โปรตีน...โปรต น โปรต นเป นสารท พบมากท ส...

โปรตีน

อ.ณัฐวัฒน์ ธนสารโชคพิบูลย์

โปรตีน

โปรตีนเป็นสารที่พบมากที่สุดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

ค้นพบในปี พ.ศ. 2382 (ค.ศ. 1839) โดยมูลเดอร ์

โปรตีนมาจากค าภาษากรีก proteus แปลว่า มีความส าคัญก่อน

โดยทั่วไปในเซลล์ของพืชและสัตว์มีโปรตีนอยู่มากกว่าร้อยละ 50

ของน้ าหนักแห้ง

หน่วยย่อยของโปรตีน คือ กรดอะมิโน

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

กรดอะมิโน

กรดอะมิโนประกอบด้วยไฮโดรเจน หมู่อะมิโน (-NH2) และหมู่

คาร์บอกซิล (-COOH) ต่ออยู่ที่แอลฟาคาร์บอน

โซ่ข้างเป็นส่วนที่ท าให้กรดอะมิโนมสีมบตัิแตกต่างกัน

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

กรดอะมิโน

กรดอะมิโนที่พบในโปรตีน มี 20 ชนิด แต่ละชนิดต่างกันที่หมู่แอลคิล

ซึ่งเป็นโซ่ข้าง

กรดอะมิโน แบ่งตามสภาพขั้วของหมู่แอลคิลเป็น 4 กลุ่ม คือ

1. ไม่มีขั้ว

2. มีขั้วและเป็นกลาง

3. มีขั้วและเป็นกรด

4. มีขั้วและเป็นเบส

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

กรดอะมิโน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

กรดอะมิโน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

กรดอะมิโน

กรดอะมิโน แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

1. กรดอะมิโนจ าเป็น คือ กรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้

มี 8 ชนิด คือ ไอโซลิวซีน ลิวซีน ไลซีน เมไทโอนีน ทรีโอนีน

เฟนิลอะลานีน ทริปโตเฟน เวลีน ส าหรับเด็กต้องการ ฮิสติดีน

และ อาร์จีนีน

2. กรดอะมิโนไม่จ าเป็น คือ กรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้นเองได ้

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

พันธะเพปไทด์

เป็นพันธะที่เชื่อมระหว่างกรดอะมิโนในโปรตีน

เป็นพันธะโคเวเลนต์ ที่เกิดจากปฏิกิริยาการควบแน่นของหมูค่าร์บอกซิล

(-COOH) กับหมู่อะมิโน(-NH2) โดยเสียน้ าไป 1 โมเลกุลต่อการ

เชื่อมต่อ 1 พันธะ

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โปรตีน

กรดอะมิโนหลายโมเลกุล จะยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะเพปไทด์

ถ้ากรดอะมิโน 2 โมเลกุล เกิดปฏิกิริยารวมตัวกันจะได้สารประกอบที่

เรียกว่า ไดเพปไทด ์

กรดอะมิโน 3 โมเลกุล โมเลกุลท าปฏิกิริยารวมตัวกันจะได้

สารประกอบ ไตรเพปไทด์

ถ้ากรดอะมิโนหลายๆ โมเลกุลท าปฏิกิริยากันจนเกิดเป็นสายยาว จะได้

สารประกอบซึ่งเรียกว่า พอลิเพปไทด์

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างของโปรตีน

โปรตีนประกอบด้วยธาตุต่างๆ หลายชนิด ได้แก่ C H O N บางชนิด

มี P S Fe Zn Cu I เป็นต้น

เป็นสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ มีมวลโมเลกุลมากกว่า 5,000 g/mol

เกิดจากกรดอะมิโน มาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์ จัดเป็นสารพวก

พอลิเอไมด์ หรือพอลิเพปไทด ์

เกิดโครงสร้างได้ 4 ระดับ คือ โครงสร้างปฐมภูม,ิ โครงสร้างทุติภูมิ

โครงสร้างตติยภูมิ และ โครงสร้างจตุรภูม ิ

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างของโปรตีน

เกิดโครงสร้างได้ 4 ระดับ คือ โครงสร้างปฐมภูม,ิ โครงสร้างทุติภูมิ

โครงสร้างตติยภูมิ และ โครงสร้างจตุรภูม ิ

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างปฐมภูมิ

เป็นโครงสร้างที่แสดงล าดับกรดอะมิโนใน

สายเพปไทด์ หรือในโมเลกุลโปรตีน

แตล่ะชนิดจะมีจ านวนและล าดับของ

กรดอะมิโนที่จ าเพาะ

การจัดล าดับกรดอะมิโนในโครงสร้าง

ปฐมภูมิก าหนดให้ปลายหมู่อะมิโนอยู่

ด้านซ้าย และปลายหมู่คาร์บอกซลิอยู่

ด้านขวา

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างปฐมภูมิ

ไดเพปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมโินไกลซนี (Gly) และอะลานีน

