بحث عن البروتينات في الكيمياء
البروتين مادة معقدة موجودة في جميع الكائنات الحية، ولها قيمة غذائية عالية وتشارك مباشرة في العمليات الكيميائية الحيوية الضرورية، وتم اعتبار البروتين مهما من قبل الكيميائيين في بداية القرن التاسع عشر، بما في ذلك الكيميائي السويدي جون يعقوب بيرزيليوس، الذي صاغ مصطلح البروتين في عام 1838
انواع البروتينات
بروتينات المصفوفة هي جزيئات كبيرة ترتبط بشكل وثيق لتشكيل شبكات من الألياف غير القابلة للذوبان، وتكون هذه الجزيئات أكبر حجما بكثير من جزيئات السكر أو الملح، وتتكون من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية التي تم تجميعها معا.
– هناك حوالي 20 حمضا أمينيا مختلفا يحدث بشكل طبيعي في البروتينات. تحتوي البروتينات ذات الوظيفة المشابهة على تركيب وتسلسل حمض أميني مشابه. على الرغم من أنه لم يتم شرح وظائف جميع البروتينات من خلال تسلسل الأحماض الأمينية بعد، إلا أن العلاقة الثابتة بين التركيب والوظيفة يمكن أن تعزى إلى خصائص الأحماض الأمينية التي تتكون منها تلك البروتينات.
البروتينات في النبات
يقوم النبات بتجميع جميع الأحماض الأمينية بينما لا يمكن للحيوانات القيام بذلك، على الرغم من أن جميع الأحماض الأمينية ضرورية للحياة. يمكن للنباتات أن تنمو في المتوسط وتحتوي على المواد الغذائية اللاعضوية مثل النيتروجين والبوتاسيوم وغيرها التي تدعم النمو.
– يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون في الهواء أثناء العملية الضوئية لتكوين مركبات عضوية مثل الكربوهيدرات. ومع ذلك، يجب على الحيوانات الحصول على العناصر الغذائية العضوية من مصادر خارجية.
– نظرًا لأن نسبة البروتين في معظم النباتات منخفضة ، فإن الحيوانات تحتاج إلى كميات كبيرة جدًا من المواد النباتية فقط لتلبية متطلبات الأحماض الأمينية الخاصة بهم ، و تحصل الحيوانات و البشر ، على البروتينات بشكل أساسي من الحيوانات ومنتجاتها – مثل اللحوم والحليب والبيض. يتم استخدام بذور البقوليات بشكل متزايد لإعداد طعام غني بالبروتين.
البروتينات في الحيوانات
يوجد مستوى أعلى بكثير من البروتين في الأعضاء الحيوانية من مستوى البروتين في بلازما الدم، على سبيل المثال، تحتوي العضلات على حوالي 30٪ من البروتين، والكبد يحتوي على 20-30٪، وخلايا الدم الحمراء تحتوي على 30٪. يوجد أيضا نسب عالية من البروتين في الشعر والعظام والأعضاء والأنسجة الأخرى التي تحتوي على كمية قليلة من الماء. كمية الأحماض الأمينية الحرة والببتيد في الحيوانات أقل بكثير من كمية البروتين. يتم إنتاج جزيئات البروتين في الخلايا عن طريق المحاذاة التدريجية للأحماض الأمينية، ولا يتم إطلاقها في سوائل الجسم إلا بعد اكتمال التخليق.
التفاعلات الكيميائية و البروتين
لا يعني وجود محتوى عالٍ من البروتين في بعض الأعضاء أن أهمية البروتينات ترتبط بكميتها في الكائن الحي أو الأنسجة؛ بل على العكس من ذلك، فإن بعض البروتينات الهامة، مثل الإنزيمات والهرمونات، تحدث بكميات صغيرة جدًا.
ترتبط أهمية البروتينات بشكل أساسي بوظيفتها. جميع الإنزيمات المعروفة حتى الآن هي بروتينات. تعد الإنزيمات المساهمة في جميع تفاعلات الأيض عوامل حاسمة تمكن الكائنات الحية من تكوين المركبات الكيميائية الضرورية للحياة. ومن بين هذه المركبات، تشمل البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون، وذلك لتحويلها وتجديدها إلى مواد أخرى.
– الحياة بدون انزيمات غير ممكنة، وهناك العديد من هرمونات البروتين التي تقوم بوظائف تنظيمية مهمة. في جميع الفقاريات، يعمل الهيموجلوبين كبروتين تنفسي لنقل الأكسجين من الرئة إلى أعضاء وأنسجة الجسم وتحافظ مجموعة كبيرة من البروتينات الهيكلية على بنية الحيوان وتحميه.
تكوين الأحماض الأمينية من البروتينات
– الخاصية المشتركة لجميع البروتينات هي أنها تتألف من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية ألفا الأمينية ، ويرد الهيكل العام للأحماض الأمينية ألفا في ، و تسمى الأحماض الأمينية ألفا لأن ذرة الكربون ألفا الموجودة في الجزيء تحمل مجموعة أمينية (―NH 2 ) ؛ تحمل ذرة α-carbon أيضًا مجموعة كربوكسيل (OOCOOH) البروتينات.
– في الوسط الحمضي، عندما يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 4، تتفاعل مجموعات OOCOO مع أيونات الهيدروجين (H+) وبالتالي تتحول إلى شكل غير مشحون (-COOH). في الوسط القلوي، في درجة الحموضة التي تزيد عن 9، تفقد مجموعات الأمونيوم (-NH+3) أيون الهيدروجين وتتحول إلى مجموعات أمينية (-NH2). في نطاق درجة الحموضة بين 4 و 8، تحمل الأحماض الأمينية شحنة موجبة وسالبة، وبالتالي لا تتحرك في حقل كهربائي. تم تحديد هذه الهياكل كأيونات ثنائية القطب، أو zwitterions (أي أيونات مختلطة).
– على الرغم من وجود أكثر من 100 نوع من الأحماض الأمينية في الطبيعة ، وخاصة في النباتات ، يوجد 20 نوعًا فقط في معظم البروتينات ، في جزيئات البروتين ترتبط الأحماض الأمينية ألفا ببعضها البعض بواسطة الببتيد الروابط بين المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية ومجموعة الكربوكسيل من جارتها.البروتينات.