1. บทเรียนวิชาเคมี
โปรตีน
หน้ าที่โปรตีน
โครงสร้ างโปรตีน
โปรตีนคอนจูเกต
การแปลงสภาพ
สมาชิกในกลุม
่

2. HOME
โปรตีน (protein) เป็ นสารประกอบชีวเคมี ซึ่งประกอบด้วยพอลิเพปไทด์
หนึ่งสายหรือมากกว่า ที่พบกันเป็ นรู ปทรงกลมหรือเส้นใย โดยทาหน้าที่อานวย
ั
กระบวนการทางชีววิทยา พอลิเพปไทด์เป็ นพอลิเมอร์สายเดี่ยวที่เป็ นเส้นตรงของ
กรดอะมิโนที่เชื่อมเข้ากันด้วยพันธะเพปไทด์ระหว่างหมู่คาร์บอกซิลและหมู่อะมิโน
ของกรดอะมิโนเหลือค้าง (residue) ทีอยู่ตดกัน ลาดับกรดอะมิโนในโปรตีนกาหนด
่ ิ
โดยลาดับของยีน
◄ ภาพสามมิติของฮีโมกโกลบิน(โปรตีนชนิดหนึ่ง)

3. ซึ่งเข้ารหัสในรหัสพันธุกรรม โดยทัวไป รหัสพันธุกรรมประกอบด้วย
่
กรดอะมิโนมาตรฐาน 20 ชนิด อย่างไรก็ดี สิงมีชวตบางชนิดอาจมีซลโี นซิสตีอน
่ ีิ ี ี
และไพร์โรไลซีนในกรณีของสิ่งมีชวตโดเมนอาร์เคียบางชนิด ในรหัสพันธุกรรม
ีิ
ด้วย ไม่นานหรือระหว่างการสังเคราะห์ สารเหลือค้างในโปรตีนมักมีขนปรับแต่ง
ั้
ทางเคมีโดยกระบวนการการปรับแต่ ง หลัง ทรานสเลชัน (posttranslational
modification) ซึงเปลียนแปลงคุณสมบัตทางกายภาพและทางเคมี การจัดเรียง
่ ่ ิ
ความเสถียร กิจกรรม

4. และสาคัญที่สุด หน้าที่ของโปรตีนนัน บางครังโปรตีนมีกลุ่มที่ไม่ใช่
้ ้
เพปไทด์ติดอยู่ดวย ซึ่งสามารถเรียกว่า โปรสทีติกกรุป (prosthetic group)
้
หรือโคแฟกเตอร์ โปรตีนยังสามารถทางานร่ วมกันเพื่อบรรลุหน้าที่บางอย่าง
และบ่อยครังทีโปรตีนมากกว่าหนึ่งชนิดรวมกันเพือสร้างโปรตีนเชิงซ้อนทีมความ
้ ่ ่ ่ ี
เสถียร

5. หนึ่งในลักษณะอันโดดเด่นที่สุดของพอลิเพปไทด์คือความสามารถ
จัดเรียงเป็ นขันก้อนกลมได้ ขอบเขตซึงโปรตีนพับเข้าไปเป็ นโครงสร้างตามนิยาม
้ ่
นัน แตกต่างกันไปมาก โปรตีนบางชนิดพับตัวไปเป็ นโครงสร้างแข็งอย่างยิ่งโดย
้
มีการผันแปรเล็กน้อย เป็ นแบบที่เรียกว่า โครงสร้างปฐมภูมิ ส่วนโปรตีนชนิด
อืนนันมีการจัดเรียงใหม่ขนานใหญ่จากโครงสร้างหนึ่งไปยังอีกโครงสร้างหนึ่ง
่ ้

6. การเปลียนแปลงโครงสร้างนี้มกเกี่ยวของกับการส่งต่อสัญญาณ ดังนัน
่ ั ้ ้
โครงสร้างโปรตีนจึงเป็ นสื่อกลางซึ่งกาหนดหน้าที่ของโปรตีนหรือกิจกรรมของ
เอนไซม์ โปรตีนทุกชนิดไม่จาเป็ นต้องอาศัยกระบวนการจัดเรียงก่อนทาหน้าที่
เพราะยัง มีโ ปรตีน บางชนิ ด ท างานในสภาพที่ย ง ไม่ไ ด้จ ด เรีย ง เช่ น เดีย วกับ
ั ั
โมเลกุลใหญ่ (macromolecules) อืน ่

