प्रथिने ३
प्रथिनांची शरीरातील कार्ये:

1. अवयव बांधनी/ दुरुस्ती : शरीरातील प्रत्येक अवयव मुख्यत्वे हाडे, अस्थि कूर्चा, स्नायु इत्यादींच्या वाढी साठी, आरोग्यासाठी व त्यांची झीज भरून येण्यासाठी प्रथिने आवश्यक आहेत.
2. पेशींमधील चयापचयाची क्रिया : पेशींचे कार्य ज्या रासायनिक क्रियांमुळे ( Metabolism) होते त्या क्रियांमध्ये प्रथिने विद्रावकाचे काम करतात. ही विद्रावाके या रासायनिक क्रिया होण्यास उत्तेजना देतात. त्यामुले शरीरा्ची सर्व कार्ये सुरळीत होतात.
   
3. पाचक विद्रावके : आहारातून घेतलेल्या प्रथिने, पिष्टमय घटक, स्निग्घघटक या सर्वांचे पचनसंस्थेमध्ये व्यवस्थित पचन/शोषण/ विघटण होण्यासाठी जी वेगवेगळी पाचक विद्रावके (Digestive Enzymes ) लागतात ती प्रथिनेच असतात. उदाहरणार्थ : प्रथिनांचे पचन होण्यासाठी उदरातील पाचकरसात असलेले पेप्सिन(pepsin), स्वादुपिंड रसातील ट्रिप्सिन(trypsin), कायमोट्रिप्सिन ( chymotrypsin), विघटण होण्यासाठी लागणारे पेप्टिडेज ( peptidase /oligopeptidase)
4. रक्तातील पाण्याचे प्रमाण संतुलित ठेवण्याचे काम : प्लाझ्मा ( plasma) हा रक्तामधील द्रवरुप पदार्थ आहे. तो रक्तात तर सतत प्रवाहित असतोच पण बारीक रक्तवाहिन्या व रक्तवाहिन्यांभोवतीचा परिसर यामध्येही तो नेहमी आत बाहेर प्रवाहित असतो. हा प्रवाह प्लाझ्माच्या oncotic pressure वर अवलंबून असतो. यानुसार प्र्वाहानुसार रक्तातील व रक्तवाहिन्यांबाहेरील परिसर यामधील पाण्याचे प्रमाण सतत संतुलित प्रमाणात बदलत राहते. या प्लाझ्माचे हे osmotic pressure व त्याचा प्रवाह संतुलित ठेवण्याचे मुख्य काम रक्तातील अल्ब्युमिन ( albumin) नावाचे यकृतात निर्माण होणारे प्रथिन करते. रक्तात जवळजवळ ६०% प्रमाणात हे अल्ब्युमिन असते. यामुळे रक्तवाहिन्यांमधून प्रवाहित असलेल्या रक्तातील oncotic pressure योग्य प्रमाणात संतुलित ठेवले जाते. पर्यायाने रक्तातील व आजुबाजूच्या परिसरातील पाण्याचे प्रमाण संतुलित ठेवण्यास मदत होते. हे प्रथिन यकृतात बनत असल्याने यकृताचे आजारात याचे निर्माण कमी झाल्याने रक्तातील प्रमाण कमी होऊन पायावर सूज येते व पोटात पाणी साठते. त्याचप्रमाणे काही आजारांमध्ये हे प्रथिन जास्त प्रमाणात शरीराबाहेर टाकले जाते त्यामुळेही शरीरावर सूज येते. उदाहरणार्थ मूत्रपिंडाचे काही विकार( यात सर्वांगावर सूज येते. ) , आतड्यांचे विकार, गरोदरपण, इत्यादी मध्ये हे प्रथिन जास्त प्रमाणात शरीराबाहेर टाकले जाते. त्यामुळे रक्तातील याचे प्रमाण कमी होऊन सर्वांगावर सूज येते. तसेच कर्करोग तसेच कुपोषण यामध्ये मुळातच ्शरीरात प्रथिनांचे प्रमाण कमी असते.
   
