Az anyagcsere IV.

A fehérjék

Fehérje nélkül elképzelhetetlen az élet. Ahol élet van, ott mindenütt kimutatható a fehérje. Igen sok van belőlük az élő sejtekben, ezek a sejtek alapanyagai. Emellett a vegyi folyamatokat irányítják, vagyis katalizátorok. Legfontosabb feladatuk az anyagcsere folyamatainak gyorsítása.

A fehérjék aminosavakból épülnek fel. Az élőlényekben megtalálható fehérjék 20 féle aminosavból épülnek össze. Az aminosavak meghatározott sorrendű lánca alkotja a fehérjemolekulát.

A fehérjemolekulák nagyon alkalmas információhordozók. A fehérjék fajspecifikusak, vagyis minden fajnak vannak egy csak rá jellemző fehérjéi. A fehérjék térszerkezete könnyen megváltoztatható. A fehérje térszerkezetének gyors megváltozásán alapul az izommozgás.

A fehérjék is lebonthatók, elégethetők. Energiatartalmuk körülbelül annyi, mint a szénhidrátoké. Tartaléktápanyagokként ott fontosak, ahol a fejlődő, új egyed táplálása szükséges. A fehérjék ugyanis a szénen, hidrogénen és oxigénen kívül nitrogént és kevés ként is tartalmaznak. A fejlődő új egyednek új saját fehérjékre van szüksége, de a nitrogéntartalmú fehérjét szénhidrátból vagy lipidből, zsírból nem lehet felépíteni.

A fehérjék csak aminosavakból állnak. A következő aminosavakat ismerjük:
Glicin
Alanin
Valin
Leucin
Izoleucin
Szerin
Treonin
Cisztein
Cisztin
Metionin
Aszparaginsav
Glutaimnsav
Arginin
Lizin
Fenilalanin
Tirozin
Triptofán
Hisztidin
Prolin

Az élőlények fehérjéi tehát ezekből az aminosavakból épülnek fel meghatározott sorrendben. Nézzük, hogy ez hogyan történik.

A legegyszerűbb aminosav a glicin. Két molekula glicin egy nagyobb, két aminosavból álló egységgé épül össze, melyet glicilglicinnek nevezünk. A molekulák között lérejövő kémiai-kötést peptid-kötésnek nevezzük. Valamennyi vegyületet, mely ilyen kötést tartalmaz peptideknek nevezünk. A glicilglicin további peptid-kötésekre alkalmas, ilyen módon sok-sok aminosavból felépülő úgynevezett polipeptidek keletkeznek. Ezek a bonyolult szerkezetű polipeptidek végeredményben a fehérjék.

Az aminosavak sokféle kapcsolódási lehetősége következtében a fehérjék változatossága igen nagy.

Nem közömbös az sem, hogy az aminosavakból felépülő polipeptid-lánc a térben hogyan helyezkedik el. A molekula térbeli helyzetét a térszerkezet határozza meg. A molekula térbeli elhelyezkedését biztosító és fenntartó erők viszonylag gyengék. A fehérjeoldat már enyhe melegítés hatására jelentős változásokat mutat. A fehérje hő hatására mélyreható változásokat szenved. Sokoldalú vizsgálatokkal felderítették, hogy ilyen behatásokra nem a peptid-kötések bomlanak fel, hanem a molekula térbeli elhelyezkedése, tehát térszerkezete változik meg. Mindazokat a folyamatokat melyek során a fehérje térszerkezete megváltozik, denaturálódásnak nevezik, a képződött, már elváltozott fehérjét pedig denaturált fehérjének. Ennek a fogalomnak nagy biológiai jelentősége van. A fehérjék fontos szerepet töltenek be szervezetünkben. Bizonyos folyamatokat gyorsítanak, illetve lehetővé tesznek. A katalizátorokhoz hasonló szerepük van, ezért biokatalizátoroknak nevezzük őket. Ez a hatásuk azonban csak természetes állapotban van meg, ha denaturáljuk őket, tevékenységük megszűnik. A fehérjék működése tehát szoros kapcsolatban áll térszerkezetükkel.

