(Chuyên Đề) Protein - Peptit.pdf

ChươngChương 1 Protein (1 Protein (peptitpeptit)) KhKhááii niniệệmm chungchung AxitaminAxitamin Cấu trúc phân tử Protein3 1 Tính chất, vai trò của Protein4 Phân loại Protein 5 2 ●● Pro là những chất c[.]

Chương 1 Protein (peptit)

Khái niệm chung

● Pro là những chất có trọng lượng phân tử lớn trong cơ thể sống Chúng

được tạo thành từ những axitamin (AA) theo liên kêt cơ bản là LK peptit.

● Protein = Polypeptit vì chứa nhiều liên kết peptit

Khái niệm chung

1

● Nhân được hình thành từ Pro + A nucleic Sinh trưởng phát triển là sự phân chia

TB Sự phân chia bắt đầu từ nhân
Pro, A.nucleic giữ vai trò chủ đạo Virus ko có nhân, thành phần cơ bản gồm: Pro, a Nucleoprotein

● Protein có tính xúc tác (# mọi chất khác)
Mọi qt TĐC của cơ thể đều cần có Enzyme xúc tác mà bản chất của nó là Pro

● Pro có tính đặc hiệu (a nucleic cũng có tính đặc hiệu)

Khái niệm chung

1

Đặ c tính của Pro giúp chúng mang bản chất của sự sống

● Tính đa đa dạng trong cấu trúc  Tính đặc hiệu cao về loài

● Có đa đa dạng những biến đổi lý hóa học

● Khả năng tương tác nội phân tử

● Thích ứng cao với sự thay đổi bên ngoài và k năng tái lập t thái ban đầu.

● Khả năng tương tác với các h/c hóa hoc khác để hình thành các phức hợp

và các cấu trúc trên phân tử.

● Tính xúc tác và nhiều t/c khác.

2

Đặ c tính của Pro giúp chúng mang bản chất cảu sự sống

● Là đơn vị cấu tạo cơ bản của Protit

● Khái niệm : AA là một axit hữu cơ chứa cả nhóm amin (NH2) và nhóm

● Tới nay đã tìm được 20 AA khác nhau trong Protit của sinh vật sống

● Các AA cấu tạo nên Pro phần lớn là α AA (20 loại) trong đó khoảng ½ số đó chỉ đượ c tổng hợp ở TV
AA không thay thế PHILL MT VAT

2

Nhóm IV

A.A mang tính Acid

Nhóm V

A mít

2

Nhóm VI

A.A mang tính Bazơ

Nhóm VII

A.A vòng

2

Nhóm VIII

A.A thơm

(Polar & hydrophilic)

2

2

Phân loại

Quan điểm sinh học: dựa vào nhu cầu dinh dưỡng

-AA không thay thê: Rất cần cho sự phát triển bình thường của động thực vât nhưng đông vật ko tự tổng hợp được: PHILL MT VAT

(Phe, His, Ile, Leu, Lys, Met, Thr, Val, Arg, Trip)

-AA thay thế: Là loại AA có thể tự tổng hợp được từ các sp chuyển hóa trung gian.

Quan điểm hóa học: AA mạch thẳng, AA mạch vòng

Tính chất của Axitamin

2

1 Tính chất lý học: Dễ tan trong kiềm, acid loãng, ko tan trong d.môi h.cơ

Đồ ng phân quang học: Mọi AA (trừ Gly) đều có C*
đều có hoạt tính quang học (làm quay mf a.s phân cực sang phải (+) hoặc trái (-).

Dựa vào cấu hình p.tử : AA dãy L

Tính chất của Axitamin

2

3 Phản ứng oxihoa-khử nhờ nhóm SH

Cysteine-SH + HS-Cysteine <——> Cysteine-S-S-Cysteine

-Việc hình thành các l.kết disulfide giữa các cystein có trong Pro quan trọng trong hình thành các TTHĐ các phân tử Pro.

- Các l.kết S-S giữa các cystein của các chuỗi polypeptit khác nhau của 1 pro phức hợp đóng vai trò quan trọng trong tạo nên trật tự cấu trúc của các pro phức.

Cấu trúc phân tử Protein

Peptit Là chuỗi A.A liên kết với nhau bởi liên kết Peptit.

