प्रथिने ही संज्ञा व्यावहारिक भाषेत अन्नातील एक मुख्य घटक दाखविण्यासाठी वापरली जाते. कर्बोदके, मेद, जीवनसत्त्वे, खनिजे यांप्रमाणे प्रथिने सजीवांच्या अन्नाचा एक घटक आहेत. रासायनिकदृष्ट्या प्रथिने ही नायट्रोजनयुक्त संयुगे आहेत. या संयुगांचे रेणू निसर्गात आढळणाऱ्या प्रमुख जैवरेणूंपैकी आहेत. प्रथिनांमध्ये नायट्रोजनशिवाय कार्बन, हायड्रोजन, ऑक्सिजन ही मूलद्रव्ये असतात. काही प्रथिनांमध्ये कॉपर (तांबे), आयर्न (लोह), फॉस्फरस, मँगॅनीज आणि सल्फर (गंधक) ही मूलद्रव्येही असतात. प्रथिनांचे जैवरेणू स्थूल असतात, म्हणजे त्यांचे रेणवीय वस्तुमान जास्त असते. कोणत्याही एखाद्या प्रथिन संयुगाचा नमुना घेतल्यास त्याचे रेणवीय वस्तुमान सरासरी ३८,००० डाल्टन (१ डाल्टन = १.६६ ग्रॅ.) इतके असते. सजीवांच्या शरीरातील ऊती मुख्यत: प्रथिनांनी बनलेल्या असतात आणि ती शरीराला ऊर्जेचा पुरवठा करतात. तसेच सजीवांच्या शरीरात प्रथिने अनेकविध कार्ये करतात. जसे, चयापचय अभिक्रियांचे उत्प्रेरण, डीएनएचे प्रतिकरण, उद्दीपनाला दिले जाणारे प्रतिसादन, रेणूंचे एका जागेकडून दुसरीकडे वहन इत्यादी.
प्रथिने एक किंवा अनेक ॲमिनो आम्लांच्या लांब शृंखलांनी बनलेली असतात. सजीवांतील प्रथिनांची संख्या प्रचंड असते. ई. कोलाय किंवा स्टॅफिलोकॉकस ऑरियस या एकपेशीय जीवाणूंमध्ये सु. २० लाख प्रथिने असतात. दृश्यकेंद्रकी पेशी आकाराने मोठ्या असतात आणि त्यांत अधिक प्रथिने असतात. किण्व (यीस्टच्या) पेशींमध्ये सु. ५ कोटी प्रथिने असतात, तर मानवाच्या पेशींमध्ये एकूण १००–३०० कोटी प्रथिने असतात.
ॲमिनो आम्लांची शृंखला बनताना जेव्हा दोन ॲमिनो आम्ले एकमेकांशी जोडली जातात, तेव्हा एका ॲमिनो आम्लातील ॲमिनो गट (—NH2) आणि दुसऱ्या आम्लातील कार्बोक्झिल गट (—COOH) यांच्यात संयोग होऊन पाण्याचा एक रेणू बाहेर टाकला जातो. ॲमिनो आम्लांमधील या बंधाला पेप्टाइड बंध (—CONH—) म्हणतात आणि जोडलेल्या ॲमिनो आम्लांचा उल्लेख ‘ॲमिनो आम्ल अवशेष’ असा करतात. एका ॲमिनो आम्ल अवशेषाच्या रेषीय साखळीला ‘पॉलिपेप्टाइड’ म्हणतात. प्रथिनांमध्ये किमान एक लांब पॉलिपेप्टाइड असते. यापैकी एका पॉलिपेप्टाइडला प्रथिनाचा ‘कणा’ म्हणता येईल. हा कणा ताणल्यास त्याच्यातील वेगवेगळ्या ॲमिनो आम्लांपासून उपशृंखला निघालेल्या दिसतात. २०–३० पेक्षा कमी ॲमिनो आम्ल अवशेष असलेल्या पेप्टाइडच्या आखूड साखळीला प्रथिने मानले जात नाही. त्यांना पेप्टाइडे किंवा ओलिगोपेप्टाइडे म्हणतात. ओलिगो म्हणजे काही थोड्या एककांपासून, येथे ॲमिनो आम्ल अवशेषापासून बनलेले असा होतो.