5. प्राणवायु वाहक : रक्तातील हिमोग्लोबिन (Haemoglobin) नावाचे प्रथिन पुप्पुसामध्ये आलेला प्राणवायु शोषून तो शरीरातील सर्व अवयव, सर्व पेशींपर्यंत पोहोचविण्याचे काम करते. पंडूरोग म्हणजेच अनिमिया यामध्ये रक्तातील हिमोग्लोबिनचे प्रमाण कमी होते. त्यामुले सर्व अवयवांना प्राणवायुचा पुरवठा कमी होतो त्यामुळे अशक्तपणा, दम लागणे अशी लक्षणे दिसतात.
6. शरीरातील अंतरग्रंथींचे स्राव: शरीराच्या वाढी साठी आवश्यक growth hormone, थायरॉईड (Thyroid ) या आंतर्ग्रंथीमध्ये स्रवणारे थायरॉक्सीन ( thyroxine) , अड्रीनल (Adrinal) ग्रंथीमधील अड्रीनलीन ( adrinaline), पॅराथारॉईड( Parathyroid) मधील पराथॉर्मोन ( parathormaone), अंडकोश (Testes)पासून टेस्टेस्टेरॉन( Testosterone) व बीजकोश (Ovary) यापासून इस्ट्रोजेन ( estrogene)/ प्रोजेस्टेरॉन (progesterone) हे सर्व ग्रंथींमधून स्रवणारे अंतरस्राव ( हार्मोन Hormone ) प्रथिनेच आहेत. या सर्व स्रावांवरच शरीराची वाढ, कार्यक्षमता, प्रजनन इत्यादी महत्वाची कार्ये अवलंबून आहेत.
7. रोगप्रतिकारक शक्ती: शरीरातील रोगप्रतिकारक शक्ती ही शरीरात असणा-या प्रतिजैविकांच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. ही प्रतिजैविके प्रथिनेच असतात.पोलिओ, घटसर्प, डांग्या खोकला, धनुर्वात इत्यादी रोगप्रतिबंधक लसी घेतल्यानंतर साधारण तीन ते सहा आठवड्यानंतर शरीरात त्या त्या प्रकारची प्रतिजैविके बनतात. ही प्रतिजैविके त्या त्या रोगजंतूपासून होणा-या संसर्गापासून संरक्षण देतात.पण कधी कधी जंतूसंसर्ग झाल्यावर त्वरीत काम करण्यासाठी तयार लसींची गरज पडते. यासाठी प्राण्यांच्या शरीरात या लसी टोचून तयार झालेली प्रतिजैविके मग इंजेक्शनच्या रुपात मनुष्याला दिली जातात. या लसींशिवाय शरीरात अनेक प्रकारची प्रतिजैविके तयार होतात. ही प्रतिजैविके मुख्यत: ग्लोबुलिन ( globulin) या प्रथिनांपासून बनलेली असतात. या प्रतिजैविकांमुळे शरीराला नैसर्गिक रोगप्रतिकारक शक्ती ( immunity) मिळते.
8. रक्त गोठण्याचे महत्वाचे कार्य: शरीरावर कोठे ही जखम झाली तर रक्त वाहू लागते पण काही मिनिटातच रक्त वाहण्याचे आपोआप थांबते. ही एक शरीराची स्वरंक्षणासाठी असलेली एक नैसर्गिक क्रिया आहे. जखमेच्या जागी रक्त गोठल्याने हे असे होते. रक्त गोठण्याची ही नैसर्गिक क्रिया होण्यासाठी वेगवेगळे घटक लागतात ते सर्व घटक ( coagulation factors) प्रथिनेच आहेत. यातील एक जरी घटक कमी असेल तर शरीराची रक्त गोठण्याची क्रिया व्यवस्थित न झाल्याने जखमेनंतर रक्त न गोठता वाहू लागते. उदाहरणार्थ : हिमोफेलिया सारखा आजार.
   
9. आपत्कालीन काम: शरीराला ऊर्जा पुरविण्याचे मुख्य काम कार्बोदके व स्निग्धघटक करतात. जर काही कारणाने शरीराला कार्बोदके व स्निग्धघटक या पोषकघटकांचा पुरवठा कमी झाला ( उदा. उपोषण) तर अशा आपत्कालीन काळी शरीरातील प्रथिनांपासून हे घटक तयार केले जातात व त्यांची गरज पूर्ण केली जाते. पण मग प्रथिनांची महत्वाची जी कार्ये आहेत त्यासाठी प्रथिनांची कमतरता निर्माण होते. काही काळ असे चालले तर मात्र शरीरात प्रथिनांची कमतरता निर्माण होऊन इंद्रिये व स्नायु कमकुवत होतात. म्हणूनच आहारात कार्बोदके व स्निग्धघटक पुरेशा प्रमाणात असले पाहिजे म्हणजे प्रथिनांचा वापर फक्त त्यांच्या महत्वाचा कामांसाठीच केला जाईल.
10. प्रथिनांचे नुतनीकरण : आहारातून मिळालेल्या प्रथिनांपासून शरीरातील प्रथिनांचे वेळोवेळी नुतनीकरण केले जाते. म्हणूनच आहारात पुरेशा प्रमाणात प्रथिने असणे आवश्यक आहे. वाढत्या वयाप्रमाणे मुलांसाठी तसेच गर्भारपणात ही गरज अधीकच आहे. शरीर कार्बोदके व स्निग्धघटक यांचा साठा करू शकते पण तसा प्रथिनांचा साठा करु शकत नाही. आहारातून जर प्रथिने कमी पडली तर यकृत व स्नायु यामधील प्रथिने वापरून शरीराची गरज पूर्ण केली जाते. काही काळ असे चालले तर मात्र ही इंद्रिये व स्नायु कमकुवत होतात. म्हणूनच रोजच्या गरजेची प्रथिने रोजच्या आहारात पुरेशा प्रमाणात असणे अत्यंत आवश्यक आहे.

शरीरातील प्रथिने त्यांच्या कार्याप्रमाणे पुढील गटात विभागली गेली आहेत.

1. प्रतिजीविके / प्रतिजैविके : Antibodies
2. हार्मोन : इंद्रियक्रियाप्रवर्कक आंतरोस्तर्ग स्त्राव. ( Internlly Secreted Hormone)
3. विद्रावके : (Enzymes)
4. पाचक विद्रावके : ( Digestive Enzymes)
5. विरजणे : विरजण्याच्या अथवा गोठण्य़ाच्या क्रियेत सहाय्यभूत होणारी विरजणे (Coagulates)
6. प्राणवायुवाहक : हिमोग्लोबिन (Haemoglobin)
7. रक्तातील प्रथिने : अल्ब्युमिन (Albumin ), ग्लोबुलिन ( Globulin)

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.