الكيمياء الحيوية/Pالبروتينات

الكيمياء الحيوية للبروتينات هي فرع من الكيمياء الحيوية يدرس التركيب، والخصائص، والوظائف، والتفاعلات الكيميائية للبروتينات في الكائنات الحية. البروتينات عبارة عن جزيئات عضوية كبيرة تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية مرتبطة بروابط ببتيدية، وتُعد أساسية في جميع العمليات الحيوية.

التركيب الكيميائي للبروتينات

تتكون البروتينات من وحدات أساسية تُسمى الأحماض الأمينية، التي تحتوي على:

مجموعة أمينية (-NH₂)
مجموعة كربوكسيلية (-COOH)
ذرة كربون مركزية (α)
ذرة هيدروجين
مجموعة جانبية (R) تحدد هوية الحمض الأميني

الروابط الببتيدية

تتكون الروابط الببتيدية عبر تفاعل تكاثف بين المجموعة الكربوكسيلية لحمض أميني والمجموعة الأمينية لحمض أميني آخر، وينتج عن ذلك فقدان جزيء ماء.

مستويات البنية في البروتينات

البنية الأولية — تسلسل الأحماض الأمينية.
البنية الثانوية — الترتيب الفراغي المحلي (حلزون ألفا، صفائح بيتا).
البنية الثلاثية — الشكل الثلاثي الأبعاد للسلسلة البروتينية.
البنية الرباعية — ارتباط عدة سلاسل لتشكيل بروتين متعدد الوحدات.

الوظائف الحيوية للبروتينات

الإنزيمات: تحفيز التفاعلات الكيميائية.
النقل: مثل الهيموغلوبين لنقل الأكسجين.
البنية: تكوين الأنسجة مثل الكولاجين.
الدفاع: الأجسام المضادة.
التنظيم: الهرمونات البروتينية.

الأيض (التمثيل الغذائي) للبروتينات

تشمل العمليات الحيوية للبروتينات:

البناء الحيوي (Biosynthesis): تصنيع البروتينات داخل الخلايا وفقًا للمعلومات الجينية في DNA وRNA.
التحلل (Degradation): تفكيك البروتينات إلى أحماض أمينية لإعادة استخدامها أو التخلص منها.
التعديل بعد الترجمة (Post-translational modification): تغييرات كيميائية على البروتينات مثل الفسفرة والجليكوزلة.

طرق دراسة البروتينات

الأهمية الطبية

تلعب البروتينات دورًا مهمًا في فهم الأمراض وتشخيصها وعلاجها، إذ يرتبط الخلل في تركيب أو وظيفة البروتينات بالعديد من الاضطرابات مثل أمراض المناعة الذاتية، والسرطان، والأمراض العصبية.

مصادر البروتين

حيوانية: اللحوم، الأسماك، البيض، الحليب.
نباتية: البقوليات، المكسرات، الحبوب.

انظر أيضًا

مراجع

Nelson, D.L., Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition, W.H. Freeman, 2017.
Berg, J.M., Biochemistry, 9th Edition, W.H. Freeman, 2019.