البروتين  ليس مجرد مجموعة غذائية

ايهاب محمد زايد-مصر

أنا طالب دراسات عليا يدرس الكيمياء الحيوية. أنا مهتم بمعرفة كيفية تأثير بنية البروتين على وظيفته. للقيام بذلك ، أستخدم تقنيات معملية مثل المقايسات الأنزيمية وعلم البلورات بالأشعة السينية. عندما لا أكون في المختبر ، أستمتع بالمشي لمسافات طويلة في جبال نورث كارولينا الجميلة. شكراً للمراجعين الشباب على ملاحظاتهم وإثارة اهتمامهم بالعلوم!

أنا عالم كيمياء حيوية مهتم بفهم كيفية تفاعل البروتينات مع الحمض النووي لتنفيذ العمليات البيولوجية. تعد تفاعلات البروتين والحمض النووي ضرورية لنمو الخلايا وانقسامها بشكل طبيعي ويمكن أن تساهم أيضًا في الإصابة بأمراض ، مثل السرطان وأمراض المناعة الذاتية. من خلال فهم هذه البيولوجيا ، آمل أن نتمكن في النهاية من تطوير علاجات للأمراض التي تسببها التفاعلات غير السليمة بين البروتين والحمض النووي.

تتمتع أليكسا بالعلوم والكتابة الإبداعية. لقد تم تكريمها لكليهما في المدرسة. كما أنها تستمتع بلعب الكرة اللينة والغناء وفريق المناظرة ومضمار الجري وتعلم البيانو. يستمتع Luke بلعب التنس والبيانو وألعاب الفيديو. إنه ساحر في الرياضيات ومن محبي الرسوم المتحركة.

إن تناول البروتين مهم لمساعدتنا على النمو بقوة والبقاء بصحة جيدة. ومع ذلك ، فإن البروتين هو أكثر من مجرد مجموعة غذائية! البروتينات هي العامل داخل خلايانا المزدحمة. تحتوي هذه البروتينات على بعض الوظائف الرائعة التي يجب القيام بها ، وتعمل آلاف البروتينات معًا كل يوم للحفاظ على صحة أجسامنا. في هذه المقالة ، سنناقش كيفية صنع البروتينات ولماذا نحتاج إلى البروتين للحفاظ على أجسامنا تعمل بسلاسة.

من المحتمل أنك سمعت شخصًا بالغًا في حياتك يخبرك أن البروتين هو غذاء للدماغ أو يقول شيئًا مثل ، “تناول البروتين يجعلك قويًا!” البروتين جزء مهم من وجباتنا الغذائية. حتى أن هناك قسمًا عن الهرم الغذائي يسمى “البروتين” ، مليء باللحوم والفاصوليا وزبدة الفول السوداني والبيض. البروتين موجود في كل مكان حولنا ، لكن هل تعرف ما هو البروتين؟ هل توجد البروتينات في الأطعمة التي نتناولها فقط؟ لماذا نحتاج إلى تناول البروتين للبقاء بصحة جيدة؟

ما هو البروتين؟

قد تعلم بالفعل أن جسمك يتكون من تريليونات من الوحدات الأصغر تسمى الخلايا. كل خلية تشبه مصنعًا صغيرًا. داخل هذه المصانع ، تعمل الخلايا بجد وتفعل كل ما يحتاجه جسمك للبقاء بصحة جيدة. على سبيل المثال ، يمكن للخلايا أن تحول الطعام الذي تتناوله إلى طاقة ، وتحميك من الجراثيم ، وترسل إشارات من دماغك إلى باقي أجزاء جسمك.

هذه ليست سوى عدد قليل من مئات الوظائف التي تقوم بها خلاياك كل ثانية من اليوم! هذه الخلايا المليئة بالإثارة هي أماكن مزدحمة للغاية. لحسن الحظ ، يوجد عمال في المصانع والخلايا على حد سواء لإنجاز الوظائف.

