חלבון
חלבון(בלועזית:פרוטאין,מיוונית-πρώτειος,פְּרוֹטַאִיוֹס - "ראשוני" ) הואתרכובת אורגניתגדולה ומורכבת יחסית, הבנויה משרשרתמקופלתשלחומצות אמיניותהקשורות ביניהן בקשרים פפטידייםבין הקבוצה הקרבוקסיליתשל החומצה האמינית לקבוצה האמיניתשל החומצה השנייה. בסך הכל יש 20 חומצות אמינו סטנדרטיות שבונות חלבונים בגוף האדם. החלבונים נמנים עם התרכובות החשובות ביותר המרכיבות את האורגניזם,והם מצויים בכלתאחי. הם יוצרים אינטראקציות עם מולקולות מסוגים שונים, כגוןחלבונים אחרים,ליפידים,פחמימות,ו-DNA[1][2].
רצף חומצות האמינו בחלבון נקבע על ידי רצף הנוקליאוטידיםבגן(מקטעיDNAאוRNA) המכיל את המידע להרכבתו. מכלול תכונותיו של האורגניזם נקבע על ידי ההתקשרויות הכימיותשל חלבון אחד עם אחר. לחלבונים מבנה תלת-ממדי מורכב ביותר המכתיב את תפקידם ופעילותם בגוף החי.
החלבונים התגלו לראשונה על ידיינס יאקוב ברצליוסב-1838והוא כינה אותם בשמם. אף-על-פי-כן, תפקידם המרכזי של החלבונים באורגניזמים חיים לא הוערך במלואו עד1926,כאשרג'יימס סאמנרהראה כי האנזיםאוראזהוא חלבון. הרצף הראשון של חלבון שנקבע היה של חלבון האינסולין,על ידיפרדריק סנגר,שזכה בפרס נובל על הישג זה ב-1958.המבנה החלבוני הראשון שפוענח היה של ההמוגלוביןוהמיוגלוביןעל ידימקס פרוץוג'ון קנדרו,גם כן ב-1958. המבנה התלת-ממדי של שני חלבונים אלו נקבע על ידי אנליזה שלשבירתקרני רנטגן.
באשר לכתיב הכימי,הסיבה לכך שבדרך כלל אין נוסחאות שלד (Structural Formula) דו-ממדיות לחלבונים היא בשל גודלם הרב יחסית למולקולות שכן נפוץ לתאר כך. לפני גילוי ה-DNA,נחשב החלבון בטעות לחומר התורשתישעובר מההורים לצאצאיהם, ושעל פיו מתפתחים התאים וכל חלקי הגוף.
סוגי חלבונים
[עריכת קוד מקור|עריכה]רוב החלבונים משתייכים לאחת משתי קבוצות עיקריות:
- מבניים:אלו הם החלבונים שמרכיבים את התא, אברוניו, וחלק ממבני הגוף, לדוגמה:
- העורמורכב ברובו (כ-75%) מהחלבוןקולגן.
- הפרווהוהשיערמורכבים ברובם מקרטין,חלבון טבעי המופיע אצליונקים.
- משי(אשר מייצרטוואי המשי) וקורי עכביששניהם חלבונים טהורים, הבנויים ממשטחי בטא.
- מכווצים:בעלי יכולת לייצר תנועה. חלבונים אלו, כגוןמיוזיןואקטין,מצויים בשרירים.
- בקרום התא(ממברנת התא) קיימים מגווןנשאים,תעלותומשאבות שנעים דרך קרום התא ובנויים מחלבונים.
- תפקודיים:אלו הם החלבונים שממלאים את כל התפקידים בגוף, ומתחלקים לתתי-קבוצות:
- מגנים:חלבונים אלו מהווים את הנוגדניםשל מערכת החיסון.
- ההמוגלוביןהוא חלבון, נמצא בכדוריות דם אדומות,הוא קושר חמצן מהריאות ומעביר אותו לתאי הגוף, ונושא 23% מהפחמן הדו-חמצני מתאי הגוף אל הריאות.