ॲमिनो आम्लांची जुळणी करण्याचे म्हणजे त्यांचे संश्लेषण करण्याचे काम सजीवांच्या पेशींमध्ये घडते. प्रत्येक प्रथिनाशी पेशींतील एक किंवा अनेक जनुके संबंधित असतात. या जनुकातील संकेतानुसार प्रथिनातील ॲमिनो आम्लाचा क्रम ठरतो. मानवाच्या पेशींमध्ये साधारणपणे २०,००० जनुकांपासून प्रथिने बनतात. मात्र ही सर्व प्रथिने काही थोड्याच ॲमिनो आम्लांपासून बनलेली असतात. सर्व सजीवांतील प्रथिनांमध्ये एकूण २० वेगवेगळी ॲमिनो आम्ले आढळून येतात. मात्र, काही सजीवांमध्ये सेलेनोसिस्टिन आणि पायरोलायसीन ही आणखी दोन ॲमिनो आम्ले आढळतात.
मानवाच्या शरीरात २०,००० जनुकांपासून प्रथिने तयार होत असली, तरी प्रथिनांची एकूण संख्या अंदाजे १००–३०० कोटी एवढी असते. याचे कारण प्रथिनसंश्लेषण झाल्यानंतर किंवा चालू असताना प्रथिनांमध्ये भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म, घडीकरण (फोल्डिंग), स्थिरता याबाबतीत आणि परिणामी प्रथिनांच्या कार्यात बदल घडून येतात. काही वेळा प्रथिनांना बिगर-पेप्टाइड गट जुळलेले असतात. त्यांना सहघटक म्हणतात. काही वेळा, एखादे खास कार्य साधण्यासाठी दोन किंवा अधिक प्रथिने एकत्र येतात आणि स्थिर व गुंतागुंतीची प्रथिने तयार होतात. अशा विविध प्रकारे एकमेकांपासून वेगवेगळ्या असलेल्या प्रथिनांची संख्या १००–३०० कोटीपर्यंत वाढते. अशा तऱ्हेचे प्रथिन वैविध्य मानवाप्रमाणेच सर्व सजीवांमध्ये आढळून येते.
प्रथिनांचे रेणू ठराविक काळ टिकतात. त्यानंतर त्यांचा ऱ्हास होतो आणि पेशीमध्ये असलेल्या यंत्रणेद्वारे ते पुनर्निर्मितीसाठी वापरले जातात. त्यांचे अस्तित्व काही मिनिटे-वर्षे असले, तरी सस्तन प्राण्यांच्या पेशींतील प्रथिनांचे अस्तित्व साधारणपणे एक-दोन दिवस असल्याचे आढळते. अपसामान्य किंवा चुकीच्या रीतीने घड्या पडलेल्या प्रथिनांचा ऱ्हास लवकर होतो. कर्बोदके, न्यूक्लिइक आम्ले यांसारख्या जैवरेणूंप्रमाणे प्रथिनेदेखील सजीवांसाठी आवश्यक असतात. ती पेशीतील जवळपास प्रत्येक प्रक्रियेत भाग घेतात. शरीरातील विकरे ही प्रथिनेच असतात. ती जैवरासायनिक अभिक्रियांचा वेग वाढवितात. काही प्रथिने पेशींचा आकार निश्चित राखतात, तर काही प्रथिने हालचाली घडून येण्यासाठी कारणीभूत असतात. इतर प्रथिने पेशींमधील संदेशवहन, प्रतिक्षम प्रतिसाद, आणि पेशीचक्र यांसारख्या कार्यात आवश्यक असतात. काही संप्रेरके प्रथिने असून ती पेशींचे कार्य आणि वर्तन यांवर नियंत्रण राखतात. प्रथिनांच्या संश्लेषणासाठी लागणारी सर्व ॲमिनो आम्ले तयार करण्याची क्षमता प्राण्यांमध्ये नसते. ही आवश्यक ॲमिनो आम्ले प्राण्यांना आहारातूनच मिळवावी लागतात. पचनक्रियेमध्ये आहारातून मिळालेल्या प्रथिनांचे लहानलहान तुकडे होऊन त्यातून ही ॲमिनो आम्ले उपलब्ध होतात. अन्य ॲमिनो आम्ले प्राण्यांच्या शरीरात संश्लेषित होतात. वनस्पतींमध्ये सर्व ॲमिनो आम्ले संश्लेषित होतात.
पेशींतील घटकांपासून प्रथिने वेगळी करण्यासाठी अतिअपकेंद्री पद्धत, अवक्षेपण, विद्युत् कणसंचलन आणि रंजकद्रव्य पद्धती वापरतात. प्रथिनांची संरचना आणि कार्य जाणून घेण्यासाठी प्रतिक्षम ऊतिरसायनशास्त्र (इम्युन हिस्टोकेमिस्ट्री), क्ष-किरण स्फटिकशास्त्र (एक्स-रे क्रिस्टॅलोग्राफी), न्यूक्लीय चुंबकीय संस्पंदन (न्युक्लीयर मॅग्नेटिक रेझोनन्स), वस्तुमान पंक्तिमिती (मास स्पेट्रोग्राफ) इत्यादी तंत्रे वापरली जातात.
