پروتئین

پروتئین ها بیشترین ماده طبیعی موجود در بدن انسان را تشکیل می دهند که از ترکیبات اسیدهای آمینه تشکیل شده اند که اجزاء ساختمانی برای سنتز یا ساخت عضلات، بافت های پیوندی، آنزیم ها و هورمون ها را فراهم می آورند. این اسیدهای آمینه، می توانند به عنوان علامت دهنده و آغازگر مسیرهای ساخت و ساز در بدن عمل کنند.

اسیدهای آمینه :

اسیدهای آمینه واحد ساختمانی پروتئینها هستند. اسیدهای آمینه حاوی کربن، هیدروژن و اکسیژن بوده و بعضی از آنها در ساختمان خود گوگرد هم دارند. ۲۰ اسیدآمینه در ساختمان پروتئین ها مورد استفاده قرار می گیرد.

بدن ما به۲۰ اسیدآمینه نیاز دارد که به دو گروه اسیدآمینه های ضروری و غیر ضروری تقسیم می شوند.

اسید های آمینه ضروری :

این نوع اسید آمینه ها در بدن به مقدار کافی ساخته نمی شوند و حتماً باید از طریق غذا تأمین شوند.۹عددازاسیدهای آمینه، اسیدهای آمینه ضروری هستند که عبارتند از والین،‌لوسین، ایزولوسین، لیزین، متیونین، تره اونین، فنیل آلانین، تریپتوفان و هیستیدین.

اسیدهای آمینه غیر ضروری:

۱۱ اسید آمینه باقیمانده غیر ضروری هستند یعنی اینکه می توانند در بدن از سایر اسیدهای آمینه سنتز شوند و مصرف آنها از طریق غذا ضروری نیست.

اسیدهای آمینه نیمه ضروری :

در بعضی شرایط خاص، اسیدهای آمینه غیرضروری، ضروری می شوند که به این اسیدهای آمینه ،اسیدهای آمینه نیمه ضروری می گویند. تیروزین وسیستئین دراین گروه قرارمی گیرند . در شرایط طبیعی تیروزین از فنیل آلانین و سیستئین از متیونین و سرین ساخته می شود. در بعضی شرایط که سنتز آنها از پیش سازها مختل می شود، این اسیدهای آمینه ضروری می شوند. به عنوان مثال در بیماری فینل کتونوری (PKU) که آنزیم لازم برای تبدیل فنیل آلانین به تیروزین وجود ندارد، تیروزین اسیدآمینه ضروری می شود.

سنتز پروتئین ها از بهم پیوستن اسیدهای آمینه حاصل می شوند.

اگر سه اسیدآمینه به یکدیگر متصل شوَند، ملکول حاصل را تری پپتید می نامند. اولیگوپپتیدها از بهم متصل شدن ۴ تا ۱۰ اسید آمینه حاصل می شوند. و اگر تعداد اسیدهای آمینه بیشتر از ۱۰ عدد شود، زنجیر پلی پپتید حاصل می شود.

پروتئین ها می توانند از یک زنجیر پلی پپتیدی تشکیل شوند مانند میوگلوبین و یا از چند زنجیر پلی پپتیدی مانند هموگلوبین که از چهار زنجیر پپتیدی تشکیل شده است.

پروتئین های کامل و غیر کامل :

پروتئین کامل:

پروتئینهای کامل پروتئینی است که تمام اسیدهای آمینه ضروری را به مقدار لازم و مناسب داشته باشد. به این پروتئین ها ،‌پروتئین با ارزش بیولوژیک بالا نیز گفته می شود. پروتئین های حیوانی در این گروه قرار می گیرند. پروتئین های حیوانی شامل تخم مرغ، گوشت قرمز و سفید و شیر و فرآورده های آن هستند.

پروتئین غیرکامل:

این پروتئینها یک یا چند اسیدآمینه ضروری را یا ندارندو یا کمتر از حد لازم دارند . به این پروتئین ها، پروتئین با ارزش بیولوژیکی پائین نیز گفته می شود. پروتئین های گیاهی دراین گروه قرار می گیرند. به اسیدآمینه ضروری که در یک ماده غذایی کمتر از حد لازم وجود داشته باشد، اسید آمینه  محدود کننده ^۱ گفته می شود. زیرا در واقع سنتز پروتئینها در بدن را محدود می کند. به عنوان مثال در غلات، لیزین و در حبوبات متیونین، اسیدهای آمینه محدود کننده، هستند.