- שליחים:משמשים להעברת אותות מתא לתא;הורמונים(כגוןאינסולין),מוליכים עצביים(נוירוטרנסמיטרים, כגוןגלוטמאט) וציטוקיניםהם חלבונים שליחים (יוצא דופן מבחינה זו הוא גלוטמאט, שהוא חומצת אמינו בודדת, כלומר אחת מאבני הבניין המשמשות להרכבת חלבונים).
- אנזימים:משמשים כזרזיםשלתגובות כימיותבגוף.
מבנה מרחבי של חלבון
[עריכת קוד מקור|עריכה]
תפקוד החלבון תלוי מאוד בחוזקת המבנה שלו. מבנה זה מתקבל על ידי המערך המדויק שלחומצות האמינוהמרכיבות אותו. כל חלבון מתקפל במרחב לצורה תלת-ממדית, כתוצאה מקשרים כימייםבין חומצות האמינו השונות. כמו כן, קיימים גםמתחמים בקיפול חלבוןאשר מהווים חלוקה נוספת של החלבונים. אלה הם יחידותפוליפפטידיותהמתקפלות באופן עצמאי, ללא קשר לקונטקסט החלבוני בו הן נמצאות. למרבית המתחמים חשיבות פונקציונלית או מבנית לתפקוד החלבון. כמו כן, למתחמים בקיפול חלבוןיש חשיבות רבה בתיווךאינטראקציות בין חלבונים.את מבנה החלבון מחלקים לארבע רמות בסיסיות:
- מבנה ראשוני:זהו מבנה קווי פשוט, הבנוי אך ורק מהקשר הפפטידיבין חומצות האמינו, ומקשרים די סולפידים. לכל חלבון יש מבנה ראשוני, המוגדר על ידי סדרת הזוויות הדו-מישוריותלאורך השרשרת.הפרעות מרחביותהדדיות בין חומצות אמינו שכנות מאלצות את מרבית הזוויות בחלבון לתחומים זוויתיים מוגבלים, המיוצגים בדיאגרמת ראמהצ'אנדרן.
-
כתוצאה מתכונות כימיות של החומצות האמיניות נוצרים אילוצים על הזוויות פסי ופי. האות אומגה המוצגות באיור מייצגת את זווית הקשר הפפטידי.
- מבנה שניוני:במבנה מיוחד זה נוצריםקשרי מימןבין חומצות אמינו מסוימות (רק חלק מחומצות האמינו מאפשרות מבנה שניוני) הגורמים לשינוי מרחבי המקפל את החלבון לאחת משתי צורות עיקריות:סליל אלפאאומשטח בטא.
- סליל אלפא:מבנה זה נוצר כאשר חומצות אמינו יוצרות קשרי מימן עם חומצות אמינו במרחק 3.6 שיירים מהן. קשרים אלו מקפלים את החלבון ב-100 מעלות לכיוון שמאל, רוב החלבונים שנמצאו מקופלים ימינה (כך יש פחותהפרעה סטרית,ראו גם:סטריאוכימיה,כיראליות) וכך נוצר מבנה ספירלי דחוס שבתוכו אין כמעט חלל פנוי. קבוצות ה-R של החומצות פונות כלפי חוץ בסליל אלפא. בממוצע כשליש מכל חומצות האמינו בחלבונים נמצאות בסלילי אלפא.
- משטח בטא:מבנה זה נוצר כאשר שתישרשרות פוליפפטידיותאו יותר נצמדות זה לזה באמצעות קשרי מימן, ויוצרות מבנה דמוי משטח. למבנה זה שני אופנים:מקבילי(פרללי) ואנטי-מקבילי(אנטי-פרללי). במבנה מקבילי, כיוון השרשרות הפוליפפטידיות זהה בשרשרות השונות: קצהאמיניבסמוך לאמיני וקצהקרבוקסיליבסמוך לקרבוקסילי. במבנה אנטי-מקבילי, כיוון השרשרות הצמודות הפוך:קצה אמיניבסמוך לקצה קרבוקסילי וקצה קרבוקסילי בסמוך לאמיני. במבנה האנטי-מקבילי קשרי המימן קצרים יותר ולכן זהו מבנה חזק יותר בהשוואה למקבילי. בממוצע, כרבע מכל חומצות האמינו בחלבונים נמצאות במשטח בטא.
