bai giang hoá sinh y học

bài giảng hoá sinh y học hay dành cho sinh viên và giáo viên các trường cao đẳng đại học y khoa. Nội dung gồm có hoá sinh cơ sở các thành phần cấu tạo nên cơ thể và hoá sinh chuyển hoá các chất đó trong cơ thể người bình thường cũng như bệnh lý.

Hóa học glucid

Mục tiêu

1 Trình bày đợc định nghĩa, vai trò và cách phân loại glucid;

2 Trình bày cấu tạo và tính chất của monosaccarid;

3 Phân biệt đợc nguồn gốc, cấu tạo, tính chất của oligosaccarid và polysaccarid

- Glucid còn đóng vai trò tạo hình: tham gia cấu tạo tế bào, màng tế bào

Glucid có thể chia làm 3 loại chính: monosaccarid, oligosaccarid và polysaccarid

+ Monosaccarid: là các đờng đơn ( ose ) Đây là đơn vị cấu tạo của glucid, không bị thủy phân, ví dụ: glucose, fructose…

+ Oligosaccarid: là các đờng tạo ra từ 2 - 6 phân tử đờng đơn khi bị thủy phân, ví dụ: lactose, saccarose…

+ Polysaccarid: là một nhóm các hợp chất tạo ra một số lớn các monosaccarid khi bị thủy phân Loại này đợc chia làm 2 nhóm: polysaccarid thuần và polysaccarid tạp

Nếu Monosaccarid cú nhúm aldehyd gọi là aldose (-CHO)

Nếu Monosaccarid cú nhúm ceton gọi là cetose (-C=O)

Monosaccarid có thể đợc gọi theo các cách sau đây:

a Chức khử + ose, Ví dụ: aldose, cetose…

b Số C + ose Ví dụ: triose, pentose, hexose…

c Chức khử + số C + ose Ví dụ: aldohexose, cetohexose…

d Tên riêng Ví dụ: glucose, fructose, galactose…

2.2 Cấu tạo của monosaccarid

2.2.1 Cấu tạo thẳng

- Ngời ta biểu diễn cấu tạo thẳng cảu monosaccarid bằng hình chiếu công thức của nó: cacbon nằm trên một đoạn thẳng, các nhóm thế nằm hai bên Ví dụ: cấu tạo thẳng của glucose, fructose và mantose nh sau:

- Đồng phân quang học: trừ dioxyaceton, tất cả các monosaccarid đều có cacbon bất đối ( C* ), nên đều có tính quang hoạt ( nghĩa là có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực ) và có đồng phân quang học

Theo nguyên tắc chung số đồng phân quang học N đợc tính theo công thức N=

2n ( n là số cacbon bất đối trong phân tử monosaccarid) Ví dụ: glucose có số

đồng phân quang học N = 24- = 16

Ký hiệu D và L dùng để chỉ về loại, về nguồn gốc của monosaccarid Những monosaccarid nào có nhóm - OH của cacbon bất đối cuối cùng ( nằm xa nhóm cacbonyl nhất) ở bên phảI thuộc dãy D, những monosaccarid nào có nhóm - OH của cacbon bất đối cuối cùng nằm ở bên tráI thuộc nhóm L Phần lớn các ose trong tự nhiên đều thuộc dãy D

2.2.2 Cấu tạo vòng của monosaccarid

Đối với các monosaccarid có từ 5 cacbon trở lên thì công thức thẳng không giảI thích đựơc một số hiên tựơng:

- Hiện tợng chuyển quay: dunh dịch glucose mới pha có góc quay + 112o2 hoặc + 1807, sau đó một thời gian góc quay này thay đổi dần tới 5207 mới ổn định

- Các aldose chỉ cho bán acetal ( thông thờng các andehyd cho acetal)

H H

R C + H2O R C OH Dạng hydrat

O OH

H - H2O H

VÝ dô: qu¸ tr×nh t¹o t¹o thµnh cÊu t¹o vßng cña glucose s¶y ra nh sau:

Khi đóng vòng chức andehyd kết hợp với một chức alcol trong cùng một phân tử glucose tạo nên một bán acetal nội Cacbon mang chức khử aldehyd còn lại một nhóm hydroxyl có khả năng kết hợp với chỉ một alcol để cho bán acetal Liên kết nối giữa cacbon mang chức khử aldehyd với cacbon mang chức khử alcol qua nguyên tử oxy đợc gọi là cầu oxy Cầu oxy này có thể nối từ cacbon thứ nhất đến cacbon thứ 5 tạo thành vòng 6 cạnh dạng này đợc gọi là dạng glucopyranose.Cầu oxy có thể nối từ cacbon thứ nhất đến cacbon thứ 4 tạo thành vòng 5 cạnh gọi là dạng glucofuranose.

Công thức vòng đã giải thích đợc các hiên tợng mà công thức thẳng không giải thích đợc:

- Hiện tợng chuyển quay: góc quay đặc hiệu của α - glucose là 11202 và của β - glucose la 1807 Khi pha vào dung dịch, dạng α - glucose có thể chuyển qua dạng β - glucose và ngợc lại, dạng β - glucose tăng lên dạng α - glucose giảm dần, góc quay đặc hiệu giảm dần, sau một thời gian ở trạng tháI vòng góc quay

ổn định là: 5207

- Số đồng phân quang học của glucose: khi tạo thành vòng bán acetal nội, cacbon thứ nhất của glucose trở thành cacbon bất đối vì vậy số đồng phân quang học của glucose phảI là: 25 = 32 Điều này phù hợp với thực tế

- Hiên tợng chỉ cho bán acetal: khi monosaccarid đóng vòng trở thành bán acetal nội thì aldose chỉ còn một nhóm - OH bán acetal Nhóm này chỉ có thể kết hợp với một alcol để cho bán acetan

2.3 Tính chất của monosaccarid

2.3.1 Tính chất vật lý

- Các monosaccarid thờng có vị ngọt

- Thờng dễ tan trong nớc, ít tan trong alcol và không tan trong ete

- Các monosaccarid đều có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sánh phân cực ( trừ dioxyacetol)

(CHOH)4 + 2 Cu (OH)2 (CHOH)4 + 2CuOH + H2O

CH2OH Mt.kiềm CH2OH

Liên kết glucosid cũng có thể đợc tạo thành giữa nhóm – Oh bán acetal của một monosaccarid này với nhóm - OH của một monosaccarid khác Đó là liên kết của các oligo và polysaccarid

- Tạo este: Do có những nhóm – OH alcol nên các monosaccarid có thể phản ứng với các axid nh HNO3, H2SO4, H3PO4… tạo nên các este tơng ứng Các este phosphat của các monosaccarid là các este quan trọng nhất của monosaccarid trong cơ thể sinh vật vì trúng là các sản phẩm chuyển hóa trung gian hoặc dạng hoạt hóa của cơ chất chuyển hóa glucid

3.Oligosaccarid

3.1 Saccarose

Saccarose có nhiều trong mía, củ cảI đờng Saccarose do phân tử glucose và β-fructose liên kết với nhau, loại đI một phân tử nớc giữa nhóm - OH bán acetal thuộc chức aldehyd của C1 của α- glucose và nhóm - OH bán acetal thuộc chức ceton của C2 của β- fructose Vì vậy, saccarose không còn chức khử,

3.2- Lactose

Lactose có trong sữa ngời và động vật nên đợc gọi là đờng sữa Lactose do β galactose và α- glucose tạo thành bằng cách loại đi một phân tử nớc giữa nhóm -

OH bán acetal thuộc chức aldehyd ở Cl của galactose với

nhóm - OH alcol ở C4 của glucose Vì vậy, trong phân tử lactose còn một chức khử ở gốc glucose, do đó lactose có tính chất khử

Tên hoá học của lactose là l-4β galactosid α glucose Công thức của lactose là:

3.3- Maltose

Maltose có trong mầm lúa, kẹo mạch nha Maltose có tên hoa học là

1 - 4 α-glucosid α- glucose Trong phân tử maltose còn một chức khử ở glucose thứ hai nên có tính khử Công thức của maltose là:

4- Polysaccarid

Polysaccarid là những chất có phân tử lợng lớn, đợc cấu tạo từ nhiều

phân tử monosaccarid Polysaccand đợc chia thành 2 nhóm:

- Polysaccarid thuần đợc cấu tạo từ nhiều phân tử monosaccarid thuộc

cùng một loại (ví dụ từ các glucose)

- Polysasccarid tạp đợc cấu tạo từ nhiều phân tử monosaccarid và những

dẫn xuất của monosaccand thuộc các loại khác nhau, các ozamin, acid uronic, acid acetic, acid sulfuric

4.1- Polysaccarid thuần

4.1.1- Tinh bột

Tinh bột là thức ăn glucid chính của ngời và một số động vật, là thức ăn

dự trữ của thực vật Tinh bột đợc chứa trong các hạt, củ Tinh bột do hàng

nghìn gốc α - D- glucose tạo thành Tinh bột gồm 2 thành phần có cấu tạo vàtính chất khác nhau đó là amylose và amylopectin

- Amylose chiếm 12 đến 25% tinh bột, tan trong nớc Mỗi mạch amylose có từ

200 đến hàng nghìn gốc α - D- glucose nối với nhau bằng liên

Mỗi mạch nhánh của amylopectin dài không quá 24 gốc glucose

Amylopectin có cấu tạo nh sau:

Amylopectin

Khi đun sôi tinh bột với acid vô cơ, tinh bột bị thủy phân thành các sản

phẩm trung gian, sau cùng cho glucose

4.1.2- Glycogen

Glycogen là glucid dự trữ ở các mô động vật, có nhiều nhất ở gan và cơ

Phân tử glycogen gồm 2.400 đến 24.000 gốc α-D glucose nối với nhau bằngliên kết 1 - 4 và 1 - 6 glucosid Glycogen có cấu tạo giống amylopetin nhng số nhánh nhiều hơn và độ dài của mạch nhánh ngắn hơn (chỉ từ 8-10 gốc

glucose)

