Proteiini

Wikipedia
Ohjattu sivulta Proteiinit
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Myoglobiinin 3D-rakenne, jossa on eri väreillä kuvattu α-heliksit. Tämän proteiinin rakenne saatiin selville röntgenkristallografian avulla.
Gerardus Johannes Mulder löysi proteiinit.
Jöns Jacob Berzelius nimesi proteiinit vuonna 1838.

Proteiini eli valkuaisaine on aminohappoketjusta koostuva orgaaninen yhdiste tai usein monen toisiinsa liittyneen aminohappoketjun muodostama kompleksi. Proteiinit kuuluvat perusravintoaineisiin rasvojen ja hiilihydraattien kanssa. Lähes kaikilla tunnetuilla eliöillä proteiineja muodostavat samat 20 aminohappoa. Aminohapot ovat sitoutuneet toisiinsa peptidisidoksin. Aminohappoketjuja kutsutaan myös polypeptideiksi. Muutaman aminohapon ketju on oligopeptidi. Aminohappoketjujen katsotaan aina alkavan siitä päästä, jossa on vapaa aminoryhmä (nk. N-pää tai N-terminus) ja loppuvan päähän, jossa on vapaa karboksyyliryhmä (nk. C-pää tai C-terminus). Proteiinit löysi hollantilainen kemisti Gerardus Johannes Mulder (1802–1880) vuonna 1835lähde?.

Entsyymit ovat proteiineja, jotka katalysoivat kemiallisia reaktioita.

Proteiinien tehtäviä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Proteiinit ovat kaikkien solujen rakennusainetta. Niitä on useimpien solujen kuivamassasta yli 50 %.[1] Rakennusaineina olemisen lisäksi proteiinit suorittavat lähes kaikki solun toiminnot ja ovat siten välttämättömiä elintoiminnoille.[2] Proteiineja tarvitaan elimistössä sen typpi-, neste-, happo-, emäs- sekä kaliumin ja natriumin tasapainon ylläpitämiseen. Proteiinit mahdollistavat solujen liikkumisen, yhteenliittämisen, signaalivälityksen ja immuunipuolustuksen. Ne myös säätelevät geenejä eli toimivat transkriptiotekijöinä. Jotkin proteiinit toimivat entsyymeinä.

Solukalvoissa sijaitsevat proteiinit toimivat kanavina ja pumppuina, joiden avulla kontrolloidaan pienten molekyylien kulkua solusta ulos ja sisään soluun, sekä reseptoreina, jotka välittävät viestejä solun ulkopuolelta solun sisälle. Proteiinit voivat olla ikään kuin molekulaarisia koneita: Solunsisäiset moottoriproteiinit, esimerkiksi kinesiini, huolehtivat molekyylien kuljetuksesta sytoplasmassa ja topoisomeraasit kykenevät muuttamaan DNA:n rakennetta. Proteiinit voivat erikoistua moniin vaihteleviin tehtäviin: Vasta-aineiksi mahdollistamaan elimistölle vieraiden kappaleiden ja solujen, esimerkiksi bakteerien ja virusten, tuhoamisen, toksiineiksi, hormoneiksi, kuten insuliini ja glukagoni, jäätymisenestoproteiineiksi, soluväliaineen elastisiksi säikeiksi tai luminesenssin lähteiksi. Proteiineja muodostuu elimistössä DNA:n koodaamina aminohapoista translaatiossa.[2]

Proteiinit ravinnossa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Proteiinit ovat myös tärkeitä ravintoaineita, joita ihmisen täytyy saada ruokavaliosta lihasmassan ylläpitämiseksi sekä proteiinin aiheuttamien puutostilasairauksien välttämiseksi. Ihmisille on selvitetty proteiinin saantisuositus, mikä kertoo sen kuinka paljon ihmisen tulisi saada proteiinia ravinnosta vuorokaudessa.

Paljon proteiineja sisältävät muun muassa juusto, kala, palkokasvit, liha, kana, kananmunat ja pähkinät[3]. Myös maito ja maitotuotteet ovat tärkeitä proteiininlähteitä. Usein ihmiset saavat kuitenkin valtaosan proteiinista erilaisista viljatuotteista, kuten leivästä ja pastasta. Kaikki kasvikset sisältävät proteiinia, mutta tuoreissa hedelmissä proteiinien osuus on melko alhainen. Proteiinien ravitsemuksellinen laatu määritellään niiden sisältämien aminohappojen mukaan.

