Protein

 

Om du smälter smör och sedan låter det stå kommer fettet att stelna igen. Om du fryser vatten till is och sedan låter isbiten ligga framme kommer den att smälta till flytande vatten igen. Om du kokar ett ägg kommer äggvitan och äggulan att stelna. Men, om du sedan låter det kokta ägget stå kommer det att fortfarande vara stelnat. Samma sak händer med kött eller fisk som tillagas. Anledningen är att ägg, kött och fisk innehåller proteiner. Många proteiner ändrar form när de värms upp.

Proteiner är molekyler som finns överallt i dig och som gör att du kan se och tänka, hoppa och simma, andas och känna lukter, samt bryta ner mat så att den omvandlas till energi. Tack vare proteiner överlever du även om du attackeras av virus och bakterier, och du förblöder inte om du får ett sår. Proteiner är helt enkelt nödvändiga för att vi ska leva.

Proteiner består av aminosyror

Proteiner är en sorts biomolekyler som tillverkas i levande organismer. Biomolekyler kallas molekyler som har biologisk betydelse. Det är också möjligt att skapa proteiner i laboratorier. Ett protein består av en lång kedja av byggstenar som kallas aminosyror. Alla aminosyror består av en aminogrupp (NH2) och en karboxylsyragrupp (COOH). Dessa grupper kan sättas ihop till långa kedjor. Dessutom finns det i varje aminosyra en del som varierar. Denna del kallas sidokedja. I de proteiner som finns i mänskliga celler ingår 20 olika aminosyror. Vilka aminosyror det är och i vilken ordning de kommer avgör vilken form proteinet får och vilken uppgift det kan utföra.

 

DNA innehåller ritningar för att bygga proteiner

Vår arvsmassa är lagrad i form av molekyler som heter DNA. DNA-molekylerna är uppdelade i så kallade gener. Generna fungerar som ritningar för att tillverka proteiner. Det kallas att en gen kodar för ett protein. Den gen som kodar för ett visst protein avgör hur många aminosyror just det proteinet ska ha och vilken sorts aminosyra som ska finnas på vilken plats i den färdiga kedjan.

 

Aminosyrorna bestämmer proteinets struktur

De 20 aminosyrorna kan delas in i grupper efter sidokedjornas kemiska egenskaper. En grupp består av sidokedjor som är opolära och som därför är hydrofoba. I en annan grupp finns sidokedjor som är polära och därför hydrofila. I denna grupp finns sidokedjor med eller utan laddning.

 

Varje protein veckas ihop på ett unikt sätt som styrs av kedjans längd, vilka aminosyror som finns i kedjan och i vilken ordning de kommer. När ett protein veckas så hamnar de hydrofoba sidokedjorna i mitten. Då är de så långt från vattnet som möjligt. Sidokedjorna med elektrisk laddning hamnar istället på utsidan i kontakt med vattnet. Detta är ett exempel på lika-löser-lika-regeln. Därmed antar proteinet vad man kallar den veckade formen. Det är denna form som ger proteinet dess speciella funktion i kroppen. I den veckade formen hamnar vissa aktiva sidokedjor tillsammans på ett gynnsamt sätt. När ett protein inte är veckat kallas det att proteinet har den ostrukturerade formen.

 

I kroppen finns i stort sett bara den veckade formen av många proteiner. Det är därför lätt att glömma den ostrukturerade formen. Proteiner rör sig nämligen och veckar ihop sig och veckar ut sig igen. Det finns också proteiner som har den ostrukturerade formen i kroppen. Det är först när de behövs som de veckas. Det kan vara när de kommer i kontakt med ett annat protein eller någon annan molekyl.

Genom att till exempel ändra temperaturen kan veckningen störas. Det händer när du kokar ett ägg. Temperaturhöjningen gör att proteinet blir ostrukturerat. Proteinkedjorna trasslar in sig i varandra och det bildas en stel massa. Egentligen skulle även proteinerna i det kokta ägget så småningom veckas igen och ägget skulle bli okokt. Det tar dock så lång tid att det saknar all praktisk betydelse. Du kan lugnt koka ditt ägg och hinna äta det utan att behöva stressa. Men om du vill går det att separera de ihoptrasslade proteinkedjorna genom att först tillsätta ämnet urea och sedan späda med vatten. Proteinerna återgår då till den veckade formen.