البروتينات هي العاملون داخل الخلايا لكل بروتين وظيفته الخاصة. هذه الوظائف هي التي تجعل الخلايا تعمل بسلاسة. تتحرك بعض البروتينات داخل الخلية. تلتصق بعض البروتينات ببروتينات أخرى. حتى أن بعض البروتينات تشبه مغيرات الشكل – يمكنها تغيير حجمها وشكلها للقيام بوظائفها! تعمل هذه الآلاف من البروتينات معًا لتزويد تلك الخلايا المشغولة بالطاقة. كل واحد من هذه البروتينات يجعل المصنع يعمل ويحافظ على صحة جسمك.

الخلايا أماكن مزدحمة للغاية! لديهم الكثير من الوظائف التي يتعين عليهم القيام بها للحفاظ على صحة جسمك. الخلايا تشبه المصانع نوعًا ما ، والبروتينات تشبه العمال الذين يقومون بالوظائف المهمة داخل الخلايا.

كيف تصنع البروتينات؟

تخيل استخدام كومة من كتل البناء ، مثل Legos® ، لبناء قلعة. يمكنك اتباع التعليمات لبناء برج ، أو يمكنك عمل التصميم الخاص بك. يمكنك حتى دمج الكتل بطرق مختلفة لصنع سيارة أو جسر. الأمر متروك لمخيلتك – مجموعة واحدة من اللبنات يمكن استخدامها بمليون طريقة مختلفة!

لا تبني الخلايا في جسمك أبراجًا من الكتل ، لكنها تبني البروتينات من الأحماض الأمينية. تمامًا مثل Legos® هي اللبنات الأساسية لقلعتك ، فإن الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية لبروتيناتك (الشكل 2). يمكن دمج نفس المجموعة الأساسية من الأحماض الأمينية لصنع الكثير من البروتينات المختلفة. تتعلم الخلايا كيفية دمج الأحماض الأمينية في بروتينات باتباع دليل تعليمات يسمى رمز الحمض النووي. يخبر كود الحمض النووي الخلية كيفية الجمع بين الأحماض الأمينية بالترتيب الصحيح. تقوم آلات خاصة داخل الخلية بقراءة رمز الحمض النووي وتستخدمه لدمج الأحماض الأمينية في نمط. نمط الأحماض الأمينية هو ما يعطي البروتين شكله وحجمه الفريدين ، تمامًا مثل نمط Legos® الذي يصنع شكلاً فريدًا. والنتيجة النهائية هي بروتين جاهز للقيام بواحدة من العديد من الوظائف المثيرة للاهتمام داخل الخلية.

تصنع البروتينات من خلال الجمع بين الأحماض الأمينية في نمط معين. هذا يشبه إلى حد ما إنشاء برج من خلال الجمع بين Legos®. يمكن دمج اللبنات الأساسية للأحماض الأمينية بعدة طرق لصنع بروتينات مختلفة.

بعض البروتينات تستخدم الحركة للقيام بوظائفها

هل فكرت يومًا ما الذي يجعل عضلاتك تتحرك؟ يخبر عقلك عضلاتك أن تتحرك ، لكن عضلاتك تحتاج إلى مساعدة لبدء العمل. تأتي هذه المساعدة من بروتين مهم يسمى الميوسين. الميوسين هو مثال على بروتين يستخدم الحركة للقيام بعمله .

يمتلك الميوسين الشكل الصحيح الذي يمسك عضلاتك. بعد ذلك ، يحتفظ بروتين الميوسين بقوة ويسحب العضلات بشدة. عندما يعمل عدد كافٍ من بروتينات الميوسين معًا ، يكون هذا الشد قويًا بما يكفي لتحريك العضلات! يمنحك هذا البروتين المدهش الحركة عند الجري والقفز.

(أ) يقوم بروتين يسمى الميوسين بتقوية العضلات في خلاياك عن طريق الإمساك بالعضلات والسحب بقوة! (ب) بروتينات القناة لها شكل يشبه النفق. يتيح هذا الشكل انتقال الإمدادات عبر بروتين القناة إلى الخلية.

