Protein phát âm tiếng Việt: Prô-tê-in (Protein) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axít amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.
Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin. Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin. Người ta đã phát hiện ra được tất cả 20 axit amin trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống. Các axit amin được liệt kê đầy đủ dưới bảng sau:
| Tên axit amin | Viết tắt | Tính chất |
| Glycine | Gly | Không phân cực, kỵ nước |
| Alanine | Ala | |
| Valine | Val | |
| Leucine | Leu | |
| Isoleucine | Ile | |
| Methionine | Met | |
| Phenylalanine | Phe | |
| Tryptophan | Try | |
| Proline | Pro | |
| Serine | Ser | Phân cực, ưa nước |
| Threonine | Thr | |
| Cysteine | Cys | |
| Tyrosine | Tyr | |
| Asparagine | Asp | |
| Glutamine | Glu | |
| Aspartic acid | Asp | Tích điện (axit) |
| Glutamic acid | Glu | |
| Lysine | Lys | Tích điện (bazơ) |
| Arginine | Arg | |
| Histidine | His |
Đơn vị tạo thành cơ bản của protein là các axit amin. Trong cơ thể con người có hơn 20 loại axit amin, thành phần và số lượng axit amin của mỗi loại protein không giống nhau do đó hình thành nên hàng nghìn các protein khác nhau. Mặc dù cơ thể con người cần tất cả các axit amin, nhưng phần lớn các axit amin là do cơ thể tự tổng hợp được hoặc do các axit amin khác chuyển hóa thành, do đó trên thực tế các axit amin mà cơ thể người trưởng thành cần hấp thụ qua thức ăn chỉ có 8 loại, còn trẻ em là 9 loại, là những chất được cho rằng là axit amin thiết yếu.
Các bậc cấu trúc của protein
Người ta phân biệt ra 4 bậc cấu trúc của protein.
| Loại protein | Chức năng | Ví dụ |
| Protein cấu trúc | Cấu trúc, nâng đỡ | Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén |
| Protein Enzyme | Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóa | Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, Enzyme Pepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân giải Lipid |
| Protein Hormone | Điều hòa các hoạt động sinh lý | Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống |
| Protein vận chuyển | Vận chuyển các chất | Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào |
| Protein vận động | Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể | Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào |
| Protein thụ quan | Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường | Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu |
| Protein dự trữ | Dự trữ chất dinh dưỡng | Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amin cho con. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm |
Phòng ngừa và bảo vệ: Protein là một thành phần chính của các tế bào bạch cầu, có nhiệm vụ chống lại vi khuẩn. Vì vậy Protein rất cần thiết để đẩy lùi tình trạng nhiễm trùng và các loại bệnh. Đây cũng là dưỡng chất cần thiết cho sự hình thành kháng thể.
Nuôi dưỡng da và tóc: 90% thành phần của tóc và mô da là protein. Sự thiếu hụt protein sẽ khiến tóc trở nên giòn, dễ gãy và da xuất hiện các nếp nhăn.
Cung cấp năng lượng: Enzyme được sinh ra từ protein và có nhiệm vụ chuyển hóa thức ăn thành năng lượng. Vì vậy, protein có tác động trực tiếp lên quá trình sản sinh năng lượng của cơ thể. Protein cũng là thành phần chủ chốt trong hormone, ảnh hưởng đến đường huyết và sự trao đổi chất của cơ thể.
Phát triển và duy trì ổn định: Protein đóng vai trò chính trong việc sản sinh và tái tại hệ mô. Ví dụ, phục hồi vết thương hoặc vết bỏng, hay giúp tóc mọc lại sau khi cắt tỉa. Các tế bào và hệ thống không thể được tái tạo nếu không có protein.
Cân bằng: Protein có nhiệm vụ điều chỉnh mật độ của các chất trong cơ thể dưới dạng nước. Nhờ tính hút nước, protein giúp duy trì sự cân bằng chất lỏng trong tế bào. Protein cũng giúp chuyển hóa các chất như muối, Ka-li và chất điện phân trong và ngoài cơ thể.
