Hai amino acid nỗi với nhau bằng một liên kết peptide -C—N- gitra nhém carboxyl cua amino acid nay voi nhom amin của amino acid kế tiếp và loại trừ một phân tử nước; cứ như thế các amin
Trang 1Cầu trúc và chức năng của protein
1 Cau tric protein
Các protein là những polymer sinh học được cấu tạo bằng cac amino
acid noi két với nhau băng các liên kêt pepfide Có 20 loại L-a-amino acid
được phát hiện trong các protein của các tê bào (hình 6.6) Vê câu trúc, nói
chung, mỗi amino acid gôm c6 mot nguyén tu carbon alpha (Ca) 6 vi tri
6 Oe ate oe Ý fnG 2o
B Serine Threonine Asparagine Glutamine C Cysteine Glycine Proline
_ Alanine Isoleucine Leucine Methionine Phenylalanine —_ Tryptophan Tyrosine Valine
“HAT CH: HN TC—H HạN—C—H HN CoH H,M~C—H HNC =H HjN~C—H NCH
te
Hình 6.6 Hai mươi loại amino acid phát hiện được trong các protein, với
bốn nhóm: 4 Các amino acid có chuỗi bên tích điện đương (3 bên trải) và âm
(2 bén phai); B Cac amino acid co chudi bên không tích điện; C Các trường
http.//thuviensinhhoc.com
Trang 2hop dac biét; va D Cac amino acid co chuôi bên ky nước
trung tâm, đính xung quanh no la mdt nhém amin (-NH2), mot nhom
carboxyl (-COOH), mot nguyên fứ hydro (-H) và một gốc R hay chuỗi bên
đặc trưng cho từng loại amino acid (hình 6.7a) Khi ở trạng thái dung dịch,
các nhóm amin và carboxyl thường phân ly thành trạng thái lon, tương
ứng là *H3N- va -COO Hai amino acid nỗi với nhau bằng một liên kết
peptide (-C—N-) gitra nhém carboxyl cua amino acid nay voi nhom amin
của amino acid kế tiếp và loại trừ một phân tử nước; cứ như thế các amino
acid kết nỗi với nhau tạo thành một chuỗi gồm nhiều amino acid, thường
được gọi là polypeptide (hình 6.7b) Mỗi chuỗi polypeptide luôn luôn có
chiều xác định THyN — COO (do tac dung cua enzyme peptydyl-
fransƒerase) và được đặc trưng về số lượng, thành phần và chủ yêu là trình
tự sap x€p của các amino acid (hay còn gọi là câu trúc sơ câp, cầu trúc
quan trọng nhất của tất cả các protein do gene quy định)
R-group
or side chain
c carbon
œ hydrogen
FE
a FB, oO
(a) (b)
Hinh 6.7 (a) Cau trúc chung của một amino acid; (b) sự hình thành chuỗi
polypeptide, cầu trúc sơ cấp của tất cả các protein
Có bốn mức độ cấu trúc của các protein được trình bày ở hình 6.8 Trật
tự sắp xếp thăng hàng của cdc amino acid tao thành cấu frúc bậc I
(primary structure) của protein Cách thức các amino acid này tương tác
với các amino acid lân cận bằng các mối liên kết hydro hình thành nên cấu
tric bdc II (secondary structure) cua protein; hai dang phd bién cua cau
trúc bậc II 1a: chudi xodn alpha (a-helix) va tam beta (B-pleated sheet)
Còn hình dáng không gian ba chiêu của một chuỗi polypeptide chính là
cầu trúc bậc III (tertiary structure) cua no; hầu hết các protein đều lấy
dạng nay mà ta goi la hinh cau (globular) Va nhiéu protein cd cau tric
gôm hai hoặc nhiều polypeptid cùng hợp nhất trong một protein phức tạp,
gọi 1a cdu tric bdc IV (quaternary structure) Day la mu cau truc cao nhat
của protein; chúng thường chứa nhiều vùng cấu trúc cuộn chặt gọi là các
đơmain, như trong hemoglobin hoặc các kháng thê (xem hình 6.9)
2 Chức năng profein
Nói chung, protem là các hợp chất hữu cơ làm nên sự sống với những
chức năng thiệt yêu khác nhau sau day:
http.//thuviensinhhoc.com
Trang 3() Các protein là thanh phần cấu tạo cơ sở của các tế bào, bao gồm
