प्रथिने (२) :

प्रथिनांचे पचन:
आहारातून घेतलेल्या प्रथिनांचे शरीरात पुढे काय होते किंवा त्यांचे पचन व चयापचय कसा होतो हे समजण्यासाठी एक साधे उदाहरण आहे. चक्का किंवा पनीर बनविण्यासाठी दुधात लिंबाचा रस घालून दुध उकळविले तर ते फाटते. त्यात घट्ट गोळे किंवा गाठी निर्माण होतात. दुधामध्ये जी प्रथिने असतात ती लिंबामध्ये असलेल्या सिट्रिक असिड या आम्लामुळे अशी घट्ट बनतात.

आपण आहारातून घेतलेल्या अन्नाचे पचन होण्यासाठी उदरात पाचकरस( Digestive Juice) स्रवतो. या पाचक रसात गॅस्ट्रीक असिड( gastric acid) नावाचे पाचक आम्ल असते. या आम्लामुळे आहारातील प्रथिने उदरात गोठुन गोळेदार बनतात. दूधात लिंबाचा रस घालून उकळविल्यास लिंबातील सिट्रिक असिडमुळे फाटून जसे गोळेदार होते अगदी तसेच.

उदरातील या पाचक रसामध्ये पेप्सिन ( Pepsin) हे विद्रावकही (Enzyme) असते. पेप्सिनमुळे प्रथिनांचे अंशत: विघटन होते. ही अर्धवट पचलेली प्रथिने पुढे आतड्यात जातात. लहान आतड्याच्या सुरवातीच्या डयुओडेनम (Duodenum) या भागात स्वादुपिंडाकडुन ( Pancreas) पाचकद्राव आणून सोडला जातो. या स्वादुपिंड द्रावात ट्रिप्सिन ( trypsin) आणि किमोट्रिप्सिन (Chymotrypsin) विद्रावके असतात. या विद्रावकांमुळे प्रथिनांचे विघटन जवळजवळ पूर्ण होऊन ती ऑलिगोपेप्टाईड (Oligopeptide) व डायपेप्टाईड (Dipeptide) म्हणजेच द्वीनत्राम्ले आणि मोनोपेप्टाईड ( Monopeptide म्हणजेच अमिनो असिड किंवा एकेरी नत्राम्ल ) या मध्ये रुपांतरीत होतात.

ऑलिगोपेप्टाईड ही दोनापेक्षा जास्त नत्राम्लांची साखळी आहे. लहान आतडयाचे आतील आवरण ( Internal Mucus Membrane) ज्या पेशींनी बनलेले असते त्या पेशींच्या आवरणावर(Cell Membrane) ऑलिगोपेप्टिडेज( Oligopeptidase) हे विद्रावक( Enzyme) असते. त्यामुळे या दोनापेक्षा जास्त नत्राम्ले असलेल्या साखळीचे एकेकट्या नत्राम्लांमध्ये रुपांतर होते. ही नत्राम्ले मग रक्तात शोषली जातात.
दुसरे डायपेप्टिडेज नावाचे विद्रावक पेशींच्या आवरणावर व आत असते त्यामुळे डायपेप्टाईड या द्वीनत्रांलांच्या साखळीचे विघटन होऊन ती एकेकट्या नत्राम्लांमध्ये रुपांतरीत होआत व शोषली जातात.
अशाप्रकारे लहान आतड्याच्या सुरवातीच्या भागातून या प्रथिनांचे विधटन व रक्तात शोषण होते. रक्तामार्फत मग ही नत्राम्ले सर्व अवयव व स्नायुपर्यंत पोहोचतात.
प्रत्येक पेशी, स्नायु व अवयव रक्तातील या नत्राम्लांमधुन हवी असलेली नत्राम्ले घेऊन त्यांच्या संयोगाने स्वत:च्या गरजेची प्रथिने पुन्हा बनवतात. प्रत्येक पेशीच्या मध्यभागी एक केंद्रस्थान ( Nuceus) असते, त्यात असलेल्या डिऑक्सीरायबोन्युक्लीक ( Deoxyribonucleic Acid or DNA ) असते. DNA हे च्या एका भागावरून Messenger RNA बनते. ही प्रथिने निर्माण करण्याचे कार्य चालते. या क्रियेमध्ये Messenger RNA हे संदेशवाहकाचे कार्य करते.

प्रथिनांचे शोषण:

आतड्याम्ध्ये प्रथिनांचे शोषण खालीलप्रकारे होते.