Polypeptit: Chuỗi peptit dài

Oligopeptit: <10 A.A

Liên kết Peptit là L.kết giữa các AA, hình thành bởi phản ứng ngưng tụ:

Protein: Được hình thành từ 1 hay nhiều chuỗi polypeptit

Ví dụ về chuỗi Polyeptit

3

Cấu trúc phân tử Protein

CH C

O

N H

CH C

O

N H

CH C O

-O CH

Cấu trúc phân tử Protein

3

Cấu trúc bậc 2: Là thành phần và trình tự xắp xếp các AA trong P.tử Protein

Protein: Được hình thành từ 1 hay nhiều chuỗi polypeptit

Cấu trúc phân tử Protein

3

Cấu trúc bậc 2: Là sự xắp xếp trong ko gian để tạo thành hình xoắn của p.tử Pro.

Liên kết: Liên kết H

2 loại: α helix: Liên kết H trong chuỗi (intrachain

Β sheet: Liên kết H giữa các đoạn của chuỗi, vd

O

N H

C

Cấu trúc α helix Ví dụ

α Helix (A) A ribbon depiction with the a-carbon atoms and side chains (green) shown.(B) A side view of a ball-and-stick version depicts the hydrogen bonds (dashed lines) between NH and CO groups (C) An end view shows the coiled backbone as the inside of the helix and the side chains (green) projecting outward (D) A space-filling view of part C shows the tightly packed interior core

of the helix.

Liên kết H

Ferritin , an storage protein

iron-keratin in hair

Cấu trúc Β sheet

A Protein Rich in b Sheets The

structure of a fatty acid-binding

protein

Cấu trúc phân tử Protein

- L.kết ion giữa 2 ion trái dấu –COO– H 3 N–

- L.kết kị nước – CH 3 H 3 C –
búi kị nước

Three-Dimensional Structure of Myoglobin.

Protein consists largely of a helices The heme group is shown in black and the iron atom is shown as a purple sphere.

Cấu trúc phân tử Protein

3

Cấu trúc bậc 4

Là trạng thái tổ hợp hình thành từ 2 tiểu phần Pro trở lên.

Nhiều Pro chứa từ 2 tiểu phần Pro khác nhau, những Pro chứa nhiều tiểu phần Pro gọi

là Oligomeric Pro vd: Hemoglobin v/c O2 trong máu gồm 2 tiểu phân

Liên kết : Chủ yếu là L.kết kị nước giữa các gốc R of các Polypeptit khác nhau

Hemoglobin (huyết sắc tố) gồm

4 tiểu phần Pro

Tính chất của Protein

4

2 T/c sinh học (vai trò của Pro trong cơ thể sống)

a Tạo hình Pro t/g cấu tạo nên TB, nhiều Pro t/g vào TP cấu trúc TB và cơ thể: Collagen, elastin, keratin (hair), sklerotin, fibroin.

b Xúc tác sinh học : EZ (Pro) xúc tác cho hầu hết các phản ứng sinh hóa học xảy ra trong TB, (DNA- & RNA-polymerases, dehydrogenases…)

c Điều hòa chuyển hóa : Nhiều Pro nhỏ là các hormon như Insulin, growth factor, lipotropin, prolactin, endofine, enkephalin…

d Vận chuyển các chất Một số Pro lam nhiệm vụ v/c như Cyt C (v/c e);

hemoglobin (v/c O2); albumin (v/c acid béo) trong máu

e Chức năng co duỗi, vận động : Nhiều Pro làm n.vụ chuyển hóa NL hóa học thành NL cơ học vd Actin & Myosin giúp cho v/c cơ được biết đến như các kháng thể

f Chức năng bảo vệ : Cơ thể có k/n sinh ra các Pro đặc hiệu (kháng thể vd Lymphocyte) chống lại các y.tố ngoại lai như độc tố VK

g Cung cấp năng lượng : Nhiều Pro có v.trò dự trữ NL cho các qt biến đổi vd Ovalbumin (trong trứng), Casein (sữa) Ngoài ra khi chuyển hóa bộ khung

AA cũng đóng góp NL cho cơ thể.

Phân loại Protein

Chương 2 Nucleic axit

Khái niệm chung

● Đ/n 1 A nucleic là loại h/c tự nhiên cao phân tử mang mã DT và thực hiện mã DT ở SV.

● Đ/n 2 A nucleic là những chất trùng hợp cao phân tử of nucleotit được liên kết với nhau bởi liên kết phosphodieste mang thông tin DT và có thể truyền lại cho đời sau.