प्रथिने जाती-विशिष्ट असतात. सजीवांच्या एका जातीमध्ये आढळणारी प्रथिने ही दुसऱ्या जातीच्या प्रथिनांपेक्षा वेगळी असतात. म्हणून एका जातीच्या प्राण्याची प्रथिने दुसऱ्या जातीच्या प्राण्याच्या शरीरात गेल्यास ॲलर्जी (अधिहर्षता) सारखे विकार निर्माण होतात. तसेच प्रथिने इंद्रिय-विशिष्ट असतात, म्हणजे एखाद्या प्राण्याच्या स्नायूंतील प्रथिने ही त्याच्या यकृताच्या प्रथिनांपेक्षा वेगळी असतात. प्राण्यांच्या ऊतींमध्ये आणि इंद्रियांमध्ये प्रथिनांचे प्रमाण त्यांच्या रक्तद्रवातील प्रथिनांपेक्षा अधिक असते. उदा., स्नायूंमध्ये ३०% प्रथिने, यकृतामध्ये २०–३०% प्रथिने, तांबड्या रक्तपेशींमध्ये ३०% प्रथिने, तर रक्तद्रवामध्ये ६–८% प्रथिने असतात. केस, हाडे आणि इतर ऊती, ज्यांत पाण्याचे प्रमाण कमी असते, त्यांत प्रथिने अधिक असतात. एखाद्या इंद्रियात प्रथिनांचे प्रमाण जास्त असल्यास त्या इंद्रियाचे कार्य अधिक चांगले, असा काही नियम नसतो. शरीरात विकरे आणि संप्रेरके यांसारखी प्रथिने अत्यंत कमी प्रमाणात असतात.
प्रथिनांचे वर्गीकरण वेगवेगळ्या प्रकारे केले जाते. जसे, प्रथिने वेगवेगळ्या द्रावणांत कशी विरघळतात, त्यावर पुढील वर्गीकरण आधारित आहे. मात्र, हे वर्गीकरण आता व्यापकदृष्ट्या वापरात नाही.
(१) साधी प्रथिने : जल अपघटन केले असता ज्या प्रथिनांपासून फक्त ॲमिनो आम्ले मिळतात त्यांना साधी प्रथिने म्हणतात. काही वेळा या अपघटन क्रियेत कर्बोदकांचे लहान रेणूही मिळतात. अल्ब्युमिने (स्नायू, दूध, रक्तद्रव, वनस्पती), ग्लोब्युलिने (दूध, रक्तद्रव, स्नायू, अंडी, वाटाणा, घेवडा, भुईमूग, बदाम, हीमोग्लोबिन), ग्लुटिलिने (गहू, बार्ली, तांदूळ), प्रोलामिने (गहू-ग्लायडीन, बार्ली-होर्डीन, मका- झाईन, ओट-ॲव्हेनीन, ज्वारी-काफिरीन), हिस्टोने (दृश्यकेंद्रकी पेशीकेंद्रकातील गुणसूत्रांशी ती निगडित असतात), प्रोटामिने (अर्जिनीनयुक्त प्रथिन; सामन, हेरिंग, ट्युना या माशांमध्ये आढळणारे प्रथिन), अल्ब्युमिनॉइड (केस, नखे, खूर, पिसे इ.मध्ये असलेले केराटिन, बहुपेशीय प्राण्यांची त्वचा, हाडे, कंडरा इ.मध्ये आढळणारे कोलॅजेन) इ. साधी प्रथिने आहेत.
(२) संयुग्मित प्रथिने : ज्या प्रथिनांमध्ये मूळ ॲमिनो आम्लांबरोबर अप्रथिनी सहघटक असतो, त्यांना संयुग्मित प्रथिने म्हणतात. उदा., न्यूक्लिओप्रथिने (प्रथिने आणि न्यूक्लिइक आम्ले यांपासून बनलेली क्षार प्रथिने; पेशीद्रव, काही विषाणू), ग्लायकोप्रथिने (कर्बोदके आणि प्रथिने यांपासून बनलेली प्रथिने; रक्तद्रव, अंड्यातील पांढरा बलक, पचनमार्गातील लाळग्रंथी तसेच श्लेष्म ग्रंथी यांतून स्रवलेला स्राव), फॉस्फोप्रथिने (फॉस्फोरिक आम्ल आणि प्रथिन यांच्यापासून बनलेले प्रथिन; दुधातील केसीन, अंड्यातील व्हिटेलीन), क्रोमोप्रथिने (हीमोग्लोबिने, सायटोक्रोमे, फ्लॅबोप्रथिने, डोळ्यांतील ऱ्होडॉप्सीन), लिपोप्रथिने (मेद आणि प्रथिने यांपासून बनलेले प्रथिन; रक्तद्रव, अंडी तसेच वनस्पतींमधील हरितलवक), धातुप्रथिने (प्रथिनांमधील ॲमिनो आम्लांच्या उपशृंखलेमध्ये धातूंचे आयन असलेले प्रथिन; यकृत, प्लीहा यांच्यातील लोहयुक्त फेरिटिन, प्रकाशसंश्लेषण करणाऱ्या वनस्पतींमध्ये तसेच नायट्रोजन स्थिरीकरण करणाऱ्या जीवाणूंमध्ये आढळणारे फेरिडॉक्सिन, तांबड्या पेशी, यकृत, मेंदू यांच्यात आढळणारे एरिथ्रोक्युप्रेइन).
