Најважније из лекције
Састав: Протеини су полипептиди изграђени од 20 амино-киселина повезаних пептидним везама.
Облик и улога: Фибриларни (влакнасти) протеини (нпр. кератин) имају градивну улогу у ткивима; Глобуларни (лоптасти) протеини (нпр. албумин, хемоглобин, ензими) обављају функције транспорта, одбране и катализе.
Денатурација: Губитак просторне структуре и биолошке активности услед загревања (\(>42\text{ }^\circ\text{C}\)), деловања киселина/база или органских растварача (кување јајета, прављење сира, дезинфекција алкохолом).
Исхрана: Протеини треба да чине 10–15 % дневног уноса. Глутен из пшенице, јечма, ражи и овса изазива сметње код оболелих од целијакије, док су пиринач, кукуруз, просо и хељда безглутенске житарице.
Облик и улога: Фибриларни (влакнасти) протеини (нпр. кератин) имају градивну улогу у ткивима; Глобуларни (лоптасти) протеини (нпр. албумин, хемоглобин, ензими) обављају функције транспорта, одбране и катализе.
Денатурација: Губитак просторне структуре и биолошке активности услед загревања (\(>42\text{ }^\circ\text{C}\)), деловања киселина/база или органских растварача (кување јајета, прављење сира, дезинфекција алкохолом).
Исхрана: Протеини треба да чине 10–15 % дневног уноса. Глутен из пшенице, јечма, ражи и овса изазива сметње код оболелих од целијакије, док су пиринач, кукуруз, просо и хељда безглутенске житарице.
Протеини су природни полипептиди велике молекулске масе, изграђени од великог броја остатака молекула амино-киселина међусобно повезаних пептидним везама.
Реч протеин потиче од грчке речи protos, што значи „први” или „најважнији”.
Пептидна веза настаје када карбоксилна група (\(-\text{COOH}\)) једног молекула амино-киселине реагује са амино-групом (\(-\text{NH}_2\)) другог молекула амино-киселине уз издвајање молекула воде:
\[ -\text{COOH} + \text{H}_2\text{N}- \longrightarrow -\text{CO}-\text{NH}- + \text{H}_2\text{O} \]
У изградњи протеина учествује 20 стандардних (протеинских) амино-киселина. Молекули протеина садрже од сто до неколико хиљада остатака амино-киселина, што омогућава настанак огромног броја различитих комбинација и структура.
Колико различитих редоследа везивања (пермутација) је могуће направити од 5 различитих амино-киселина, ако свака учествује по једном?
Применом формуле за пермутације:
\[ P_5 = 5! = 5 \cdot 4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1 = 120 \]
Могуће је формирати 120 различитих пептида.
Према облику молекула у простору и биолошкој улози, протеини се деле на влакнасте (фибриларне) и лоптасте (глобуларне).
| Тип протеина | Облик молекула | Главна улога и функција | Примери у организму |
|---|---|---|---|
| Влакнасти (фибриларни) | Издужен облик влакна (лат. fibra) | Градивна (структурна) улога: изграђују ткива, обезбеђују чврстину и еластичност. Нерастворљиви су у води. | Кожа, коса, длака, нокти, мишићи, тетиве, лигаменти, хрскавица (нпр. кератин). |
| Лоптасти (глобуларни) | Сферан/лоптаст облик (лат. globosus) | Функционална улога: транспорт гасова и материја, регулација хемијских реакција, заштита организма, регулација рада органа. | Хемоглобин, антитела, хормони, албумин из јајета, казеин из млека, ензими. |
Ензими су биолошки катализатори протеинске природе који убрзавају биохемијске реакције у организму.
Ензими дигестивног тракта као што су пепсин, трипсин и химотрипсин убрзавају хидролизу протеина унетих храном до слободних амино-киселина. На тај начин организам усваја есенцијалне амино-киселине које не може сам да синтетише.
Који влакнасти протеин чини око 85 % састава људске косе и користи се у третманима за њен опоравак?
То је протеин кератин.