● Mang thông tin DT XĐ kiểu Pro in TB

● Các qt h/đ sống of cơ thể: tổng hợp Pro, sinh trưởng, p.triển, DT, biến dị… xảy ra đều

có sự t/g của a nucleic

● Mỗi chuỗi a nucleic chứa rất nhiều các nuleotit, mỗi nucleotit bao gồm 3 tp: đường, Bazơ N và gốc phosphate.

● A.nucleic bao gồm :

ADN (Axit Deoxyribo Nucleic) (DNA: Deoxyribose Nucleic Acid)

ARN (Axit Ribo Nucleic) (DNA: Ribose Nucleic Acid)

Khái niệm chung

1

Thành phần hóa học của nucleotit

2 Nucleozit ( nucleoside ) và nucleotit ( nucleotide )

• Nuleozit: Khi kết hợp các bazơ N với đường Riboza tương ứng
các

nucleozit nhờ liên kết 1,3 (pirimidin) hoặc 1,9 glycozit (purin).

• Nucleotit : este phosphoric of nucleozit Acid H3PO4 có thể được kết hợp vào C’3 hoặc C’5 của đường.

•Cách gọi tên : Nuleozit Nucleotit: tùy vào mức độ Phosphoril hóa

Este bond

● AND: ở TB có nhân: chủ yếu trong nhân, là tp cơ bản of NST, ngoài ra còn có ở các bào quan (lạp thể, ty thể).

● Chức năng: Mã di truyền: trình tự bazo trong AND quy định trình tự của các AA trong phân tử Pro.

● ARN: thực hiện mã DT thông qua quá trình sao chép, phiên dịch ARN chủ yếu ở dạng chuỗi đơn và có chủ yếu ở bào tương.

Có 3 loại ARN

ARN thông tin (ARNm): Mang thông tin DT từ AND tới riboxom (b sao mã DT từ NDN)

Là khuôn mẫu để tổng hợp Pro.

ARN vận chuyển (ARNt):

ARN riboxom (ARNr):

Phân loại A nuleic

3

● ADN ở TB có nhân: chủ yếu trong nhân, là tp cơ bản of NST, ngoài ra còn có ở các bào quan (lạp thể, ty thể).

Trong mỗi chuỗi nucleotit có 1 đầu 5’OH (hoặc OP và kết thúc bằng đầu 3’OH
có 2 nhóm OH tự do Khi viết ACG có nghĩa A là đầu 5’OH, G là đầu 3’OH do vậy nó khác với GCA (tính phân cực khác nhau)

● Chức năng: Mã di truyền: trình tự bazo trong AND quy định trình tự của các AA trong phân tử Pro

● ARN: thực hiện mã DT thông qua quá trình sao chép, phiên dịch ARN chủ yếu ở dạng chuỗi đơn và có chủ yếu ở bào tương.

Có 3 loại ARN

ARN thông tin (ARNm): Mang thông tin DT

từ AND tới riboxom (bản sao mã DT từ

AND).

Là khuôn mẫu để tổng hợp Pro.

Mỗi p.tử ARNm là bản sao của một gen dt,

ARNm được tổng hợp trên khuôn AND,

chuyển vận thông tin từ nhân ra TBC để

tổng hợp Pro

Phân loại A nuleic

3

ARN vận chuyển (ARNt): Là phân tử nhỏ

(70-100 nucleotit), vận chuyển AA từ TBC đến

ribosom ARNt có tính đặc hiệu cao, mỗi ARNt chỉ v/c1 loại AA tương ứng với nó Nhưng

nhiều codon chỉ mã hóa cho 1 AA
các phân

tử ARNt mang bộ đối mã khác nhau cũng có thể v/c 1 loại AA.

Cấu tạo

Cấu tạo ARNt

- Chuỗi đơn polypeptit gấp khúc hình hoa thập tự

-Chỉ có phần ghép đôi mới thể hiện quy luật bổ sung gốc kiềm nhưng U thay thế cho T

- Đầu 5’P bao giờ cũng là Gm (Guanine đc methyl hóa)

-Đuôi 3’OH bao giờ cũng kết thúc bởi XXA (là đầu AA gắn vào thông qua liên kết este

- Đầu đóng chứa anticodon (bộ 3 nucleotit) sẽ gắn với ARNm codon theo ng.tắc bổ sung

Phân loại A nuleic

ARN riboxom (ARNr): Là thành phần chính của Ribosom

Chức năng: cung cấp cơ chế giải mã ARNm thành AA, tương tác với ARNt trong qt giải

mã Tham gia cấu tạo lên Ribosom, duy trì và hoạt hóa tình trạng làm việc của Ribosom

Ribosome có 2 phần:

-Pro: 35-50%

-ARN: 50-65%

1 Cấu trúc bậc 1

- Là thành phần và trình tự xắp xếp của các Nucleotit trong mạch polypeptit

- Các Nucleotit liên kết với nhau bằng liên kết phosphodieste của

3’OH của đường với 5’OP của 1 đường Riboza of 1 nucleotit khác
a.nucleic

- Trong mỗi chuỗi nucleotit có 1 đầu 5’OP và k thúc bằng đầu

3’OH.