1. विघटीत सुटी नत्राम्ले : आतड्यांच्या पेशीमध्ये प्रथिनांचे विघटन झाल्यावर सुटी झालेली एकेकटी नत्राम्ले आतड्यांच्या पेशीमधून शोषली जातात.
2. विघटीत लहान पेप्टाईड :दोन ते सहा नत्राम्लांच्या साखळ्या असलेली छोटी नत्राम्ले ऑलिगोपेप्टाईड
3. पूर्ण प्रथिने: फक्त नवजात बालकाच्या आतड्यामध्येच मातेच्या सुरवातीच्या दुधामध्ये ( कोलोस्ट्रम) असलेली पूर्ण प्रथिने शोषली जातात.

अत्यावश्यक नत्राम्ले ही जास्त लवकर शोषली जातात. मग ती विघटीत सुटी नत्राम्ले असू दे किंवा छोटी पेप्टाईडस. आतड्याच्या आतील आवरणात द्वीपेप्टाईड किंवा त्रीपेप्टाईड ही सुध्दा लवकर शोषली जातात व आवरणाच्या पेशींमध्ये त्यांचे विघटन होते. ज्या व्यक्तीच्या शरीरात प्रथिनांची आधीच कमतरता आहे अशा व्यक्तीमध्ये आतड्यांच्या आवरणाच्या पेशी आधीच कमकुवत असतात त्यामुळे अशा व्यक्तींमध्ये नत्राम्लांचे शोषण कमी होते. या गोष्टीमुळे अशा व्यक्तींमध्ये आधीच असलेली प्रथिनांची कमतरता जास्तच होते. हार्टनप ( Hartnup) नावाच्या अनुवंशीक आजारामध्ये नत्राम्लांचे शोषण ( जास्त करून ट्रिप्टोफॅन ) होत नाही. सिस्टिनुरीया ( Cystinuria) या आजारामध्ये सिस्टिन ( Cystine) या नत्राम्लाचे शोषण होत नाही.

प्रथिन बांधनी :( Synthesis)

प्रत्येक पेशी, स्नायु व अवयव आतड्यातून रक्तात शोषली गेलेली विघटीत एकेकटी नत्राम्ले, द्वीपेप्टाईड/त्रीपेप्टाईड/लहान पेप्टाईड यामधून हवी असलेली नत्राम्ले घेऊन त्यांच्या संयोगाने स्वत:च्या गरजेची प्रथिने पुन्हा बनवतात. ही प्रथिन बांधनीची क्रिया खालीलप्रमाणे चालते.

प्रत्येक पेशीच्या मध्यभागी एक केंद्र्स्थान ( Nuceus) असते. त्यात डिऑक्सीरायबोन्युक्लीक ( Deoxyribonucleic Acid or DNA ) असते. हे DNA बनते दोन Nucleotide चे धागे दोरीसारखे एकमेकांभोवती गुंडाळले जाऊन .
त्यातील एका धाग्यापासून Messenger mRNA बनते. DNA पासूनच rRNA आणि tRNA बनतात. हे Messenger mRNA पेशीच्या केंद्र्स्थानातून बाहेर पडून पेशीच्या द्रवामध्ये ( cytoplasm) जाते.
त्यानंतर सोबतच्या चित्रात दाखविल्यानुसार त्यावर प्रथिन बनते.
mRNA च्या धाग्यावरून ribosome ( rRNA ) पुढे सरकतो. ( जसा धाग्यावरून मोती सरकतो तसा.) प्रथिन बांधनीच्या क्रियेमध्ये लागणारी नत्राम्ले आणण्याचे काम tRNA करते.
या चित्रामध्ये लाल रंगाचा धागा आहे ते आहे mRNA. मोत्यासारखा गोल आहे ते आहे rRNA पासून बनलेला ribosome. हिरव्या रंगात tRNA असून त्याच्या टोकाला प्रथिन बांधनीसाठी आवश्यक असलेले नत्राम्ल आहे.
प्रथिनांची बांधनी व विघटन होण्याचा वेग वेगवेगळ्या अवयवांमध्ये अतिशय वेगवेगळा आहे. सर्वात जास्त वेग आहे आतड्यांमध्ये. त्यानंतर यकृत, ह्रदय व नंतर स्नायु हा क्रम आहे. व्यक्ती जर नेहमीचा आहार घेत असेल तर स्नायुमध्ये प्रथिनांच्या बांधनीचा वेग साधारण तासाला ९.६ ग्रॅम एवढा असतो. पण उपोषणामध्ये हाच वेग निम्म्यापेक्षा कमी होतो.