Cũng nh tinh bột khi bị thủy phân, glycogen cho sản phẩm cuối cùng là

glucose

4.1.3- Cellulose

Cellulose là thành phần chủ yếu của mô nâng đỡ thực vật Cellulose gồm

những gốc β-Dglucose nối với nhau bằng liên kết 1 - 4 β-glucosid, vì vậy

cellulose không có mạch nhánh

Cellulose

Cellulose không có giá trị dinh dỡng đối với ngời và đa số động vật có

vú vì ở các ống tiêu hoá không có enzym thủy phân liên kết 1- 4 β glucosid

Động vật ăn cỏ có những vi sinh vật trong ống tiêu hoá sản xuất đợc enzym

cellulase thủy phân cellulose thành các β- glucose nên có thể tiêu hoá đợc

cellulose Cellulose không tan trong nớc Khi đun nóng với acid sulfuric,

cellulose bị thủy phân thành sản phẩm cuối cùng là các β- glucose

4.2- Polysaccarid tạp

Polysaccarid tạp là những chất có phân tử lợng lớn, có cấu trúc phức

tạp có nhiều trong tự nhiên, góp phần tạo nên các mô nâng đỡ, mô liên kết,

màng tế bào, có vai trò sinh học rất quan trọng đối với động vật, thực vật và vi sinh vật Trong thành phần của chúng ngời ta có thể tìm thấy các

monosaccarid thuộc nhiều loại khác nhau, các ozamin, acid uronic và một sốchất khác

Về mặt hóa học, polysaccarid tạp đợc phân làm 2 loại:

Mucopolysaccarid là polysaccarid cao phân tử chứa các cấu tử đặc hiệu:

ozamin, acid hexurorủc, acid sianic, acid acetic, acid sulfuric, L- mannose, galactose, L- fructose và những hợp chất khác

D-Mucopolysaccarid có ở trong các mô liên kết, mô nâng đỡ (xơng, sụn)

và mô phủ Dịch nhầy do nhiều tuyến tiết ra làm trơn các thành ống (thực

quản) bảo vệ cơ quan chống lại các tác nhân cơ học hay hóa học (nh mu xin bao bọc niêm mạc dạ dày) đều có nhiều mucopolysaccand:

Mucopolysaccarid còn đóng vai trò quan trọng trong sự tái tạo và trởng

thành của các mô, trong việc thụ tinh và chống đỡ đối với một số tác nhân gây nhiễm khuẩn

Hiện nay, về mặt hóa học ngời ta đã nghiền cứu tơng đối kỹ về

mucopolysaccarid acid nh: acid hyaluronic, acid condroitin sulfat và heparin:

- Glucopolysaccarid có cấu tạo tơng tự nh mucopolysaccarid nhng

không chứa hexozamin Quả của nhiều loài thực vật chứa các pectin Đó là các polymer của galactose, arabinose và acid galaturomc

Ngoài các polysaccarid kể trên, còn có nhiều polysaccand tham gia cấu

tạo dịch nhầy và các chất tơng tự do thực vật tiết ra khi bị tổn thơng, các

polysaccand của vỏ các loài côn trùng

Tóm lại, glucid là các dẫn xuất aldehyd hoặc ceton của các polyalcol

hoặc là các chất tạo ra các dẫn xuất này khi bị thuỷ phân Glucid đợc phân

thành 3 loại chính.

Monosaccarid là các đờng đơn còn gọi là ose, là những aldehyd alcol

hoặc ceton alcol

Olygosaccarid là các đờng do từ 4 - 6 gốc đờng đơn liên kết với nhau bằng liên kết glucid.

Polysaccarid là các monosacarid liên kết với nhau bằng các liên kết osid, ngoài

ra còn từ một số các chất khác

Monosacarid có cả cấu tạo thẳng và cấu tạo vòng Monosacarid có nhiều tính chất hóa học khác nhau, quan trọng nhất là tính khử Ba loại disaccarid hay gặp

là saccarose, lactose và maltose Ba polysaccarid thuần đáng quan tâm

là tinh bột, glycogen và cellulose

Các polysaccarid tạp góp phần tạo nên các mô nâng đỡ, mô liên kết màng tế bào, dịch nhầy, có vai trò sinh học rất quan trọng đối với động vật, thực vật và vi sinh vật

Tự LƯợNG Giá

* Hãy điền vào chỗ trống những từ (hoặc cụm từ) thích hợp trong các câu

từ câu 1 đến câu 5

1 Glucid là dẫn xuất A hoặc B của các poly alcol

hoặc là các chất tạo ra các dẫn xuất này khi bị thuỷ phân

2 Glucid có thể phân loại thành 3 loại chính: monosaccarid, A và

B

3 ở thực vật, glucid là thành phần chính của A động vật, glucid

nguồn cung cấp .B chủ yếu cho cơ thể

4 Glucid tham gia cấu tạo A và B

5 Trong công thức của monosaccarid, trừ một carbon thuộc nhóm A , còn tất cả các carbon khác đều liên kết với nhóm B

*Hãy phân biệt đúnglsai trong những câu từ câu 6 đến câu 16 bằng cách đánh dấu vào cuối câu.

6 Tất cả các monosaccarid đều có tính khử

7 Saccarose đợc tạo thành từ 2 phân tử ( glucose và fructose

8 Lactose đợc tạo thành từ 2 phân tử α galactose và α glucose

9 Maltose có tên hóa học là 1- 4 a glucosid a glucose

10 Đơn vị cấu tạo của tinh bột và cellulose đều là a - Dglucose

1 1 Đơn vị cấu tạo của glycogen là β - D glucose

12 Liên kết trong phân tử glycogen là 1- 4, 1-.6 α glucosid

13 Tất cả các monosaccarid, ngoài cấu tạo thẳng còn có cấu tạo vòng

14 Dioxyaceton là monosaccarid không có đồng phân quang học

15 Nếu disaccarid nào trong cấu tạo có nhóm -OH bán acetal thì có tính khử

1 Nêu đợc vai trò, tính chất và cách phân loại lipid

2 Nêu đợc đặc điểm cấu tạo của acid béo

3 Phân biệt đợc vai trò, nguồn gốc, cấu tạo của glycerid, cerid và sterid

4 Phân biệt đợc vai trò, nguồn gốc, cấu tạo của glycerophospholipid và

là amin alcol) Có thể định nghĩa lipid là những este hoặc amid của acid béo với alcol hoặc amin alcol

Trong cơ thể, lipid có một số vai trò quan trọng sau:

- Là nguồn cung cấp và dự trữ năng lợng cho cơ thể ( 1 g lipid cung cấp 9,3 Kcal, trong khi đó 1g glucid cung cấp 4,1 Kcal, 1g protid cung cấp 4,2 Kcal)

- Tham gia cấu tạo màng tế bào

Lớp mỡ dới da và lớp mỡ bao quanh một số cơ quan có tác dụng bảo vệ cơ thể và các cơ quan

- Đảm bảo sự hấp thu của các vitamin tan trong dầu (vitamin A, D, E, K)

- Tạo thành các chất có hoạt động sinh học quan trọng (prostaglandin, một số vitamin, hormon )

- Các phức hợp của lipid với protein gọi là lipoprotein có vai trò vận chuyển lipid trong máu

* Dựa vào thành phần cấu tạo, ngời ta chia lipid làm 2 loại: lipid thuần và lipid tạp

- Lipid thuần: là loại lipid khi thuỷ phân chỉ cho acia béo và alcol Có 3 nhóm lipid thuần là:

+ Glycerid: là este của acid béo với glycerol

+ Cerid: là este của acid béo với các alcol có trọng lợng phân tử cao

+ Sterid: là este của acid béo với alcol vòng là sterol

- Lipid tạp: là loại lipid mà khi thuỷ phân tạo thành các acid béo, alcol và các chất khác nh ose, acid amin, H3PO4…

Lipid tạp đợc chia làm 2 nhóm tuỳ thuộc vào thành phần alcol của chúng

+ Glycerophospholipid: có alcol là glycerol.

+ Sphingolipid: có alcol là sphingosin

Lipid có tính chất chung là không tan trong nớc, hoà tan trong một số dung môi hữu cơ và tạo thành nhũ tơng bền trong môi trờng chứa Na2CO3 protein, muối mật ứng dụng tính chất trên, ngời ta có thể chiết xuất lipid bằng các dung môi hữu cơ nh ête, clorofoc, benzen Trong cơ thể, lipid muốn lu thông trong máu và các tế bào sống phải ở dạng kết hợp với protein gọi là lipoprotein Lipid từ thức

ăn đa vào, muốn tiêu hoá và hấp thu phải đợc nhũ tơng hoá bởi muối mật

2- Thành phần cấu tạo của lipid

2.1- Acid béo của lipid

Trong cơ thể sống, acid béo rất ít ở dới dạng tự do mà chủ yếu có trong thành phần của lipid Công thức tổng quát của acid béo là R- COOH Acid béo tham gia cấu tạo lipid đều là các monocarboxylic có từ 4 đến 36 carbon, phần lớn là mạch thẳng, có số carbon chẵn Các acid béo có thể là bão hoà hoặc không bão hoà Một số acid béo có nhánh hoặc vòng hoặc chứa nhóm chức hydroxyl Loại acid béo mạch nhánh hoặc vòng, có số carbon lẻ ít gặp hơn Acid béo thờng đợc gọi theo tên riêng Ngoài ra theo quy ớc quốc tế,

acid béo đợc gọi theo tên của chuỗi hydrocarbon có cùng số lợng nguyên tử carbon và thêm đuôi lúc Ví dụ: acid béo có 6 carbon theo tên gọi quốc tế là hexanoic (tên riêng: caproic)