پروتئین مکمل:

اگر مخلوطی از پروتئینهای گیاهی همزمان و به شکل مخلوط مصرف شوند، کمبود اسیدهای آمینه ضروری یکدیگر را جبران می کنند و در نتیجه کیفیت پروتئین مصرفی افزایش می یابد. به عنوان مثال اگر مخلوطی از غلات و حبوبات مصرف شوند مانند نان وعدس ، نان کمبود متیونین عدس را جبران می کند و عدس کمبود لیزین نان را پوشش می دهد.

غذای مصرفی روزانه باید حاوی پروتئین های حیوانی وگیاهی باشد. دربزرگسالان۱۱درصد پروتئین موردنیاز باید توسط اسیدهای آمینه ضروری تأمین شود در صورتیکه در نوزادان و کودکان قبل ازسن مدرسه، این مقدار۴۰ درصد است.

وظایف پروتئین در بدن:

تولید انرژی : هر گرم پروتئین قادر به تولید ۴ کیلوکالری انرژی است. البته در شرایط طبیعی سهم کمی از انرژی روزانه توسط پروتئین ها تأمین می شود. در ورزشهای بلند مدت، پروتئین سهم مهمی در تأمین انرژی مورد نیاز دارد.

نقش ساختمانی : بیش از پنجاه درصد وزن سلول (بدون آب ) را پروتئین تشکیل می دهد این نکته نشان دهنده نقش مهم پروتئین در ساختمان سلولهای بدن است. از پروتئین های مهمی که در ساختمان بدن نقش دارند می توان از کلاژن بافت پیوندی (فراوان ترین پروتئین بدن) و کراتین موجود در ناخن ها و مو نام برد.

آنزیم ها: آنزیم های بدن از جنس پروتئین هستند.

هورمون ها : تعدادی از هورمون های بدن از جمله انسولین و هورمون محرک تیروئید  پروتئین هستند.

دستگاه دفاعی بدن : پروتئین ها نقش مهمی در دستگاه دفاعی بدن دارند. پادتن ها که وظیفه مقابله و مبارزه با عوامل بیماری زا را دارند از مشتقات پروتئین هستند.

ساخت گلوگز: هنگامی که کربوهیدرات دریافتی کافی نباشد، مقداری ازپروتئین های (اسیدهای آمینه) عضلات برای تأمین قند خون و نگهداری آن در محدوده طبیعی، طی عمل گلوکونئوژنز تبدیل به گلوکز می شود. عمل گلوکو نئوژنز عمدتاً در کبدوبه مقدارکمتر در کلیه ها انجام می شود.

تعادل آب:مولکولهای پروتئین به دلیل اندازه بزرگشان قادر به عبور از دیواره مویرگها نیستند. پروتئینهایی که در چنین غشاهایی محصور باشند، فشار اسمزی اعمال می کنند که اصطلاحاً فشار اسمزی- کلوئیدی یا فشار آنکوتیک نامیده می شود. در سوءتغذیه پروتئین یا در برخی از اشکال بیماریهای کبدی، تولید پروتئینهای پلاسما نظیر آلبومین نقصان می یابد در نتیجه غلظت پلاسمایی پروتئینها و به دنبال آن فشار آنکوتیک نیز کاهش پیدا می کند و در نتیجه مایعات در فضای بین سلولی جمع شده و ادم یا خیز ایجاد می شود .

عوامل موثر در نیاز بدن به پروتئین:

توازن اسید آمینه: توازن اسید آمینه برای سنتز پروتئین اهمیت دارد. طرح و یا توازن اسیدهای آمینه در پروتئین تخم مرغ و لاکتوالبومین شیر برای رشد بسیار متناسب است، هر گونه تغییری در این توزان منجر به نقص رشد می گردد. یکی از خطرات اضافه کردن یک اسید آمینه به رژیمی که از نظر پروتئین فقیر است، به هم خوردن توازن در الگوی اسیدآمینه آن رژیم می باشد. این موقعی اتفاق می افتد که از یک اسید آمینه بمقدار زیاد، نسبت به اسید آمینه های موجود دیگر اضافه شود. در چنین حالتی بجای پیشرفت ممکن است وقفه در رشد ایجاد شود. حال آنکه اگر به یک رژیم  حاوی پروتئین زیاد اسید آمینه اضافه شود، وقفه ای در رشد ایجاد نمی شود.

