבוה טמפרטורות, לשינויים דרסטיים ב-pH, לפעולה של כמה ממסים אורגניים, בין היתר, הם הופכים לדנטורציה. דנטורציה היא אובדן המבנים המשניים, השלישוניים והרבעוניים, שמותיר את שרשרת הפוליפפטיד ללא כל מבנה תלת מימדי קבוע, אפשר לומר, היא מצטמצמת למבנה הראשוני שלה. אם החלבון משחזר את המבנים הללו (חוזר לצורתו המקורית) אז הוא מחדש את עצמו. התמונה הבאה מייצגת את המבנים השונים של חלבון:
מזונות עתירי חלבון
ה מזון עשירים בחלבון, הם מומלצים לתזונה בריאה ובכמויות חלבון גבוהות. השייקים מספקים חלק גדול ממקור החלבון היומי שמומלץ לבלוע.
ישנם שני סוגים של מזונות עשירים בחלבון, אלה ממקור צמחי ואלה ממקור מן החי. מזונות עשירים בחלבון מן החי כוללים ביצים, דגים, מוצרי חלב ובשר אדום ולבן. אגוזים, פולי סויה, דגנים וקטניות הם מזונות עתירי חלבון ממקור צמחי.