-
סליל אלפא, כל סיבוב מכיל 3.5 חומצות אמינו. -
משטחי בטא מקבילים מימין, ואנטי מקבילים משמאל. ניתן לראות שיש למשטחי בטא אנטי מקבילים יותר קשרי מימן מאלו המקבלים. תכונה זו מעניקה להם יציבות יחסית גבוהה יותר.
קיימים מספר מבנים שניוניים אחרים, אך אלו פחות נפוצים. כמו כן, לעיתים מקטעי חלבון אינם מאמציםמבנה שניוניאלא מאמצים מבנה בלתי מאורגן (Disordered Region).
- מבנה שלישוני:זהו המבנה התלת-ממדי הכולל שמקנה לחלבון את היכולת לבצע תפקיד ספציפי בתא. הפרעה או פגם ביצירת מבנה זה יפגמו בהכרח בפעולת החלבון. המבנה השלישוני נוצר ממספר סוגים של קשרים כימיים:
- קשריגופרית(S-S):קשרים קוולנטייםהנוצרים רק בנוכחות חומצת האמינוציסטאין,המכילהאטוםגופרית בקצה קבוצת ה-R. קשרי S-S מכוניםקשרים דיסולפידיים(מהמילהSulphide,"גופרי" ).
- קשרי מימן:קשרי מימן בין קבוצות ה-R של חומצות האמינו
- קשרים יוניים:אלו הם קשרים ביןיוניםבעלי מטענים הפוכים זה מזה; מכונים גםגשרי מלח.
- אפקט הידרופובי:חומצות אמינו שלהן קבוצת Rהידרופובית(נדחית ממים) עשויות להיצמד יחדיו מתוך דחייה מהמים. זה אינו קשר כימי אלא דחייה משותפת מאותו גורם.
- מבנה רביעוני:מבנה זה הוא תוצאה של אינטראקציה בין לפחות שתי מולקולות חלבון, במצב זה ההתייחסות אל כל מולקולת חלבון היא כתת-יחידה של החלבון המורכב והיא משמשת כחלק מהקומפלקס החלבוני. זהו מבנה מורכב שקיים רק בחלק מהחלבונים. לחלבון במבנה זה יש משקל מולקולרי מאוד גבוה. הקשרים הכימיים היוצרים את המבנה השלישוני עושים זאת גם במבנה הרביעוני.המוגלוביןהוא חלבון מוכר הבנוי במבנה רביעוני ולו 4 תתי-יחידות. חלבונים במבנה הרביעוני מסתדרים במרחב בשתי צורות עיקריות:
שינוי קונפורמרי
[עריכת קוד מקור|עריכה]
שינוי מרחבי (קונפורמרי) של מבנה החלבוןהוא תהליך טבעי בגוף או כתוצאה מגורם סביבתימחוץ לגוף, שבו משתנה המבנה המרחבי הטבעי של החלבון. השינוי יכול להיגרם עקב שינויים בסביבה של החלבון, כגון עלייה בטמפרטורה,שינוי ברמת ה-pH(חומציותאובסיסיות), יצירתקשר גופרית,שינוי בריכוזייונים,היקשרות לליגנד,נוכחות של חומרים שונים (למשל תרופות), וכדומה. השינוי המרחבי מכתיב את התפקוד של החלבון, לפיכך, שינוי המבנה המרחבי של החלבון ישנה את תפקודו. למשל,פפסיןפעיל אך ורק ברמת pH חומצית כמו שבקיבה,אך אם תשונה הרמה מעבר לטווח התפקוד שלו, הוא כבר לא יהיה פעיל.