प्रथिनांचे शरीरातील विघटन /विभाजन : (Breakdown) :
शरीरातील अवयवांमध्ये जसे प्रथिने बांधनीचे काम चालते तसेच प्रथिनांचे विधटनही होते. अर्थात अवयवांतील प्रथिनांचे हे विधटन मोजणे ही अवघड आहे. काही शारीरीक स्थिती जसे शारीरीक जखमा, वाढलेले तपमान, जंतूसंसर्ग या मध्ये प्रथिनांच्या विघटनाचा वेग वाढतो. कर्करोगातही शरीरातील प्रथिनांची बांधनी व विधटनाचा वेग वाढलेला असतो.आतड्यांच्या आतील आवरणांच्या ( mucosa ) पेशीचे आयुष्य फक्त तीन ते सहा दिवसांचे असते त्यामुळे या पेशींचे सतत नुतनीकरण होत असते. दररोज टाकून दिलेल्या जुन्या पेशींपासून साधारण ७० ग्रॅम प्रथिने आतड्यात निर्माण होतात. तसेच दररोज साधारण १० ग्रॅम प्रथिने मळाबरोबर शरीरातून बाहेर टाकली जातात. म्हणजेच आहारात ९० ग्रॅम प्रथिने घेतली तर साधारणपणे १५० ग्रॅम प्रथिने रोज शरीरात शोषली जातात. यकृतातून साधारण २०ग्रॅम प्रथिने रोज रक्तात सोडली जाऊन रक्तातील प्रथिनांचे नुतनीकरण केले जाते.

प्रथिनांचा साठा:
निरोगी प्रौढ व्यक्तीमध्ये वजनाच्या साधारण १५ टक्क्रे प्रथिने असतात. ७० किलो वजन असलेल्या व्यक्तीमध्ये स्नायुंचे वजन साधारण ३१ किलो व यकृताचे वजन साधारण १.५ किलो असते. गरज पडली तर शरीरातील एका अवयवातील प्रथिनांमधून दुस-या अवयवाची गरज पूर्ण केली जाते. मातेच्या प्रथिनांमधून गर्भाची प्रथिनांची गरज पूर्ण केली जाते. शरीरातील पेशींमाध्ये असलेली प्रथिने ही दोन स्वरुपात असतात. स्थिर प्रथिने: पेशींमधील बहुतांश प्रथिने स्थिर स्वरुपात असतात.
अस्थिर प्रथिने :या प्रथिनांचे आयुष्य साधारण ६० मिनिटांपर्यंत असते. अशी प्रथिने आपत्कालीन परिस्थितीमध्ये वापरली जातात. शरीरातील एकूण प्रथिनांच्या साधारण ५% प्रथिने ही अस्थिर स्वरुपाची असतात. यकृत व स्नायु यामधील प्रथिने ही मुख्यत: अस्थिर स्वरुपाची असतात.

शरीर नत्राम्लांचा साठा करू शकत नाही. शरीराची गरज भागल्यावर उरलेल्या नत्राम्लांपासून साखर बनविली जाते अथवा यकृतामध्ये त्यांचे विभाजन होते. या विभाजनातून जी युरीया निर्माण होते ती मूत्रपिंडामार्फत शरीरातून बाहेर टाकली जाते. गरजेपेक्षा जितकी जास्त प्रथिने शरीरात जातील तितक्या जास्त प्रमाणात युरीया बाहेर टाकली जाते.

प्रथिने (१)

मी प्रथम:

प्रोटोस’ (protos) या मूळ ग्रीक शब्दापासून ’प्रोटीन’ ( protein) हा शब्द बनलेला आहे.

प्रोटीन (protein ) या ग्रीक शब्दाचा अर्थ आहे ’मी प्रथम’. प्रोटीन या शब्दाला मराठी प्रतिशब्द आहे ’प्रथिन’.

आहारातील अन्नघटकामधून मिळणा-या विविध पोषकतत्वांपैकी महत्वाचे पोषकतत्व आहे प्रथिने. पाणी सोडले तर शरीरातील इतर पोषकतत्वांपेक्षा प्रथिनांचे प्रमाण सर्वात जास्त आहे.

शरीरातील अवयव हे पेशींचे बनलेले असतात. भिंतीची रचना जशी विटा एकावर एक रचून केली जाते अगदी तसेच या पेशीं एकमेकांशी बांधल्या जाऊन शरीरातील अवयव बनतात. बांधकामामध्ये विटांना जे महत्व तेच महत्व आहे शरीराच्या /अवयवांच्या रचनेत पेशींना !

