โปรตีน

โปรตีน

3. โปรตีน
โปรตีนเป็นสารอินทรีย์ที่พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิต ถ้าไม่รวมน้ำอยู่ด้วย ในสิ่งมีชีวิตมีโปรตีนมากกว่าร้อยละ 50 โดยน้ำหนัก โปรตีนเป็นสารอาหารประเภทพอลิเมอร์ซึ่งเป็นสารที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ที่มีมวลโมเลกุลมากคือ ประมาณ 5,000 จนถึงมากกว่า 40,000,000 โปรตีนส่วนใหญ่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน (C ) ออกซิเจน (O) ไฮโดรเจน (H) และไนโตรเจน (N) ธาตุที่พบในโปรตีนรองลงมาคือ กำมะถัน (S) และฟอสฟอรัส (P) นอกจากนั้นในโปรตีนบางชนิดยังอาจมีธาตุอื่นๆ อยู่ด้วย แต่พบในปริมาณน้อยมาก เช่น เหล็ก ทองแดง เป็นต้น ส่วนประกอบของธาตุโดยเฉลี่ยที่พบในโปรตีน
กรดอะมิโน (Amino Acid)
กรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบ (เป็นมอนอเมอร์) ของโปรตีนที่พบมากในสิ่งมีชีวิตมีอยู่ประมาณ 20 ชนิด กรดอะมิโนแต่ละชนิดประกอบด้วยหมู่อะมิโน (-NH2) กับหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) และหมู่แอลคิล (R)
กรดอะมิโนทั้ง 20 ชนิด ถ้าพิจารณาในแง่ของความจำเป็นต่อร่างกายของคน หรือสัตว์ชั้นสูงอื่น สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ
1. กรดอะมิโนจำเป็น (Essential Amino Acids) คือ กรดอะมิโนซึ่งร่างกายสร้างไม่ได้ จำเป็นต้องได้จากอาหารที่รับประทาน หรือร่างกายสร้างได้แต่ไม่พอ กรดอะมิโนจำเป็นสำหรับมนุษย์ มีอยู่ 8 ชนิด คือ ไอโซลิวซีน (Isoleucine) ลิวซีน (Leucine) ไลซีน (Lysine) เมโทไอนีน (Methionine) เฟนิลอะลานีน (Phenylalanine) ทรีโอนีน (Threonine) ทริฟโตเฟน (Trytophane) และเวลีน (Valine) เด็กทารกต้องการฮีสติดีน (Histidine) ด้วยจึงมี 9 ชนิด
2. กรดอะมิโนไม่จำเป็น (Nonessential Amino Acids) คือ กรดอะมิโนที่ร่างกายสามารถ
สร้างได้ไม่จำเป็นต้องได้จากอาหาร กรดอะมิโนพวกนี้ ได้แก่ กรดอะมิโนที่เหลือจากในข้อ 1
ถึงแม้กรดอะมิโนมีเพียงไม่กี่ชนิด แต่การรวมตัวของกรดอะมิโนสามารถทำให้เกิดโปรตีนได้มากมายหลายชนิด ทั้งนี้เนื่องจาก
1. ชนิดของกรดอะมิโนในโปรตีนแต่ละชนิดแตกต่างกัน
2. จำนวนโมเลกุลของกรดอะมิโนในโปรตีนแต่ละชนิดไม่เท่ากัน
3. ลำดับการจัดเรียงตัวของกรดอะมิโนในโมเลกุลแต่ละชนิดแตกต่างกัน
4. จำนวนสายพอลิเพปไทด์ของโมเลกุลโปรตีนไม่เท่ากัน

ประเภทของโปรตีน

ในการแบ่งประเภทของโปรตีนสามารถแบ่งได้หลายลักษณะ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเกณฑ์ที่ใช้ในการแบ่ง
ก. แบ่งโดยอาศัยโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีน สามารถแบ่งได้ 2 ประเภทคือ
1. โปรตีนเส้นใย (Fibrous Protein) เป็นโปรตีนที่มีโครงสร้างซับซ้อน โมเลกุลมีการจัดเรียงตัวเป็นเส้นยาวหรือขดเป็นเกลียว ตัวอย่างโปรตีนเส้นใย เช่น เคาราตินในเส้นผม ขนสัตว์ เขาสัตว์และเล็บ ไฟโบรอินในไหม ไมโอซินในกล้ามเนื้อ คอลลาเจนในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน พบมากในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง
2. โปรตีนก้อนกลม (Glibular Protein) เป็นโปรตีนที่ละลายได้ในน้ำ มีสายพอลิเพปไทด์ พันไปพันมาและอัดกันแน่น ทำให้โมเลกุลมีรูปร่างเป็นก้อนกลม ตัวอย่างโปรตีนก้อนกลม เช่น เอนไซม์ แอนติบอดี ฮอร์โมน ฮีโมโกลบิน เป็นต้น