יצוין, כי אמנם המבנה הראשוני (היינו, רצף חומצות האמינו) של החלבון מכתיב את המבנה שלו (למעט בנוסף ליצירתקשרי גופרית), אך השינוי הקונפורמרי נובע משינויים בגורמים הנ "ל. שינויים אלו הם קטנים יחסית וזמניים, ובעיקר קורים באתרי קישור של החלבון, שם מתרחש עיקר תפקודו של החלבון.
חלבון יכול להיות בכמה מצבי קונפורמציה בזמנים שונים, ובכל אחד מהם יהיה לו תפקוד שונה.
חלק מהתרופות תפקידן להיקשרלאתרי הקישורשל החלבון, אך ללא יכולת התנתקות בשונה מליגנד, ואז משתנה מעט מבנה החלבון, והוא אינו פעיל יותר.
דנטורציה
[עריכת קוד מקור|עריכה]
ערך מורחב –דנטורציה
דֵּנָטוּרַצְיָההיא תהליך שבו משתנה המבנה המרחבי הטבעי של החלבון למצב מרחבי חסר תפקוד. דנטורציה נגרמת מאותם גורמים הנ "ל אך כאשר הטווח הנורמלי יוצא מאיזון אם בצורה טבעית או בצורה מלאכותית, או בנוכחות קרינה, הגעה לפרוטאוזוםכמוות חלבוני מתוכנן, הוספתמרקפטואתנוללתמיסת חלבון, ועוד. דנטורציה גורמת לחלבון לאבד את תפקודו, כלומר, חלבון שאיבד את מבנהו המרחבי הטבעי לא יוכל לבצע את פעילותו עוד. למשל: אנזים (חלבון פעולה שתפקידו לזרז תהליכים ביוכימיים) שנחשף לטמפרטורות שאינן בטווח הטמפרטורות האופטימלי עבורו, יעבור הרס של מבנהו המרחבי (דנטורציה), ועקב כך כבר לא יתאים במבנהו המרחבי לסובסטרט(המצע) שלו ולא יוכל לבצע את תפקידו.
אקסטרמופיליםהםחיידקיםאשר התפתחו במהלך האבולוציה,ומסוגלים לחיות בתנאים סביבתיים שליצורים אחרים יהיו קיצוניים מדי. זאת הודות לשינוי ביוכימי במבנה החלבונים שמאפשר להם תפקוד ביולוגי תקיןבסביבות חייםאלו.
יצירת חלבונים
[עריכת קוד מקור|עריכה]
החלבונים נבנים בתוך התאים על ידי הריבוזומים.בתהליך היצירה של חלבונים, הקרויתרגום,מתורגם המידע התורשתי המקודד ב-mRNA,שהוא בעצמומשועתקמה-DNA.הגניםהמרכיבים את ה-DNA הם, לפיכך, "תוכניות בנייה" לחלבונים. ה-DNA מקודד ליצירת חלבונים באמצעות הקוד הגנטי,כך שכל שלושהנוקלאוטידים(אבני הבניין של ה-DNA) מקודדים לחומצה אמינית אחת (שלושה נוקלאוטידים המקודדים לחומצת אמינו מכונים יחדיו בשםקודון).
שרשרת קצרה של חומצות אמינו מכונהפפטיד;שרשרת ארוכה מכונהפוליפפטיד.לאחר שמיוצר הפוליפפטיד בריבוזום, הוא מתקפל למבנה תלת-ממדי מורכב ברשתית התוך-פלזמית.