7. ดังเช่น พอลิแซกคาไรด์และกรดนิวคลีอก โปรตีนเป็ นส่วนสาคัญของ
ิ
สิงมีชวตและมีส่วนเกี่ยวข้องในแทบทุกกระบวนการในเซลล์ โปรตีนจานวนมาก
่ ีิ
เป็ นเอนไซม์ซ่ึงเร่ งปฏิกิริยาทางชีวเคมี และสาคัญต่ อกระบวนการเมตาบอลิ
ซึม โปรตีนยังมีหน้าที่ดา้ นโครงสร้างหรือเชิงกล อาทิ แอกตินและไมโอซินใน
กล ้ามเนื้อและโปรตีนในไซโทสเกเลตอน

8. ซึ่งสร้างเป็ นระบบโครงสร้างคาจุนรู ปร่างของเซลล์ โปรตีนอื่นสาคัญใน
้
การส่งสัญญาณของเซลล์ การตอบสนองของภูมคุมกัน การยึดติดกันของเซลล์
ิ ้
และวัฏจักรเซลล์ โปรตีนยังจาเป็ นในการกินอาหารของสัตว์ เพราะสัตว์ไม่สามารถ
สังเคราะห์กรดอะมิโนทังหมดตามทีตองการได้ และต้องได้รบกรดอะมิโน ทีสาคัญ
้ ่ ้ ั ่
จากอาหาร ผ่านกระบวนการย่อยอาหาร สัตว์จะแตกโปรตีนทีถูกย่อยเป็ นกรดอะมิ
่
โนอิสระซึงจะถูกใช้ในเมตาบอลิซมต่อไป
่ ึ

9. โปรตีน อธิบายเป็ นครังแรกโดยนักเคมีชาวดัตช์ Gerardus Johannes
้
Mulder และถูกตังชื่อโดยนักเคมีชาวสวีเดน Jöns Jacob Berzelius ใน ค.ศ.
้
1838 นักวิทยาศาสตร์ดา้ นอาหารยุคแรกอย่าง Carl von Voit ชาวเยอรมัน เชื่อ
ว่าโปรตีนเป็ นสารอาหารที่สาคัญที่สุดในการคงโครงสร้างของร่างกาย เพราะมีการ
เชื่อกันทัวไปว่า "เนื้อสร้างเนื้อ" บทบาทศูนย์กลางของโปรตีนในฐานะเอนไซม์ใน
่
สิ่งมีชีวิตยังไม่ได้รบการยอมรับจนกระทัง ค.ศ. 1926 เมื่อ เจมส์ บี. ซัมเนอร์
ั ่
แสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ยูรีเอสแท้จริงแล ้วเป็ นโปรตีน

10. โปรตีนชนิดแรกทีถกจัดลาดับคือ อินซูลน โดยเฟรเดอริก แซงเจอร์
ู่ ิ
ผูซงได้รบรางวัลโนเบลจากความสาเร็จนี้ใน ค.ศ. 1958
้ ่ึ ั

11. โครงสร้างโปรตีนแบบแรกทีสามารถอธิบายได้คอ ฮีโมโกลบินและไมโอโกลบิน โดย
่ ื
Max Perutz และเซอร์ John Cowdery Kendrew ตามลาดับ ใน ค.ศ. 1958
ฮีโมโกลบิน ไมโอโกลบิน

12. โครงสร้างสามมิติของโปรตีนทังสองเดิมพิจารณาโดยการวิเคราะห์การ
้
เลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ Perutz และ Kendrew ได้รบรางวัลโนเบลสาขาเคมี
ั
ประจา ค.ศ. 1962 ร่วมกันสาหรับการค้นพบเหล่านี้

13. HOME
• โปรตีนหลายชนิดทาหน้าทีเ่ ป็ นเอนไซม์หรือหน่วยย่อยของเอนไซม์
• โปรตีนทาหน้าทีทางด้านโครงสร้าง
่
เช่น ระบบเส้นใยของเซลล์ (cytoskeleton) ผม เส้นไหม
• โปรตีนทีควบคุมการเคลือนไหว เช่น แอกติน ไมโอซิน
่ ่

14. • เป็ นภูมคมกันคอยปกป้ องร่างกายจากสิงแวดล ้อม เช่น แอนติบอดี
ิ ุ้ ่
• ขนส่งสารภายในระบบร่างกาย เช่น ฮีโมโกลบิน
• เป็ นแหล่งสารองพลังงานยามขาดแคลน เช่นโปรตีนในเมล็ดข้าวและ
นา้ นม

15. • โปรตีนทีเ่ ป็ นฮอร์โมน
• โปรตีนให้ความหวานในพืช
• โปรตีนป้ องกันการแข็งตัวของเลือดในปลาทีอยู่ในแถบขัวโลก
่ ้
• โปรตีนช่วยสร้างเซลล์เนื้อเยือใหม่
่