Thành phần quan trọng của máu: Protein thường có trong các loại thực phẩm có nguồn gốc từ động thực vật, Tuy nhiên, protein động vật chứa hàm lượng chất béo cao. Vì thế, khi tiêu thục với số lượng nhiều protein động vật sẽ góp phần làm tăng nguy cơ mắc bệnh của cơ thể như bệnh cao huyết áp và các bệnh về tim mạch. Trong khi đó, protein từ thực vật(như gạo, ngũ cốc, các loại đậu, đặc biệt là đậu nành) có ít chất béo và được chứng minh giúp làm giảm lượng cholesterol trong máu và giảm nguy cơ mắc các bệnh trên. Do đó, việc kết hợp hài hòa giữa protein động vật và thức vật sẽ giúp bạn có được hỗn hợp protein tốt hơn cho sức khỏe.
Khái niệm sự biến tính
Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học... hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng,... các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó, kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu. Đó là hiện tượng biến tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau:
Tính kỵ nước của protein
VD: chúng ta có các aa trong nhóm 7aa không phân cực:glysin, alanin, valin, prolin, methionin, lơxin, isoloxin chúng không tác dụng với nước.
Tính kỵ nước sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính tan của protein. VD: có 7aa liên kết peptit với nhau, trong đó có 3aa không phân cực(kỵ nước) nếu như các aa này cùng nằm ở 1 đầu thì tính tan sẽ giảm so với khi các aa này đứng xen kẽ nhau trong liên kết đó.
Tính chất của dung dịch keo
Khi hoà tan protein thành dung dịch keo thì nó không đi qua màng bán thấm.
Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo:
Có 2 dạng kết tủa: kết tủa thuận nghịch va không thuận nghịch:
Tính chất điện ly lưỡng tính
Acid amin có tính chất lưỡng tính vì trong aa có chứa cả gốc axit(COO-) và gốc bazo(NH2-) suy ra protein cung có tính chất lưỡng tính.
Là chất nền tảng tạo nên sức sống của cơ thể
Các cơ bắp, xương cốt và nội tạng cơ thể chủ yếu đều do protein tạo thành. Protein chính là thứ vật chất đã phát huy tác dụng quan trọng trong hoạt động của cơ thể, đồng thời còn đóng vai trò chất kích thích miễn dịch trong cơ thể, là thành phần cung cấp vitamin, vật chất miễn dịch và năng lượng cho cơ thể.
Cơ thể và thực phẩm đều do các axit amin khác nhau tạo nên. Con người cần đến trên 20 loại axit amin, trong đó có 8 loại không thể tự có trong cơ thể, rất cần hấp thụ từ các món ăn, đó là isoleucin, leucin, valin, methionin, phenibalanin, threonin, tryptophan và lysin. Để thoả mãn nhu cầu protein do các axit amin tạo ra, mỗi ngày cơ thể cần ăn những món ăn có dinh dưỡng khác nhau với một lượng vừa đủ.
Protein động vật và protein thực vật
Có thể chia nguồn protein mà con người cần hấp thụ thành 2 loại lớn:
Protein dạng bột
Protein dạng bột là dạng nguyên chất được chiết suất từ sữa, đậu nành hoặc casein và được đóng hộp dưới dạng bột. Hiện nay việc sử dụng protein dạng bột được phổ biết ở các phòng tập thể hình vì những tác dụng tuyệt vời của nó trong việc phát triển cơ bắp. Khi sử dụng protein này giúp cho việc phát triển các khối cơ nhanh hơn việc sử dụng các loại thực phẩm.
Trên thị trường có rất nhiều loại protein dạng bột điển hình như: whey protein, casein protein, vegan protein, pea protein...
Thiếu protein tất sẽ dẫn đến thiếu dinh dưỡng, dễ mắc các bệnh phù thũng, loạn nhịp tim, mệt mỏi, thiếu máu, trẻ em chậm phát triển, đầu óc kém minh mẫn, ảnh hưởng đến kinh nguyệt, sức đề kháng kém, ăn không ngon, cơ bắp teo lại, khớp xương rã rời...
Tuy nhiên cũng không thể ăn quá nhiều chất protein trong thức ăn. Khi chất protein thay thế trong cơ thể sẽ sản sinh ra amin, nước tiểu chứa chất azote, trong đó amoniac là chất có hại, phải trải qua xử lí giải độc ở gan mới có thể từ thận bài tiết ra ngoài, ăn nhiều protein sẽ gây hại cho gan và thận.
Ăn nhiều protein tuy có thể tăng cường cơ bắp nhưng nếu không tập luyện thì chất protein dư thừa chuyển hoá thành chất béo ở dưới da, cơ thể sẽ trở nên béo.