Quy ớc đánh số các nguyên tử carbon của chuỗi acid béo nhụi sau:

carbon số 1 là carbon của gốc - COOH, carbon số 2 và 3 đợc gọi là carbon α (Cα ) và carbon β (Cβ ), carbon số n là carbon của nhóm metyl tận cùng còn đợc gọi

Cách đánh số các nguyên tử carbon của chuỗi acid bèo

Để chỉ số lợng nguyên tử carbon, số liên kết đôi và vị trí liên kết đôi của phân tử acid béo, ngời ta thờng dùng ký hiệu sau: liên kết đôi đợc ký hiệu

là  sau  là số chỉ nguyên tử carbon chứa liên kết đôi đợc tính từ nhóm - COOH Ví dụ: acid oleic có 18 nguyên tử carbon, có một liên kết đôi ở giữa nguyên tử C9 và C10 ký hiệu là 1 8 : 1 9) ; acid linoleic có 1 8 nguyên tử carbon, có 2 liên kết đôi ở giữa nguyên tử C9 và C10 giữa nguyên tử C12 và C13 ký hiệu là 18: 2 9.12); acid paimitic có 16 nguyên tử carbon và không có

liên kết đôi, ký hiệu là 16: 0 Sau đây chúng tôi giới thiệu 2 loại acid béo tham gia cấu tạo lipid thờng gặp là:

2.1.1 Acid béo bão hoà

Acid béo bão hoà có công thức tổng quát là CnH2n+1COOH, có phổ biến trong thiên nhiên, điển hình nh: acid butyric trong mỡ bò, dê; acid myristic, acid palmitic và acid stearic phổ biến trong mỡ động vật và dầu thực vật; acid arachidic , acid ligloceric trong dầu lạc .

Acid béo có số carbon càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy càng cao

Bảng 2.l: Một sốacid béo bão hoà trong thiên nhiên

2.1.2- Acid béo không bão hoà

Acid béo không bão hoà là các acid béo có chứa liên kết đôi trong phân tử có thể chia acid béo không bão hoà thành các loại sau:

- Acid béo không bão hoà có một liên kết đôi: có công thức tổng quát là CnH2n - 1COOH, có phổ biến trong tất cả các dầu, mỡ động vật, thực vật, điển hình nh acid palmitoleic, acid oleic

- Acid béo không bão hoà có chứa hai liên kết đôi: có công thức tổng quát: CnH2n

- 3COOH ví dụ nh acid linoleic có trong nhiều loại hạt có dầu nh hạt ngũ cốc, hạt lạc, hạt bông, hạt đậu nành

- Acid béo không bão hoà có ba liên kết đôi: có công thức tổng quát là CnH2n - 5COOH, ví dụ nh linoleic, thờng có cùng với acid linoleic, có nhiều trong dầu nành

- Acid béo không bão hoà có bốn liên kết đôi: có công thức tổng quát là CnH2n - 7COOH, ví dụ nh acid arachidonic, thờng thấy chủ yếu trong dầu lạc

So với acid béo bão hoà có củng số nguyên tử carbon nhiệt độ nóng chảy của các acid béo không bão hoà thấp hơn nhiều

Bảng 2.2: Một số acid béo không bão hoà thờng gặp

tốt Các chất chống oxy hoá (antioxydant) có thể ngăn ngừa sự tự oxy hoá của acid béo không bão hoà Trong mỡ có chứa tỷ lệ rất ít vitamin E có khả năng kìm hãm quá trình tự oxy hoá của acid béo không bão hoà.

Có một số acid béo không bão hoà rất cần thiết cho cơ thể, nhng cơ thể không tổng hợp đợc, phải đa từ ngoài vào gọi là acid béo cần thiết

Ví dụ: acid linoleic, acid linolenic

2.2- Alcol của lipid

Alcol trong thành phần lipid bao gồm glycerol, các alcol bậc cao, aminoalcol và steroid Chúng tôi sẽ giới thiệu cụ thể trong phần cấu tạo của lipid thuần và lipid tạp

3- Lipid thuần

3.1- Glycerid

Glycerid là este của glycerol với acid béo Nó là thành phần chủ yếu của các chất béo thiên nhiên Glycerid có nguồn gốc thực vật thờng chứa hàm lợng acid béo cha no cao và ở thể lỏng, đợc gọi là dầu Glycerid có nguồn gốc động vật chứa hàm lợng acid béo cha no ít và ở thể đặc, đợc gọi là mỡ ở cơ thể ngời và động vật, glycerid là mỡ dự trữ, tập trung nhiều ở lớp mỡ dới da (chiếm 90%) và bao quanh một số cơ quan để bảo vệ cho cơ thể và các cơ quan khỏi bị lạnh và chấn thơng

Glycerol có 3 chức rợu, do vậy tuỳ theo một, hai hay ba chức rợu của glycerol

đ-ợc este hoá bởi acid mà tạo nên monoglycerid, diglycerid, triglycerid

Trong phân tử glycerid, các acid béo tham gia cấu tạo glycerid có gốc R giống nhau đợc gọi là glycerid thuần, các acid béo tham gia cấu tạo glycerid có gốc R khác nhau đợc gọi là glycerid hỗn hợp Trong các chất béo thiên nhiên, monoglycerid và diglycerid chiếm tỷ lệ rất nhỏ, chủ yếu là triglycerid mà phần lớn là triglycerid hỗn hợp

+ 1 chức alcol bậc 2 ở C3

+ 1 liên kết đôi ở C5 – C6

+ 2 nhóm metyl (- CH3) gắn ở C10 và C13

+ 1 mạch nhánh có 8 C gắn ở C17 có 3 nhóm metyl ở các vị trí C21 , C26 Và C27

3.3- Cerid

Cerid là những este của acid béo với alcol có trọng lợng phân tử cao 30 đến 40 carbon Ceriđ còn gọi là sáp, là chất rắn, không màu, không tan trong nớc, tan trong dung môi hữu cơ, có trong động vật và thực vật Sáp động vật hay gặp là sáp ong, sáp cá voi, sáp cá nhà táng ở thực vật, sáp tạo thành một lớp mỏng bao phủ lá, thân và quả Cerid giữ vai trò bảo vệ các tổ chức động vật và thực vật

CH2 - o - co – R1

CH- o - co - R2

o

cH2 - o - P - oh

oh

Công thức cấu tạo của acidphosphatidic

Acid phosphatidic là chất trung gian trong quá trình tổng hợp triglycerid và glycerophospholipid nhng có rất ít trong các mô

Một số glycerophospholipid là este của acid phosphatidic với amino alcol, điển hình nh phosphatidylcholm, phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin Các glycerophosphohpid này có vai trò quan trọng trong cấu trúc màng tế bào, đảm bảo tính thấm một chiều của các màng tế bào nhờ đặc tính trong phân tử có một

đầu a nớc, một đầu kỵ nớc Ty thể chiếm 80% phosphatidylcholin và phosphatidylethanolamin Trong microsom loại này ít hơn nhng lại chứa nhiều phosphatidylserin

4.1.1- Phosphatidyl cholin (lecithin)

Lecithin là este của acid phosphatidic với cholin

- Nguồn gốc: phổ biến trong các tế bào của cơ thể động vật, đặc biệt trong gan, não, thận, lòng đỏ trứng

Công thức cấu tạo của phosphatidyl cholin

4.1.2- Phosphatidyl ethanolamin (cephalin)

Cephalin là este của acid phosphatidic với ethanolamin

- Nguồn gốc: cephalin phân bố rộng rãi trong các tế bào của cơ thể động vật nhgan, não, thận, lòng đỏ trứng nhng tỷ lệ ít hơn lecithin

Công thức cấu tạo của phosphatidyl ethanolamin

4.1.3- Phosphatidyl serin

Phosphatidyl serin là este của acid phosphatidic với serin

- Nguồn gốc: có trong não, chiếm 5 % glycerophospholipid não

Công thức cấu tạo của ceramid

Sphingolipid là thành phần quan trọng của màng tế bào, đặc biệt ở não vài mô thần kinh, điển hình nh sphingomyelin, cerebrosid và một số chất khác

4.2.1 Sphingomyelin

Sphingomyelin là este của ceramid với phospho cholin (liên kết tạo thành ở carbon bậc nhất của sphingosin) Trong phân tử sphingomyelin có chứa acid phosphoric nên còn gọi là phospholipid.