Det går att ta reda på hur proteiner ser ut

Idag är det relativt enkelt att få fram den tredimensionella formen för ett protein. En metod är att skapa en kristall av proteinet och sedan undersöka den med så kallad röntgenkristallografi. Efter nästan hundra år av forskning kring proteinstrukturer finns det nu databaser med kemiska strukturer för hundratusentals proteiner. Med hjälp av datorprogram är det sedan enkelt att skapa tredimensionella bilder av proteinerna. Med ett sådant datorprogram är det också möjligt att rita förenklade bilder av proteiner där pilar och spiraler följer kedjans väg genom det veckade proteinet.

 

Enzymer är proteiner som skyndar på kemiska reaktioner

Den form det veckade proteinet har avgör vilken uppgift just det proteinet kan utföra. Många av proteinerna är så kallade enzymer som katalyserar kemiska reaktioner. En katalysator skyndar på en kemisk reaktion utan att själv förbrukas. Enzymer kan liknas vid små molekylära maaskiner som kan sätta ihop eller ta isär olika kemiska ämnen.

I den här gruppen hittar du proteiner som hjälper till i matsmältningen och ser till att det du äter till slut omvandlas till socker och andra energirika molekyler som hjärnan och våra muskler kan använda som bränsle. Här finns också proteiner som ser till att blodet stelnar om du skadar dig, och proteiner som ser till att processen stoppar i tid så att det inte bildas blodproppar.

 

Proteiner bygger upp ben och tänder

Ben och tänder är byggda av kalcium och andra oorganiska substanser, men även proteiner ingår och hjälper till med uppbyggnad och underhåll. Det pågår en ständig nedbrytning och återuppbyggnad av skelettet och allt kalcium i din kropp ingår i ett kretslopp som styrs av proteiner. 

Proteiner gör att vi kan röra oss

En annan grupp proteiner fungerar som små maskiner. Tack vare dem kan dina muskler arbeta. I den här gruppen hittar du proteiner som får ditt hjärta att slå. Vissa proteiner gör så att hjärtmuskeln dras samman ungefär en gång i sekunden eller oftare. Denna grupp proteiner samverkar med kalciumjoner och därmed ändrar de sin form. Andra proteiner städar upp efter varje pulsslag så att hjärtat blir redo att arbeta igen. Dessa proteiner har en förmåga att ta hand om och transportera bort de kalciumjoner som triggat sammandragningen och måste städas bort mellan varje pulsslag.

Proteiner gör så att signaler kan skickas i kroppen

En fjärde grupp proteiner skickar signaler genom kroppen. Din hjärna får veta vad olika kroppsdelar gör och kan styra dem. Våra sinnen fungerar eftersom receptorer känner igen molekyler av olika slag. Receptorerna består av proteiner som påverkas av molekyler på utsidan av en cell. Receptorerna skickar då en signal till insidan av cellen. Det kan till exempel vara en luktande molekyl som binder till en specifik receptor och signalen som skickas vidare till hjärnan gör att du upplever till exempel lukten av banan eller äpple.

Vissa proteiner har flera uppgifter och de flesta samarbetar med andra molekyler. Det kan vara metalljoner, fettsyror, kolhydrater, DNA eller andra proteiner. Nästan alla funktioner i kroppen är beroende av proteiner.

Proteiner som föda

Den som växer behöver äta proteiner för att bygga upp ben, muskler och andra vävnader. Även efter att du slutat växa måste du dagligen få i dig proteiner eftersom en liten andel av de livsviktiga proteiner som finns överallt i din kropp förstörs varje dag. Lyckligtvis finns proteiner i allt som lever. Det betyder att det finns proteiner i din mat oavsett om den härstammar från växt- eller djurriket. Proteinerna tas dock inte upp som färdiga kedjor. En anledning är att varje protein ser lite olika ut i olika organismer. Ett exempel är hemoglobin som finns i de röda blodkropparna. Aminosyrornas ordning är inte exakt samma i människa som i fisk och hemoglobin finns inte alls i morötter. Sannolikheten att just de proteiner som behöver ersättas finns i din mat är därför lika med noll. I stället bryts proteinerna i maten ner till aminosyror med hjälp av enzymer. Det betyder faktiskt att proteinerna tar hand om sig själva. De nya proteinerna i din kropp byggs sedan upp med hjälp av aminosyrorna från de proteiner som fanns i din mat. Många av aminosyrorna kan dessutom din kropp själv skapa. Det finns dock åtta aminosyror som din kropp inte kan skapa och som därför måste finnas i maten i ungefär rätt proportioner. Dessa kallas essentiella aminosyror. I animalisk mat finns de i ungefär rätt proportioner, men om du äter enbart vegetarisk mat måste du veta hur du skall komplettera olika växtslag med varandra, till exempel ris och bönor, för att få den blandning av essentiella aminosyror som du behöver för att må bra.

