Protein nền tảng của sự sống

Năm 1838, một nhà hóa sinh Đan Mạch phát biểu: “Ở các động vật, cây cỏ, rõ ràng là có một chất quan trọng bậc nhất trong các chất tạo nên sự sống. Thiếu nó, sự sống không thể có trên hành tinh này. Tôi đặt cho nó cái tên protein”.

Thuật ngữ protein bắt đầu có từ đó. Protein bắt nguồn từ chữ HyLạp protoscó nghĩa là hàng đầu, đầu tiên.

Hàng ngàn công trình nghiên cứu đã làm sáng tỏ thành phần, vai trò của protein. Trong thiên nhiên có hàng vạn triệu phân tử protein khác nhau, mỗi protein cấu tạo từ những acid amin khác nhau. Các acid amin nối với nhau bằng các liên kết peptid (-Co- NH- ) theo cách: nhóm amin của một acid amin này kết hợp với nhóm carboxyl của acid amin kia sau khi loại ra một phân tử nước. Tùy theo số acid amin kết hợp với nhau mà ta có dipeptid, tripeptid, tetrapeptid… Vượt qua con số thập phân người ta gọi là polypeptid. Nhiều, nhiều hơn nữa, người ta gọi là protein.

Protein nhỏ nhất, trọng lượng phân tử 5.000 là clupein có 30 acid amin. Protein lớn nhất, trọng lượng phân tử 960.000.000 là viruts của bệnh tằm nghệ có 1 tỷ acid amin.

Protein quan trọng bậc nhất trong sự sống của sinh vật vì nó có 6 đặc tính sau:

- Cấu trúc muôn hình vạn trạng. Mỗi cấu trúc quy định tính đặc hiệu cho mỗi loại protein.

- Mỗi một protein có chuyển hóa lý hóa khác nhau.

- Trong cùng một phân tử protein có thể xảy ra các tương tác khác nhau.

- Khi bị tác động bên ngoài, protein có thể thích ứng bằng cách thay đổi cấu trúc phân tử và có khả năng tái lập trạng thái ban đầu khi tác động bên ngoài dừng lại.

- Protein có thể tác động với nhiều hợp chất khác nhau để tạo thành các phức hợp trên phân tử.

- Có hoạt tính xúc tác sinh học phong phú và nhiều đặc tính khác.

Theo ước tính, lượng protein đang có mặt trong sự sống trên trái đất là 10 ¹⁵tấn. Có nghĩa là nhiều hơn số lượng nickel, chrom, đồng, kẽm, bạc và vàng có trên trái đất cộng lại. Nói rộng ra, lượng protein trên trái đất bằng 0,1% trọng lượng vỏ trái đất.

Cơ thể con người có khoảng 100.000 loại protein để duy trì hoạt động. Để tổng hợp ra các protein này, cơ thể cần đến các acid amin. Nguồn cung cấp là thực phẩm, được bộ máy tiêu hóa phân giải thành 20 loại acid amin. Sau đó từ các acid amin này, cơ thể tổng hợp ra các protein cần thiết. Trong số 20 acid amin có 8 loại cần thiết cho người lớn và 9 loại đối với trẻ em. Những acid amin thiết yếu này là những yếu tố không thể thay thế, bắt buộc phải có trong thức ăn hàng ngày, nếu không được cung cấp, cơ thể sẽ bị bệnh hoặc chết.

Nhu cầu protein thực phẩm đối với con người không chỉ ở chất mà còn cần đến lượng. Sự thiếu hụt protein trong khẩu phần làm giảm thể trọng. Về mặt sinh lý, khi có sự thiếu hụt, cơ thể sẽ huy động lượng protein dự trữ trong gan, máu, chất nhày niêm ruột để bù đắp. Vì thế, nếu không có đủ sẽ dẫn đến tình trạng suy gan, giảm lượng kháng thể làm suy giảm sức đề kháng của bệnh nhân.

Điển hình là bệnh suy dinh dưỡng “Kwashiorkor”, được phát hiện đầu tiên ở Phi châu, phổ biến ở các nước nghèo. Bệnh chỉ có thể điều trị bằng cách tăng thêm loại protein có chất lượng cao như casein vào khẩu phần. Tuy nhiên, nhiều công trình cho thấy trẻ em bị bệnh này sẽ chậm phát triển về trí tuệ không hồi phục , ảnh hưởng suốt cả cuộc đời.

Mỗi ngày cơ thể con người có 100.000 tế bào chết đi cần thay thế; do đó, cần phải bổ sung đầy đủ để đáp ứng nhu cầu: 60 - 120g tùy theo dân tộc và địa phương. Các nhà nghiên cứu đề nghị con số chung là 1g protein cho 1 kg thể trọng.

Về tầm quan trọng của protein, Friedrich Engels đã viết: “Ở đâu có sự sống là ở đó có protein, Ở đâu có protein chưa phân hủy thì ở đó có sự sống. Sự sống là phương thức tồn tại của protein”.*