(३) साधित प्रथिने : प्रथिनांवर उष्णता, विकर किंवा रसायनांची प्रक्रिया झाल्यास त्याच्या रेणूची पुनर्रचना होते. काही वेळा जोराच्या हालचालीमुळे किंवा त्यासारख्या अन्य क्रियांमुळे प्रथिनांची पुनर्रचना होते. अशा प्रकारे तयार झालेल्या प्रथिनांना साधित किंवा विकृत प्रथिने म्हणतात.
प्रथिनांचे महत्त्वाचे वर्गीकरण त्यांच्या जैविक कार्यानुसार केले जाते. पुढील वर्गीकरण हे त्यावर आधारित आहे.
(१) विकर प्रथिने : विकरे ही उत्प्रेरकांचे कार्य करणारी प्रथिने असून ती पेशींतील जैवरासायनिक अभिक्रियांचा वेग वाढवितात. यांतील अप्रथिनी घटक हा उत्प्रेरकी असतो. ट्रान्सफरेजे, हायड्रोलेजे, लायसेजे असे प्रथिनांचे गट विकरे म्हणून कार्य करतात. (२) संरचनात्मक प्रथिने : काही प्रथिनांमुळे पेशी, स्नायू, इंद्रिये यांची संरचना बनते. उदा., सजीवांची त्वचा कोलॅजेन या प्रथिनापासून बनते. शरीरातील एकूण प्रथिनांपैकी सु. ३०% कोलॅजेन असते. कंडरा या ऊतीमध्ये इलॅस्टिन हे प्रथिन असते. रेशमाचे तंतू आणि कोळ्याचे जाळे यांत फ्रायब्रॉइन हे प्रथिन असते. (३) वहन प्रथिने : काही प्रथिने पेशीमध्ये किंवा पेशीबाहेर, शरीरभर काही जैविक घटक वाहून नेतात. प्रथिने ही बृहद् रेणू असल्याने ती स्वत:बरोबर लहान रेणूंचे (मालगाडीतील डब्याप्रमाणे) वहन करतात. जसे, तांबड्या रक्तपेशींतील हीमोग्लोबिन हे प्रथिन फुप्फुसातील ऑक्सिजन शरीरभर वाहून नेते. रक्तद्रवातील मेदप्रथिने यकृतात साठविलेले मेद पदार्थ इतर इंद्रियांकडे वाहून नेतात. सायटोक्रोम सी हे प्रथिनांच्या एका संयुगापासून दुसऱ्यापर्यंत ऊर्जा वाहून नेते. (४) ग्राही प्रथिने : या प्रकारची प्रथिने पेशीच्या बाह्यभागातील घटकांपासून आलेले रासायनिक संदेश ग्रहण करतात. जेवणानंतर वाढलेली शर्करा नियंत्रणाखाली ठेवण्यासाठी रक्तप्रवाहात इन्शुलीन स्रवणे, जखम झाल्यानंतर जखम भरून काढण्यासाठी ईजीएफ (एपिडर्मल ग्रोथ फॅक्टर) ही प्रथिन मदत करतात. (५) आकुंची प्रथिने : काही प्रथिनांमुळे स्नायूंना आकार बदलता येतो किंवा हालचाल करता येते. स्नायूंच्या पेशींतील ॲक्टिन आणि मायोसीन या प्रथिनांमुळे स्नायूंची हालचाल घडून येते. ट्युब्युलिन प्रथिनापासून बनलेल्या पेशींतील सूक्ष्मनलिकांद्वारे सूत्री विभाजन, आंतरपेशीय वहन, कशाभिकांची हालचाल असे कार्य हाेते. (६) संरक्षक प्रथिने : अनेक प्रथिने सजीवांचे जीवाणूंपासून रक्षण करतात किंवा जखमांपासून बचाव करतात. जसे, पृष्ठवंशी प्राण्यांच्या रक्तात लसीका पेशीद्वारे तयार होणारी इम्युनोग्लोबीन (प्रतिपिंड) शरीरात घुसलेले जीवाणू व विषाणू यांचा नाश करतात. फायब्रिनोजेन, थ्राँबीन ही विकरे जखम झाल्यास रक्त साकळायला मदत