Szervezetünk táplálása jelentős mennyiségű fehérjét igényel. A fehérje a hasnyálmirigy és a bélrendszer enzimjeinek hatására lebomlik. Belőlük aminosavak képződnek, s azok szívódnak fel a bélfalakon keresztül. A fehérjék emésztése természetes, nyers fehérjék esetében nem, vagy csak alig következik be. Fontos tehát a fehérje előzetes denaturálása vagyis a fehérjetartalmú élelmiszerek megfőzése.

A fehérjék száma óriási. Oldékonyságuk alapján három csoportot lehet megkülönböztetni:

1. Vízben oldódó fehérjék (albuminok)
2. Híg sóoldatban oldódó fehérjék (globulinok)
3. Oldhatatlan fehérjék

Biológiai tevékenységük alapján is feloszthatjuk a fehérjéket. Nagy vonalakban háromféle fehérjét különböztethetünk meg:

1. Katalitikus hatást kifejtő fehérjék (enzimek)
2. Különböző anyagokat szállító fehérjék (transzportfehérjék)
3. Vázfehérjék

Az első csoportba tartoznak azok a fehérjék, amelyek valamilyen folyamatot lehetővé tesznek vagy meggyorsítanak. Igen sokfélék, sokoldalúak. Egyesek fehérjéket képesek lebontani, mások zsírokat bontanak.

A transzportfehérjék az élet szempontjából fontos anyagokat juttatják el a vér vagy a nyirok útján a szervezet valamennyi sejtjéhez. Így az oxigént is fehérje szállítja.

A vázfehérjék bizonyos szövetek szilárdságát, a szervezet védelmét biztosítják.

Fehérje-anyagcsere

A fehérjék, a szénhidrátokhoz hasonlóan, igen nagy molekulák. Változatlan formában nem képesek áthatolni a bélfalon, és így felszívódásukra sincs lehetőség. A fehérjék lebomlanak, azaz felszívódásra alkalmas kis részekre esnek szét. A lebomlást emésztésnek nevezzük. Az emésztés első állomása a gyomor. Az itt található különleges sejtek úgynevezett gyomornedvet választanak ki. A gyomornedv fontos fehérjebontó enzimet tartalmaz: ez a pepszin. Ez a fehérje csak igen erős savanyú közegben képes működni. A pepszin hatására a fehérjék peptidekre esnek szét. Minthogy azonban csak bizonyos aminosavak között képes peptid-kötéseket szétbontani, a hatására képződő peptidek még nagyon sok aminosavból állnak. Az ilyen sok tagú peptidek nem alkalmasak a felszívódásra. További lebontásukról a hasnyálmirigy gondoskodik. A hasnyálmirigy váladékában található a tripszin és a kimotripszin nevű enzim. Ezek az enzimek a pepszin által már nem bontható peptideket hasítják tovább, kisebb részekre. A bélben található enzimek fejezik be az emésztést, miáltal a bélben már csak aminosavak és igen kicsi molekulájú peptidek találhatók. Ezek alkalmasak a felszívódásra. A fehérje-anyagcsere a felszívódást követően már az aminosav-anyagcserében nyilvánul meg.

Az aminosavak a véren keresztül jutnak el a szervezet minden pontjára. Feldolgozásuk központja a máj. Hasznosításuk három irányú:

1. energiatermelés
2. különböző vegyületek szintézise
3. fehérjeszintézis

Az aminosav-anyagcserének szoros a kapcsolata a szervezet egyéb, elsősorban energiatermelő folyamataival. A szervezet aminosavakat nemcsak táplálék útján biztosít, hanem maga is szintetizál. Nem képes azonban bármilyen aminosavat előállítani. Egyes aminosavakat az élő szervezet sejtjei nem tudnak előállítani. Ha ezek az aminosavak hiányoznak a táplálékból súlyos betegségek, belső szervi elváltozások figyelhetők meg, és természetesen rohamos fogyás tapasztalható.