Joidenkin elintarvikkeiden proteiinipitoisuuksia:

Elintarvike Proteiinia g / 100 g
Broileri, koipi-reisi, nahaton, uunissa paistettu 27,8 [4]
Siankinkku rasvoineen 26,5 [5]
Juusto, tuotekeskiarvo 25,0 [6]
Manteli 24,1 [7]
Kala keskiarvo, paistettu 20,5 [8]
Kananmuna, kuoreton 12,5 [9]
Ruisleipä, ruispalat, vaasan 9,2 [10]
Herne 5,1 [11]
Kevytmaito, rasvaa 1,5 % 3,0 [12]
Peruna, kuorittu, keitetty, suolaton 1,9 [13]

Tarve ja saanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Proteiinien tarve vaihtelee yksilöllisesti, esimerkiksi iän ja liikuntatottumusten mukaan. Suomalaisten ravitsemusssuositusten mukaan proteiinin osuus energiansaannista tulisi olla noin 10–20 E%.[14] Työikäiseen väestöön kuuluvan keskimääräiset 1888 kilokaloria nauttivan henkilön pitäisi siten saada päivittäin 47–93 grammaa proteiinia.[15][16] Proteiinien osuus työikäisten suomalaisten energiansaannista on nykyisin 17 prosenttia. Naiset saavat ravinnosta proteiinia keskimäärin 67 grammaa päivässä ja miehet 89 grammaa. Vanhukset tarvitsevat keski-ikäisiä enemmän proteiineja eli 80–100 grammaa päivässä.[17] Suomalaiset saavat proteiinin suurimmaksi osaksi liharuoista, maitovalmisteista sekä vilja- ja leivontatuotteista.[18]

Puute[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Proteiinien liian vähäisestä saannista voi olla vakavia seurauksia. Esimerkiksi kehitysmaissa yleinen kvasiorkor on pienillä lapsilla esiintyvä proteiinin puutteellisesta saannista aiheutuva vakava sairaus. Toinen tunnettu proteiinin puutostauti marasmi johtuu riittämättömästä energian ja proteiinin saannista. Oireina ovat lihasten heikkeneminen, kasvun pysähtyminen sekä kehon kyvyttömyys säilyttää lämpöä.

Vanhoilla miehillä liian vähäinen eläinproteiinin saanti yhdistyy selvästi heikentyneeseen kykyyn toimia älyllisesti, sosiaalisesti ja arkipäivän askareissa.[19]

Liikasaanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Liiallinen proteiinien syönti lisää janontunnetta ja virtsaneritystä, mikä saattaa rasittaa munuaisia ja aiheuttaa kehon kuivumista.

Rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: proteiinin rakenne

Proteiinien rakennetta luokitellaan neljällä tasolla:[20]

  • Primaarirakenne on aminohappojen järjestys polypeptidiketjussa. Aminohapot liittyvät toisiinsa peptidisidoksin.
  • Sekundaarirakenteella viitataan muun muassa proteiinin muotoon vaikuttaviin rikkisiltoihin ja vetysidoksiin, joilla on vaikutusta atomien järjestykseen polypeptidiketjun selkärangassa. Tunnetuimmat sekundaarirakenteet ovat α-kierteet eli α-heliksit ja β-laskokset eli β-levyt (lamellit). α-heliksi on yleinen rakenne pallomaisilla eli globulaarisilla proteiineilla.
  • Tertiaarirakenne tarkoittaa proteiinin avaruudellista rakennetta kokonaisuudessaan. Tertiaarirakenteen muodostumiselle tärkeitä ovat etenkin vetysidokset ja rikkisillat. Proteiinin denaturoituessa lämpötilan tai kemikaalin vaikutuksesta sen tertiaarirakenne hajoaa.
  • Kvaternaarirakenne tarkoittaa usean aminohappoketjun ryhmittymää. Esimerkiksi hemoglobiini on neljän yhteenliittyneen proteiinin muodostama tetrameeri.

Edellä mainittujen rakenteiden lisäksi löyhempänä rakenteena voidaan pitää erilaisia proteiinien muodostamia toiminnallisia komplekseja, kuten DNA:n replikaatiosta vastaava kompleksi. Kompleksin osat ovat erillisiä proteiineja.