- Nguồn gốc: sphingo myelin có nhiều trong não, đặc biệt là có trong chất trắng của tổ chức thần kinh Ngoài ra sphingomyelin , có trong phổi, lách, tế bào võng nội mô

Nguồn gốc: cerebrosid tập trung chủ yếu ở não và tổ chức thần kinh, có nhiều trong chất xám của não Ngoài ra, cerebrosid còn có trong hồng cầu, bạch cầu, tinh trùng

Tự LƯợNG GIá

* Hãy điền vào chỗ trông những từ (hoặc cụm từ) thích hợp trong các câu từ câu

1 đến câu 4

1 Lipid là những A hoặc amid của acid béo với alcol hoặc B

2 Acid béo tự nhiên tham gia cấu tạo lipid đều là các monocarboxylic, phần lớn

6 Alcol của sphingolipid là glycerol:

7 Glycerid là chất béo chỉ có ở động vật

8 Cholesterol tham gia cấu tạo tế bào và là tiền chất của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học

9 Glycerophospholipid có vai trò quan trọng trong cấu trúc màng tế bào, đảm bảo tính thấm một chiều của các màng tế bào

10 Sphingomyolin có nhiều trong chất xám của não

* Hãy khoanh tròn vào những ý mà bạn cho là đúng nhất từ câu 11 đến

câu 13

1 1 Đây là tác nhân gây nhũ tuơng hoá lipid:

C- Muối mật, protein, Na2CO3 D- Muối mật

12 Glycerophospholipid là este của acid phosphatidic với:

13 Đây là các nhóm lipid thuần:

A- Glycend và cerid B- Glycerid và Sterid

C- Cerid và sterid D- Glycerid, cerid và sterid

HOá HọC ACID AMIN Và PROTEIN

Mục Tiêu

1 Nêu đợc định nghĩa và cấu tạo của acid amin

2 Phân loại đợc acid amin và nêu đợc tính chất nó

3 Nêu đợc cấu tạo của peptid và cho ví dụ minh họa

4 Trình bày đợc cấu trúc phân tử, tính chất và chức năng của protein

Nội DUNG

1 Đại cơng

Protein là hợp chất hữu cơ có trọng lợng phân tử lớn, đợc tạo thành từ các acid amin Mỗi aciđ amin đợc coi là một đơn vị cấu tạo của protein Các acid amin nối với nhau bằng liên kết peptid thành các chuỗi peptid và protein

Trong cơ thể, protein chiếm khoảng 50% trọng lợng khô và là thành phần quan

trọng hàng đầu của cơ thể sống Protein đóng vai trò cơ bản trong sự hình thành, duy trì cấu trúc và chức năng của hệ thống sống Ngày nay, ngời

ta đã tìm thấy khoảng 1010 đến 1012 phân tử protein khác nhau trong cơ thể sống của các loài sinh vật trên trái đất Tất cả các protein này đều đợc cấu tạo từ khoảng 20 acid amin khác nhau

2- Acid amin

2.1- Định nghĩa và cấu tạo

Acid amin là những hợp chất hữu cơ có trọng lợng phân tử nhỏ trong phân

tử của chúng vừa có nhóm carboxyl vừa có nhóm amin

Công thức chung của acid amin (trừ prolin):

Trừ glycin, còn tất cả các acid amin đều có carbon bất đối, do đó chúng đều có

đồng phân quang học Tuỳ theo vị trí của nhóm (-NH2) đợc gắn bên phải hay bên trái của carbon α mà ta có acid amin dãy D hoặc L Trong tự nhiên, thờng gặp các acid amin dãy L

COOH COOH

H - C - NH2 H2N - C - H

R R

Acid amin dãy D Acid amin dãy L

2.2- Phân loại acid amin

Có nhiều cách phân loại acid amin Các cách phân loại này đều dựa trên cấu tạo của gốc R Trong tài liệu này chúng tôi chỉ giới thiệu cách phân loại sau:Dựa vào cấu tạo gốc R, chia 20 aci amin làm 2 loại: acid amin mạch thẳng và acid amin mạch vòng Mỗi loại có thể chia thành nhiều nhóm

- Acid amin mạch thẳng: đợc chia làm 3 nhóm

+ Acid amin mạch thẳng trung tính

+ Acid amin mạch thẳng acid

+ Acid amin mạch thẳng kiềm

- Acid amin mạch vòng: đợc chia làm 2 nhóm

2.3.2 Tính chất hoá học

Đến nay, ngời ta đã xác định đợc nhiều tính chất hoá học của acid amin

Điển hình nh tính chất khử nhóm amin (- NH2) và tính chất khử nhóm carboxyl (- COOH) ( 2 tính chất này đợc giới thiệu ở phần chuyển hoá acid amin) ở đây chúng tôi chỉ giới thiệu 2 phản ứng đợc ứng dụng để phát hiện

và định lợng acid amin, đó là phản ứng ninhydrin và phản ứng xanto protein

- Phản ứng ninhydrin: Acid amin tác dụng với ninhydrin, trong điều kiện đun nóng, tạo thành CO2 , NH3 , aldehyd và ninhydrin khử Sau đó ninhydril khử ng-

ng tụ với ninhydrin không bị khử tạo nên hợp chất màu xanh tím có độ hấp thụ mạnh ở λ=570 nm (giêng prolin có màu vàng).

t0

R-CH - COOH + Ninhydrin NH3 +CO2 + R - CHO+Ninhydrin

bị khử

NH2

Ninhydrin bị khử + Ninhydrin Hợp chất màu xanh tím

Phản ứng này đợc dùng trong kỹ thuật sắc ký, điện di để phát hiện và định lợng acid amin

- Phản ứng xantô protein: các acid amin vòng thơm phản ứng với HNO3 đặc trong điều kiện đun sôi tạo thành phức hợp có màu vàng

t0

Ví dụ: Tyrosin + HNO3 Dinitro tyrosin ( vàng)

Ngời ta áp dụng phản ứng này để xác định acid amin vòng thơm

2.3.3- Tính chất lỡng tính

Các acid amin thể hiện tính chất lỡng tính vì trong phân tử có gốc acid ( COOH) và gốc amin (- NH2) Tuỳ theo pH của môi trờng, nó có tác dụng nh một base hoặc nh một acid

+ ở môi trờng kiềm: acid amin phân ly nh một acid (giải phóng ion H+) và thành anion

+ pH của môi trờng mà tại đó acid amin tồn tại ở dạng ion lỡng cực nghĩa là có

số cation bằng số anion, thì pH này gọi là pHđẳng điện của acid amin hay pHi Dới đây là acid amin dạng lỡng cực:

R- CH- COO

NH3+

Mỗi acid amin có một pHi riêng và tuỳ thuộc vào pH của môi trờng mà acid amin ở dới dạng cation, anion hay ở dạng ion lỡng cực: Ngời ta ứng dụng tính chất lỡng tính của acid amin để điện di hoặc sắc kí trao đổi ion để phân tích hỗn hợp acid amin.

* Phơng pháp điện di:

Phơng pháp điện di đợc ứng dụng dựa trên nguyên tắc: Cho dòng điện một chiều chạy qua dung dịch chứa hỗn hợp acid amin Nếu dung dịch có pH < pHi của acid amin thì acid amin ở dạng cation và trong điện trờng acid amin sẽ di chuyển về cực âm (canod) Ngợc lại, nếu dung dịch có pH > pHi

thì acid amin ở dạng anion và trong điện trờng, acid amin sẽ di chuyển về cực

d-ơng (anod) Nếu dung dịch có pH = pHi thì acid amin ở dạng lỡng cực và không

di chuyển trong điện trờng

* Phơng pháp sắc ký trao đổi ion:

Phơng pháp sắc ký nói chung là quá trình phân tích các chất dựa trên sự di chuyển với tốc độ khác nhau của các chất dới tác động của 2 pha tĩnh và động Trong đó, pha tĩnh có tác dụng kéo các chất lại, pha di động có tác dụng kẻo các chất đi

Phơng pháp sắc ký trao đổi ion là quá trình phận tách chủ yếu dựa trên khả năng trao đổi ion giữa chất phân tích và pha tĩnh mang ion Sắc ký trao đổi ion gồm 2 trình trình riêng rẽ

+ Gắn chấ phân tích mang điện (hoà tan trong pha di động) vào ion mang điện trái dấu ở pha cố định

+ Đẩy hoặc thay thế chất phân tích mang điện giữ trên pha tĩnh bằng một dung dịch chất mang điện khác (dung dịch đẩy) có ái lực liên kết ion với pha tĩnh lớn

hơn chất phân tích Các loại acid amin sẽ đợc tách ra khỏi pha

tĩnh và di chuyển ra khỏi cột với những thời điểm khác nhau Hứng dịch chảy qua cột bằng máy hứng tự động và đo bằng hệ thống quang kế tự ghi, từ đó biết

đợc nồng độ và % của từng loại acid amin

3- Peptid

3.1- Định nghĩa và cấu tạo

Peptid là những hợp chất thiên nhiên hoặc tổng hợp trong phân tử gồm từ hai đến vài chục acid amin kết hợp với nhau bằng liên kết peptid

Liên kết peptid là liên kết đợc tạo thành bằng cách loại một phân tử nớc giữa

nhóm carboxyl của acid amin này với nhóm amin hoặc imin của acid amin bên cạnh

Liên kết peptid

Hai acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid gọi là dipeptid Ba acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid gọi là tripeptid Một số acid amin liên kết với nhau gọi là oligopeptid Nhiều acid amin liên kết với nhau gọi là polypeptid Trong chuỗi polypeptid có 2 acid amin ở hai đầu Đầu chứa nhóm amin ( NH2) tự do đợc gọi là acid amin đầu N tận và mang số 1 , các acid amin tiếp theo là số 2, 3, 4 acid amin cuối chứa nhóm carboxyl (- COOH) tận gọi là

acid amin đầu C tận

- Insulin: đợc tiết ra từ tế bào của tuyến tuỵ Thành phần cấu tạo của insulin gồm

2 chuỗi polypeptid Chuỗi A gồm 21 acid amin Chuỗi B gồm 30 acid amin 2 chuỗi nối với nhau bằng 2 liên kết disulfua ở C7 và C20 của chuỗi A với C7 và C19 của Chuỗi B Chuỗi A còn 1 liên kết disulfua ở vị trí C6 với C11 trên cùng chuỗi Insulin có tác dụng hạ đờng huyết Các cầu disulfua, đặc biệt là 2 cầu disulfua nối 2 mạch có liên quan chặt chẽ đến hoạt tính sinh học của peptid này Trong y học, insulin đợc dùng để điều trị đái tháo đờng phụ thuộc insulin

4- Protein

Protein là những polypeptid có trọng lợng phân tử lớn (đại phân tử) đợc tạo thành từ hàng trăm acid amin Các acid amin đợc nối với nhau bằng liên kết peptid Một phân tử protein có thể gồm một hoặc nhiều chuỗi polypeptid kết hợp với nhau Trọng lợng phân tử protein thờng lớn hơn 10 000 đơn vị hydro Mỗi loài sinh vật, mỗi cá thể trong cùng một loài và mỗi cơ quan trong cùng một cơ thể có những protein đặc hiệu Những protein này góp phần thực hiện các chức năng sinh lý đặc trng của cơ thể