Денатурација протеина је процес нарушавања природне просторне структуре протеина, што доводи до губитка његове биолошке функције и активности.
Денатурисан протеин трајно губи своју првобитну биолошку улогу!
Узрочници денатурације:
- Висока температура: протеини крвне плазме денатуришу на температурама изнад \(42\text{ }^\circ\text{C}\), што може бити фатално по организам.
- Промена \(\text{pH}\) вредности: деловање јаких киселина или база.
- Органски растварачи: на пример, \(70\%\) етанол.
Примери денатурације из свакодневног живота:
- Кување/пржење јаја: Протеин албумин из беланцета загревањем мења боју из провидне у белу и постаје чврст.
- Производња сира: Додавањем киселине у млеко долази до денатурације и таложења протеина казеина.
- Дезинфекција: Етанол (\(70\%\)) уништава бактерије и вирусе тако што денатурише њихове протеине.
Зашто је телесна температура изнад \(42\text{ }^\circ\text{C}\) опасна по живот човека?
На температурама изнад \(42\text{ }^\circ\text{C}\) долази до термичке денатурације протеина у крвној плазми и ћелијама, чиме они губе своју биолошку функцију, што онемогућава нормалан рад виталних органа.
Према препорукама Светске здравствене организације, протеини треба да обезбеде 10–15 % дневног енергијског уноса.
Намирнице богате протеинима: месо (пилетина, ћуретина, говедина), риба, јаја, млеко и млечни производи, житарице, махунарке (пасуљ, грашак, соја) и орашасти плодови.
Глутен је протеин биљног порекла који се природно налази у одређеним житарицама.
Заступљеност глутена у житарицама:
- Садрже глутен: пшеница, јечам, раж и овас. Код особа осетљивих на глутен изазива пробавне сметње, а код оболелих од целијакије доводи до оштећења црева.
- Без глутена (безбедне за исхрану): кукуруз, пиринач, хељда и просо (на производима означене симболом прецртаног класа пшенице).
Које житарице особа оболела од целијакије сме безбедно да конзумира: јечам, пиринач, раж, просо?
Сме да конзумира пиринач и просо (јер не садрже глутен), док јечам и раж садрже глутен и морају се избегавати.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Која хемијска веза повезује амино-киселине у молекулима протеина и како она настаје?
Повезује их пептидна веза (\(-\text{CO}-\text{NH}-\)). Настаје хемијском реакцијом између карбоксилне групе (\(-\text{COOH}\)) једне амино-киселине и амино-групе (\(-\text{NH}_2\)) друге амино-киселине, при чему се као споредни производ издваја молекул воде (\(\text{H}_2\text{O}\)).
Задатак 2 (средњи): Разврстајте наведене протеине и структуре према просторном облику на фибриларне или глобуларне:
а) албумин из јајета, б) кератин из длаке и ноктију, в) пепсин, г) мишићно ткиво.
а) албумин из јајета, б) кератин из длаке и ноктију, в) пепсин, г) мишићно ткиво.
- Фибриларни (влакнасти): кератин (б), мишићно ткиво (г) – имају градивну улогу.
- Глобуларни (лоптасти): албумин (а), пепсин (в) – имају транспортну и каталитичку функцију.
Задатак 3 (средњи): Објасните зашто се \(70\%\) водени раствор етанола користи као ефикасно дезинфекционо средство.
Етанол делује као органски растварач који изазива денатурацију протеина у бактеријама и вирусима. Тиме нарушава њихову структуру и уништава им виталне биолошке функције, што доводи до њиховог уништења.
Задатак 4 (тежак): Током припреме сира млеку се додаје киселина, након чега долази до згрушавања и издвајања талога. Објасните који се процес овде одвија, који протеин у њему учествује и како промена \(\text{pH}\) вредности утиче на структуру тог протеина.
У овом процесу одвија се денатурација млечног протеина казеина. Додавањем киселине смањује се \(\text{pH}\) вредност средине, што доводи до нарушавања природне просторне структуре казеина. Денатурисани протеин губи растворљивост и таложи се у облику груша од којег се прави сир.