Proteiinit ovat niin pieniä, ettei niiden rakennetta voida tutkia tavallisella valomikroskoopilla. Proteiinien tai proteiinikompleksien karkea rakenne voidaan selvittää elektronikryomikroskopialla. Proteiinien atomitason rakenne saadaan selville röntgenkristallografialla tai ydinmagneettisella resonanssispektroskopialla (NMR-spektroskopia). Proteiinien röntgenkristallografista tutkimusta varten proteiini on kiteytettävä, mikä on usein työlästä ja vaikeaa. Kiteytetyn proteiinin muoto voi lisäksi olla erilainen kuin luonnollisessa tilassa. NMR-tekniikassa proteiinit ovat vapaita liikkumaan toisin kuin kiteessä, mutta sillä saadaan selville vain pienten proteiinien tai peptidien rakenne tarkasti. Rakennetta voidaan myös estimoida erilaisten ohjelmien avulla, kun aminohapposekvenssi tunnetaan.

Proteiinien kolmiulotteiset rakenteet tallennetaan Protein Data Bank -tietokantaan.

Proteiinien denaturaatio[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Proteiinit menettävät rakenteensa eli denaturoituvat, jos ne joutuvat niille epäsuotuisiin oloihin, esimerkiksi kuumaan lämpötilaan tai hyvin happamiin tai emäksisiin olosuhteisiin. Myös alkoholit ja suuri suolapitoisuus voivat denaturoida proteiineja. Proteiinien denaturoituessa ne menettävät funktionsa ja toimintakykynsä. Denaturaatio voi olla pysyvää tai väliaikaista. Ihmisen proteiinit voivat denaturoitua, jos elimistön lämpötila nousee yli 42 asteeseen. Denaturaation vastareaktio on renaturaatio, jossa proteiinit saavat takaisin rakenteensa. Yli 42 asteen kuume aiheuttaa ihmiskehon proteiinien denaturoitumista, kuume harvoin kohoaa näin korkeaksi, mutta sellaisessa tapauksessa potilasta täytyy jäähdyttää esimerkiksi asettamalla hänet kylmävetiseen kylpyammeeseen. Aivojen proteiinien denaturoituminen vaikuttaa pysyvästi ihmisen aivotoimintaan.

Denaturaatiota käytetään hyväksi ruoan, muun muassa juustojen, lihan ja kananmunien, valmistuksessa.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Happonen, Holopainen, Sotkas, Tenhunen, Tihtarinen-Ulmanen, Venäläinen: Bios 2 - Solu ja perinnöllisyys, s. 51. Helsinki: WSOY, 2008. ISBN 978-951-0-34308-1.
  2. a b Alberts B et al.: ”Chapter 3 Proteins”, Molecular Biology of The Cell 4th edition. New York: Garland Science, 2002. ISBN 0-8153-3218-1.
  3. Elintarvikkeiden koostumustietopankki Fineli. http://www.fineli.fi/foodlist.php?lang=fi
  4. Proteiini, kanaruoat Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  5. Proteiini, pihvit kyljykset Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  6. Proteiini, juusto Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  7. Proteiini, naposteltavat Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  8. Proteiini, kala Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  9. Proteiini, kananmuna Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  10. Proteiini, ruisleipä Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  11. Proteiini, kasvikset, tuoreet Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  12. Proteiini, maito Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  13. Proteiini, perunat Fineli. Viitattu 23.2.2013.
  14. Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Suomalaiset ravitsemussuositukset - ravinto ja liikunta tasapainoon. 2005. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Viitattu 6.10.2008.
  15. http://keho.net/artikkelit/naytaartikkeli/Suomalaisten-ruokavalio-tanaan-481
  16. http://www.kasvikset.fi/WebRoot/1033640/Page.aspx?id=1048152
  17. Taina Luova: Vanhuuden voimaruokaa. Yhteishyvä 11.9.2009
  18. Paturi, M Tapanainen H, Reinivuo H, Pietinen P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Viitattu 6.10.2008.
  19. Katri Kallionpää: Japanilaistutkimus: Liha pitää vanhat miehet hyvässä kunnossa 11.3.2014. Helsingin sanomat. Viitattu 12.3.2014.
  20. Campbell M K et al.Biochemistry, 2nd Edition. Part II: The three-dimensional structure of proteins. Saunders College Publishing, USA, 1991. ISBN 0-03-001872-2.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]