- Mỗi a.nucleic trong qt hình thành và h/đ luôn duy trì trình tự các nucleotit Mọi rối loạn trong trình tự này dẫn tới rối loạn tính DT

gây ra biến dị.

- Cấu trúc bậc 1 tuân theo quy tắc Chahaff.

Trong AND: A+G = T+X

- Thứ tự các nucleotit thường được xét theo từng bộ ba Bazo gọi

là codon Mỗi codon là 1 đơn vị mã DT Mỗi bộ ba có chức năng

mã hóa cho 1 A.amin.

- Cấu trúc bậc 1 quy định or là bản thiết kế Pro (thứ tự Nucleotit trong AND quy định thứ tự các AA trong Pro
quyết định tính đặc trưng sinh học của Pro.

- Mọi rối loạn trong trình tự của các Nucleotit
Rối loạn tính

DT
gây ra biến dị.

Cấu trúc A nuleic

Cấu trúc bậc 1 A nuleic quy định thứ tự AA trong Pro

● Là cách gắn các chuỗi Nucleotit thành những dạng xoắn kép nhờ L.kết H giữa các

Bazo

-Xoắn kép giữa 2 chuỗi riêng biệt (ADN) hay xoắn kép trong phạm vi 1 chuỗi (ARN)

-Mô hình cấu trúc bậc 2 của ADN tuân theo quy tắc bổ sung gốc kiềm: AND là 2 sợi poly nucleotit xoắn lại với nhau quanh 1 trục nhờ liên kết H giữa các bazơ theo quy tắc bổ sung gốc kiềm, tức là các nucleotit bổ sung nhau sau cho A-T; G-C và ngược lại

Cấu trúc bậc 2 của ADN

● Bazo nằm ∟với trục

● Đường Riboza và Nhóm P

nằm // với trục.

● K/c mỗi sợi đến trục là 10A o.

● K/c giữa 2 nucleotit là 3,4A o

● K/c của mỗi vòng xoắn là

34A o

Liên kết H

Điều kiện của liên kết H

● Các N.tử H+ nằm giữa 2 N.tử mang

điện –

● K/c giữa 2 N.tử mang điện âm phải

nằm trong khoảng 2-4A o

Ý nghĩa quy tắc bổ sung gốc kiềm

- Là quy tắc cơ bản chi phối mọi qt chủ chôt ở SV (qt nhân đôi AND, qt sao chép mã DT,

qt phiên dịch mã dt)

Đảm bảo tính đặc trưng của p.tử AND của loài thông qua qt nhân đôi AND

Đảm bảo cho tổng hợp Pro đặc hiệu giúp việc tái sinh đặc hiệu các đại p.tử
ổn định tính DT, ổn định đặc tính của loài

Làm sáng tỏ quan hệ họ hàng, mặt DT giữa các loài cây trồng, TV hoang dại,

Giúp XĐ nguồn gốc các dạng cây khác nhau, tạo nên các giống mới

Cấu trúc bậc 2 của ARN

● ARN chỉ là 1 sợi Polynucleotit
hiện tượng xoắn kép chỉ xảy ra ở những đoạn gấp khúc

●Cấu hình bị xoắn cũng ko hoàn hảo như

AND
Ko có sự tương đồng hoàn toàn, một số mắt xích nucleotit riêng biệt được viêt nhô ra hay lồi ra.

● Ko phải liên kết H là lực duy nhất duy trì cấu trúc xoắn kép của a nucleic Những tương tác ghét nước của bazo cũng rất có ý

nghĩa trong việc tạo nên những vùng hạn (giọt mỡ) trong các đoạn xoắn kép AND hoặc ARN.

Ngoài cấu trúc bậc 1 và 2 ra, các cấu trúc

khác của a.nucleic it được quan tâm.