करतात. टोमॅटोतील थ्रिओमिन डीॲमिने हे प्रथिन पाने खाणाऱ्या अळ्यांना पळवून लावते. (७) संप्रेरके (नियामक प्रथिने) : काही प्रथिने पेशींच्या अनेक कार्यांवर नियंत्रण ठेवतात. त्यांना संप्रेरके किंवा नियामक प्रथिने म्हणतात. उदा., इन्शुलिन हे संप्रेरक रक्तशर्करेच्या चयापचयाचे नियमन करते. तसेच वृद्धी संप्रेरके हाडांची वाढ घडवून आणतात. (८) विषारी प्रथिने : काही प्रथिने विषासारखे कार्य करतात. उदा., सापाचे विष, जीवाणूंचे विष, वनस्पतींमधील विषारी घटक रायसीन इ. प्रथिनेच आहेत. (९) साठवण प्रथिने : काही प्रथिने भविष्यात उपयोगात आणता येईल यासाठी ऊर्जायुक्त रेणू आणि अन्नकण साठवून ठेवतात. गहू, बार्ली आणि रागी यांत ग्लुटेन असते. दुधातील केसीन, अंड्याच्या पांढऱ्या बलकामध्ये अल्ब्युमीन असते. तसेच अनेक वनस्पतींच्या बियांमध्ये पोषक घटक साठलेले असतात आणि अंकुरण होताना वनस्पतीच्या वाढीसाठी ते वापरले जातात.
प्रथिनसंश्लेषण : प्रथिनांच्या निर्मितीत अनेक टप्पे असतात. त्यांतील मुख्य टप्पे म्हणजे जनुकीय संकेतांचे प्रतिलेखन आणि या संकेतांनुसार विशिष्ट प्रथिनाची निर्मिती. प्रथिननिर्मितीची प्रक्रिया पेशीकेंद्रकाबाहेर म्हणजे पेशीद्रवातील रायबोसाेम या पेशीअंगकात घडते. प्रथिननिर्मितीच्या सुरुवातीला प्रथम डीएनए रेणूचा एक भाग, म्हणजेच जनुक, डीएनए हेलिकेज या विकराद्वारे उलगडला जातो. त्यानंतर या उलगडलेल्या जनुकाच्या दोनपैकी एका पट्टाचे त्याच्यातील संकेतांसह प्रतिलेखन होते. या प्रक्रियेत या पट्टाची नक्कल असलेला आरएनए पट्ट बनतो. त्याला संदेशवाही एम-आरएनए म्हणतात. आरएनए पॉलिमरेझ विकरामुळे प्रतिलेखन प्रक्रिया घडते. तयार झालेला संदेशवाही एम-आरएनए रेणू लहान असल्याने तो पेशीकेंद्रकाच्या भित्तिकेतून बाहेर पडतो आणि पेशीद्रवातील रायबोसाेम या पेशीअंगकाशी संलग्न होतो. रायबोसाेम हे प्रथिननिर्मितीसाठी एका फलाटाप्रमाणे काम करते. ही प्रथिननिर्मिती संदेशवाही एम-आरएनएमधील संकेतानुसार होते. हे संकेत एका ओळीत एकामागोमाग असलेल्या कोडॉनच्या स्वरूपात असतात. एक कोडॉन म्हणजे तीन न्यूक्लिओटाइड बेसांचा विशिष्ट संच असतो. प्रत्येक कोडॉन हा विशिष्ट ॲमिनो आम्लाशी संबंधित असतो. पेशीद्रवामध्ये एका वेगळ्या प्रकारचे आरएनए रेणू, टी-आरएनए (ट्रान्सफर-आरएनए) रेणू, तरंगत असतात. ॲमिनो आम्ले एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी वाहून (ट्रान्सफर) नेणे, हे रेणूंचे काम असते. प्रत्येक टी-आरएनए रेणूच्या एका टोकाशी एक ॲमिनो आम्लाचा रेणू जोडलेला असतो आणि दुसऱ्या टोकाशी एक अँटीकोडॉन असतो. संदेशवाही एम-आरएनएवरील कोडॉनपाशी त्याच्याशी नेमका जुळणारा अँटीकोडॉन असलेला टी-आरएनए