4.1- Vai trò của protein

Trong cơ thể sống, protein có những vai trò chính sau:

- Tạo hình: Protein là thành phần quan trọng của các tế bào, các mô và dịch sinh vật Protein tham gia tạo thành những cấu trúc đặc biệt của màng, nhân, ty thể …

- Xúc tác sinh học: Hầu hết các phản ứng hoá học thực hiện trong cơ thể sống

đều đợc xúc tác bởi những chất có hoạt tính sinh học đặc biệt đó là enzym Khi thiếu enzym, có khi chỉ thiếu một loại enzym xúc tác một khâu nào đó của một chuỗi phản ứng hoá học cũng đã đủ gây ra những rối loạn bệnh lý vô cùng nghiêm trọng với cơ thể

- Điều hoà chuyển hoá: Một số hormon có bản chất là peptid, protein có liên quan chặt chế đến các hoạt động của enzym Chúng tăng cờng hoặc kìm hãm hoạt động của enzym, tham gia điều hoà tốc độ và sự cân bằng của các quá trình sinh học trong cơ thể Ví dụ: các hormon glucagon, adrenalin tăng cờng thoái biến glycogen thông qua adenylcyclase, AMP vòng và phosphorylase

- Vận chuyển các chất: Một số protein có khả năng vận chuyển các chất từ khu vực này đến khu vực khác hoặc từ tế bào này đến tế bào khác, từ chất này đến chất khác trong cơ thể Hemoglobin có khả năng vận chuyển oxy đến tế bào, vận chuyển CO2 sinh ra từ các phản ứng ở tế bào về phổi để thải ra ngoài Transferin vận chuyển sắt từ gan đến các cơ quan tạo máu Nhiều enzym có khả năng vận chuyển nguyên tử, nhóm nguyên tử, điện tử từ chất này đến chất khác

- Chức năng vận động: Một số protein giúp cho tế bào và tổ chức có lực để co rút, để thay đổi hình dạng hoặc để chuyển động Protein cấu trúc hình sợi tạo thành các tế bào cơ bắp, cơ trơn có khả năng co duỗi Co cơ là sự chuyển động của các sợi protein actin và myosin tập trung ở các cơ vận động

- Chức năng bảo vệ: Cơ thể sinh vật có khả năng tổng hợp những protein đặc hiệu (kháng thể) chống lại sự xâm nhập của những chất lạ từ bên ngoài vào (các kháng nguyên) gây tác hại cho cơ thể Sự kết hợp giữa kháng nguyên và kháng thể gọi là phản ứng miễn dịch Các phản ứng miễn dịch giúp cơ thế chống lại các chất độc nh độc tố vi khuẩn xâm nhập từ bên ngoài vào cơ thể

- Cung cấp năng lợng: chức năng cung cấp năng lợng của protein rất nhỏ so với

sự cung cấp năng lợng của glucid, lipid Nhng sự chuyển hoá bộ khung carbon của acid amin trong chu trình Krebs cũng đóng góp một phần

- Histon và protamin: 2 loại protein nay có trong nhân tế bào Protamin có nhiều trong não cá Histon có nhiều trong tế bào và tham gia cấu tạo nhiễm sắc thể

- Glutelin, prolanin: 2 protein này có nhiều trong thực vật Ví dụ: hạt lúa mì, gạo, ngô và các ngũ cốc khác

4.2.2- Protein tạp

Protein tạp là các protein trong phân tử của chúng chứa phần protein đơn giản và một phần không phải protein gọi là nhóm ngoại Nói chung các nhóm ngoại đóng vai trò quan trọng trong chức năng sinh học của protein Tuỳ thuộc bản chất của nhóm ngoại mà ta có các loại protein tạp khác nhau

Bảng : Các protein tạp

Nucleoprotein Acid nucleic

đổi

4.3.1- Các loại liên kết trong phân tử protein

- Liên kết peptid: Liên kết này tạo thành do sự kết hợp nhóm - COOH của acid amin này với nhóm NH2 của acid amin bên cạnh và loại đi một phân tử nớc

Liên kết peptid luôn là mạch thẳng và là liên kết bền vững nhất so với tất cả các

liên kết khác trong phân tử protein Các liên kết peptid có vai trò ổn định vị trí

không gian của chuỗi polypeptid Điều đó qui định tính chất

lý, hoá và sinh học của phân tử protein

- Liên kết disulfua: Liên kết disulfua tạo thành do 2 nhóm - SH của 2 phân tử cystein kết hợp với nhau loại đi 2 hydro Liên kết disulfua khá bền vững, cổ thể

đợc tạo thành giữa 2 phân tử cystein trong cùng chuỗi hoặc 2 chuỗi polypeptid khác nhau Liên kết disulfua đóng vai trò giữ vững cấu hình của chuỗi polypeptid, nối các chuỗi polypeptid với nhau và giữ vững cấu hình bậc 3 của protein Khi làm đứt một liên kết disulfua cũng có thể làm thay đổi

cấu hình không gian của protein và chúng có thể mất hoạt tính sinh học

- Liên kết hydro: Liên kết hydro đợc hình thành do lực hút tĩnh điện giữa một bên là nguyên tử hydro (thuộc nhóm imin NH ) thừa điện tích dơng của acid amin này với một bên là nguyên tử oxy (thuộc nhóm carbonyl - CO) thừa điện tích âm của acid amin khác trong cùng chuỗi hoặc 2 chuỗi polypeptid khác nhau Liên kết hydro là liên kết yếu, chúng tham gia giữ vững cấu hình protein

- Liên kết muối (liên kết ion) : Liên kết ion hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các nhóm carboxyl (- COO ) của acid amin acid và nhóm amin (NH3+) của acid amin kiềm trong chuỗi polypeptid Các liên kết này bền vững hơn liên kết hydro Cần Lu ý rằng, liên kết ion trong phân tử protein thay đổi theo pH môi trờng

- Liên kết không phân cực: liên kết không phân cực tạo thành do sự tơng tác

giữa các nhóm không phân cực với nhau bằng các lực Vanderwalls Lực hút này

thờng rất yếu, nhng chính những liên kết nh thế đã góp phần đáng kể để giữ vững cấu trúc xoắn lỗ của chuỗi polypeptid Các nhóm không phân cực nh gốc phenyl của phenyl alanin, nhóm - CH3 của alanin, nhóm

Phân tử protein có 4 bậc cấu trúc

- Cấu trúc bậc1 là thành phần, số lợng, thứ tự sắp xếp của các acid amin trong chuỗi polypeptid của protein Trong cấu trúc bậc 1 _của các phân tử protein, ngoài các liên kết peptid còn có liên kết disulfua trên cùng chuỗi hoặc 2 chuỗi polypeptid

* Phơng pháp chung nghiên cứu cấu trúc bậc 1 :

+ Chiết xuất làm sạch để thu đợc các phân tử protein còn giữ vững cấu trúc của

chúng

+ Phân tích thành phần acid amin sau khi thuỷ phân protein bằng kiềm,

acid hay enzym đặc hiệu

+ Tách riêng từng chuỗi polypeptid, xác định N tận, C tận, thành phần và

thứ tự sắp xếp acid amin trong từng chuỗi polypeptid

Ví dụ: ngời ta đã xác định đợc insulin có 51 acid amin, ribonuclease

có 124 acid amin

- Cấu trúc bậc 2:

Cấu trúc bậc 2 là cấu hình không gian tơng đối đơn giản của chuỗi polypeptid

Đó là sự xoắn đều đặn hoặc gấp nếp một cách có chu kỳ của chuỗi polypeptid của protein Cấu trúc bậc 2 đợc hình thành bởi liên kết hydro Chính liên kết này góp phần giữ vững cấu hình không gian xác định của phân tử protein Nhiều protein có cấu trúc xoắn α Ví dụ: protein của tóc và lông Một số protein có cấu trúc gấp nếp α Ví dụ: protein của sợi tơ tằm hoặc protein của xơng sống

- Cấu trúc bậc 3:

Cấu trúc bậc 3 là cấu hình không gian phức tạp của chuỗi polypeptid Đó là cấu trúc vừa xoắn vừa gấp khúc một cách dày đặc và phức tạp tạo nên không gian 3 chiều xác định của chuỗi polypeptid Cấu trúc bậc 3 đợc quy định bởi liên kết muối, liên kết hydro, liên kết không phân cực, liên kết disulfua Trong đó liên kết disulfua là quyết định nhất Các acid amin có thể nằm xa nhau trong cấu trúc bậc 1 và bậc 2 nhng lại nằm gần nhau về không gian trong cấu trúc bậc 3 Ngời

ta đã xác lập đợc cấu trúc bậc 3 của một số protein trong đó có myoglobin, các tiểu đơn vị hemoglobin, ribonuclease và chymotrypsinogen

protease

Protein Các acid amin tự do

+ H2O

Các phân tử protein của thức ăn bị thuỷ phân ở dạ dày, ruột dới tác dụng của các enzym tiêu hoá nh: pepsin, trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase .

- Phản ứng Biure :

Trong môi trờng kiềm, các liên kết peptid trong protein sẽ tạo phức với Cu++, phức tạo thành có màu xanh tím và có độ hấp thụ cực đại ở λ= 540 nm

MT kiềm

Protein + Cu++ phức hợp màu xanh tím

Ngời ta dựa vào phản ứng Biure để định lợng protein trong huyết thanh và trong các dịch sinh vật

4.4.2- Tính chất lý- hoá của proteịn

Mọi tính chất của protein đều xuất phát từ đặc điểm chính của protein là

có trọng lợng phân tử lớn, có tính lỡng tính, tính hoà tan kết tủa và biến tính

* Trọng lợng phân tử:

Protein là những phân tử keo khuyếch tán rất chậm trong dung dịch và không qua đợc màng thẩm tích (màng tế bào động vật, thực vật .) Trọng lợng phân

tử protein có giới hạn từ 6.000 với những phân tử nhỏ, đến 106 với những phân tử

có chuỗi polypeptid dài hoặc có nhiều chuỗi polypeptid

*Tính chất lỡng tính của protein:

Trong thành phần cấu tạo của protein có chứa các acid amin acid nh glutamat, aspartat có nhóm - COO - d mang điện ( - ) và các acid amin kiềm có nhóm -NH3+ d mang điện (+ ) Điện tích của protein phụ thuộc vào pH môi trờng chứa protein pH của môi trờng mà tại đó protein có tổng số điện tích âm bằng tổng số

điện tích dơng chính là pH đẳng điện hay pHi của protein Tại pHi, protein ở dạng ion lỡng tính và không di chuyển trong điện trờng ứng dụng tính chất lỡng tính của protein để điện di phân tách các hỗn hợp protein và cũng ứng dụnh tính chất này điện di trên gradient H +để xác định điểm đẳng điện của các protein Ngoài ra, còn ứng dụng trong sắc ký trao đổi ion để tách chiết và làm sạch protein

*Tính chất hoà tan, kết tủa và biến tính của protein

Tính chất hoà tan:

Đa số các protein hoà tan trong dung dịch muối loãng dới dạng dung dịch keo,

có kích thớc từ l-l00 nm Dạng keo này tồn tại nhờ 2 yếu tố:

+ Xung quanh hạt keo protein đợc bao bọc bởi lớp áo nớc, làm ngăn cách giữa

các tiểu phân keo này với các tiểu phân keo khác

+ pH của nớc khác với pHi của đại đa số protein cho nên trong nớc protein sẽ

tích điện cùng dấu nên các tiểu phân keo đẩy nhau

- Tính chất kết tủa:

Khi mất đồng thời 2 yếu tố gây hoà tan ở trên thì protein sẽ kết tủa

+ Làm mất lớp áo nớc của protein: có thể dùng các chất hút nớc nh aceton, talin,

alcol, (NH4)2SO4… Các acid vô cơ và hữu cơ mạnh Cũng có thể dùng nhiệt độgây đảo lộn cấu trúc dẫn đến làm mất lớp áo nớc của protein

+ Trung hoà điện tích của protein: có thể dùng chất điện giải hoặc đa pH của

môi trờng chứa protein về pHi để trung hoà điện tích của các tiểu phân keo

- Tính chất biến tính:

Protein bị biến tính khi cấu trúc bên trong bị đảo lộn, các liên kết ngang bị cắt

đứt, tính chất vật lý, hoá học bị thay đổi, tính chất sinh học bị giảm hoặc

mất Trong những điều kiện nhất định, phân tử protein đã bị biến tính có thểtrở về trạng thái ban đầu gọi là biến tính thuận nghịch Những tác nhân gây ra biến tính này đợc gọi là tác nhân gây biến tính thuận nghịch

Ví dụ : alcol, (NH4)2SO4…

Protein bị biến tính dới tác động của tác nhân nào đó, sau khi loại bỏ các tác nhân gây biến tính ra khỏi môi trờng chứa protein mà vẫn bị biến tính gọi là biến tính không thuận nghịch Các tác nhân gây biến tính không thuận

nghịch nh nhiệt độ, áp suất, tia tử ngoại, acid mạnh, muối kim loại nặng .

Ngời ta ứng dụng tính chất hoà tan kết tủa biến tính của protein để tách chiết, làm sạch protein, phát hiện sự có mặt của protein trong các dịch sinh vật

Tự LƯợNG Giá

* Hãy điền vào chỗ trống những từ (hoặc cụm từ) thích hợp trong các câu

từ câu 1 đến câu 5.

1 Trong phân tử acid amin có 2 nhóm chức chính là nhóm .A và

nhóm amin Trong đó, phần lớn các acid amin có nhóm amin gắn ở B

2 Dựa vào cấu tạo gốc R, loại acid amin mạch thẳng đợc chia làm .A .

nhóm và loại acid amin mạch vòng đợc chia làm B nhóm.

3 Acid amin nói chung có vị .A ., riêng isoleucin và arginin có vị

B

4 Phản ứng Ninhydrin xác định đợc acid amin .A .và phản ứng

Xantoprotein xác định đợc acid amin .B .

5 Liên kết peptid luôn là mạch A và là liên kết B so

với tất cả các liên kết khác trong phân tử protein .

*Hãy phân biệt đúng/sai trong những câu tù câu 6 đến câu 16 bằng cách đánh dấu vào cuối câu

6 Acid amin là đơn vị cấu tạo của peptid và protein

7 Acid amin và protein đều có tính chất lợng tính

8 Ngời ta dựa vào phản ứng Biure để định lợng acid amin

9 ứng dụng tính chất lợng tính của protein để định lợng protein trong huyết thanh và trong các dịch sinh học khác

10 Một phân tử protein có thể gồm một hoặc nhiều chuỗi Polypeptid kết hợp với nhau

11 Cấu trúc bậc 2 là thành phần, số lợng, thứ tự sắp xếp của các acid amin trong chuỗi polypeptid của protein

1 2 Cấu trúc của protein có liên quan chặt chẽ đến chức năng và hoạt tính sinh học của chúng

13 Có thể xác định điểm đẳng điện của protein bằng phơng pháp điện di

1 4 Những tác nhân làm trung hoà điện tích của protein đều gây biến tính

protein

1 5 Có thể phân tích hỗn hợp acid amin bằng phơng pháp điện di hoặc sắc kí trao đổi ion

1 6 Có thể phát hiện sự có mặt của protein trong các dịch sinh vật dựa vào tính chất kết tủa của protein

*Hãy khoanh tròn vào những ý mà bạn cho là đúng nhất từ câu 17 đến câu 19.

17 Dới đây là những peptid quan trọng của cơ thể:

A- Oxytoxin và insulin B- Oxytoxin, vasopressin và insulin

C Vasopressin và insulin D- Oxytoxin và vasopressin

18 Cấu trúc bậc 4 đợc quy định bởi:

A- Liên kết hyđro và liên kết không phân cực

B- Liên kết hydro, liên kết ion và liên kết không phân cực

C Liên kết hydro, liên kết ion

D- Liên kết ion và liên kết không phân cực

19 Trong cơ thể, protein có những vai trò sau:

A- Tạo hình, xúc tác sinh học và vận chuyển các chất

B - Tạo hình, xúc tác sinh học, điều hoà chuyển hoá và vận chuyển các chất

C - Chức năng vận động, bảo vệ và cung cấp năng lợng

D - B và C

HOá HọC HEMOGLOBIN

MụC TIÊU

1 Trình bày đợc cấu tạo và cấu trúc phân tử của hemoglobin

2 Phân biệt đợc các dạng hemoglobin bình thờng và hemoglobin bệnh lý

3 Trình bày đợc tính chất của hemoglobin

NộI DUNG

1 Đại cơng

Hemoglobin là protein tạp thuộc nhóm chromoprotein màu đỏ, có nhóm ngoại là hem Hemoglobin có trong hồng cầu ngời và động vật cao cấp Hồng cầu ngời chứa khoảng 32 % hemoglobin tơng ứng với 15g trong 100 ml máu ở ngời Việt Nam, hàm lợng hemoglobin thấp hơn, ở nam giới là 14,6g, nữ giới là 13,3g Hemoglobin có nhiều chức năng quan trọng, đặc biệt là chức năng vận chuyển oxy đến các mô tổ chức

2- Cấu tạo của hemoglobin

Phân tử hemoglobin gồm 2 phần là protein và nhóm ngoại Phần protein là globin gồm 4 chuỗi polypeptid Phần nhóm ngoại là 4 nhân hem, mỗi nhân hem gắn với một chuỗi polypeptid của globin tạo thành một tiểu đơn vị có trọng lợng phân tử là 17.000 Phân tử hemoglobin có 4 tiểu đơn vị (tetramer) và có trọng l-ợng phân tử là 68.000 Dạng cha mang oxy của hemoglobin còn chứa phân tử 2-

3 diphosphoglycerat (DPG)

2.1- Globin

Globin là một protein trong phân tử có 4 chuỗi polypeptid: hai chuỗi α và

2 chuỗi β Mỗi chuỗi α có 141 aa, mỗi chuỗi β có 146 aa Phần globin quyết

định đặc tính, chủng loài của hemoglobin Với kỹ thuật phân tích hiện đại, ngời

ta đã xác định đợc thành phần và thứ tự các aa của các loại hemoglobin bình ờng và heinọglobin bất thờng

th-2.1.1- Các loại hemoglobin bình thờng

ở ngời, tuỳ theo các giai đoạn phát triển từ thời kỳ bào thai đến khi

trởng thành có các loại hemoglobin sau: Hb Growerl, Hb Portland, HbF,

HbA2 HbA1

- Hemoglobin ở ngời trởng thành: ở ngời trởng thành có 2 loại hemoglobin là HbAl và HbA2a

+ HbAl là Sự tổ hợp Của hai chuỗi a và hai chuỗi β(α2β2 ) Đây là dạng

phổ biến nhất của hemọgiobin ngời trởng thành

+ HbA2 là sự tổ hợp của hai chuỗi a và hai chuỗi δ (α2δ2) Máu ngời

trởng thành chứa một lợng nhỏ HbA2 (chiếm khoảng 2% tổng số hemoglobin của ngời trởng thành) Phân tích bằng phơng pháp điện di thấy HbA2 chạy chậm hơn HbAl

- Hemoglobin ở trẻ sơ sinh: ở trẻ sơ sinh, hemoglobin chủ yếu là HbF.HbF là sự tổ hợp của hai chuỗi a và hai chuỗi γ (α2γ2) Hemoglobin này dần

đợc thay thế bằng HbAl và HbA2

2.1.2- Các loại hemoglobin bất thờng (hemoglobin bệnh lý)