ข. แบ่งตามหน้าที่ต่างๆ ของโปรตีนภายในร่างกาย สามารถแบ่งออกได้เป็นหลายชนิดดังนี้
1. โปรตีนโครงสร้าง (Structural Protein) มีหน้าที่สร้างความแข็งแกร่งและป้องกันหรือยึดเหนี่ยวส่วนต่างไว้ในร่างกาย หลังจากเอาน้ำออกแล้วประกอบด้วยโปรตีนชนิดนี้มากกว่า 50% ได้แก่ คอลลาเจน ซึ่งเป็นส่วนประกอบในกระดูก เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เคาราตินในผม ผิวหนัง เล็บและ อีลาสตินในเส้นเลือด เป็นต้น
2. โปรตีนที่ใช้ในการหดตัว (Contractile Protein) ใช้ในการออกกำลังหรือเคลื่อนไหว ได้แก่
แอคติน (Actin) และโมโอซิน (Myosin)
3. เอ็นไซม์ (Enzyme) เอ็นไซม์ทุกชนิด คือ โปรตีน ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายในร่างกาย ตัวอย่างเช่น ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาย่อยสลายโปรตีนเป็นกรดอะมิโน แป้งเป็นน้ำตาล ไขมันและน้ำมันเป็นกรด ไขมันและกลีเซอรอล เป็นต้น ถ้าร่างกายไม่มีเอ็นไซม์ปฏิกิริยาที่เกิดภายในร่างกายจะช้า ทำให้เราไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้
4. ฮอร์โมน (Hormones) ฮอร์โมนภายในร่างกายหลายชนิดเป็นโปรตีน ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการต่างๆ ภายในร่างกาย เช่น ฮอร์โมนอินซูลินทำหน้าที่ควบคุมระดับน้ำตาลกลูโคสในเลือด เป็นต้น
5. โปรตีนขนส่ง (Transport Protein) เช่น ฮีโมโกลบิน เป็นตัวขนส่งออกซิเจนจากปอดไปตามเลือดไปยังเซลล์ต่างๆ ทั่วร่างกาย ไมโอโกลบินเป็นตัวนำออกซิเจนไปยังเซลล์กล้ามเนื้อ เป็นต้น
6. โปรตีนต้อนรับ (Receptor Protein) โปรตีนหลายชนิด โดยเฉพาะที่เยื่อเซลล์มีหน้าที่จับกับสารบางอย่าง เช่น ตัวส่งสัญญาณทางประสาท ฮอร์โมน ตัวควบคุม เป็นต้น แล้วก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยา เช่น มีการตอบสนองการกระตุ้นของฮอร์โมนได้
7. โปรตีนป้องกัน (Protective Protein) อิมมูโนโกลบินในเลือดทำหน้าที่เป็นแอนติบอดีซึ่งจะจับกับสิ่งแปลกปลอมภายนอกที่เป็นแอนตีเจน แล้วจะถูกขับออกจากร่างกาย ไฟบรินและธรอมบิน มีความสำคัญมากเกี่ยวกับการแข็งตัวของเลือด เป็นต้น
8. โปรตีนสะสม (Storage Protein) มีโปรตีนหลายชนิดเป็นแหล่งของอาหาร เช่น เคซีนในน้ำนม โอวัลบูมินในไข่ขาว เป็นต้น


ค. แบ่งตามคุณค่าทางโภชนาการ แบ่งออกได้เป็น 3 ชนิดคือ
1. โปรตีนประเภทสมบูรณ์ หมายถึง โปรตีนที่มีกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อร่างกายครบทุกชนิด และมีในปริมาณสัดส่วนที่เพียงพอที่จะทำให้ร่างกายเจริญเติบโต และซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ โปรตีนประเภทนี้มีอยู่ในอาหารพวกน้ำนม ไข่ เนื้อสัตว์ ถั่วเหลือง
2. โปรตีนประเภทไม่สมบูรณ์ หมายถึง โปรตีนที่มีกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อร่างกายไม่ครบทุกชนิด หรือมีกรดอะมิโนที่จำเป็นครบแต่บางชนิดมีปริมาณน้อย ไม่เหมาะสมในการสร้างโปรตีนของร่างกาย ได้แก่ โปรตีนจากพืชทุกชนิดยกเว้นถั่วเหลือง
3. โปรตีนประเภทกึ่งสมบูรณ์ หมายถึง โปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นในปริมาณเพียงพอต่อการดำรงชีวิต แต่ไม่เพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตและซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอของร่างกาย เช่น โปรตีนจากข้าวสาลี

ความสำคัญของโปรตีนต่อร่างกาย

โปรตีนชนิดต่างๆ มีคุณค่าทางโภชนาการต่างกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิด และปริมาณของกรด
อะมิโนที่เป็นองค์ประกอบ โปรตีนที่มีคุณภาพสูงคือ โปรตีนประเภทสมบูรณ์ซึ่งหมายถึง โปรตีนที่มีกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อร่างกายครบทุกชนิดและมีในปริมาณที่เพียงพอกับความต้องการของร่างกาย โปรตีนใดที่ขาดกรดอะมิโนจำเป็นแม้เพียงชนิดเดียว หรือมีกรดอะมิโนบางชนิดในปริมาณน้อยเกินไป จัดเป็นโปรตีนที่มีคุณภาพต่ำ องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ ได้กำหนดค่ามาตรฐานปริมาณกรดอะมิโนในโปรตีนขึ้นเพื่อใช้กำหนดว่าโปรตีนใดที่มีคุณภาพสูงหรือต่ำ (ดูตารางที่ 11)
โปรตีนใดมีส่วนประกอบของกรดอะมิโนใกล้เคียง หรือสูงกว่าค่ามาตรฐานจัดเป็นโปรตีนที่มีคุณภาพสูง โปรตีนที่ขาดกรดอะมิโนจำเป็นแม้เพียงชนิดเดียว จัดเป็นโปรตีนที่มีคุณภาพต่ำ เพราะเมื่อรับประทานอาหารโปรตีน เอนไซม์บางชนิดจะย่อยโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโนเพื่อให้ถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์และนำไปใช้สังเคราะห์โปรตีนชนิดต่างๆ ต่อไป เมื่อขาดกรดอะมิโนจำเป็นบางชนิดจะทำให้การสังเคราะห์โปรตีนลดน้อยลง