Πρωτεΐνες: Χημεία & ιδιότητες
Οι πρωτεΐνες είναι πολύπλοκα μακρομόρια που αποτελούν βασικό δομικό στοιχείο των κυττάρων έχοντας παράλληλα και λειτουργικό ρόλο στη δομή και τη λειτουργία τους. Το μοριακό τους βάρος κυμαίνεται μεταξύ 5000 και εκατομμυρίων Daltons. Αποτελούνται από αμινοξέα (20), τα οποία ενώνονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς σχηματίζοντας μια γραμμική αλυσίδα, καλούμενη αλυσίδα πολυπεπτιδίων. Όλες οι πρωτεΐνες περιέχουν άνθρακα, οξυγόνο, υδρογόνο και άζωτο και οι περισσότερες εξ αυτών και θείο. Κάποιες από αυτές μπορεί να περιέχουν σίδηρο, ψευδάργυρο, χαλκό και φώσφορο.
Οι πρωτεΐνες μπορεί να καταταγούν σε δύο βασικά κατηγορίες αναλόγως του αν περιέχουν μόνο αμινοξέα οπότε χαρακτηρίζονται ως ομοπρωτείνες ή αν περιέχουν και άλλες μη πρωτεϊνικής φύσεως ομάδες (προσθετικές), οπότε χαρακτηρίζονται ως ετεροπρωτείνες. Αναλόγως της πρόσθετης ομάδας που περιέχουν μπορεί να χαρακτηρίζονται ως νουκλεοπρωτεΐνες (όπως τα ριβοσώματα), λιποπρωτεϊνες (όπως β-λιποπρωτείνη), γλυκοπρωτείνες (όπως η γ-γλοβουλίνη), φωσφοπρωτείνες (καζεΐνες), αιμοπρωτείνες (αιμογλοβίνη) και οι μεταλλοπρωτείνες (αλκοολική δεϋδρογενάση).
Επίσης οι πρωτεΐνες μπορεί να χαρακτηριστούν από την τρισδιάστατη δομή τους όπως ινώδεις και σφαιρικές αναλόγως αν οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες τους οργανώνονται σε ευθεία γραμμή ώστε να μοιάζουν με ‘ίνες’ (πχ κολλαγόνο, κερατίνη κλπ) ή αν αναδιπλώνονται κατά τέτοιον τρόπο ώστε να διαμορφώνεται μια σφαιρική τρισδιάστατη δομή.
Η δομή των πρωτεϊνών προκύπτει από τη δομή των πολυπεπτιδικών αλυσίδων από τις οποίες αποτελούνται. Έτσι αναγνωρίζουμε την πρωτοταγή δομή η οποία αναφέρεται στη σειρά με την οποία ενώνονται τα αμινοξέα μεταξύ τους για να σχηματίσουν την πολυπεπτιδική αλυσίδα. Η δευτεροταγής και η τριτογής δομή αναφέρονται στην τρισδιάστατη οργάνωση της αλυσίδας, δηλαδή στον τρόπο με τον οποίο η πολυπεπτιδική αλυσίδα συσπειρώνεται, ανακάμπτεται και προσανατολίζεται στο χώρο. Την πιο συνηθισμένη μορφή δευτεροταγούς δομής αποτελεί η α-έλικα η οποία οφείλεται στη δημιουργία δεσμών υδρογόνου μεταξύ του υδρογόνου της δευτεροταγούς αμινικής ομάδας (–ΝΗ) ενός πεπτιδικού δεσμού και του καρβονυλικού οξυγόνου του μεθεπόμενου πεπτιδικού δεσμού. Άλλη μορφή δευτεροταγούς δομής αποτελεί η πτυχωτή επιφάνεια ή β-δομή. Υπάρχουν περιπτώσεις όπως το κολλαγόνο όπου η δευτεροταγής του δομή εμφανίζει τη μορφή τριπλής έλικας όπου οι τρεις έλικες συγκρατούνται μεταξύ των με διπλούς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ δυο πεπτιδικών αμινομάδων διαφορετικών αλυσίδων και του πεπτιδικού καρβονυλίου της τρίτης. Σε πρωτεΐνες που συνίστανται από περισσότερες από μιας πολυπεπτιδικές αλυσίδες συναντάμε και την τεταρτοταγή δομή δηλαδή τον χαρακτηριστικό γεωμετρικό τρόπο με τον οποίο συγκροτείται το μόριο της πρωτεΐνης ως αποτέλεσμα του τρόπου με τον οποίο συνδέονται οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μεταξύ των έτσι ώστε να αποκτήσουν τη μεγαλύτερη δυνατή σταθερότητα. Η δομή αυτή σχηματίζεται αυθόρμητα κατά τη βιοσύνθεση μιας πρωτεΐνης και προκύπτει μέσω αλληλεπιδράσεων ελευθέρων ενεργών ομάδων που βρίσκονται στην επιφάνεια των πολυπεπτιδίων.
Αναλόγως με τη λειτουργία τους οι πρωτεΐνες μπορεί επίσης να καταταγούν σε δομικές (κερατίνη, ελαστίνη κλπ), που βρίσκονται σε ιστούς και όργανα, σε λειτουργικές πρωτεΐνες όπου εμφανίζουν βιολογική δραστηριότητα (ένζυμα, ορμόνες, τοξίνες κλπ) και πρωτεΐνες τροφίμων οι οποίες δεν αποτελούν από μόνες τους μια κατηγορία αλλά ανήκουν και στις παραπάνω κατηγορίες και είναι αυτές που είναι βρώσιμες, πέπτονται, δεν είναι τοξικές και μπορεί να παραχθούν οικονομικά για ανθρώπινη κατανάλωση.