các màng tế bào, các bào quan, bộ máy di truyền của chúng Đó cũng là
các protein dạng sợi làm thành các cơ quan bộ phận trên cơ thể các động
vật, như: collagen làm nên xương, sụn, gân và da; keratin cầu tạo nên các
lớp ngoài cùng của da và tóc, móng, sừng và lông:
(1) Các enzyme đóng vai trò xúc tác cho tất cả các phản ứng hóa học
trong tế bào và cơ thể đều là những protein hình cầu Quan trọng nhất là
các enzyme tham gia vào các con đường chuyển hóa và các enzyme tham
gia vào các quá trình truyền thông tin đi truyền trong tế bào
Cấu trúc protein bậc I là trình tự sắp xếp của các amino acid trong một chuỗi polypeptide
Đây là bậc câu trúc cơ sở quan trọng nhất của tất cả các protein do gene trực tiếp quy định
Tam beta Xoan alpha
Cấu trúc protein bậc II xảy ra khi trình tự các amino acid trong một chuỗi polypeptide nối với nhau bằng các liên kết hydro Cau trúc này có hai kiểu cơ bản, đó là: chuỗi xoắn alpha (theo chiều xoăn trai) va tam beta (dang gap nếp) Ở dạng tam beta, hai chudi polypeptide déi song
song xếp cạnh nhau; điển hình đó là các sợi tơ
Câu trúc protein bậc III xảy ra khi các lực
hấp dẫn nào đó có mặt giữa các vùng xoắn
alpha va cac tam beta gap nép trong mot chuỗi polypeptide, hình thành nên một câu trúc cuộn gập có dạng khối cầu Một số protein chức năng có câu trúc kiểu này, như myoglobin
Cấu trúc protein bậc IV là một protein gồm
hai hoặc nhiều chuỗi popeptide cùng loại hoặc
khác loại kết hợp với nhau Có khá nhiều
protein chức năng có kiểu cầu trúc này; một số như hemoglobin và chlorophyll, trong thành
phần còn có ion tương ứng là Fe'” và Mg'”
http.//thuviensinhhoc.com
Trang 4Hình 6.8 Bốn bậc cấu trúc của protein
variable
constant
light chain
hemoglobin
tubulin
(100s of subunits)
Hinh 6.9 Cau truc bac IV dién hình của hemoglobin, tubulin va immuno-
globulin O' ddy cho thay so chudi polypeptide va dac biét la cac vung chic nang
dac trung cua hemoglobin và khang thé immunoglobulin kiéu IgG
(iii) Cac hormone protein bat nguén từ các tuyến nội tiết thì không
hoạt động như các enzyme Thay cho sự kích thích các cơ quan đích,
chúng lại khởi đầu và kiểm soát các hoạt động quan trọng, ví dụ như tốc
độ chuyển hóa và sản xuất ra các enzyme tiêu hóa và sữa Insulin được tiết
ra từ các đảo Langerhans tuyến tụy, điều hòa sự chuyển hóa carbonhy-
drate bằng cách kiểm soát các mức glucose trong mau Thyroglobulin (ti
tuyến giáp) điều hòa các quá trình chuyển hóa nói chung: calcitonin cũng
từ thyroid làm hạ thấp mức calcium trong máu v.v
(iv) Các kháng thể (antibodies) trong hệ thống miễn dịch, còn gọi là
cac immunoglobulin, lam ra hang ngan protein khac nhau von được sinh
ra trong huyết thanh máu phản ứng lại với các kháng nguyên (antigens)
Chúng đóng vai trò bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập của các vật lạ
(v) Ngoài ra, các protein còn là nguồn dinh dưỡng chính cung cấp
năng lượng cho tế bào và cơ thê duy trì các hoạt động trao đôi chất và lớn
lên; các protein như hemoglobin mang cac sinh chất theo máu đi khắp co
thé; cac fibrinogen và fibrin được biến đổi từ nó vốn có trong máu: cần
thiết cho quá trình đông máu Bên cạnh đó, các profein cơ mà chủ yếu là
myosin phối hop voi actin tạo thành actomyosin, chịu trách nhiệm cho
hoạt động co cơ v.v
http.//thuviensinhhoc.com