تتمتع بعض البروتينات بالشكل المناسب للقيام بوظائفها

لا تأخذ الخلايا استراحة من عملها الشاق. تعمل مصانع الخلايا طوال الوقت ، وكل هذا العمل يتطلب الكثير من الطاقة! تحتاج الخلايا إلى إمدادات إضافية لتشغيل العمل المستمر. جسمك مليء بالإمدادات مثل الماء والمواد المغذية ، لكنها عالقة خارج الخلية. يجب أن تدخل هذه الإمدادات إلى الخلية لإعطاء طاقة الخلية. نوع خاص من البروتين يسمى بروتين القناة مثالي لهذه الوظيفة. تتشكل بروتينات القناة مثل نفق.

يربط هذا النفق الجزء الداخلي للخلية بالبيئة الخارجية ، بحيث يمكن للإمدادات المرور مباشرة عبر النفق إلى الخلية. هذه الوظيفة مهمة للغاية لأن الخلايا تحتاج إلى تلك الإمدادات لتشغيل هذا المصنع المزدحم!

ماذا يحدث عندما تتناول البروتين؟

تذكر تلك الأحماض الأمينية؟ يستخدم جسمك الأحماض الأمينية كوحدات بناء لصنع البروتينات. تبني خلاياك آلاف البروتينات كل يوم. هذا يعني أنك بحاجة إلى الكثير من الكتل! هناك 22 نوعًا من الأحماض الأمينية. أنت بحاجة إليها جميعًا لبناء البروتينات ، لكن هناك تسعة منها لا يستطيع الجسم صنعها. تسمى هذه الأحماض الأمينية الأساسية لأنه لا يمكنك الحصول عليها إلا من الطعام.

عند تناول الأطعمة التي تحتوي على الكثير من البروتين ، مثل اللحوم أو الفاصوليا ، يقوم جسمك بتقسيم هذه البروتينات إلى أحماض أمينية. بعد ذلك ، يمكن لجسمك استخدام تلك الأحماض الأمينية لبناء بروتينات أخرى. تخيل تفكيك قلعة Lego® الخاصة بك للحصول على الأجزاء التي تحتاجها لبناء طائرة. يقوم جسمك بنفس الشيء عن طريق تفكيك البروتينات التي تتناولها واستخدام الأجزاء لبناء بروتينات جديدة تحتاجها.

الآن قد يكون لديك فهم أفضل لسبب أهمية الحصول على الكثير من البروتين في نظامك الغذائي. تساعدك الأحماض الأمينية الأساسية من البروتينات في الأطعمة على بناء جميع البروتينات الخلوية التي تحافظ على عمل جسمك بسلاسة! سيجد آكلي اللحوم الكثير من البروتين في أطعمة مثل الدجاج ولحم البقر ولحم الخنزير والأسماك ومنتجات الألبان والبيض.

يمكن للنباتيين العثور على البروتين في زبدة الفول السوداني والفاصوليا والمكسرات والبذور والخضروات الخضراء مثل البروكلي. بغض النظر عن نوع البروتين المفضل لديك ، تذكر: البروتينات هي أكثر من مجرد مجموعة غذائية!

قائمة المصطلحات

البروتينات: الجزيئات التي تعمل “كعاملة” تقوم بالوظائف المختلفة داخل الخلايا.

الأحماض الأمينية: ↑ اللبنات الأساسية التي تتكون منها البروتينات.

كود الحمض النووي: ↑ المعلومات التي تعمل ككتاب تعليمات ، تخبر الآلية الخلوية بكيفية دمج الأحماض الأمينية في البروتينات.

الميوسين: بروتين يلتصق بألياف العضلات ويساعد عضلاتنا على الحركة.

بروتين القناة: نوع من البروتين يعمل كنفق في الخلية.

الأحماض الأمينية الأساسية: الأحماض الأمينية التسعة التي لا يستطيع جسم الإنسان صنعها. يمكننا فقط الحصول على هذه الأحماض الأمينية من خلال الأطعمة التي نأكلها.

المصدر

Batalis S and Hollis T (2021) Protein—Not Just a Food Group!. Front. Young Minds. 9:581068. doi: 10.3389/frym.2021.581068