Протеини, тяхната структура и биологична роля
Протеин, протеини, високомолекулни естествени органични вещества, изградени от аминокиселини и играещи основна роля в структурата и живота на организмите. Име "протеини"(от гръцки. протос - първият, най-важният) по-точно отразява първичното биологично значение на този клас вещества, въпреки че в домашната литература те обикновено се наричат протеини или протеинови вещества по аналогия с протеина на пилешко яйце, което придобива бял цвят по време на кипене (денатурация). В природата има около 10 10 -10 12 различни протеини, които осигуряват жизнената активност на организмите от всякаква степен на сложност от вируси до хора. Това са мускули, кръв, сърце, кожа, кости. Протеините са ензими, антитела, много хормони и други биологично активни вещества. Необходимостта от постоянно обновяване на протеините е в основата на метаболизма. Именно протеините (ензимите и др.) Осъществяват обмена на вещества и енергийни трансформации, неразривно свързани с активните биологични функции. Протеините са част от сложни клетъчни структури - органели. И въпреки че органелите съдържат и други вещества (липиди, въглехидрати, нуклеинови киселини, неорганични компоненти), протеините са особено важни; те са основните структурообразуватели и играят водеща роля в изпълнението на физиологичните функции. Например, поради подходящата организация на различни видове протеини, биологичните мембрани, които покриват клетките активно (с разход на енергия), прехвърлят определени молекули и йони в или извън клетката. По-специално, транспортирането на катиони създава електрическата поляризация, необходима за процесите на възбуждане. В двигателния апарат - мускулни влакна и други - комплекси от специфични протеини осъществяват свиване, превръщайки химическата енергия в механична работа. Дейността на протеините е свързана до голяма степен с различни непротеинови вещества, от които нуклеиновите киселини имат най-голямо биологично значение. Протеините обаче са решаващият фактор в молекулярните механизми на всички активни прояви на жизнената дейност. В този смисъл се потвърждава и детайлизира добре познатата позиция на Ф. Енгелс относно протеина като основа на биологичната форма на движение на материята. Протеиновите молекули са структурно безкрайно разнообразни - те съчетават твърдостта и прецизността на уникална организация с гъвкавост и пластичност. Всичко това създава огромна функционалност; следователно протеините са този изключителен материал, който служи като основа за възникването на живота на Земята. Протеините са един от основните хранителни продукти на хората и животните, те служат като източник за възстановяване и обновяване на цитоплазмата на клетките, образуването на ензими, хормони и др.
Както беше отбелязано по-горе, благодарение на пептидните връзки аминокиселините образуват протеини. Протеинова молекула е изградена от 100 или повече аминокиселинни остатъка, ковалентно свързани в полимерни вериги. В човешкото тяло има 5 милиона протеини и нито един от човешките протеини не е идентичен с протеина на който и да е друг жив организъм. Някои протеини образуват комплекси с молекули, съдържащи сяра, фосфор, желязо, цинк и мед. Молекулното тегло на протеиновите вериги варира от няколко хиляди до няколко милиона (при вируса на тютюневата мозайка - около 40 000 000 молекули); те включват стотици (понякога стотици хиляди) аминокиселинни остатъци. Потенциално разнообразието от протеини е много голямо - всеки протеин има своя специфична последователност от аминокиселини, която се контролира генетично. Протеините представляват около половината от сухата маса на клетката. Въпреки такова разнообразие от протеинови структури, за изграждането им са необходими само 22 аминокиселини, 9 от които незаменим, тоест те трябва да идват с човешка храна, те не се синтезират в човешкото тяло, останалите аминокиселини могат да се образуват в нашето тяло от други аминокиселини. По този начин е необходимо да се осигури адекватно снабдяване на тези аминокиселини в организма с подходяща диета с добре балансиран състав на животински и растителни протеини. Повечето растителни протеини, дори много важни, съдържат само малко количество незаменими аминокиселини - поради което строгите вегетарианци (които дори не консумират яйца и млечни продукти) може да имат недостиг на тези аминокиселини. Значението на балансираната диета за осигуряване на адекватни нива на всички незаменими аминокиселини не може да бъде подчертано.
Класификация на протеини изключително трудни поради разнообразието и сложността на молекулите. ДА СЕ простопротеините, състоящи се само от аминокиселини, включват албумин (яйчен албумин и кръвен серумен албумин), глобулини (антитела в кръвта, фибрин), хистони, склеропротеини (кератин на косата, кожата и перата, сухожилен колаген, еластин на връзките).