आणि या पेशीं बनलेल्या असतात प्रथिनांपासून. पेशींचा पर्यायाने अवयवांचा मूलभूत घटक आहे प्रथिन. म्हणूनच प्रथिनांना ’बिल्डिंग ब्लॉक्स’ ( Building Blocks) म्हणतात.

तुमचे केस, नखं, स्नायु बनण्यासाठी एवढेच नव्हे शरीरातील महत्वाच्या पेशी जसे तुमचे शरीर/ रंग/डोळे /उंची इतकेच काय तुमचा स्वभाव कसा असेल हे सर्व ठरविणारे तुमचे Gene हे सर्व प्रथिनांचेच बनलेले असतात. शरीराची कार्ये नीट चालण्यासाठी जी द्रावके, विद्रावके लागतात तसेच जखमेनंतर रक्तस्राव थांबण्यासाठी जी रक्त गोठण्याची प्रक्रिया व्हावी लागते त्यालाही प्रथिनांचीच ्गरज लागते.

वयाच्या अठरा वर्षे पर्यंत मानवी शरीरात नवीन पेशी निर्माण होतात त्यामुळे शरीराची वाढ होते.. त्यानंतर मात्र प्रत्येक सात वर्षांनी शरीरातील प्रत्येक पेशी नष्ट होऊन त्याच्या जागी नवीन पेशी निर्माण होतात. अर्थात याला अपवाद आहे मेंदू व दात यांचा! त्या पेशी एकदा नष्ट झाल्या तर पुन्हा निर्माण होत नाहीत.

बीजापासून पेशी निर्माण होऊन शरीराची रचना होण्यासाठी, पुढे त्या शरीराची योग्य वाढ होण्यासाठी तसेच अवयवांची झीज भरून येण्यासाठी अर्थातच शरीराला प्रथिने आवश्यक आहेत.

म्हणूनच वाढत्या वयाच्या मुलांना प्रथिने कमी पडली तर त्यांची वाढ नीट होत नाही. याचा परिणाम त्यांच्या उंचीवर,वजनावर, बुध्दीच्या वाढीवर होतो. प्रौढ व्यक्तीनांही शरीराची झीज भरून येण्यासाठी प्रथिनांची तेवढीच गरज आहे. दीर्घ आजारानंतर व शस्त्रक्रियेनंतर प्रथिनांची गरज जास्तच वाढते. तसेच शरीराच्या काही अवस्थांमध्ये जसे गर्भारपण, स्तनपान यासाठी ही मातेला प्रथिनांची वाढीव गरज लागते.

प्रथिनांची रचना :

पेशींचा मूलभूत घटक असलेली ही प्रथिनेही अगदी लहान लहान घटकांची बनलेली आहेत. या लहान घटकांना अमिनो असिडस ( Amino Acids) असे म्हणतात.

नत्राम्ले: Amino Acids

प्रथिनांचा मूलभूत घटक असलेली ही अमिनो असिड( Amino Acids) बनतात ’कार्ब’ किंवा कार्बन (Carbon), 'नत्र’ म्हणजे नायट्रोजन ( Nitrogen) “प्राणवायु” म्हणजेच ऑक्सिजन ( Oxygen) यांच्या संयोगाने. यात 'नत्र’ / नायट्रोजन ( Nitrogen) असल्यामुळे या असिडसना ’अमिनो असिड” व मराठीत ’नत्राम्ले’ असे म्हणतात.

सर्व नत्राम्लांमध्ये वरील घटक असतातच या शिवाय चित्रात दाखविल्याप्रमाणे R group च्या ठिकाणी वेगवेगळे घटक असतात. काहीं नत्राम्लांमध्ये लोह (Iron), फॉस्फरस (Phosphorous),व सल्फर (Sulphur) ही खनिजेही असतात.

अशी एकंदर वीस अमिनो असिडस आहेत.

ती पुढीलप्रामाणे

1. ग्लायसीन -Glycine)
2. अलानिन - Alanine )
3. ल्युसिन - Leucine
4. आयसोल्युसिन -Isoleucine
5. व्हलिन -Valine
6. सेरिन -Serine
7. थ्रिओनीन -Threonine
8. सिस्टीन - Cystine
9. सिस्टाईन - Cysteine
10. मेथिओनीन -Methionine
11. ग्लुटामिन -Glutamine
12. ग्लुटामेट - Glutamate
13. अस्पराजीनAsparagine
14. अस्पार्टेट -Aspartate
15. लायसीन -Lysine
16. अर्जिनीन-Arginine
17. टायरोसीन Tyrosine
18. ट्रिप्टोफॅन -Tryptophan
19. हिस्टिडीन - Histidine
20. फिनाइलॅलनिन -Phenylalanine