रेणू पोहोचतो आणि त्याच्याशी जोडला जातो. या टी-आरएनएवरील ॲमिनो आम्लाचा रेणू टी-आरएनएपासून वेगळा होऊन आधीपासून तयार झालेल्या प्रथिनातील ॲमिनो आम्लाच्या साखळीशी बद्ध होतो. प्रथिनाच्या या साखळीची सुरुवात एका खास कोडॉनद्वारे होते, तसेच ही साखळी दुसऱ्या एका कोडॉनद्वारा समाप्त होते. कोडॉन एकामागोमाग एक आणण्याचे काम रायबोसाेमच करतात. संदेशवाही एम-आरएनएवरील संकेतानुसार ॲमिनो आम्लांची साखळी पूर्ण झाली म्हणजेच मूळ जनुक-विशिष्ट प्रथिनाचा एक रेणू तयार होतो. बहुसंख्य प्रथिनांची संरचना त्रिमितीय असते आणि एका प्रथिनाची संरचना दुसऱ्या संरचनेसारखी नसते. प्रथिनाचे रेणू तयार झाल्यानंतर त्यांद्वारे जैविक कार्य घडून येण्यासाठी त्यांचे घडीकरण व्हावे लागते. काही प्रथिनांमध्ये घडीकरण आपोआप घडते, तर काहींमध्ये इतर खास प्रथिने मदत करतात. घडीकरण प्रक्रियेत प्रथिनाची संरचना त्रिमितीय होते. या संरचनेनुसार प्रथिनांचे कार्य ठरते. जीवरसायनवैज्ञानिक प्रथिनांच्या संरचनेची प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक, चतुर्थक अशी चार अंगे मानतात.
प्राथमिक संरचना : प्रथिनांची प्राथमिक संरचना म्हणजे पॉलिपेप्टाइड साखळी. या साखळीत ॲमिनो आम्लांचा क्रम त्या प्रथिनाशी संबंधित जनुकीय संकेतानुसार (कोडॉनच्या क्रमानुसार) असतो.
द्वितीयक संरचना : या पातळीवर प्रथिनाच्या प्राथमिक संरचनेतील पॉलिपेप्टाइड साखळीमध्ये काही ठिकाणी नियमित स्वरूपाचे फेरफार झालेले दिसतात. यात पॉलिपेप्टाइडच्या कण्याला वेगवेगळ्या ठिकाणी वळ्या (पीळ तसेच घड्या) पडतात. हे फेरफार मुख्यत: दोन आकाराचे असतात; (१) मळसूत्री (हेलिक्स) प्रकार आणि (२) फीत (शीट) प्रकार. काही वेळा हा आकार नुसताच वळलेला दिसतो. मळसूत्री प्रकारात, कार्बोनिल गट आणि ॲमिनो गट कण्याला समांतर येतात. प्रत्येक ॲमिनो आम्लाचा कार्बोनिल गट हा त्याच साखळीतील अनुक्रमाने पुढच्या चौथ्या ॲमिनो आम्लाच्या ॲमिनो गटाबरोबर हायड्रोजन बंधाने जोडलेला असतो. पॉलिपेप्टाइड साखळीतील एखाद्या भागातील सर्व C=O आणि N–H गट हे हायड्रोजन बंधाने जोडले गेल्याने दंडगोलासारखी (सिलींडर) संरचना बनते. मानवी केसांतील केरॅटीनाची संरचना अशी मळसूत्री असते. फीत प्रकारात पॉलिपेप्टाइड कण्याचा एक भाग अशा रीतीने दुमडला जातो की दुमडलेले खंड एकमेकांलगत येतात आणि हायड्रोजन बंधाने जोडले जाऊन एक ताठ संरचना बनते. रेशीम धाग्यातील किंवा कोळ्याच्या धाग्यातील फायब्रॉइन हे प्रथिन फीत प्रकारचे असते. प्रथिनांच्या द्वितीयक संरचनेचे हे व्यवछेदक फेरफार पॉलिपेप्टाइड साखळीच्या ठिकठिकाणी म्हणजे ‘स्थानिक’ असतात आणि एका साखळीमध्ये असे अनेक फेरफार आढळून येतात.
