ماهي البروتينات؟

ماهي البروتينات؟ – تُشكل البروتينات نحو 42% من الوزن الجاف لأجسامنا. إن الكولاجين ـ المتواجد في جلدنا وأوتارنا وعضلاتنا وعظامنا- شكل ما يقرب من ربع إجمالي البروتين في الجسم.

تمتلئ جميع خلايانا وحتى دمنا بجزيئات البروتين، وتُظهِر لوحة ديفيد إس. جودسل (David S. Goodsell) المرسومة بالألوان المائية، أدناه، جزءًا من خلية دم حمراء.

في الأسفل، نرى جزيئات الهيموجلوبين ويبين النصف العلوي من اللوحة مصل الدم- blood serum، الذي يحتوي على الأجسام المضادة – antibodies باللون الأصفر في شكل حرف Y وبروتينات أخرى. يمثل دافيد باللون الأرجواني البروتينات التي تتوغل عبر غشاء خلايا الدم.

الاستعمالات المتعددة للبروتينات

يمكن لترتيبات مختلفة من الأحماض الأمينية أن تصنع بروتينات قوية ومقاومة للغاية كما هي الحال في ألياف الحرير، أو مرنة ومُتمددة  كما هي الحال في الإيلاستين الموجود في جلدنا. ومثل أجزاء من أحجية الصور puzzle؛ يمكن للبروتينات أن تتشابك مع الجزيئات الأخرى.

على سبيل المثال: يحتوي كل نوع من الأجسام المضادة في دمنا على ترتيب فريد من الأحماض الأمينية في نهايته التي يمكن أن ترتبط بجرثوم أو جسم غريب محدد؛ مما يسمح للجهاز المناعي بتعرُّفه وتدميره.

يتناسب الشكل الثلاثي الأبعاد للبروتين بشكل فريد مع وظيفته؛ يمكن ترتيب وحدات بناء مختلفة من الأحماض الأمينية العشرين بطرقائ مختلفة للحصول على تشكيلات لانهائية مختلفة من البروتينات.

البروتينات تعمل معًا

تحتاج البروتينات إلى التفاعل البُنيوي بعضها مع بعض ومع الجزيئات الأخرى للقيام بعملها. قد تعمل هذه التفاعلات على تنشيط إنزيم أو تشغيل جين gene أو توصيل رسالة من خلية إلى أخرى.

لا تعتمد التفاعلات بين البروتينات على شكلها فحسب؛ بل على خصائصها الكيميائية أيضًا؛ إذ تنجذب الأحماض الأمينية المشحونة إيجابيًا للأخرى المشحونة سلبًا؛ كما تجتمع الجزيئات الكارهة للماء معًا، بعيدًا عن الماء.  تسمح هذه الخصائص الفيزيائية للبروتينات بالتفاعل بطرائق محددة.

يمكن أيضًا أن تتحد بروتينات متعددة لبناء آلة جزيئية؛ ففي الجسيم البروتيني- proteasome، تُجمَع البروتينات المُشفرة بواسطة جينات مختلفة لتكوين كبسولة؛ إذ تُدمَّر البروتينات التالفة وغير الضرورية.

البروتين يغير من شكله

الخلايا حية بالحركة، وكثيرٌ من هذه الحركة مدفوع بالبروتينات، العديد من البروتينات مرنة وديناميكية. تنحني البروتينات الحركية- motor proteins، على سبيل المثال، وتتأرجح للعبور حرفيًا عبر الهيكل الخلوي للخلية، وعندما يرتبط الناقل العصبي أستيل كولين- acetylcholine مع مستقبله الذي هو جزء من البروتين، يتحول جزيء البروتين بأكمله؛ مما يؤدي إلى فتح ثقب في مركزه. تمر أيونات الصوديوم من خلال الفتحة، وهذه أول خطوة من سلسلة من ردود الفعل التي ستطلق إشارة عصبية عبر الدماغ.

إعادة تدوير البروتينات

تحتوي النباتات والحيوانات على البروتينات، وعندما نتناولها، نحصل على البروتين. تعطينا الأطعمة الغنية بالبروتين، مثل: الفاصولياء واللحوم والأسماك والجبن والبيض والمكسرات، الطاقةّ وجزيئاتِ بناءٍ للنمو والحفاظ على جسم صحي.

تُقسَّم البروتينات التي نأكلها إلى جزيئات بناء هي الأحماض الأمينية الفردية، ونحن نعيد استخدام هذه الأحماض الأمينية لبناء بروتينات جديدة.