16. HOME
ลาดับของกรดอะมิโนจะเป็ นตัวกาหนดโครงสร้างและการทางาน
ของโปรตีนนันๆ โดยทัวไป โปรตีนมีโครงสร้างสามมิตสระดับด้วยกันคือ
้ ่ ิ ่ี
1. โครงสร้างปฐมภูมิ เป็ นโครงสร้างทีแสดงพันธะระหว่างกรดอะ
่
มิโนแต่ละตัว

17. 2. โครงสร้า งทุติย ภู มิ เป็ น โครงสร้า งที่แ สดงการจัด ตัว ของ
กรดอะมิโนทีอยู่ใกลกน โปรตีนทุกชนิดจะมีโครงสร้างระดับนี้ โดยทัวไป
่ ้ั ่
มีสองแบบคือ แบบ อัลฟาเฮลิก สายเพปไทด์ขดเป็ นเกลียว กับแบบเบตา
สายเพปไทด์อยู่ในรูปซิกแซก

18. 3. โครงสร้างตติยภูมิ แสดงการจัดตัวของกรดอะมิโนตลอดทัง ้
สาย พบในโปรตีนที่เป็ นก้อน การจับตัวเป็ นกลุ่มก้อนของสายโพลี เพป
ไทด์นนขึ้นกับลาดับกรดอะมิโนและสารอืนๆทีเ่ ข้ามาจับ
ั้ ่

19. HOME
โปรตีนบางชนิดจะมีหมู่อ่ืนๆนอกจากกรดอะมิโนเข้ามาจับ
โปรตีนนี้เรียกว่าโปรตีนคอนจูเกต (conjugated protein) ส่วนหมู่
ทีมาจับเรียกว่าหมูพรอสทีตก (prosthetic group) ตัวอย่างโปรตีน
่ ่ ิ
เหล่านี้ได้แก่

20. ไลโปโปรตีน โปรตีนจับกับไขมัน

21. ไกลโคโปรตีน โปรตีนจับกับคาร์โบไฮเดรต

22. ฟอสโฟโปรตีน โปรตีนจับกับหมูฟอสเฟต
่

23. ฮีโมโปรตีน โปรตีนจับกับฮีม (heme)

24. ฟลาโวโปรตีน โปรตีนจับกับฟลาวิน นิวคลีโอไทด์ (Flavin nucleotide)
เช่น ซักซิเนต ดีไฮโดรจีเนส (succinate dehydrogenase)

25. เมทัลโลโปรตีน โปรตีนจับกับโลหะ
เช่น เฟอร์รทน (จับกับ Fe) อัลกอฮอล์ ดีไฮโดรจีเนส (จับกับ Zn)
ิิ

26. HOME
โปรตีนแต่ ล ะชนิ ดมีโครงสร้างสามมิติท่ีจาเพาะต่ อ การทางานที่
แตกต่างกัน ถ้าแรงยึดเหนี่ยวในโครงสร้างสามมิตของโปรตีนถูกทาลาย จะ
ิ
ทาให้โครงสร้างของโปรตีนเปลี่ยนแปลงไป โดยการคลายตัวออกและไม่
สามารถทาหน้าทีทางชีวภาพได้ เรียกว่า การแปลงสภาพโปรตีน ซึง ปัจจัยที่
่ ่
ทาให้โปรตีนเกิดเปลียนสภาพ ได้แก่ ความร้อน pH เติมเอทานอล การเติม
่
Pb(NO3)2

27. ลักษณะการแปลงสภาพของโปรตีน ได้แก่ การแข็งตัว ไม่ละลาย
นา้ เกิดตะกอนขุนขาวจับตัวเป็ นก้อนขุนขาว เนื่องจากเสียสภาพทางชีวภาพ
่ ่
และความเป็ นระเบียบของโครงสร้างกลไกการเสียสภาพโปรตีนในสภาวะที่
เป็ นกรด-เบส ได้แก่ โปรตีนจะให้หรือรับ H+ แล ้วเกิดเป็ นไอออน สามารถ
จับไอออนอืนได้และไอออนลบทีแตกตัวออกจากสารละลายกรดเป็ นไอออน
่ ่
ขนาดใหญ่ จึงทาให้ไอออนของโปรตีนรวมตัวกันเป็ นก้อนได้

28. การแปลงสภาพโปรตีนโดยความร้อน

29. http://th.wikipedia.org/wiki/โปรตีน
http://www.thaigoodview.com/library/contest2
552/type2/science04/28/P_Untitled-21.html

30. แ
HOME