תהליך היצירה של חלבון מתחיל בגרעין התא.בתחילה מופרדים שני גדילי הסליל הכפול של ה-DNA בעזרת אנזים. על אחד הגדילים נבנה mRNA. לאחר שהלה נוצר במלואו הוא נפלט לציטופלזמהומוצמד לאחד מהריבוזומים בתא בעזרתrRNA.הריבוזום מתחיל לקרוא את הקוד הגנטי שמכיל ה-mRNA. כאשר הריבוזום מזהה את סוג החומצה האמינית הנחוצה לפי הקוד הגנטי, הוא מושך אליוtRNAהנושא חומצה אמינית מתאימה, ומוסיף אותה לשרשרת חומצות האמינות שכבר נוצרה. כאשר ייווצר הקשר הבא בשרשרת החומצות האמיניות ישוחרר ה-tRNA לציטופלזמה כדי להיצמד לחומצה אמינית חדשה המתאימה לו. כך נבנית השרשרת עד שהחלבון מושלם. לאורך יצירת שרשרת חומצות האמינו משוחררים חלקים מושלמים מהשרשרת לציטופלזמה עד שכל החלבון המושלם משוחרר (לעת עתה במבנה ראשוניבלבד). בקצותיו של ה-RNA השליח נמצאים קטעים שאינם מקודדים חומצות אמינו; תפקידם הוא לסמן את תחילתו וסופו של החלבון.
חומצות האמינו מסתדרות בדרכים שונות במבנה שניוני.לאחר מכן מתבצע תהליך שלקיפוללמבנה שלישוני.מבנה זה בנוי ממתחמים.לבסוף, מבשיל החלבון ומקבל את צורתו הסופית שהיא המבנה הרביעוני.לעיתים הבשלת החלבון כוללת גם קטיעה של מקטעים מסוימים שלו, הוספה של קבוצות כימיות כסוכרים,זרחה,קבוצותגופריתושומנים.כמו כן, לעיתים החלבון חובר לחלבונים אחרים, רצועות RNA או ליונים ליצירת קומפלקס חלבוני פעיל. בעשורים האחרונים חלה התקדמות כבירה בהבנת המבנה המרחבי של חלבונים על ידי שיטות שלגיבוש חלבוניםוהדמיית תהודה מגנטיתבמסגרת תחום מחקר הקרויביולוגיה מבנית.המדע העוסק בחקר החלבונים, בפעילותם ובקשרי הגומלין ביניהם נקראביוכימיה.
תפקידי החלבונים
[עריכת קוד מקור|עריכה]
להוציא סוגים מסוימים של RNA, רוב המולקולות הביולוגיות הן אינרטיות יחסית. החלבונים הם אלה שאחראים לרוב הפעילות בתא, והתפקידים שלהם נקבעים ב-DNA[3].
- חלבוני ממברנה- "תעלות","משאבות"
- חלבוני מבנה - לדוגמה:קרטין,קולגן(בונהסחוס)
- חלבונים מתכווצים - בונים תאישריר
- חלק מההורמונים- חלבונים שמעבירים מסרים בגוף (מתא לתא)
- נוגדנים- חלבונים ש "תוקפים" חומרים זרים
- אנזימים- חלבונים המזרזים פירוק או בנייה של חומרים אחרים בתאים. האנזימים מזרזים בכמהסדרי גודלאת מהירות התגובות הכימיותשדרושות לקיום חיים. ללא האנזימים תגובות אלה לא יקרו במהירות מספקת. על פי רוב, האנזימים הם ספציפיים, והם מזרזים רק תגובה כימית אחת או שתיים. הם מבצעים את רוב האינטראקציות שמעורבות במטבוליזםופועלים על הדנ "א בתהליכים כגוןשכפול,תיקוןושעתוק.ישנם אנזימים שפועלים על חלבונים אחרים כדי להוסיף או להסיר קבוצות כימיות בתהליך שנקרא מודיפיקציה פוסט-תרגומית.
זיהוי חלבונים
[עריכת קוד מקור|עריכה]- ערך מורחב –שיטות חלבונים
זיהוי חלבונים בתמיסה והפרדתם
[עריכת קוד מקור|עריכה]שיטות רבות ושונות משמשות לזיהוי נוכחות של חלבונים בתמיסה.מכיוון שרוב החלבוניםמסיסים במים,על מנת לזהות את נוכחותם בתמיסה יש לרוב צורך בריאגנטכימי (למשלריאגנט ברדפורד) או ביולוגי (למשלנוגדנים) הנקשר אל מולקולות החלבון בתמיסה. שיטה נוספת לזיהוי חלבונים בתמיסה היאספקטרוסקופיית UV,המסתמכת על העובדה ששיירים בעלי טבעותארומטיותבולעיםקרינה אלקטרומגנטיתבתחום האולטרה-סגול.שיטות כאלו מאפשרות את זיהוי החלבון בתמיסה ואף מאפשרות קביעה מדויקת למדי של כמות החלבון בתמיסה; ואולם, תמיסות ממקור ביולוגי מכילות לרוב תערובת של סוגים שונים של חלבונים, ולכן קיימות שיטות רבות אף יותר להפרדת החלבונים השונים הקיימים בתמיסה.