(Ala) สามารถเขียนล าดับกรดอะมิโนที่ต่อกันได้ดังนี้

ไตรเพปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนไทโรซนี (Tyr) ฮิสติดีน (His)

และซีสเตอีน (Cys) สามารถเขียนล าดับกรดอะมิโนที่ต่อกันไดด้ังนี้

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างทุติยภูมิ

เป็นโครงสร้างที่เกิดจากการขดหรือม้วนตัวของโครงสร้างปฐมภูมิ

ถ้าเกิดจากการสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่าง C=O ของกรดอะมิโนหนึ่ง

กับ N-H ของกรดอะมิโนถัดไปอีก 4 หน่วย ในสายพอลิเพปไทด์

เดียวกัน จะเกิดโครงสร้างในลักษณะบิดเป็นเกลียวซึ่ง เรียกว่า

เกลียวแอลฟา

ถ้าเกิดจากการสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่าง C=O กับ N-H ของ

กรดอะมิโนระหว่างสายพอลิเพปไทด์ที่อยู่คู่กัน จะเกิดโครงสร้างมี

ลักษณะเป็นแผ่นซึ่งเรียกว่า แผ่นพลีทบีต้า

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างทุติยภูมิ สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

β-pleated sheet α-helix

โครงสร้างทุติยภูมิ สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ถ้าเกิดจากการสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่าง

C=O ของกรดอะมิโนหนึ่งกับ N-H ของ

กรดอะมิโนถัดไปอีก 4 หน่วย ในสายพอลิ

เพปไทด์เดียวกัน จะเกิดโครงสร้างในลักษณะ

บิดเป็นเกลียวซึ่ง เรียกว่า เกลียวแอลฟา

ถ้าเกิดจากการสร้างพันธะไฮโดรเจน

ระหว่าง C=O กับ N-H ของกรดอะมิโน

ระหว่างสายพอลิเพปไทด์ที่อยู่คู่กัน จะเกิด

โครงสร้างมีลักษณะเป็นแผ่นซึ่งเรียกว่า แผ่น

พลีทบีต้า

โครงสร้างตติยภูมิ

เกิดจากโครงสร้างเกลียวแอลฟาม้วนเข้า

หากัน และไขว้กันโดยมีแรงยึดเหนี่ยว

อ่อนๆ

โครงสร้างตติยภูมิของโปรตีนแต่ละชนิดจะ

มีลักษณะจ าเพาะ ขึ้นอยู่กับล าดับของ

กรดอะมิโนในสายพอลิเพปไทด์ ท าให้เกิด

เป็นโครงสร้างที่มีความเหมาะสมส าหรับ

การท าหน้าที่ต่างๆ ของโปรตีนเหล่านั้น

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างจตุรภูมิ

เกิดจากการรวมตัวของหน่วยย่อยชนิดเดียว หรือ

ต่างชนิดกันของโครงสร้างตติยภูมิ โดยมีแรงยึด

เหนี่ยวยึดหน่วยย่อยเข้าด้วยกัน

ลักษณะโครงสร้างใหม่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างตติยภูมิ

ซึ่งเป็นหน่วยย่อย โดยอาจมีการรวมตัวกันเป็น

ลักษณะก้อนกลม เช่น ฮีโมโกลบิน หรือเป็นมัด

คล้ายเส้นใย เช่น คอลลาเจน

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างของโปรตีน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โครงสร้างของโปรตีน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

การทดสอบโปรตีน

ทดสอบได้ด้วยสารละลายไบยูเร็ต (CuSO4 เจือจางในเบส)

CuSO4เจือจางในสารละลายเบส ท าปฏิกิริยากับองค์ประกอบย่อย

ของโปรตีนที่เรียกว่า กรดอะมิโน ได้สารสีน้ าเงินม่วงซึ่งเป็นสีของ

สารประกอบเชิงซ้อนระหว่างคอปเปอร์ (II) ไอออนกับไนโตรเจน

ใช้ทดสอบสารที่มพีันธะเพปไทด์ตั้งแต่ 2 พันธะขึ้นไป

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

การทดสอบโปรตีน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ชนิดและหน้าที่ของโปรตีน

