تحقیق در مورد پروتئین ها و ساختارشان

همه چیز درباره پروتئین ها + پروتئین مکمل

تحقیق در مورد پروتئین ها و ساختارشان

پروتئین چیست؟

پروتئین ها  (Protein) یکی از انواع درشت‌مولکول‌های زیستی هستند، این مواد آلی بزرگ از زیر واحدهایی به نام اسید آمینه ساخته شده‌اند. پروتئین‌ها مانند زنجیری از یک کلاف سه‌بعدی بسپارهایی اند که از ترکیب اسیدهای آمینه حاصل می‌شوند. اسیدهای آمینه همانند یک زنجیر خطی توسط پیوند پپتیدی میان گروه‌های کربوکسیل و آمین مجاور به یکدیگر متصل می‌شوند تا یک پلی پپتید را به وجود بیاورند.

ترتیب اسیدهای آمینه در یک پروتئین توسط ژن مشخص می‌شود. اگرچه کد ژنتیک ۲۰ تا اسید آمینه استاندارد را معرفی می‌کند، اما در بعضی از اندامگان‌ها (ارگانیسم‌ها) کد ژنتیک شامل سلنوسیستئین و در بعضی از آرکی‌باکتری‌ها پیرولزین می‌باشد.

گاهی در پروتئین‌ها دگرگونی به وجود می‌آید: یا قبل از آنکه پروتئین بتواند به وظایفش در یاخته عمل کند یا به عنوان قسمتی از مکانیسم بازرسی. پروتئین‌ها معمولاًبه یکدیگر می‌پیوندند تا یک وظیفه‌ای را با یکدیگر انجام دهند که این خود باعث استوار شدن پروتئین می‌شود.

چون ترتیب‌های نامحدودی در توالی و طول زنجیره اسید آمینه‌ها در تولید پروتئین‌ها وجود دارد، از این رو انواع بی‌شماری از پروتئین‌ها نیز می‌توانند وجود داشته باشند. پروتئین‌های درون‌یاخته‌ای در بخشی از یاخته به نام ریبوزوم توسط آران‌ای (RNA) ساخته می‌شوند.

ساختار پروتئین

ساختار پروتئین یا ساختمان پروتئین به ساختاری گفته می‌شود که پروتئین به خود می‌گیرد. پروتئین دارای چهار نوع ساختار می‌باشد.

ساختار اول: به توالی پروتئین که به صورت رشته‌ای از اسیدهای آمینه می‌باشد گفته می‌شود. پروتئین‌ها پلی‌مرهایی خطی از اسیدهای آمینه هستند که با پیوند پپتیدی بهم متصل شده‌اند.

ساختار دوم: به نظم‌های موضعی گفته می‌شود که پروتئین در حین تاشدگی به خود می‌گیرد. ساختار دوم پروتئین‌ها خود به چند دسته تقسیم می‌شود:

مارپیچ آلفا ساده‌ترین و انعطاف‌پذیرترین ترتیب، کونفرماسیونی مارپیچی و راست گرد بود به نام مارپیچ آلفا. مارپیچ آلفا یکی از ساختارهای دوم رایج در پروتئین‌ها است. مارپیچ آلفا یک مارپیچ راست‌گرد است که ساختار آن هر ۴/۵ آنگستروم یک‌بار تکرار می‌شود.

در هر دو مارپیچ آلفا، ۶/۳ اسید آمینه وجود دارد. یعنی هر ۵/۱ آنگستروم یک اسید آمینه در طول مارپیچ آلفا قرار می‌گیرد. هر گروه کربوکسیل و آمین در مارپیچ آلفا با اسید آمینه‌ای با فاصله چهار تا از خود، دارای باند هیدروژنی می‌باشد و این الگو در سراسر مارپیچ، غیر از چهار اسیدآمینه در دو انتهای آن تکرار شده‌است.

صفحه‌های بتا: ساختار صفحه‌های بتا، ساختار دوم بسیارکشیده و چین‌دار می‌باشد. یکی از تفاوت‌های مهم صفحه‌های بتا با مارپیچ آلفا این است که اسیدآمینه‌هایی که معمولاً در ساختار اول زنجیره پروتئینی با فاصله زیاد از هم قرارگرفته‌اند، برای تشکیل این ساختار در مجاورت یکدیگر قرار می‌گیرند بنابراین صفحه‌های بتا تمایل به سختی داشته و انعطاف‌پذیری ناچیزی دارند. پیوندهای هیدروژنی بین‌رشته‌ای که میان گروه‌های CO یک رشته بتا و NH رشته بتای مجاور ایجاد می‌شوند، به صفحات بتا پایداری می‌بخشند و باعث می‌شوند که این صفحات ظاهری زیگزاگ داشته باشند.