Đến nay, ngời ta đã phát hiện ra khoảng 200 loại hemoglobin bệnh lý gọi là bệnh lý phân tử do các nguyên nhân:

+ Bất thờng về cấu trúc chuỗi: bao gồm bất thờng cấu trúc chuỗi a và bất

thờng cấu trúc chuỗi β Sự bất thờng cấu trúc chuỗi a ít gặp hơn bất

thờng cấu trúc chuỗi β

Ngời ta đã xác định đợc rất nhiều loại hemoglobin bất thờng ở chuỗi β

Đây là bệnh di truyền do thay đổi cấu trúc bậc 1 của chuỗi polypeptid Phổ biến nhất là bệnh HbS (bệnh thiếu máu hồng cầu liềm) Trong bệnh HbS vị trí thứ -6 của chuỗi β là glutamic đợc thay bằng valin: Sự thay đổi này gây nên sự thay

đổi hình dạng hồng cầu (hồng cầu có dạng hình liềm) dẫn đến thiếu máu và nhiều rối loạn khác Những ngời mắc bệnh này thờng tử vong trớc tuổi 30 ở khu vực Đông Nam á còn hay gặp bệnh HbE Trong bệnh HbE vị trí 26 của chuỗi β

là glutamin đợc thay bằng lysin Sự thay đổi này cũng gây nên sự thay đổi hình dạng hồng cầu (hồng cẩu có dạng hình bia) Đời sống hồng cầu ngắn Những ng-

ời mắc bệnh này thờng có số lợng hồng cầu tăng và có thể có thiếu máu nhẹ

+ Bất thờng về sự điều hoà tổ hợp chuỗi: điển hình là hội chứng

thalassemia do sự thiếu tổng hợp một loại chuỗi a hoặcβ gây các bệnh thiếu

máu dung huyết

2.2- Hem

Hem là một hợp chất của nhân porphyrin gắn với ion Fe++ ở trung tâm.Porphyrin gồm 4 nhân pyrol liên kết với nhau bằng 4 cầu metylen (- CH-) Mỗi vòng pyrol có một nguyên tử nitơ liên kết với Fe++ bằng liên kết đồng hoá trị Các vòng pyrol đợc ký hiệu I, II, III, IV Các vị trí thế trên vòng pyrol ký hiệu là

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8 Các cầu metylen đợc ký hiệu là α, β, γ, δ

Nhân porphyrin tìm thấy trong hemoglobin là protoporphyrin IX có các

nhóm thế sau đây:

Tên nhóm thế Ký hiệu Công thức

Metyl M - CH3

Vinyl V - CH= CH2

Acid propionic P - CH2 - CH2 – COOH

Trong phân tử protoporphyrin IX, các vị trí từ 1 đến 8 của các vòng pyrol, hydro đợc thay bằng các nhóm thế Bốn nhóm metyl ở các vị trí 1, 3, 5 , 8 Hai

nhóm vinyl ở các vị trí 2 và 4 Hai nhóm propionic ở các vị trí 6 và

7 Tất cả các vòng pyrol đều nằm trên một mặt phẳng của hem Sắt cấu tạo nên hêm là ion Fe++ và Fe++ nằm ở vị trí trung tâm liên kết với 4 nitơ của 4 vòng pyrol cũng có xu hớng nằm trên một mặt phẳng của 4 vòng pyrol

- Nguyên tử Fe++ của hem trong phân tử hemoglobin có thể có 5 hoặc 6 liên kết, tuỳ thuộc vào trạng thái mang hoặc không mang O2 của phân tử pyrol, liên kết thứ 5 là liên kết giữa Fe++ với vị trí His gần (đoạn xoắn F8 của mỗi chuỗi globin) Khi phân tử hemoglobin mang O2 thì sẽ hình thành liên kết thứ 6 của nguyên tử Fe++ trong hem, liên kết thứ 6 này là liên kết phối trí và hiện tợng mang oxy này là hiện tợng oxygen hoá chứ không phải oxy hoá

2.3 Phân tử 2,3 diphọsphoglycerat (DPG)

DPG gắn vào phân tử hemoglobin không mang oxy (deoxyhemoglobin), không

gắn vào phân tử hemoglobin mang oxy (oxyhemoglobin) DPG gắn vào khoang

rỗng trung tâm của phân tử deoxyhemoglobin, nơi 4 chuỗi polypeptid nằm sát kề

nhau DPG liên kết với 2 gốc acid amin có điện tích dơng của các chuỗi β là

lys+ 82, His + 143

DPG gắn vào hemoglobin có ảnh hởng lớn đến ái lực oxygen của nó

DPG làm giảm ái lực của hemoglobin với O2 khoảng 26 lần DPG gắn vào

deoxyhemoglobin theo tỷ lệ 1 DPG/1 Hb, theo phản ứng sau:

Hb-DPG + 4O2 Hb(O2)4 + DPG

Hem khi mang O 2

3- Cấu trúc phân tử của hemoglobin

Hemoglobin là một phân tử tetramer chứa 4 chuỗi polypeptid và 4 nhóm ngoại hem Mỗi chuỗi polypeptid kết hợp với một hem tạo một tiểu đơn vị của hemoglobin Qua nhiều công trình nghiên cứu về cấu hình không gian ba chiều của hemoglobin cho thấy: Hemoglobin là phân tử hình cầu nhám, có cấu trúc bậc 4 Các tiểu đơn vị của hemoglobin đều có cấu trúc bậc ba hoàn chỉnh và cuộn lại với nhau Các hem bị vùi sâu vào vùng kị nớc của các chuỗi, các chuỗi tơng tác với nhau và tơng tác với hem bằng các tơng tác ion, tơng tác hydro và lực Vanderwalls Trong phân tử hemoglọbin, các hem đều có nguyên tử Fe++ với

5 liên kết và nằm ngoài mặt phẳng của porphyrin khoảng 0,6 A Cấu hình hemoglobin mảnh mai và có bán kính rộng Khi hemoglobin mang oxy thì nguyên tử Fe++ sẽ liên kết phối trí với O2 hình thành liên kết thứ 6 Nguyên tử

Fe++ đợc kéo vào trung tâm và nằm trên mặt phẳng của porphyrin tạo lực đẩy giữa his F8 (his gần) với porphyrin Cấu hình này là dạng ổn định nhiệt động học nhất của nguyên tử Fe++ với 6 liên kết và bán kính của phân tử hemoglobin nhờ vậy mà thu nhỏ lại hơn, kéo theo ái lực của hemoglobin với oxy tăng lên

4- Tính chất của hemoglobin

Hàng ngày, hemoglobin của hồng cầu phải mang khoảng 600 lít oxy từ phổi đến các tổ chức Lợng oxy đợc mang bởi huyết thanh rất nhỏ, vì oxy hoà tan trong huyết thanh rất ít, gần nh tất cả lợng oxy đợc mang và vận chuyển trong máu nhờ hemoglobin của hồng cầu Hemoglobin của hồng cầu trong máu

động mạch bão hoà khoảng 96% với oxy, trong máu tĩnh mạch còn khoảng 64% bão hoà oxy

Hemoglobin có khả năng kết hợp thuận nghịch với O2 tạo thành

oxyhemoglobin theo phơng trình sau:

Hb + 4 O2 Hb (O2)4

(Đỏ thẫm) (Đỏ tơi)

Phân tử hemoglobin chứa 4 tiểu đơn vị, mỗi tiểu đơn vị có khả năng gắn

với một phân tử oxy, 1 g hemoglobin gắn đợc 1,34 ml O2 (l nguyên tử Fe ứng với

1 phân tử O2) Tuy nhiên, ái lực của oxy với một tiểu đơn vị của

hemoglobin mạnh hay yếu tuỳ thuộc vào tiểu đơn vị bên cạnh đã đợc gắn

oxy hay cha Khi có một hem trong 4 hem của hemoglobin gắn với oxy, nó

sẽ truyền tin sang cho các tiểu đơn vị còn lại qua tơng tác ở tiểu đơn vị đối

của nó Những tiểu đơn vị này tiếp nhận thông tin bằng cách tăng ái lực với

oxy

Sự tạo thành và phân ly oxyhemoglobin xảy ra rất nhanh ở hồng cầu, tuỳ

theo áp suất riêng phần của O2 (PO2) nồng độ H+ và áp suất riêng phần của

CO2 Khi máu về phổi ở đó có PO2 cao (13 KPa), lmmHg = 0,133 KPa (Kino Pascal), hemoglobin nhanh chóng kết hợp với oxy và ở áp suất này 96% hemoglobin đợc bão hoà O2 ở các tổ chức PO2 thấp (nh trong tế bào cơ lúc làm

việc PO2 chỉ còn 1 ,5 KPa) Khi máu qua tổ chức, một phần oxy sẽ rời hemoglobin của hồng cầu và đi vào tế bào, vì vậy độ bão hoà oxy trong máu tĩnh

mạch chỉ còn khoảng 64%

Nh vậy nhờ chức năng kết hợp với oxy mô tả ở trên mà hemoglobin đã

đảm nhận chức năng đặc biệt là vận chuyển oxy từ phổi đến tổ chức

Phản ứng này thuận nghịch và phụ thuộc vào áp suất riêng phần của CO2

và cả của O2 (hiệu ứng Bohn)

ở mô H+

HbO2 + H+ + CO2 Hb + O2

ở phổi CO2

4.1.3- Sự kết hợp với CO

Hemoglobin có ái lực rất mạnh với CO Khi CO kết hợp với hemoglobin

sẽ tạo thành carboxyhemoglobin (HbCO) rất bền vững: Mỗi hem trong hemoglobin có thể gắn 1 phân tử CO và ái lực của hemoglobin với CO lớn hơn ái lực với O2 210 lần Vì vậy CO có thể chiếm chỗ của O2 trong HbO2 HbCO không

có khả năng vận chuyển oxy Sự kết hợp của O2, CO2 Và CO với hemoglobin phụ thuộc vào áp suất riêng phần của khí đó Cho nên, khi điều trị ngộ độc CO, ngời

ta dùng hỗn hợp khí gồm 95 % O2 Và 5 % CO2 để kích thích hô hấp

CO kết hợp với hemoglobin tạo thành carboxyhemoglobin (HbCO) theo

Phơng trình sau:

