Olbaltumvielas

Kosmosā izaudzēti olbaltumvielu kristāli

Olbaltumvielas, dažkārt saīsinātas kā olbaltumi vai OBV, kā arī nereti sauktas par proteīniem (no grieķu: protōs — 'pirmais'), ir biopolimēri, lielmolekulāri savienojumi, ko veido 20 dažādas aminoskābes, kuras savstarpēji saistītas ar peptīdsaitēm. Polipeptīds ir olbaltumvielas molekula veidošanās procesā, kas savijusies lodveida (globulārā) vai pavedienveida (fibrilārā) formā.

Iedalījums

Olbaltumvielas iedala:

• vienkāršajās olbaltumvielās (proteīnos) (sastāv tikai no aminoskābju virknes vai virknēm, piemēram, albumīns)
• saliktajās olbaltumvielās (proteīdos) (satur arī daļu, kas nesastāv no aminoskābēm, piemēram, hemoglobīns).

Proteīni

Proteīni ir tikai no aminoskābēm sastāvošas olbaltumvielas. Proteīni var sastāvēt no vienas vai vairākām aminoskābju virknēm.

Proteīni ir dzīvības pamats un izsenis piesaista pētnieku uzmanību. Proteīni veido organisma ķīmiskās darbības materiālo pamatni. Tie ir gan enzīmi, gan struktūras, transporta, mehāniskās darbības, aizsardzības, indīgās un rezerves olbaltumvielas. Proteīnu molekulmasa var būt no dažiem desmitiem tūkstošiem līdz vairākiem miljoniem daltonu (Da). Cilvēkam galvenie proteīnu avoti ir graudi, eļļas, augi, dārzeņi, gaļa un piens.

Pazīstamākie proteīnu veidi:

• Albumīni — neitrāli, ūdenī un atšķaidītos sāļu šķīdumos šķīstoši. Piemēri — olas baltuma albumīni (ovoalbumīni), asins plazmas albumīni.
• Globulīni — neitrāli, nešķīstoši ūdenī, šķīstoši atšķaidītos sāļu šķīdumos. Piemēri — asiņu bioloģiskās antivielas, fibrīns.
• Histoni — bāziski, šķīstoši ūdenī, nešķīstoši atšķaidītā amonjaka ūdens šķīdumā. Tie ietilpst nukleoproteīdu sastāvā.

Cilvēka hemoglobīna molekula

• Skleroproteīni — nešķīstoši ūdenī un lielākajā daļā citu šķīdinātāju. Piemēri — ādas, matu, spalvu keratīns; cīpslu un kaulaudu starpšūnu vielas kolagēns; elastīgo saišu elastīns.

Ļoti bieži ar jēdzienu proteīns saprot olbaltumvielas kā tādas. Proteīnu var veidot arī vairāki polipeptīdu pavedieni.

Proteīdi

Proteīdi, kopā ar aminoskābēm, satur arī vēl citas neorganiskas vielas.

Biežāk sastopamās saliktās olbaltumvielas:

• Nukleoproteīdi ir parastā olbaltumviela savienojumā ar nukleīnskābēm. Šai vielai liela nozīme ir iedzimtībā un olbaltumvielu biosintēzē.
• Glikoproteīdi satur ogļhidrātus. Tie atrodas balstaudu, saistaudu un gļotvielu sastāvā.

Nozīme uzturā

Olbaltumvielas ir būtiskākā dzīvo organismu šūnu sastāvdaļa (no tām sastāv 45% no dzīvnieku organisma). Tās galvenokārt veido apmēram 20 dažādas aminoskābes, no kurām 8 ir neaizstājamās: izoleicīns, leicīns, metionīns, fenilalanīns, treonīns, triptofāns, valīns, lizīns (zīdaiņiem — arī histidīns un arginīns). Atšķirībā no vairuma mikroorganismu un augu, dzīvnieku (t.sk. cilvēku) organisms pats tās nespēj sintezēt, tādēļ šīs aminoskābes jāuzņem ar uzturu.

Ola, kuras baltums tiek uzskatīts par vērtīgāko neaizstājamo aminoskābju avotu.

Praktiskos aprēķinos pieņem, ka cilvēkam dienā ar uzturu nepieciešams uzņemt 1 g olbaltumvielu uz 1 kg ķermeņa masas, savukārt sportistiem un cilvēkiem ar lielu muskuļu masu esot ieteicamas uzņemt 1 līdz 1,4 g uz katru ķermeņa masas kilogramu.

Par vērtīgāko neaizstājamo aminoskābju avotu dietoloģija atzīst olas baltumu (no 100 g uzņemtā olas baltuma organisms spēj veidot 100 g ķermeņa olbaltumu); tiem seko kartupeļi, liellopa gaļa, zivis, piena produkti, pākšaugi (sojas olbaltums pēc aminoskābju sastāva ir līdzvērtīgs gaļas olbaltumam), kukurūza u.c. Kombinējot uzturā dažādus produktus (pākšaugus apvienojot ar graudaugiem vai kartupeļiem, olas — ar pienu, pienu ar graudaugiem u.tml.), iespējams iegūt vērtīgāku olbaltumu par olu.