ساختار سوم: حالت سه‌بعدی که پروتئین بعد از پیچش به خود می‌گیرد گفته می‌شود.

ساختار چهارم: حالت قرارگیری چند پروتئین در فضا کنار یکدیگر. بیشتر پروتئین‌ها از پیوند زنجیرهای پلی پپتیدی مشابه یا متفاوت ساخته شده‌اند، اتصال بین زنجیرها توسط پیوندهای ضعیف تری برقرار می‌گردد. این ساختار ترتیب قرارگرفتن زیر واحدهای یک پروتئین را شرح می‌دهد و نقش مهمی در توضیح چگونگی شرکت پروتئین در واکنش‌های شیمیایی دارد.

روش‌های تعیین ساختار پروتئین، کشف ساختار سوم و چهارم یک پروتئین راهنمای بسیار مهمی برای تعیین کارکرد این پروتئین است. از روش‌های معمول می‌توان به پراش اشعه ایکس و تشدید مغناطیسی هسته اشاره کرد.این دو روش اطلاعات اتمی خوبی دربارهٔ ساختار پروتئین مورد نظر جمع‌آوری می‌کنند.

پراش (تفرق) اشعه ایکس روشی برای مطالعهٔ ساختار مواد بلوری است که در سال ۱۹۱۲ میلادی توسط فون لاوه کشف شد و توسط ویلیام هنری براگ و ویلیام لورنس براگ برای بررسی بلورها بکار گرفته شد.

cryo-electron microscopy روش دیگری است برای مطالعه ساختار پروتئین که معمولاً در دمای نزدیگ به نیتروژن مایع انجام می‌شود.

بلورنگاری الکترونی (به انگلیسی: Electron crystallography) روشی برای تعیین آرایش اتم‌ها در جامدات به وسیله میکروسکوپ الکترونی است. این روش می‌تواند مکملی برای بلورنگاری پرتو-ایکس روی پروتئین‌هایی (مانند پروتئین‌های غشائی) که به راحتی نمی‌توانند کریستال سه‌بعدی لازم برای این کار را تشکیل بدهند، دانست.

بانک داده پروتئین (به انگلیسی: Protein Data Bank) (به اختصار PDB) منبعی برای داده‌های ساختار سه‌بعدی پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک است. این داده‌ها عموماً توسط بلورنگاری پرتو-ایکس یا بیناب‌نمایی ان‌ام‌آر به دست می‌آیند و توسط زیست‌شناس‌ها یا زیست‌شیمی‌پیشه‌ها از سراسر دنیا برای دسترس عموم آن‌جا گذاشته می‌شوند.

پروتئین مکمل

پروتئین مکمل از انواع پروتئینهایی است که در دفاع غیر اختصاصی بدن نقش دارد و توانایی شناسایی میکروب ها از یکدیگر را نداشته و با اغلب آن‌ها یکسان مقابله می‌کند. این نوع پروتئین‌ها در سلول های کبدی و سلول‌های پوششی روده و ماکروفاژها تولید شده و در خون گردش می‌کنند.

پروتئین مکمل

در حالت طبیعی آن‌ها بصورت غیر فعال در خون وجود دارند اما با برخورد با آنتی‌ژن‌ها (بخش‌های تحریک‌کنندهٔ دستگاه ایمنی در میکروب‌ها یا همان سلول‌های مهاجم؛ به‌عنوان مثال: مولکول‌هایی پروتئینی یا پلی‌ساکاریدی در سطح میکروب‌ها) فعال شده و به صورت زنجیره‌هایی حلقه مانند در سطح غشای میکروب قرار گرفته و غشا را سوراخ می‌کنند و با خروج سیتوپلاسم آنتی ژن و جذب آب بیش از حد (تورم یا تورژسانس) توسط آنتی ژن سرانجام سلول مهاجم می‌ترکد و تکه‌تکه می‌شود.

علت نام‌گذاری آن‌ها با عنوان مکمل آن است که این پروتئین‌ها کار برخی اجزای دستگاه ایمنی را تکمیل می‌کنند.