کالری مصرفی: مقدار پروتئین رژیم را نمی توان بدون در نظر گرفتن میزان کالری ارزیابی کرد. وقتی که ارزش کالری یک رژیم به حد خاصی پائین افتد، حفظ ازت کاهش می یابد که نشانده این است که قسمتی از پروتئین دزآمینه شده و بمنظور تولید انرژی مصرف شده است. در صورتیکه میزان کالری کافی باشد، میزان استفاده از پروتئین بستگی به احتیاجات پروتئین و کیفیت پروتئین دارد.

قدرت سنتز پروتئین تحت تاثیر فعالیت قرار می گیرد. در بیماران بخصوص افراد مسن حتی در صورت کافی بودن پروتئین رژیم، توازن ازت منفی است. یک فرد سالم در حال استراحت در رختخواب، روزانه ۱۲ تا ۱۸ گرم ازت از دست می دهد .

استرسهای روانی مانند ترس، اضطراب و یا عصبانیت، ترشح آدرنالین را افزایش می دهد که بنوبه خود منجر به یکسری تغییرات و بالاخره از دست رفتن ازت می گردد. افرادی که درد شدید دارند، ‌اضطراب امتحانات ویا کسانی که شب کار هستند و افرادی که اضطراب و نگرانی شخصی دارند، ازت بیشتری از دست می دهند. فشار از سرما نیز به دفع بیشتر ازت کمک می کند.

هضم پروتئین ها:

بعد از مصرف غذاهای پروتئینی باید تغییراتی بر روی آن صورت گیرد تا به صورت اسیدهای آمینه ضروری، واحد های ساختمانی قابل استفاده در آیند. در بزاق دهان هیچگونه آنزیمی که پروتئین ها را تجزیه کند، وجود ندارد. تنها در دهان تجزیه مکانیکی پروتئین در اثر جویدن انجام می گیرد. در معده سه عامل پپسین، اسید کلریدریک و رنین در ترشحات معدی وجود دارند که به هضم آنزیمی پروتئین کمک می کنند. پیسین به زنجیره پلی پپتیدی حمله می کند و آنرا به زنجیره های کوچکتر تبدیل می کند. اسید کلریدریک محیط معده را اسیدی می کند که امری لازم جهت تبدیل شدن پپسنیوژن به پپسین است. رنین یکی از آنزیم های معده است که فقط در معده نوزادان و کودکان وجود دارد و در هضم شیر در نوزادان نقش مهمی دارد. رنین به همراه کلسیم بر کازئین شیر اثر می کند و آن را منعقد می سازد. با انعقاد پروتئین های شیر و ایجاد یک لخته جامد، رنین از عبور سریع شیر از معده به روده باریک نوزاد جلوگیری می کند.

در روده سه آنزیم تریپسین، کیموتریپسین و کربوکسی پپتیداز ترشح می شود. تریپسین که بر روی اتصالات گروهای کربوکسیل اسیدهای آمینه لیزین و آرژنین اثر می کند و کیموتریپسین اتصالات پپتیدی را که حاوی گروه کربوکسیل تیروزین و فنیل آلانین دارند می شکند. در حدود ۳۰ درصد از پروتئین بصورت اسید آمینه آزاد است و مستقیماً جذب می شود. کربوکسی پپتیداز اسید آمینه C انتهایی زنجیره پپتیدی را جدا می کند و پپتیدهای کوچکتر و مقداری اسید آمینه آزاد ایجاد می کند.

در دیواره روده دو دسته آنزیم بنامهای آمینوپپتیداز و دی پپتیداز ترشح می شود که عمل هضم پروتئین ها را کامل کرده و ایجاد اسیدهای آمینه آزاد می نمایند. آمینو پپتیداز به ازت انتهایی(آمینه) زنجیره پپتیدی حمله می کند و اسیدهای آمینه انتهایی را جدا می کند و تولید اسیدهای آمینه آزاد و پپتید می نماید. دی پپتیداز آنزیم نهایی در هضم پروتئین ها می باشد که دی پپتیدهای باقیمانده را به اسید آمینه آزاد تبدیل می کند.