तृतियक संरचना : प्रथिनाच्या एका रेणूच्या त्रिमितीय आकाराला तृतियक संरचना म्हणतात. हा त्रिमितीय आकार अनियमित, स्वैर असला, तरी त्याला स्थिरता असते आणि ही स्थिरता ॲमिनो आम्लांच्या उपशृंखलांमध्ये तयार झालेल्या विविध बंधांमुळे जसे हायड्रोजन बंध, आयनिक बंध, व्हॅनडर व्हाल्स बंध, सल्फर–सल्फर बंध यांमुळे येते. काही उपशृंखलांमध्ये धनप्रभारित, तर काहींमध्ये ऋणप्रभारित गट असतात. यांतील काही धनप्रभारित उपशृंखला ऋणप्रभारित उपशृंखलांकडे आकर्षित होतात, तर समप्रभारित उपशृंखला एकमेकांपासून दूर जातात. ग्लुटामिक आम्ल किंवा ॲस्पर्टिक आम्ल यांच्या ऋणप्रभारित आणि अर्जिनीन, लायसीन यांच्या धनप्रभारित उपशृंखलांमध्ये बंध होतात, त्यांना ‘क्षार सेतू’ म्हणतात. संलग्न असलेल्या पेप्टाइड साखळ्यांतील हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन यांच्यात हायड्रोजन बंध तयार होऊन त्या एकमेकांकडे आकर्षित होतात. काही ॲमिनो आम्लांतील अध्रुवी उपशृंखलांमध्ये आकर्षण होऊन पाण्याच्या रेणूचे स्थलांतर होते. याला ‘जलरोधी आंतरक्रिया’ म्हणतात. काही प्रथिनांमध्ये सिस्टीन या सल्फरयुक्त ॲमिनो आम्लाचे प्रमाण अधिक असते. त्यांद्वारे होणाऱ्या डायसल्फाइड (–S–S–) या बंधावरही पेप्टाइड साखळीला बाक येतो. बहुतेक विकरांमध्ये तृतीयक संरचना असते. प्रत्येक प्रथिनाचे खास कार्य त्याच्या तृतीयक संरचनेवरून ठरते. उदा., इन्सुल‍िन रेणू.
चतुर्थक संरचना : काही वेळा दोन किंवा अधिक प्रथिनांचे रेणू एकत्र येऊन एखादे अधिक जटील प्रथिन बनते. अशी प्रथिने अनेक पॉलिपेप्टाइड साखळींपासून बनलेली असतात. या पातळीवरच्या संरचनेला चतुर्थक संरचना म्हणतात. मानवी हीमोग्लोबिन हे प्रथिन हे चतुर्थक संरचनेचे उदाहरण आहे. यात दोन आल्फा आणि दोन बीटा अशा एकंदर पॉलिपेप्टाइडाच्या चार साखळ्या असतात. या चारही साखळ्या हायड्रोजन बंधाने एकमेकांशी जोडल्या जाऊन हीमोग्लोबिनचा रेणू बनतो.
प्रथिन चयापचय आणि युरिया चक्र : प्रथिनांचे पचन जठर, लहान आतडे व स्वादुपिंड यांतील विकरांमुळे घडून येते. जठरातील पेप्सिन विकरामुळे प्रथिनांमधील पेप्टाइड बंध तुटतात. त्यामुळे प्रथिनांच्या रेणूंचे लहानलहान पॉलिपेप्टाइडांमध्ये रूपांतर होते. स्वादुपिंड आणि लहान आतडे यांत स्रवणारे ट्रिप्सिन हे विकर पेप्सिनप्रमाणे कार्य करते. पॉलिपेप्टाइडांचे पूर्ण ॲमिनो आम्लांमध्ये विघटन होण्यासाठी डायपेप्टिडेझ आणि ॲमिनोपेप्टिडेझ या दोन विकरांची गरज असते. ही विकरे लहान आतड्याद्वारे स्त्रवतात. एकदा प्रथिनांचे ॲमिनो आम्लामध्ये विघटन झाले की ती आतड्यातील उद्वर्धाद्वारे रक्तवाहिन्यांमध्ये शोषली जातात. या क्रियेत ॲमिनो आम्लातील आवश्यक ॲमिनो आम्ले अधिक प्रमाणात, तर शरीरात तयार झालेली ॲमिनो आम्ले त्यामानाने कमी प्रमाणात शोषली जातात.
सामान्यपणे कर्बोदके व मेद या अन्नघटकांपासून शरीराला ऊर्जा पुरवली जाते. प्रथिनांपासून शरीराला कार्बोदकांएवढीच म्हणजे ४ कॅलरी/ग्रॅ. एवढी ऊर्जा मिळते. ऊर्जानिर्मितीच्या चक्रांनुसार ॲमिनो आम्लांचे वर्गीकरण ग्लुकोजजनक आणि कीटोजनक अशा दोन गटात केले जाते. अ‍ॅलॅनिन, सिस्टिन, ग्लायसिन, सिराइन व फेनिल अ‍ॅलॅनिन ही ॲमिनो आम्ले ग्लुकोजजनक असून त्यांच्या विघटित रेणूंपासून ग्लायकॉलिसिस चक्राद्वारे ऊर्जा मिळते, तर फेनिल अ‍ॅलॅनिन, टायरोसिन, ल्यूसिन, लायसिन, ट्रिप्टोफॅन आणि आयसोल्यूसिन यांच्या रेणूंपासून क्रेब्ज चक्राद्वारे ऊर्जा मिळते. दीर्घकाळ उपासमार झाली तरच शरीरातील प्रथिने ऊर्जानिर्मितीसाठी वापरली जातात.