Olbaltumu deficīta apstākļos bērniem palēninās garīgā un fiziskā attīstība. Pieaugušajiem olbaltumu trūkuma dēļ rodas muskuļu vājums, miegainība, samazinās spēja pretoties infekcijām. Ja olbaltumi tiek uzņemti pārāk lielā daudzumā, rodas nepatika pret olbaltumus saturošiem produktiem. Regulāra pārmērīga olbaltumu uzņemšana veicina nieru kamoliņu hiperfiltrāciju, kas ar laiku var radīt nefrosklerozi un hipertoniju (parasti rodas cilvēkiem, kam ir iedzimta nosliece uz nieru slimībām vai cilvēkiem, kuriem jau ir bojātas nieres).

Uzbūve

Peptīdsaites ķīmiskā uzbūve (apakšā) un trīsdimensionālā peptīdsaites struktūra starp alanīnu un kādu citu aminoskābi (augšā)

Ribosomas sintezē aminoskābju virknes — olbaltumvielas. Olbaltumvielām var būt 2×10²³ variācijas. Viena olbaltumviela vidēji sastāv no vairāk kā 100 aminoskābēm. Aminoskābes savā starpā saistītas ar peptīdsaitēm. Organismā ir vairāk nekā 200 000 olbaltumvielu.

Izšķir 4 struktūras:

1. Pirmējā jeb primārā struktūra — aminoskābes veido virkni, savstarpēji saistoties ar kovalentajām vai peptīdsaitēm.
2. Otrējā jeb sekundārā — molekulas savilkšanās spirālē, ko nodrošina ūdeņraža saites (samērā vājas saites starp peptīdgrupu ūdeņraža un skābekļa atomiem).
3. Trešējā jeb terciārā — sekundārās struktūras spirāle dažnedažādi telpiski saliecas, ko nosaka aminoskābju sānķēžu savstarpējā mijiedarbība.
4. Ceturtējā jeb kvartārā — olbaltumvielas izveido kompleksus. Tās apvienojas, lai varētu funkcionēt, piemēram, vienā hemoglobīna molekulā ietilpst četras globīna molekulas, lai tas varētu veikt skābekļa pārneses funkcijas.

Temperatūras, skābju vai bāzu iedarbībā olbaltumvielas var secīgi zaudēt ceturtējo, trešējo un otrējo struktūru. Šo procesu sauc par denaturāciju. Vispazīstamākais olbaltumvielu denaturācijas piemērs ir olas baltuma sarecēšana karsējot — notiek tajā esošā albumīna denaturācija un no šķidra un puscaurspīdīga tas kļūst stingrs un balts. Dažos gadījumos denaturācija var būt apgriezeniska.

Funkcijas

1. Fermentatīvā jeb enzīmā funkcija ir dzīvajos organismos notiekošo reakciju veicināšana. Šeit jāmin jēdzieni kofaktors un aktīvais centrs. Kofaktors ir vitamīni un metālu joni, kas piedalās elektronu un veselu atomu pārnešanā no vienas savienojuma vietas uz otru. Aktīvais centrs nosaka fermenta (enzīma jeb biokatalizatora) katalītisko aktivitāti. Enzīmi veic lielāko daļu ar vielmaiņu saistīto reakciju, kā arī DNS replicēšanu, reparāciju un transkripciju.
2. Uzbūves funkcija. Piemēram, uzbūves funkciju (balsta funkciju) organismā veic kolagēns un keratīns. Kolagēns ir saistaudu un skrimšļaudu pamatviela, bet keratīns ir nagu, ragu, matu galvenā sastāvdaļa.
3. Fotoaktīvā funkcija ir funkcija, kura ar gaismas ierosi izpaužas kā elektrisks impulss. Piemēram, šādu funkciju veic hlorofils, kas nepieciešams fotosintēzes reakcijās. Svarīga fotoaktīva olbaltumviela ir rodopsīns, kas gaismas iedarbībā ierosina nerva impulsu.
4. Receptorā funkcija ir ārējās vides signālu uztveršana, jo olbaltumvielas atrodas ārējos maņu orgānos.
5. Kustību funkcija ir muskuļu saraušanās funkcija. Šeit jāmin miozīns un aktīns, kas nodrošina muskuļšķiedru miofibrillu saraušanos.
6. Transporta funkcija ir funkcija, kura nodrošina skābekļa transportu pa asinīm ar hemoglobīna (olbaltumvielas) palīdzību.
7. Aizsargfunkcija ir funkcija, kura nodrošina organisma imunitāti. b-limfocīti izstrādā speciālas olbaltumvielas — antivielas, ja organismā iekļūst vīrusi.
8. Enerģētiskā funkcija ir funkcija, kura nodrošina organismu ar enerģiju (kad galvenā enerģijas ieguves avota — ogļhidrātu un tauku — rezerves ir beigušās, tad tiek izlietotas olbaltumvielas). Viens grams olbaltumvielu satur 4,1 kcal.
9. Signālfunkcija. Liela daļa hormonu ir īpašas olbaltumvielas, kurām iedarbojoties uz šūnām, tās maina savu aktivitāti.

Bibliogrāfija

• (Sadaļai "Olbaltumvielu nozīme uzturā") Z. Zariņš, L. Neimane „Uztura mācība”, apgāds „Rasa ABC”, 2. papildinātais izdevums, 1999.

Ārējās saites

• Olbaltumvielas (latviski)
• Olbaltumvielas produktos (latviski)