(i) अत्यावश्यक नत्राम्ले : Essential / Indispensible Amino Acids

वरील वीसपैकी जी नत्राम्ले फक्त आहारातूनच मिळू शकतात व जी शरीर स्वत: बनवू शकत नाहीत

त्यांना ’अत्यावश्यक’ नत्राम्ले ( Essential Amino Acids) असे म्हणतात.
प्रौढ व्यक्तीच्या आहारात अशी एकंदर आठ अत्यावश्यक नत्राम्ले असावी लागतात तर बालकांमध्ये नऊ अत्यावश्यक नत्राम्ले आहारातून मिळावी लागतात.

अत्यावश्यक नत्राम्ले आहेत - AVHILLMPTT

1. आयसोल्युसिन -Isoleucine
2. ल्युसिन -Leucine
3. लायसिन - Lysine
4. थ्रिओनीन -Threonine
5. ट्रिप्टोफॅन -Tryptophan
6. मेथिओनीन -Methionine
7. हिस्टिडीन-Histidine
8. व्हलीन -Valine
9. फिनाइलॅलनिन -Phenylalanine

थोडक्यात लक्षात ठेवण्यासाठी त्यांचा क्रम पुढील प््रमाणे असा करता येईल .
ILLTTMHVP I L ike Light That Tries Making Home Very Pretty.

आहारातून ही अत्यावश्यक आठ/ नऊ नत्राम्ले मिळाली तरच बाकीची बारा नत्राम्ले तुमचे शरीर बनवू शकते.

(ii)परिस्थितीनुरुप अत्यावश्यक नत्राम्ले : Conditionally Essential Amino Acid
काही ठराविक परिस्थितीमध्ये वरील नऊ अत्यावश्यक नत्राम्लांव्यतिरिक्त आणखी काही नत्राम्ले अत्यावश्यक ठरतात.
उदाहरणार्थ काही व्यक्तींमध्ये Phenylketonuria नावाचा आजार असतो. अशा व्यक्तींच्या आहारामध्ये फिनाइलॅलनिन (Phenylalanine) या अत्यावश्यक नत्राम्लाचे प्रमाण कमी ठेवावे लागते नाहीतर त्या व्यक्तीच्या मेंदूवाढीवर विपरीत परिणाम होऊ शकतो.
पण शरीरात टायरोसिन Tyrosine हे नत्राम्ल बनण्यासाठी फिनाइलॅलनिन (Phenylalanine) हे नत्राम्ल अत्यावश्यक आहे. जर आहारातून फिनाइलॅलनिन गेले नाही तर शरीरात टायरोसिन Tyrosine बनणार नाही. अशा परिस्थितीमध्ये त्या व्यक्तीच्या आहारात फिनाइलॅलनिन (Phenylalanine) या अत्यावश्यक नत्राम्लाऐवजी टायरोसिन ( Tyrosine) हे एरवी अत्यावश्यक नसलेले नत्राम्ल अत्यावश्यक बनते.
वेगवेगळ्या व्यक्तींमध्ये परिस्थितीनुरुप खालीलपैकी कोणतेही एक नत्राम्ल अत्यावश्यक बनू शकते.

1. अर्जिनीन - Arginine
2. सिस्टीन -Cystine
3. ग्लायसीन -Glycine
4. ग्लुटामिन -Glutamine
5. टायरोसीन Tyrosine

पेप्टाईड : Peptides

वरील नत्राम्लांपैकी वेगवेगळी नत्राम्ले एकत्र जुळून त्यांची एक साखळी बनते.त्या साखळीलाच पेप्टाईड असे म्हणतात

द्वीपेप्टाईड / Dipeptide:

ही आहे जोडलेल्या दोन नत्राम्लांची साखळी.

पॉलीपेप्टाईड ( Polypeptide) :

ही आहे दोनापेक्षा जास्त नत्राम्लांची साखळी.

पेप्टाईडच्या या साखळ्य़ा पुन्हा एकमेकांशी जोडल्या जाऊन एक त्रिमितीय आकार बनतो.

अशा एक किंवा एकापेक्षा जास्त पॉलिपेप्टाईड साखळ्या जोडल्या जाऊन एक प्रथिन बनते.

फक्त वरील वीस नत्राम्लांपासून हजारो वेगवेगळ्या साखळ्या बनून तुमच्या शरीरातील सर्व प्रथिने बनतात. बाजूच्या चित्रात मानवी शरीरातील काही प्रथिने दर्शविली आहेत.