Cấu trúc bậc 3, 4

4

Cấu trúc A nuleic

4 Cấu trúc bậc 3, 4 A nuleic

Chương 5 Enzymes

* Đ/n : Ez Là những chất xúc tác sinh học có bản chất là Pro

* Đặc điểm của phản ứng hóa sinh :

- Xảy ra mau lẹ trong ĐK êm dịu (pH, T o , P của cơ thể) nhưng tốc độ phản ứng lớn gấp 108-1010 so với ngoài cơ thể

- Các phản ứng hóa sinh xảy ra có trật tự, có chiều hướng được điều hòa tự động

* Các p.ứng hóa học: Cần máy móc dụng cụ, hóa chất, pH, To, P cao

Trong cơ thể sống có 1 loại xúc tác đặc biệt xúc tác cho mọi p.ứng
Ez

•Cofactor -Chất vô cơ cần thiết cho chức năng của Ez

- là kim loại, i.e Fe, Zn or Mg

Enzyme 1 cấu tử : TTHĐ hình thành từ 1 số nhóm chức A.amin

OH, SH, NH 3 + , COO Enzyme 2 cấu tử: Pro (ApoEzyme) + Nhóm ghép (Prosteric)

-Ngoại lệ : RNA ENZYME : Hoàn toàn là RNA

RIBOZYME: Phức hợp Pro và RNA

• Cơ chất gắn vào TTHĐ của Ez.

• Chỉ có 1 số cơ chất nhất định có thể khớp vào TTHĐ

• Phức E-S được tạo ra thông qua các l.kết (l.kết ion,

đồng hóa trị, kị nước…) tùy theo từng cơ chất.

Sự v/c xắp xếp lại e


gây nên sự phân cực hóa các l.kết

Or Làm căng các l.kết (do kết hợp với Ez)

Làm tăng thế năng nhiệt động học của các l.kết


xúc tiến cho việc vượt qua hàng rào NL


tạo ĐK cho

nước tg phản ứng.

• Cơ chất phản ứng và giải phóng ra sản phẩm.

Cơ chế tác dụng của Ez.

1 Thuyết Ez cơ chất (Lock and Key Model)

P

Ví d
1 phn ng thy phân

Ví d
2

2 Thuyết tiếp xúc cảm ứng (Induced Fit Model)

• Cấu trúc của Ez mềm dẻo linh hoạt, Ko cứng nhắc

• Hình dạng và TTHĐ của Enzyme có thể được điều chỉnh để phù hợp với cơ chất.

Khi Ez t/d với cơ chất
cơ chất có t/d cảm ứng ko gian

đị nh hướng lại các nhóm chức của Ez
Hình thành TTHĐ của Ez

• Làm tăng phạm vi đặc hiệu cơ chất của Ez

B In the induced fit model, the shape of the

enzyme when substrate binds

(1) Stays the same

(2) adapts to the shape of the substrate

Solution E2

A The active site is

(2) a section of the enzyme

B In the induced fit model, the shape of the

enzyme when substrate binds

(2) adapts to the shape of the substrate

Nhiệt độ pH Nồng độ cơ chất Nồng độ Ez Chất ức chế (Inhibitors) Chất hoạt hóa (Activators)

Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của Enzyme

Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt

tính của Enzyme: 1 Nhiệt độ

• Hoạt tính của Ez thấp khi t o thấp và tăng khi t o

tăng đến một t o tối thích (vd người là 37 o ) thì đạt Max.

• To tối thích của các Ez khác nhau:

• Vượt quá to tối thích, hoạt tính của Ez giảm dần.

• To quá cao sẽ làm mất hoạt tính của Ez do phá vỡ các liên kết trong cấu trúc bậc của Pro đặc biệt là cấu trúc bậc 3

• Các p.tử chuyển động và va chạm

vào nhau ở một mức độ nhất định

• Tốc độ chuyển động và số lần va

tạo thành

- T o tối thích thay đổi tùy từng Ez

- Thường Ez có T o tối

thích ở 40°C và biến tính ở 60 °C

Khi To tăng cao hơn To tối thích, những l.kết tạo nên cấu trúc bậc 3 của Ez bị phá hủy


Ez mất cấu trúc và

TTHĐ bị biến dạng


Ez mất

hoạt tính

Substrate can no longer bind to the enzyme The enzyme has been DENATURED

Nồng độ cơ chất thấp

Ít sản phẩm/đơn vị tg

Tăng nồng độ

cơ chất

Nhiều sản phẩm/1 đơn vị tg

2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

• Tăng nồng độ cơ chất sẽ tăng tốc độ phản ứng (nồng độ của Ez ko đổi)

• Hoạt tính của Ez đạt Max khi tất cả các Ez đều được kết hợp với cơ

chất.