در نهایت در اثر سیستم هضمی پروتئین ها، پروتئین های بزرگ و پیچیده به زنجیره های پپتیدی کوچکتر و اسیدهای آمینه آزاد تبدیل می شوند. بیشتر هضم پروتئین در نیمه فوقانی روده انجام می شود. در نیمه تحتانی همین آنزیمهای تجزیه کننده پروتئین حدود ۵۰ تا ۷۰ گرم پروتئین داخلی را که در نتیجه از دست دادن سلولهای روده است، هضم می کنند. این پروتئینها مقاومت بیشتری نسبت به هضم نشان می دهند چون تحت تاثیر اسید معده قرار گرفته اند. درصد جذب پروتئین از ۶۵ درصد در سبزیجات تا ۹۷ درصد در گوشت و تخم مرغ است.

جذب:

اسیدها آمینه از طریق انتشار و یا انتقال فعال وارد جریان خون می شوند. ظاهراً رقابتی بین اسیدهای آمینه برای انتقال از دیواره روده وجود دارد که باعث جذب بیشتر یک اسید آمینه و جذب کمتر اسید آمینه دیگر می گردد.اسیدهای آمینه پس ازجذب بوسیله ورید باب وارد کبد شده و از آنجا بداخل جریان عمومی خون راه می یابد و به نسوج و سلولهای مختلف برده می شود. اسیدهای آمینه ها از منشاء پروتئین های گیاهی کمتر از پروتئین های حیوانی جذب می شود، علت آن مقدار زیاد فیبرهای گیاهی ذکر شده است. قطعات حاوی چند اسید آمینه و یا پروتئین های کامل نیز ممکن است جذب شود.

متابولیسم:

اسیدهای آمینه بوسیله سلولها برداشته می شوند و سلولها نیز از آنها برای سنتز پروتئینهای خاص استفاده می کنند. در صورتیکه سلول بخواهد یک پروتئین را سنتر نماید، کلیه اسیدهای آمینه ضروری لازم برای ساختن آنزیمها و یا پروتئینها باید همزمان و با هم در دسترس باشند، در صورتیکه اسیدهای آمینه در دسترس نباشد سلول اسید های آمینه ضروری خود  را آزاد  می کند تا سلولهای دیگر بتوانند از آنها استفاده نمایند و یا آنکه برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرند و در این صورت پروتئین ساخته نمی شود. هر سلولی قادر به سنتز کلیه اسیدهای آمینه نمی باشد ولی  می توانند از اسید آمینه ساخته شده توسط سایر سلولها که در مخزن اسید آمینه خون است، استفاده کنند.برای برخی سلولهای خاص اسیدهای آمینه ضروری خاص ممکن است مورد نیاز باشد.

اسیدهای آمینه ای که برای ساختن پروتئینهای جدید لازم نیستند دوباره رها شده و به کبد بر می گردد و در آنجا گروه ازته آن (NH2) طی مرحله ای بنام دزآمیناسیون برداشته می شود. باقیمانده غیر ازتی وارد سیکل متابولیک کربوهیدراتها و چربیها می شود و ممکن است برای تامین انرژی اکسیده شود و یا آنکه به چربی تبدیل شده و بعنوان یک مخزن رزرو انرژی باقی بماند. قسمت ازت تحت یکسری تغییرات شیمیایی قرار می گیرد و تبدیل به اوره می شود. این عمل در کبد انجام شده و از راه کلیه در ادرار دفع می گردد. از آنجائیکه کلیه اوره را بعنوان یک ماده بی فایده دفع می نماید، استفاده از مقدار زیاد پروتئینها در مقادیر بیشتر از نیاز سنتز بافتها و ترکیبات اصلی ممکن است به کلیه فشار بیاورد. این مسئله بخصوص هنگامیکه مصرف مایعات برای تولید ادرار کم باشد، بیشتر خواهد بود.