המכנה המשותף לרוב השיטות הללו הוא שהן מתמקדות על מאפיין אחד של החלבון - למשל הנקודה האיזואלקטריתשלו, ומפרידות בין החלבונים על סמך מאפיין זה. על בסיס זה קיימות שיטות רבות ושונות כמוכרומטוגרפיהלסוגיה (לצורך זה משמשים מכשירי ה-FPLCוה-HPLC), הפרדה באמצעות ג'ל (שיטות כגוןSDS-PAGE,ג'ל פילטרציה וג'ל דו־ממדי), שיקוע באמצעות מלחים קלי-תמס (למשלאמוניום סולפט) ועוד רבות ושונות.
קיימות כיום שיטות מתקדמות יותר המאפשרות גילוי ובידוד של חלבון ספציפי, בהתבסס על שיטותאימונולוגיות.שיטות אלו, אשר המשותף להם הוא השימושבנוגדניםבעל ספציפיות לחלבון המבוקש, מאפשרות זיהוי פשוט ומהיר של החלבון המבוקש ברמת דיוק גבוהה; ואולם, חסרונן של שיטות אלו הוא עלותן הגבוהה (עקב העלות הדרושה להפקת נוגדנים) וכן העובדה שקשה להשתמש בהן על מנת להפריד את החלבון מהתמיסה. בנוסף, התקדמויות בתחום ההנדסה הגנטית מאפשרות ליצור חלבון בעל אזורים מסוימים שיכולים לסייע בהפרדתו מהתמיסה (למשל הוספת 'תגיות'היסטידיןאשר מאפשרות הפרדה באמצעות קולונתניקל).
ריצוף וקביעת מבנה
[עריכת קוד מקור|עריכה]על מנת לאפיין לחלוטין חלבון, יש צורך לדעת מהו רצף חומצות האמינו שמרכיבות אותו, וכן מהו המבנה התלת-ממדי (מבנה שלישוניאורביעוני) שלו.
את רצף החלבון מגלים לרוב בשיטות גנטיות,מכיוון שהחלבון מיוצר בתאים על ידיתרגוםולכן פשוט יותר לקבוע את רצף הרנ "א השליחהמקודד לו. השיטה הרווחת ביותר לקביעת רצף החלבון מבוססת על חיתוך החלבון למקטעים קצרים (פפטידים), הפרדתם באמצעות תמיסה ולבסוף מדידת משקלם הגולמי באמצעותספקטרומטר מסה.ניתן לחזות את רצף חומצות האמינו של כל פפטיד ומסתו מראש על פי רצף ה־DNAאו ה־RNAשעל פיו יוצר החלבון.
את המבנה מגלים לרוב בשיטות שלקריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגןאותהודה מגנטית גרעינית;שיטות אלו מאפשרות ליצור תמונה תלת־ממדית של מבנה החלבון, באמצעות מיקום האטומים הבודדים המרכיבים אותו (תמונות אלו זמינות לקהל הרחב בפורמט PDB,ראשי תיבותשל Protein Data Base, או מאגר המידע החלבוני).