ॲमिनो आम्लांच्या चयापचयामुळे तयार झालेली अमोनियायुक्त संयुगे विषारी असल्याने त्यांचे रूपांतर निरुपद्रवी युरियामध्ये केले जाते. याला ‘ओर्निथाईन यूरिया चक्र’ म्हणतात. यूरिया चक्रातील विकरे यकृत पेशी व थोड्या प्रमाणात वृक्क पेशी यांत असल्याने यूरियानिर्मिती प्रामुख्याने यकृतात होते. यूरिया चक्र सुरू होण्याआधी ॲमिनो आम्लाच्या विघटनातून ॲमिनो भाग मुक्त पडतो. बाहेर पडलेल्या ॲमिनो भागाची दुसऱ्या ॲमिनो आम्लाच्या कीटो गटाबरोबर अदलाबदल होते. यास ॲमिनो संक्रमण (ट्रान्सअमिनेशन) म्हणतात. तयार होणारा संयुक्त रेणू क्रेब्ज चक्रामध्ये, तर ॲमिनो भागाचे यूरिया चक्रामधून यूरियानिर्मिती होते. यूरियानिर्मिती होत असताना ॲमिनो भाग आणि कार्बन डायऑक्साइड यांच्या संयोगातून यूरिया आणि पाण्याचा एक रेणू तयार होतो. अशा प्रकारे तयार झालेला यूरिया वृक्काद्वारे मूत्रावाटे बाहेर टाकला जातो.
आहारातील प्रथिने : दूध, चीज, अंडे, मांस आणि मासे हे प्रथिनांचे मुख्य स्रोत आहेत. यांपासून शरीराला आवश्यक असलेली सर्व ॲमिनो आम्ले पुरेशा प्रमाणात मिळतात. त्यांना ‘पूर्ण प्रथिने’ म्हणतात. तृणधान्ये, शेंगा, भाजीपाला इत्यादींपासून देखील प्रथिने मिळतात. परंतु या प्रथिनांपासून शरीराला आवश्यक असलेल्या ॲमिनो आम्लांचा पुरवठा कमी प्रमाणात होतो. त्यांना ‘अपूर्ण प्रथिने’ म्हणतात. दोन अपूर्ण प्रथिने एकत्र केल्यास त्यांपासून पूर्ण ॲमिनो आम्ल उपलब्ध होऊ शकतात. जसे, तृणधान्य आणि डाळी किंवा शेंगा यांचे मिश्रण वापरल्यास प्रथिनांची गरज भागविता येते.
महत्त्व आणि उपयोग : आहारात प्रथिनांच्या कमतरतेमुळे (आवश्यक असलेल्या ऊर्जेची कमतरता भासते) शरीराची वाढ खुंटते, रोगप्रतिकारक्षमता घटते, ऊतींमधील द्रवसंचय वाढतो व ऊती सुजतात. लहान बालकांमध्ये प्रथिनांच्या अभावी कुपोषणाची स्थिती निर्माण होते.
प्रत्येक व्यक्तीला रोज ४५–५५ ग्रॅ. प्रथिनांची गरज असते. आपल्या रोजच्या आहारात प्रथिनांचा समावेश करावा लागतो, कारण आपले शरीर प्रथिने साठवू शकत नाहीत. शरीरातील अतिरिक्त प्रथिनांचे रूपांतर कर्बोदके व मेद पदार्थांमध्ये होते. शरीराला आवश्यक प्रथिने अन्नातून मिळाली नाहीत, तर यकृताच्या पेशींतील, स्नायूंच्या ऊतीतील प्रथिने वापरली जातात. त्यामुळे शरीरातील ऊतींचा ऱ्हास होतो.
प्रथिनांचे औद्योगिक महत्व आहे. विविध उद्योगांमध्ये प्रथिनांची गरज असते. कच्च्या पपईतील पेपेन हे विकर असून मांस शिजवताना ते मऊ होण्यासाठी वापरतात. प्राण्यांच्या रक्तातील प्रथिने तसेच शिंगे, हाडे आणि त्वचेतील प्रथिने यांपासून सरस, जिलेटीन इत्यादी पदार्थ बनवितात. त्यांचा उपयोग अनेक उद्योगांत, खाद्यपदार्थांत व औषधांत केला जातो. भुईमुगातील प्रथिन तसेच केसीन यांपासून कृत्रिम तंतू बनवितात. केसीनचा वापर डिस्टेंपरसारख्या रंगांमध्ये केला जातो.