اسید های آمینه در طی مسیر گلوکونئوژنز قادرند به حد واسط های سیکل کربس تبدیل شوند که بعنوان اسید های آمینه گلوکوژنیک شناخته می شوند. برای مثال  اسیدگلوتامیک، پرولین، آرژنین و هیستیدین از طریق اسید α- کتوگلوتارات وارد مسیر سیکل کربس می شود. اسیدهای آمینه سیستئین، سرین، گلیسین، آسپارژین و گلوتامین به اسدپیرویک تبدیل می شود. اسیدهای لیزین و لوسین اسیدهای آمینه کتوژن هستند.

مقدار کل پروتئین بدن تا وقتی که میزان ازت متوازن باشد تغییر نمی کند ولی شدت تغییر از یک نسج یه نسج دیگر متفاوت است، اسیدهای آمینه برخی نسوج مانند لوزالمعده و کبد بسرعت تغییر می کنند. حال آنکه عضلات با نیمه عمر چند صد روز، اسیدهای آمینه را آهسته تر تغییر می دهند.

میزان مورد نیاز :

مقدار پروتئین توصیه شده برای یک فرد بزرگسال و سالم ، ۸/. گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن در روز است.RDA  پروتئین برای مردان و زنان به ترتیب ۵۶ و ۴۶ گرم در روز است. مقدار RDA پروتئین، حدوداً ۱۱- ۸ درصد (بطور متوسط ۱۰ در صد) انرژی دریافتی روزانه است. سهم قابل قبول درشت مغذی ها(AMDR) برای پروتئین ،۳۵-۱۰ در صد انرژی روزانه می باشد.

منابع غذایی :

گوشت قرمز و سفید ، تخم مرغ، شیر و فرآورده های آن و حبوبات منابع غذایی خوب پروتئین هستند.

عوارض مصرف  بیش از حد پروتئینها :

مصرف بیش از حدپروتئین(مصرف مکمل های پروتئینی) می‌تواند مشکلاتی را ایجاد کند که عبارتند از:

1. افزایش کار کبد و کلیه: مصرف پروتئین بیش از میزان مورد نیاز، کار کبد را در متابولیزه کردن آن و کار کلیه را در دفع مواد زائد حاصل (اوره) افزایش می‌دهد.
2. ازدست دادن کلسیم بدن: مطالعات نشان می‌دهد افزایش مصرف پروتئینها بیش از مقدار مورد نیاز باعث افزایش دفع کلسیم از بدن می‌شود.
3. ازدست دادن آب بدن: مصرف زیاد پروتئین باعث تولید مقدار زیادی اوره می‌گردد. از آنجائیکه این ماده زائد و مضر است ازطریق ادرار دفع می‌شود، بنابراین افزایش تولید آن منجر به افزایش حجم ادرار و ازدست دادن آب بدن می‌گردد.
4. چاقی: افزایش مصرف پروتئینها اگر منجر به افزایش انرژی دریافتی شود می‌تواند باعث اضافه وزن و چاقی شود. درواقع پروتئین اضافه بر نیاز بدن درصورت کمبود انرژی دریافتی به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد و درصورتی که انرژی دریافتی کافی باشد تبدیل به چربی شده در بدن ذخیره می‌گردد و بدین ترتیب باعث اضافه وزن و چاقی می‌گردد.
5. اختلال در تعادل تغذیه‌ای و تداخل اثر با سایر مواد مغذی: مصرف پروتئینها به شکل مکمل اسید آمینه، تعادل تغذیه‌ای را مختل کرده و احتمال تداخل اثر اسیدهای آمینه با سایر مواد مغذی و اختلال در جذب آنها را ایجاد می‌کند.

باتوجه به موارد ذکر شده توصیه می‌شود پروتئین مورد نیاز بدن را با غذاهای طبیعی و با افزایش مصرف گوشت قرمز و سفید، شیر و لبنیات تأمین کرد و از مصرف خودسرانه مکمل‌های پروتئین خودداری شود.

مطالب بیشتر

جذب پروتئینها

هضم پروتئینها

کاتابولیسم پروتئینها و اسید آمینه ها

عملکرد پروتئینها

سنتز پروتئینها

نقش پروتئینها در ورزش