با ایجاد منفذ در غشای سلول به اصطلاح عمل خوشمزه سازی اتفاق می افتد و باعث میشود ماکروفاژ میل بیشتری برای خوردن آن داشته باشد

منابع غذایی پروتئین‌ها

پروتئین‌ها بخشی از ترکیبات مواد غذایی هستند که با مقدارهای مختلف در آنها موجودند. پروتئین‌های دارای منشأ حیوانی کیفیت خوبی دارند. با وجود این بعضی از مواد غذایی گیاهی «حبوبات، غلات، نان…) دارای مقادیر کمی پروتئین هستند که ارزش حیاتی آنها پایین‌تر از پروتئین‌های حیوانی است، اما به مقدار آنها جالب توجه هستند. در مورد منابع غنی از پروتئین بطور کامل توضیح می‌دهیم:

۱-گوشت قرمز

گوشت‌های گاو، گوسفند، اسب، صرف نظر از آنکه چه قسمتی از بدن حیوان باشد، دارای ویژگیهای تغذیه‌ای شبیه به هم هستند. مزّیت تغذیه‌ای گوشت به غنای پروتئینی آن بستگی دارد (۱۵ تا ۲۰٪ گوشت، پروتئین است). گوشت غنی از فسفر، آهن و ویتامین‌های گروه B (مخصوصاً B۱) است.

میزان چربی‌های آن بر حسب نوع حیوان و قسمت بدن به طور قابل توجهی متغیراست. به طور متوسط ۱۷۰ کیلوکالری برای هر ۱۰۰ گرم، انرژی تولید می‌کند. ارزش غذایی «گوشت قرمز برابر گوشت سفید» است. گوشت کاملاً پخته شده همان ارزش گوشت خام یا گوشتی را دارد که مختصراً پخته شده باشد. اما پختن کامل برای از بین بردن انگل‌ها (مخصوصاً تنیا) لازم است.

ویژگیهای خاص بعضی از گوشت‌های قرمز:

– گوشت گوسفند اغلب چرب است، حتی وقتی کم چربی‌ترین بخش‌های آنها مصرف گردد.

– گوشت گوساله غنی از نوکلئوپروتئین‌ها است و مصرف خیلی زیاد آن می‌تواند عمل عضلات را مختل کند.

– گوشت اسب دارای چربی اندکی است (حدود ۲٪). برخلاف آنچه مدت درازی گمان می‌شد، نباید بصورت خام مصرف شود.

– گوشت‌ها ترجیحاً بهتر است بصورت کباب یا بریان شده مصرف گردند و از گوشتهای سرخ شده، روغن پرشده، آبگوشت و سس‌های چرب که دارای هضم مشکل هستند، خودداری شود.

– گوشتهای چرخ شده نباید مصرف گردند، مگر با رعایت احتیاط کافی و بصورت گوشت چرخ شده و یخ زده. اگر گوشت را در منزل، خودتان چرخ کرده و تا دو ساعت بعد، آن را مصرف کنید خیلی بهتر است یا اینکه چرخ کردن گوشت توسط فروشنده در مقابل خودتان انجام شود و تا دو ساعت بعد مصرف گردد یا در دمای ۱۹- درجه فریز شود.

– گوشتها را نباید بصورت خام مصرف کرد.

برای خریداری گوشت حتماً به تازگی و زمان تولید آن دقت کنید و برای نگهداری طولانی در دمای ۱۸- درجه نگهداری شود. نگهداری طولانی مدت و کیفیت بهداشتی پایین، ارزش غذایی پروتئین موجود در گوشت را کاهش می‌دهد.

۲-فرآورده‌های امعاء و احشاء، ماکیان و گوشت شکار

الف) امعاء و احشاء: زبان و دل دارای ارزش تغذیه‌ای نزدیک به گوشت هستند.

– جگر از جالب‌ترین احشاء است. به همین جهت است که مصرف یک بار در هفته آن را برای ورزشکاران توصیه می‌کنیم (اما نباید بیش از یک بار در هفته مصرف گردد چون دارای نوکلئو پروتئین‌ها و کلسترول است).

جگر یک منبع قابل توجه پروتئین(۲۰ تا ۲۲ درصد)، آهن، عناصر کمیاب، فسفر، ویتامین‌های گروه B (B۱، B2, B۶، pp, B۱۲) و ویتامینAاست. جگر بره دارای ارزش تغذیه‌ای معادل جگر گاو (غنی‌ترین جگر) است.

– امعاء و احشاء دیگر: پاچه، کله، سیرابی، و مغز از نظر بافت عضلانی فقیر، اما غنی از نظر نوکلئو پروتئین‌ها هستند و قابل مقایسه با ارزش تغذیه‌ای جگر نمی‌باشند. پس آنها را باید خیلی کم مصرف کرد. چون دارای چربی زیاد هستند، خصوصا در زمان پیش از مسابقات نباید مصرف شوند.

