När du hör proteiner tänker du kanske på kött och fisk, våra kanske huvudsakliga källor till proteiner i födan. Men vad är egentligen proteiner, och vilken — eller kanske snarare vilka — funktioner fyller de i vår kropp?

[]

Alla aminosyror har en gemensam grundstruktur (se bilden), med olika sidokedjor. Man känner till ca 500 olika aminosyror, men endast 20 av dem återfinns i den genetiska koden. I proteiner återfinns 22 olika aminosyror: dels de 20 standardaminosyrorna och sedan två icke-standard: selenocystein och pyrrolysin. Selenocystein finns hos de flesta eukaryoter och många prokaryoter, medan pyrrolysin endast har konstaterats hos vissa arkeer och en bakterie. Dessa kodas för med varianter på den genetiska koden

Det finns 21 olika aminosyror i proteinerna hos människor, och om någon av dem saknas kan inte rätt protein tillverkas, och kroppen kan får stora problem. Det finns nio aminosyror som är essentiella, alltså de vi inte kan tillverka själva i kroppen. En aminosyra ser lite olika ut beroende på vilken aminosyra det är, på bilden visas en generell aminosyra: R står för olika sidokedjor¹⁾.

• En sur karboxylgrupp (-COOH)
• En basisk amingrupp (-NH2)
• En sidokedja som avgör vilken aminosyra det är. Det finns många miljoner möjliga aminosyror, men bara ca 20 st förekommer bland livet på jorden.

Aminosyror kan bindas till varandra i en kedja, där varje aminogrupp binder till en karboxylgrupp, lämnandes bara aminogruppen och karboxylgruppen i slutet och början av kedjan.

Om kedjan är kort, kortare än ca 50 st., kallas de för oligopeptider snarare än proteiner. Hur stort är då ett protein? Svaret är — givetvis — att det beror på vilket protein man talar om. Till exempel finns det proteinet Rubsico (som är viktigt för fotosyntesen och troligtvis det vanligaste enskilda proteinet på jorden) så har det ca 550 aminosyror i sig. Genomsnittet för en människa är ca 375 st, men det varierar starkt mellan olika proteiner: titin, ett muskelprotein har nästan 27 000 aminosyror.

Ett protein består av minst 50 aminosyror som är sammanlänkade med peptidbindningar till en polypeptid.

H₂N-CHR₁-COOH + H₂N-CHR₂-COOH ⇔ H₂N-CHR₁-COHN-CHR₂-COOH + H₂O

Om man har färre än 50 talar man om peptider snarare än proteiner.

Som du ser av reaktionsformeln finns det alltid en N-terminal och en C-terminal på varje peptid.

När man talar om ett proteins struktur talar man om en på fyra nivåer: primär, sekundär, tertiär och kvartär.

Vilka funktioner har då ett protein i kroppen (eller i någon annan levande varelse)? Det kan vara allt ifrån en del i en fiber, som i en muskel eller ett hårstrå, men det kan lika gärna vara ett ett livviktigt transportprotein som hemoglobin, ett dödligt gift från en orm, ett enzym eller till och med ett hormon. En människa har ungefär 20000 olika proteiner, och en stor del av dem är livsnödvändiga.

Det här är proteiner som bygger upp något. Det kan vara keratin i hår och naglar, det kan vara muskelfibrer eller det kan vara silke. Ofta har dessa en ganska enkel uppbyggnad, t.ex. med mycket alfa-helix eller beta-flak.

Det här är proteiner som transporterar något ämne inne i kroppen. Det klassiska exemplet är hemoglobin, som finns i de röda blodkropparna och transporterar syre och koldioxid.

Enzymer är proteiner som fungerar som katalysatorer, med andra snabbar de upp en kemisk reaktion. Exempel på detta är laktas som bryter ned laktos (mjölksocker) eller katalas som byter ned väteperoxid till vatten och syrgas. Genom att styra tillgången (och aktiviteten) på enzymer kan kroppen styra vad som skall hända.

Man brukar beskriva dem som ett lås där en viss nyckel passar, och att när rätt nyckel hamnar rätt i låset händer saker. Givetvis kan även fel nyckel fasta i ett lås, eller något sätta igen det, och samma sak kan hända med ett enzym.

Många gifter (t.ex. från från ormar) var ursprungligen enzymer med en funktion inne i djurets kropp.

Vi har ett försvar mot infektioner, och en viktig del i det är våra antikroppar. När du får en vaccination lär sig kroppen att tillverka antikroppar mot just den sjukdomsalstrande bakterien eller viruset.

Hormoner är ämnen som används för att signaler i kroppen. Många av dem är s.k. steroidhormoner, men en del är proteiner.

Receptorer är till stor del den andra halvan av hormonerna. Om ett hormon är en signal, är en receptor det som tar emot signalen, men det finns givetvis gott om receptorer som reagerar på annat än hormoner. Vad de alla har gemensamt är att de på något sätt binder till en viss molekyl, och sedan ändrar form på grund av detta.

Proteiner i sen som har blivit för gamla märks med en särskild markör (ubiquitin), och bryts sedan ned av särskilda renhållningsenzymer: det är cellernas sätt att städa bort saker som den inte längre behöver, i alla fall för tillfället.

Se även Kväveeliminationen (huvudsida)

[][] Vi äter proteiner varje dag, och detta innebär att vi även måste göra oss av med dem, eller snarare deras beståndsdelar. Det är kvävet som är speciellt, resten av ett protein är nästan bara kol, väte och syre (enstaka aminosyror innehåller även en svavelatom) som kan användas antingen som utgångsmaterial när nya aminosyrar skall syntetiseras eller i energimetabolismen. Lösningen på kvävet heter urinämne, som sedan i njurarna avlägsnas från blodet och hamnar in urinen. Hos vissa människor kan dock urinämne bilda kristaller, i njurarna: njursten.

En del andra djur har ett annorlunda sätt att bli av med kvävet, fiskar bildar helt enkelt ammoniak (NH₃) som de släpper ut i vattnet, medan reptiler och fåglar bildar urinsyra. Människor bilar också en mindre mängd urinsyra, men blir det för mycket urinsyra kan den bilda kristaller i njurarna (njursten) eller orsaka gikt om det händer i lederna.

Proteiner är viktiga, och är länken mellan våra gener och våra egenskaper. Vi måste dagligen tillverka tusentals olika proteiner, och om ett enda ett blir fel kan vi bli skadade eller till och med dö. Och sedan måste kvävet i aminosyrorna lämna kroppen så att vi inte blir förgiftade.