Aminokiseline i bjelančevine

Jesmo li se ikada zapitali od čega su izgrađene naša koža, kosa, nokti, mozak, mišići i ostala tkiva? Odgovor je - od bjelančevina tj. proteina. Od bjelančevina ili proteina potekao je sav život na Zemlji i oni su osnova svake stanice. Ime protein potječe od grčke riječi protos - prvi, što oni i jesu po svojoj važnosti. Proteini su neophodni u svakodnevnoj prehrani za pravilan rast i razvoj. To je ujedno i njihova najvažnija zadaća u organizmu. Naše tijelo ne može zauvijek sačuvati proteine od kojih se sastoji, oni se svakodnevno «troše». Zato je potrebno stalno unositi nove količine proteina kako bi se istrošene i oštećene stanice mogle «popraviti». To je druga važna zadaća proteina, a treća je stvaranje enzima, hormona, protutijela, te hemoglobina koji u krvi prenosi kisik do tjelesnih stanica. Samo biljke imaju sposobnost da sintetiziraju svoje vlastite proteine iz tvari koje dobivaju iz tla i zraka, poput amonijaka, vode i ugljičnog dioksida. Životinje i ljudi proteine dobivaju iz hrane. Proteini se nalaze u raznim vrstama namirnica poput mesa, ribe, jaja (bjelance), mlijeka, jogurta, sira, soje, graha itd. Oni se u probavnom traktu cijepaju na manje dijelove iz kojih organizam izgrađuje svoje vlastite proteine, enzime i hormone.

Osnovne građevne jedinice proteina su aminokiseline. Aminokiseline su pak izgrađene od ugljikovog atoma na koji je vezana amino skupina (─NH₂), karboksilna skupina (─COOH), vodikov atom te neka od skupina poput ─CH₃, ─CH₂OH, ─CH₂SH, ─CH₂COOH, ─CH₂─C₆H₅, koje ćemo označiti slovom ─R (radikal). Ukupno, 20 aminokiselina izgrađuje proteine u ljudskom organizmu. Možemo reći da su one abeceda proteina, jer proteini nastaju njihovim međusobnim povezivanjem u lance. Neke aminokiseline naš organizam ne može sam proizvesti (sintetizirati) već ih dobivamo preko hrane,a zovemo ih esencijalnim aminokiselinama. Koliko će se aminokiselina i kojim redosljedom povezati u određeni protein zapisano je u našem genetskom kodu. Beskonačan broj kombinacija aminokiselina daje ogroman broj različitih proteina koji izgrađuju sav živi svijet. Veza kojom se aminokiseline povezuju u lanac naziva se peptidna veza. Peptidna veza povezuje aminokiseline preko karboksilne skupine jedne aminokiseline i amino skupine druge aminokiseline, pri čemu se izdvaja molekula vode. Dvije aminokiseline povezane peptidnom vezom u lanac zovu se dipeptid, tri tripeptid, četiri tetrapeptid, više od deset polipeptid, a preko 100 međusobno povezanih aminokiselina čini protein – prirodni polimer. Proteini, osim što imaju točno određen slijed aminokiselina u lancu, imaju i točno određen prostorni oblik koji je važan za njihovu biološku aktivnost. Ako im se naruši prostorni oblik i struktura, oni više ne mogu obavljati svoju funkciju i kažemo da je došlo do denaturacije proteina. Proteine možemo podijeliti na više načina. Proteini topljivi u vodi kuglastog su oblika i tu ubrajamo bjelanjak jajeta, enzime i proteine krvne plazme. Proteini netopljivi u vodi nitastog su oblika i tu ubrajamo keratin (izgrađuje kosu, nokte, rogove, perje, itd.), kolagen, fibron i druge.

Pogledajmo što će se dogoditi s otopinom bjelanjka ako u nju dodamo jaku kiselinu ili otopinu soli teškog metala, poput olova ili je pak zagrijemo. Za pokus nam je potreban stalak s tri epruvete, otopina bjelanjka, klorovodična kiselina i olovov nitrat, te plamenik, drvena hvataljka i šibice. Prvo ćemo u sve epruvete, do polovice, uliti otopinu bjelanjka. Zatim ćemo u prvu epruvetu dodati razrijeđenu otopinu klorovodične kiseline i lagano protresti. Što opažamo? U epruveti se izlučuje bijeli talog proteina. Dodajmo sada, u drugu epruvetu s otopinom bjelanjka, malo otopine olovova nitrata i protresimo. I ovdje nastaje bijeli talog. Treću epruvetu, lagano zagijmo, na plameniku. Što primjećujemo? Kuhanjem otopine bjelanjka dolazi do stvaranja bijelog proteinskog taloga. Na visokoj temperaturi proteini se zgrušavaju (koaguliraju).

Dakle, u svim ovim reakcijama dolazi do denaturacije proteina, a to je ireverzibilan (nepovratan) proces. Posljedica toga je trajan gubitak biološke aktivnosti proteina.

Za dokazivanje prisutnosti proteina karakteristična je biuret-reakcija. Pogledajmo sada daje li otopina bjelanjka pozitivan ili negativan test na tu raekciju. U epruvetu ulijemo oko 5 mililitara otopine bjelanjka i isto toliko otopine natrijeva hidroksida. Kapaljkom dodamo nekoliko kapi 1%-tne otopine bakrova(II) sulfata i protresemo epruvetu. Plavo-ljubičasto obojenje dokaz je da ispitivani uzorak sadrži bjelančevine.

Proteine možemo dokazati još jednom karakterističnom reakcijom nazvanom ksantoproteinska reakcija (na grčkom jeziku ksanthos znači žut). U epruvetu ulijemo otopinu bjelanjka, zatim dodamo nekoliko kapi koncentrirane dušične kiseline. Opažamo da dušična kiselina izaziva stvaranje bijelog taloga, odnosno grušanje bjelančevina. Nastali talog zagrijat ćemo oprezno na plamenu plamenika, te nakon toga epruvetu odložiti na stalak da se ohladi. Što primjećujemo? Talog je požutio, što dokazuje da ispitivana otopina sadrži bjelančevine.

Pri radu s koncentriranom dušičnom kiselinom najbolje je nositi zaštitne rukavice, jer ako koža ili nokti dođu u dodir s kiselinom - oboje se žuto, kao što vidimio u pokusu. To je ujedno dokaz da su nokti izgrađeni od proteina.