ب)ژامبون‌ها و سوسیس‌های خشکی که خیلی چرب نیستند، می‌توانند جایگاهی در تغذیه ورزشکاران داشته باشند، ولی سطح پروتئین آنها پایین است.

ج) ماکیان: گوشت ماکیان دارای ارزش تغذیه‌ای نزدیک به گوشت قرمز است، البته میزان چربی در گروهی از آنها مثل جوجه کبوتر و بوقلمون کم (۶ تا ۱۲ درصد) و در مرغ، غاز و اردک بالا (۱۸ تا ۳۲ درصد) می‌باشد. میزان اسیدهای چرب غیر اشباع آنها یکی از نکات مثبت است.

د) گوشت شکار کم چربی است: مانده آنها نباید مصرف گردد، به صورت بریان یک منبع عالی پروتئین است.

۳- ماهی‌ها

ارزش تغذیه‌ای ماهی مشابه گوشت است. ماهی غنی از پروتئین (۱۵ تا ۲۰ درصد)، فسفر، گوگرد، آهن (آهن کمتری نسبت به گوشت دارد)، مس و ید است، همچنین غنی از ویتامین‌های گروه B می‌باشد. ماهی‌های چرب حاوی مقادیر قابل توجهی ویتامین‌های A وD هستند.

پروتئین ماهی

ارزش انرژی زایی ماهی ها برحسب میزان چربی آنها از ۸۰ تا ۲۰۰ کیلوکالری برای هر ۱۰۰ گرم متغیر است، اما در هر حال این چربی‌ها با ارزش هستند، چون دارای اسیدهای چرب با یک پیوند دوگانه یا چند پیوند دوگانه هستند و در بین اسیدهای چرب دارای چند پیوند دوگانه، اسیدهای چرب امگا– ۳ وجود دارد. در پخت ماهی نیز باید همان نکات احتیاطی که در مورد گوشت توصیه شده رعایت کنید:

♦ ماهی را کباب کنید یا در فر یا با بخار آب طبخ نمایید.

♦ از کاربرد سس‌ها، سرخ کردن و در آب نمک خواباندن ماهی که موجب مشکل شدن هضم آن می‌گردد خودداری کنید.

۴-تخم مرغ

ارزش تغذیه‌ای آن خیلی نزدیک به مواد غذایی است که قبلاً مورد مطالعه قرار دادیم. تخم مرغ حاوی ۱۴ درصد پروتئین است، که از نظر کیفیت بهترین بوده و بیشترین تعادل اسیدهای آمینه در بین تمام مواد غذایی را داراست.

پروتئین تخم مرغ در هر ۱۰۰ گرم ۱۲۰ کیلوکالری است. چربی‌های آن (۱۲ درصد) در زرده تجمع یافته‌اند و سفیده عملاً فاقد چربی است. آنچه مربوط به املاح می‌گردد: سدیم عمدتاً در سفیده وجود دارد، آهن، پتاسیم و کلسیم به مقدار خیلی کم در سفیده وجود داشته و می‌توان گفت که فقط در زرده وجود دارند.

زرده همچنین از نظر ویتامین‌ها غنی تر است: دو سوم ویتامین‌های B1, B۲ و کل ویتامین‌های A و D در زرده وجود دارد. تخم مرغ تازه یا «خیلی تازه» که دارای تاریخ بسته‌بندی است دارای بیشترین ضمانت می‌باشد.

به استثناء موارد عدم تحمل، تخم مرغ تازه و خوب تهیه شده، پخته شده بصورت نرم یا سفت، دارای هضم آسان است؛ و این مسئله تخم مرغ را غذای مناسبی برای زمان تمرین و پیش از مسابقات می‌کند.

لازم به ذکر که ویتامین‌های موجود در سفیده و زرده مکمل هم بوده ولی هر دو دارای میزان مناسبی پروتئین می‌باشند. یادآوری می‌کنیم که پروتئین‌های سفیده تخم مرغ اگر پخته نباشد، توسط بدن قابل استفاده نیست. تخم مرغ بکار رفته در مخلوط‌های غذایی مثل سوپ‌ها، دسرها، شیرینی‌های سبک (بدون خامه) همیشه خوب هضم می‌گردد.

۵-فرآورده‌های لبنی

لبنیات منابع پروتئین، با ارزش حیاتی بالا هستند و بخصوص از نظر کلسیم تا حد قابل توجهی غنی می‌باشند. کلسیم موجود در لبنیات بهترین شرایط جذب را دارد و با فسفر متعادل بوده و با مقدار کمی ویتامینD همراه است.