רפואה
[עריכת קוד מקור|עריכה]רוב רובן של כ-4,000 המחלות התורשתיותהגנטיות הידועות לרפואהקשורות לתפקוד לקוי או להיעדר תפקוד של חלבון מסוים בגוף. חשיבותם העצומה של החלבונים לחיים מודגשת באופן מצער באמצעות הנזק הרב העלול להיגרם לגוף עקב חוסר תפקודו של חלבון בודד; הדבר מראה כי אף על פי שבגוף פועלים עשרות אלפי חלבונים שונים, לכל אחד מהם תפקיד ספציפי ביותר והחלבונים האחרים אינם מסוגלים בדרך-כלל לחפות על חוסר תפקודו של חלבון מסוים.
במחלות גנטיות קיים פגם -מוטציה- ברצף הנוקלאוטידים שב-DNA. הפגם עשוי לגרום ל:
- ייצור חומצת אמינושגויה
- השמטתחומצת אמינו מהשרשרת החלבונית
- הפסקתקידוד הגן במקום בו התרחשה המוטציה, ועקב כך לייצור חלבון חלקי, קצר מהרגיל
עובדה זו מראה שבנוסף לחשיבותו של כל חלבון לתפקוד הגוף, קיימת גם חשיבות עליונה לכל חומצת אמינו בודדת בשרשרת המרכיבה את החלבון. החלפה או היעדר של חומצה בודדת, אפילו בחלבונים המורכבים ממיליון חומצות אמינו בסך-הכל, יכולה לשבש לחלוטין את תפקוד החלבון. כפי שהוסבר לעיל, הקיפול השלישוני של החלבונים, אשר מכתיב ברובו את תפקוד החלבון, תלוי בקשרים כימיים בין החומצות השונות; כשאחת החומצות המשתתפות בקשרים אלו לא קיימת, המבנה התלת-ממדי של החלבון נפגם, ועמו התפקוד.
בין המחלות התורשתיות הנגרמות עקב חלבונים פגומים ניתן למנות אתאנמיה חרמשית,סיסטיק פיברוזיס,עיוורון צבעים,לבקנות,פנילקטונוריהועוד.
בעשורים האחרונים התגלו חלבונים פגומים המסוגלים לגרום לחלבונים אחרים להפוך לפגומים. חלבונים אלו, הקרוייםפריונים,גורמים לכמה מחלותמוחקשות, שסופן תמידמוות.
החלבון בתזונה
[עריכת קוד מקור|עריכה]
החלבון הואחומר מזיןחשוב לבריאות האדםולרובבעלי החיים,המספק את צורכי הגוף לחומצות אמינו.לפי השנתון הסטטיסטי לישראל, בשנת 2006 כמחצית מכמות החלבון הגיע לישראלי הממוצע ממזונותצמחונייםוהחצי השני הגיע ממזונות מן החי[4].צריכה מספקת של חלבון חיונית לתהליכי בנייה, שימור וגדילה אופטימליים של הגוף, ובעיקר השרירים.בעלי החיים ממחלקת היונקים(בהם האדם) לא מסוגליםלסנתזאת כל חומצות האמינו הדרושות להם, ולכן נדרשים חלבוניםבתזונהשלהם כדי לרכוש את החומצות שאין באפשרותם לסנתז - קריחומצות אמיניות חיוניות.מקורות מזון עשירים בחלבון הםקטניות,אגוזים,זרעים,בשר,דגים,ביצים,מוצרי חלב.
ישנן תשע חומצות אמיניות שהגוף אינו יודע לייצר בעצמו (חומצות אמינו חיוניות) ועל כן צריך לקבלן בתזונה.
חלבון מלאהוא מזון המכיל את כל תשע חומצות האמינו החיוניות, לרוב זהו מזון מן החי.חלבון חסרהוא מזון שאין בו את כל התשע, בעיקר אלו מזונות מן הצומח[5].
להלן חומצות האמינו החיוניות:
מחסור בחלבון
[עריכת קוד מקור|עריכה]כמות החלבונים הנדרשת בדיאטה משתנה לפי גיל, מין, משקל, רמת פעילות הגופנית, והמצב הבריאותי.ההמלצה היומית (RDA) היא צריכה של 0.8 גרם חלבון ליום לכל קילוגרם משקל גוף. לאנשים העוסקים בספורט ובפיתוח גוףמומלצת צריכה גבוהה יותר של חלבונים, בין 1.2 ל-1.7 גרם. לתינוקות מומלץ לצרוך 2.2 גרם לכל קילוגרם[6].