หน้าทีข่องโปรตีนแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีน

โครงสร้างของโปรตีนขึ้นอยู่กับกรดอะมิโนที่เป็นองค์ประกอบของ

สายพอลิเพปไทด ์

แบ่งตามลักษณะการจัดตัวในโครงสร้าง 3 มิติแบ่งเป็น

โปรตีนก้อนกลม

โปรตีนเส้นใย

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โปรตีนก้อนกลม

เกิดจากสายพอลิเพปไทด์จะขดม้วนเข้าหากันอย่างหนาแน่น

เป็นก้อนกลม

ละลายน้ าได้ด ี

ท าหน้าที่เกี่ยวกับ เมทาบอลิซึมในเซลล ์

ตัวอย่างเช่น อินซูลิน แอลบูมิน เอนไซม์

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

โปรตีนเส้นใย

เกิดจากพอลิเพปไทด์สายยาวๆ หลายเส้นมาพันกัน

มีความแข็งแรง และยืดหยุ่นสูง

ท าหน้าที่เป็นโปรตีนโครงสร้าง

เช่น เคราตินในผม ขน เล็บ

ไฟโบรอินในเส้นไหม

ไมโอซินในกล้ามเนื้อ อีลาสตินในเอ็น

และ คอลลาเจนเนื้อเย่ือเกี่ยวพัน

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ชนิด และ หน้าที่ที่ส าคัญของโปรตีน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ชนิด และ หน้าที่ที่ส าคัญของโปรตีน สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

เอนไซม์

เอนไซม์เป็นโปรตีนที่ท าหน้าที่เป็น

ตัวเร่งปฏิกิริยาในเซลล์สิ่งมีชีวิต

ท าให้สารตั้งต้นเกิดปฏิกิริยาง่ายขึ้น

โดยรวมกับเอนไซม์ได้อย่างเหมาะสม

เอนไซม์ช่วยลดพลังงานก่อกัมมันต์

และท าให้มีผลให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

การท างานของเอนไซม์

เป็น Lock and Key model

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

การเรียกชื่อเอนไซม์

เรียกตามชนิดของสับสเตรต โดยลง

ท้ายเสียงเป็น เ-ส เช่น เอนไซม์

ซูเครส อะไมเลส ไลเปส ยูรีเอส

เอนไซมบ์างชนิดอาจมีชื่อเฉพาะ เช่น

เพปซิน ทริปซิน ซึ่งเป็นเอนไซม์ช่วยใน

การย่อยโปรตีน เนื่องจากเป็นชื่อที ่

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ปัจจัยที่มีผลต่อการท างานของเอนไซม์

อุณหภูมิ

ความเข้มข้นของสับสเตรต

ความเข้มข้นของเอนไซม์

ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย (pH)

ตัวยับยั้ง

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

การแปลงสภาพโปรตีน

เป็นการท าลายสภาพธรรมชาติของโปรตีน

เป็นการท าลายโครงสร้างจตุรภูมิ ตติยภูมิ และทุติยภูมิเท่านั้น

ส่วนพันธะเพปไทดย์ังคงอยูป่กต ิ

เป็นกระบวนการอย่างหนึ่ง

ทีท่ าให้โครงสร้างสามมิติ

ของโปรตีนเปลี่ยนไป

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ปัจจัยที่ท าให้โปรตีนแปลงสภาพ

ความร้อน

ความเป็นกรด - เบส

แอลกอฮอล์ และโลหะหนัก

การเติมสารซักฟอก

การฉายรังสีเอกซ์

การเขย่าแรง ๆ ให้ตกตะกอน

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ

ปัจจัยที่ท าให้โปรตีนแปลงสภาพ

การน าความรู้ที่เก่ียวกับการแปลงสภาพของโปรตีนไปใช้ประโยชน ์

การต้มไข่ในน้ าที่อุณหภูมิ 100oC ประมาณ 3 นาที

เช็ดผิวหนังด้วยส าลีชุบแอลกอฮอลก์่อนฉีดยา

การท าความสะอาดเครื่องมือแพทย์เพื่อฆ่าเชื้อโรคมักจะใส่ในหมอ้นึ่ง

อัตราความดันที่อุณหภูมิ 120oC

การให้ความร้อนกับน้ านมที ่60oC ซึ่งเป็นกรรมวิธีในการท าโยเกิร์ต

การบีบมะนาวในอาหารประเภทย าหรือต้มย า

โลหะหนัก ท าให้โปรตีนตกตะกอน

สารชีวโมเลกุล

เคมี อ.ณัฐ