لبنیات

اگر فرد ورزشکار تمایل بیشتری به مصرف لبنیات داشته باشد، می‌توان بخشی از سهم گوشت را با لبنیات جایگزین کرد، ولی نمی‌توانیم به جای لبنیات گوشت را توصیه کنیم، چون ورزشکار دچار کمبود کلسیم می‌شود.

الف – شیر

در ایران شیر گاو بیشتر مصرف می‌گردد. شیر یک ماده غذایی تقریباً کامل است که تنها از نظر ویتامین Cو آهن فقیر است. مقدار پروتئین‌های آن ۵/۳ درصد، کربوهیدارت ۵ درصد و مقدار استاندارد چری ۵/۳ درصد در نظر گرفته شده‌است.

شیر غنی از کلسیم و فسفر و حاوی پتاسیم، سدیم، کلر، ویتامین‌های گروه B، ویتامین Aو در تابستان کمی ویتامینD است. دارای آب خیلی زیاد است و ارزش انرژی زایی متوسط می‌باشد: ۷۰ کیلوکالری برای ۱۰۰ گرم شیر. بزرگترین مسئله در مصرف شیر بهداشت آن است.

  • شیرهای تغییر داده شده: شیرهای تغلیظ شده و شیر خشک

– شیر تغلیظ شده بدون شکر – طریقه مصرف: یک حجم شیر را با یک حجم آب مخلوط نمایید. شیر بدست آمده، ارزش شیر معمولی را داشته و همان کاربرد را دارد.

– شیر تغلیظ شده شیرین – یک ماده غذایی با انرژی زیاد است. طریقه مصرف: یک حجم شیر را با دو حجم آب مخلوط کنید. از آن می‌توان برای تهیه مواد غذایی شیرین نیز استفاده کرد.

– شیر خشک: کمتر از ۶ درصد آب دارد. انواع مختلفی از شیرهای خشک وجود دارد که عبارتند از: شیرخشک کامل، شیر خشک بدون چربی، شیر خشک دارای شکر یا بدون شکر. برای مصرف آنها۱۰۰ گرم شیر خشک را در ۹/۰ لیتر آب حل می‌کنیم. شیری که بدین ترتیب تهیه می‌گردد دارای ارزش تغذیه‌ای شیر اولیه‌است و مصرف کردن این نوع شیرها برای غنی کردن پروتئین مصرفی ورزشکار کارایی زیادی دارد.

برخلاف اعتقادی که هنوز به طور گسترده وجود دارد، ماست بدون کلسیم نمی‌باشد، بلکه ماست یک منبع کلسیم است که همان ارزش شیر را دارد و می‌توان گفت ماست نوعی شیر اختصاصی است.

  • دسرهای دارای شیر و بستنی

این دسته شامل خامه، دسرها، شیرینی‌های تهیه شده با آرد، شیرینی خامه‌ای، کافه گلاسه و همچنین بستنی‌ها، بستنی تخم مرغی و بستنی میوه‌ای می‌باشد.

دسرها بر حسب ترکیباتشان، کم و بیش منبع پروتئین و کلسیم هستند، اما تمام آنها دارای مقدار مهمی قند ساده نیز می‌باشند. قابلیت هضم بستنی‌ها، بستگی به ترکیب و درجه حرارت آنها دارد. مقدار زیاد خامه اغلب دارای هضم مشکل است.

در صورتی که سرد مصرف شود، هضم مشکل‌تری دارد. از خوردن این مواد غذایی در دوران مسابقات و مخصوصاً روزهای مسابقات باید خودداری کرد.

ب- پنیرها

پنیرها عملاً فاقد کربوهیدرات هستند. قسمت اعظم ویتامینهای گروه B پنیر، به استثناء ویتامینهای B۲ و B۱۲ وارد لاکتوسرم شده، از بین می‌رود. میزان ویتامینAپنیر زیاد است (غیر از پنیرهایی که از نظر چربی فقیر هستند). ارزش انرژی زایی پنیرها (از ۱۰۰ تا ۴۰۰ کیلوکالری بر حسب آنکه پنیر تازه باشد یا دارای بافت سفت) متغیر است.

هرگونه سوال و دریافت مشاوره تحصیلی (از ابتدایی تا دكتری) ثبت نام مدارس تیزهوشان، نمونه دولتی و ثبت نام دانشگاه سراسری، آزاد، علمی كاربردی و پیام نور با شماره های زیر تماس بگیرید.

تماس از تلفن ثابت 9099072952 (سراسر كشور) تماس از تلفن ثابت 9092305587 (فقط استان تهران)

online پاسخگویی به صورت 24 ساعته


اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*