דיאטה מערבית טיפוסית רוויה בחלבון מן החי. גם הצמחוניםוהטבעוניםצורכים כמויות סבירות של חלבון מן הצומח בעולם המפותח. כתוצאה מזה סכנת במחסור בחלבון איננה קיימת כמעט בעולם המערבי למעט מצבי מחלה כמואנורקסיה.מחסור בחלבון מזוהה יותר עם רעב וקיים בעיקר בארצותהעולם השלישי.
חסרים בחלבונים יכולים להוביל לתחושתעייפות,לפגיעה בקצב ההתפתחות הפיזית והמנטלית, לעמידות לאינסולין,לנשירתשיער,לאיבוד הפיגמנטיםשל השיער, לאיבוד ממסת השריר,לירידה בכושר שחלוף רקמות חלבוניות, לטמפרטורתגוף ירודה, לצמצום בייצור אנזימים והורמונים, לאי-סדירותהורמונלית,לאיבוד אלסטיות העור,לפגיעה במערכת החיסוניתובפוריות.חוסר חמור יותר בחלבונים, כמו זה המתבטא בעתרעב המוני,הואקטלני(כמו בתסמונת הקוושירקור).
תסמונת קוושירקור מתפתחת לרוב אצל תינוקות כתוצאה ממחסור בחלבון לאחר ההיגמלות מההנקה.אם המחלה לא מטופלת, גוף האדם אינו מסוגל לטפל בזיהומים וכתוצאה מכך עשוי להידרדר מצבו ואף להגיע למוות.
סכנות בצריכת יתר
[עריכת קוד מקור|עריכה]צריכה מוגזמת של חלבונים נקשרה לבעיות הבריאותיות הבאות:
- תגובות מוגזמות במערכת החיסונית.
חלבונים מסוימים יכולים לעורר תגובותאלרגיות.זאת משום שהמבנה של כל סוג חלבון שונה, כאשר חלק עשויים לעורר אלרגיות והשאר יתקבלו בלי בעיות.
- ירידה בתפקוד הכליות
עודף של חלבונים עלול לגרום בטווח הארוך גם לפגיעה בתפקוד הכליות עקב עודף פעילות שלהן.
- דלדול העצם
עודפי חלבון עשויים לגרום לדלדול העצםכיוון שעודףחומצות אמינובדם מעלה את רמת ה-Ph בדם, ועל כן הגוף מוציא מהעצמות סידן בכדי לאזן את החומציות.
קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור|עריכה]
- חלבון,באתראנציקלופדיה בריטניקה(באנגלית)
- חלבונים- באתר "ספר הכימיה הווירטואלי" של מכללת אלמהרסט(באנגלית)
חלבונים,דף שער בספרייה הלאומית
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור|עריכה]- ^Brändén, Carl-Ivar, 1934-,Introduction to protein structure,2nd ed, New York: Garland Pub, 1999
- ^Mathews, Christopher K., 1937-,Biochemistry,2nd ed, Menlo Park, Calif.: Benjamin/Cummings Pub. Co, 1996
- ^Molecular cell biology,4th ed, New York: W.H. Freeman, 2000
- ^השנתון הסטטיסטי לישראל, 2008
- ^https://veg.co.il/art4.htmlחלבון מהצומח - אתר הצמחונות והטבעונות הישראלי
- ^יובל קסוטו,.M.Sc,חלבון: מקורותיו וצריכה מספקת,מתוך "החינוך הגופני והספורט" כרך נ "ה 3, אדר א'-ב', פברואר 2000 בהוצאת מכון וינגייט לחינוך גופני ולספורט
| אבות המזון | |
|---|---|
|
הבהרה:המידע בוויקיפדיה נועד להעשרה בלבד ואינו מהווה ייעוץ רפואי.