Proteiner kan orsaka sjukdomar

Tyvärr finns det också en baksida och proteiner kan bli våra fiender och orsaka sjukdomar. Det kan vara fel på en aminosyra i ett protein så att det inte kan sköta sin uppgift lika bra som krävs. Ett exempel är blödarsjuka. Proteiner kan också klumpa ihop sig. Det är extra stor risk att ostrukturerade proteiner gör det. Då bildas så kallade aggregat. Sådana aggregat är inblandade i flera allvarliga sjukdomar, exempelvis Alzheimer och Parkinson. Proteiner kan också bli våra fiender genom att binda till främmande ämnen, till exempel nanopartiklar. Dagens proteinforskare sysslar därför inte bara med att försöka förstå hur proteinerna i våra kroppar fungerar i normala sammanhang, utan också vad som händer när det går fel och varför detta sker.

Quiz - Protein

Din arvsmassa är lagrad i...

Vad menas med begreppet hydrofob?

Vad är essentiella aminosyror?

Vilken är den kemiska beteckningen för en aminogrupp?

Proteiner som fungerar som katalysatorer.

Nästan alla funktioner i kroppen är beroende av...

Vad menas med den ostrukturerade formen av ett protein?

Vilken funktion har enzymer?

Dina gener kodar för olika...

Proteiner som påverkas av molekyler på utsidan av en cell.

Uppgifter - Protein

Förklara och beskriv
  1. Förklara hur ett protein är uppbyggt. Använd begreppen aminosyra, aminogrupp, karboxylsyragrupp och sidokedja. 

  2. Förklara hur ditt DNA styr vilka proteiner som bildas i din kropp.

  3. Förklara sambandet mellan begreppen hydrofob och opolär.

  4. Förklara sambandet mellan begreppen hydrofil och polär. 

  5. Vad innebär lika-löser-lika-regeln?

  6. Beskriv vad som händer då ett protein veckas.

  7. Varför är det viktigt att proteinet veckas på rätt sätt?

  8. Förklara hur röntgenkristallografi används.

  9. Förklara vad det innebär att ett enzymer katalyserar kemiska reaktioner.

  10. Ge exempel på några funktioner i din kropp som är beroende av proteiner.

  11. Beskriv vad som händer med proteinerna som finns i maten du äter.

  12. Proteiner kan bilda aggregat. Förklara hur aggregat bildas och vilka följder det kan få.

Argumentera och resonera
  1. Hur får du i dig de proteiner som din kropp behöver? Diskutera och jämför med personen bredvid dig. 

  2. Varför hamnar proteinets hydrofoba delar inne i proteinet då det veckas?

  3. I ett protein finns aktiva eller reaktiva sidokedjor. På vilket sätt är dessa viktiga för proteinets funktion?

  4. I texten beskrivs några av de funktioner som proteiner har i din kropp. Vilka andra funktioner i kroppen tror du styrs av proteiner? Motivera ditt svar.

  5. Vilka naturvetenskapliga argument finns för och/eller emot dessa påståenden?
    a) Det finns oändligt många olika slags proteiner.
    b) Utan enzymer i kroppen skulle vi inte överleva.
    c) Det är svårt att få i sig tillräckligt med proteiner om man är vegetarian eller vegan.

Ta reda på
  1. Titta på animeringen om DNA. Ta reda på vad som händer i cellen då proteiner bildas.

  2. Det pågår en ständig nedbrytning och återuppbyggnad av ditt skelett. Hur kommer det sig att vi inte har kvar samma skelett-celler hela livet?

  3. I vilka livsmedel finns mest essentiella aminosyror?

  4. Ta reda på mer om de olika sjukdomar som kan drabba människor på grund av aggregat av proteiner. 

  5. Ta reda på om det finns något vi kan göra för att förebygga att aggregat bildas. 

  6. Ta reda på mer om människans DNA och om hur gener fungerar.