Hb + 4 CO Hb (CO)4

4.2- Sự oxy hoá hemoglobin

Nhiều chất nh chlorat, nitrit, fericianur có khả năng oxy hoá Fe++ của

hemoglobin thành Fe+++ để tạo methemoglobin (MetHb), chất này không có

khả năng gắn oxy do đó không có chức năng hô hấp, làm cho cơ thể tím tái MetHb có nhiều trong cơ thể cũng có thể gây ngộ độc nhng không nguy hiểm lắm vì cơ thể có enzym diaphorase khử methemoglobin thành hemoglobin, nhng nếu cơ thể không khử độc kịp sẽ gây ngộ độc Một số chất nh xanh methylen, vitamin C cũng có khả năng khử MetHb thành hemoglobin

Hb MetHb + e

-4.3 Tính chất xúc tác của hemoglobin

Hemoglobin có tính chấ xúc tác giống nh enzym pentoxydase, nghĩa là có khả năng xúc tác phản ứng phân hủy nớc oxy già (H2O2) Ngời ta áp dụng tính chất này để tìm máu trong nớc tiểu, xác định sừ có mặt của máu trong công tác pháp y

HóA HọC NUCLEOTID Và ACID NUCLEIC

MụC Tiêu

1 Trình bày đợc cấu tạo của nucleotid

2 Trình bày đợc thành phần cấu tạo và liên kết chính trong phân tử adn

3 So sánh đợc nguồn gốc, vai trò, thành phần cấu tạo của ADN và ARN

NộI DUNG

1 Đại cơng

- Nucleotid tham gia vào quá trình chuyển hóa trong tế bào, polyme của chúng là

acid nucleic Nucleotid là hợp chất giàu năng lợng, nó điều khiển các quá trình

chuyển hóa trong tế bào Acid nucleic là nhóm ngoại của protein tạp thuộc loại

nucleoprotein Acid nucleic bao gồm acid deoxy ribonucleic (ADN) và acid

ribonucleic (ARN) Trật tự của acid amin trong mọi phân tử protein và trật tự của các mono nucleotid trong mọi phân tử ARN trong tế bào đợc định rõ bởi những

đoạn chịu trách nhiệm trên phân tử AND Những đoạn này chứa các thông tin di truyền cho việc tổng hợp các sản phẩm (protein hoặc ARN) gọi là các gen.

Base có nitơ Pentose

Phrin Pyrimidin Ribose Deoxyribose

Nucleotid gồm 3 thành phần đặc trng là base có nitơ, pentose và phosphoric

Thuộc loại dẫn xuất của purin gồm có: guanin (2- amino-6 hydroxypurin)

và adenin (6- amino purin) Thuộc loại dẫn xuất của pyrimidin bao gồm: cytosin

(2-hydroxy-6- amyno pyrimidin), uracil (2,6- dihydroxy pyrimidin) vµ thymin (2,6- ®ihydroxy-5- methyl pyrimidin):

C«ng thøc cña AMP, ADP, ATP

- AMP vòng (Adenosin 3/, 5/ Mong Phosphat): AMP vòng là chất trung gian trong sự thông tin của tế bào Các tế bào phải trả lời các tín hiệu xung quanh nh hormon và các tín hiệu hoá học khác ảnh hởng qua lại của các chất hoá học bên ngoài tế bào (thông tin thứ nhất) với chất nhận (receptor) trên bề mặt tế bào th-ờng dẫn đến sự sản sinh một chất thông tin thứ hai ở trong tế bào, chính chúng lần lợt dẫn đến sự thay đổi thích nghi ở trong tế bào Chất thông tin thứ hai này thờng là nucleotid, thờng gặp là AMP vòng.

AMP vòng đợc tạo thành từ ATP trong phản ứng xúc tác bởi enzym adenynatcyclase AMP vòng liên kết với màng bào tơng của tế bào AMP vòng

ảnh hởng trên nhiều chuyển hoá, nó cũng tham gia vào sự hoạt động của một số hormon

Amp vòng

3- Acid nucleic

Acid nucleic là polyme của nucleotid bao gồm ADN và ARN

3.1- ADN (acid deoxyribo nucleic)

ADN là polynucleotid - polyme của các deoxyribo nucleotid có ở nhân tế bào

3.1.1- Thành phần cấu tạo

ADN gồm 3 thành phần đặc trng là: H3PO4 Pentose (deoxy ribose) và base

có nitơ (adenin, guanin, thymin, cytosin)

3.1.2- Liên kết chính trong ADN

Liên kết chính trong ADN là liên kết phospho dieste nối các nucieotid để tạo thành polynucleotid Polynucleotid (ADN) đợc tạo thành bởi nhiều deoxyribo nucleotid liên kết lại với nhau bằng liên kết phospho dieste

Trong liên kết này nhóm 5/ hydroxyl của nucleotid này đợc liên kết với nhóm 3/ hydroxyl của nucleotid bên cạnh thông qua phân tử acid phosphoric

3.1.3- Cấu trúc phân tử AND

Năm 1953 Watson và Crick đã đa ra mô hình không gian ba chiều của AND.

- Phân tử AND gồm hai chuỗi polypeptid soắn ngợc chiều nhau xung quanh trục theo dạng chuyển từ trái xang phải Sự vòng xoắn của hai chuỗi quanh trục tạo ra một rãnh rộng và một rãnh hẹp xen kẽ lẫn nhau

- Mỗi một base của chuỗi này liên kết với một base của chuỗi khác trên cùng mặt phẳng bằng liên kết hidro giữa hai base theo quy luật bổ xung đôi base của Chargaff Đó là: ba liên kết hidro đợc tạo ra giữa guanin và cytocin và hai lien kết hidro giữa adenin và thymin

- Theo cấu trúc này thì cặp base ở sát với trục xoắn rồi đến deoxyribose và ngoài cũng là acid phosphoric Khoảng cách giữa hai acid phosphoric là 2nm

- Theo mẫu đầu tiên mà Watson và Crich đề ra: mỗi mononucleotid cách nhau 0,34nm và 10 cặp base có một chu kỳ xoắn dài 3,4nm nhng kết quả đo

đạc sau này thấy rằng mỗi chu kỳ xoắn dài 3,6nm và chứa khoảng 10,5 mononucleotid

- Trật tự các base nitơ trong chuỗi thứ nhất không giống trật tự trong chuỗi thứ hai mà trật tự base trong chuỗi thứ hai có tính bổ xung cho chuỗi thứ nhất Trong một cặp base nếu có adenin ở chuỗi thứ nhất thì thymin ở chuỗi thứ hai và ngợc lại Nếu guanin ở chuỗi thứ nhất thì cytosin ở chuỗi thứ hai và ngợc lại

3.1.4- Tính chất của ADN

- Tính chất biến tính : ADN trong dung dịch pH = 7 có độ nhớt cao Khi thay đổi

pH quá cao hoặc quá thấp, hoặc thay đổi đột ngột nhiệt độ tới 80 - 900C, Sợi xoắn kép ADN bị tan rã do liên kết hydro giữa các base nitơ của hai chuỗi xoắn kép bị phá hủy, kết quả là tạo thành chuỗi đơn Dạng xoắn kép sẽ đợc tạo thành khi đa pH hoặc nhiệt độ trở lại bình thờng Tính chất này của ADN đợc gọi là tình chất biến tình thuận nghịch

- Tính chất lai: Nếu hai ADN từ loài khác nhau có trật tự xắp xếp tơng đơng

có thể lại tạo với nhau bằng cách thay đổi nhiệt độ hoặc pH để tạo thành sợi

đơn, sau đó trộn lẫn hai loại ADN với nhau và đa về nhiệt độ hoặc

pH bình thuqờng sẽ tạo đợc phân tử lai

3.2- ARN (acid ribo nucleic)

ARN là polynucleotid - polyme của các ribonucleotid, có ở nhân tế bào là chủ yếu Ngoài ra, ARN còn có ở bào tơng và một ít ở ty thể

ARNt chiếm khoảng 15 % ARN của toàn bộ tế bào ARNt có cấu trúc chung là

hình lá chẻ ba, thờng cấu tạo từ 65 đến 110 ribonucleotid tạo thành

ARNt có hai chức năng:

- Hoạt hoá phân tử acid amin để acid amin dễ dàng tạo liên kết peptid trong quá trình tổng hợp protein Sau khi acid amin đợc hoạt hoá vận chuyển đến polyribosom (vì vậy có tên là ARN vận chuyển)

- ARNt nhận biết mã trên ARN thông tin.

*ARN thông tin (ARNm)

ARNm đợc tạo thành trong nhân tế bào từ một sợi ADN nhiễm sắc thể theo qui luật bổ xung đôi base ARNm chiếm 5% tổng số ARN của tế bào ARNm đợc coi là chất trực tiếp mang thông tin di truyền từ nhân đến

ribosom ở bào tơng để tổng hợp protein theo khuôn mẫu đã định sẵn

*ARN ribosom (ARNr) :

ARNr chiếm 80% toàn bộ ARN của tế bào ARNr kết hợp với protein tạo thành ribosom Ribosom là nơi tổng hợp protein

5 Guanin và Adenin là dẫn xuất của pyrimidin

6 Base nitơ tham gia cấu tạo ARN là Adenin, Guanin, Cytosin, Uracil

7 Phản ứng thủy phân ATP là phản ứng tạo năng lợng

8 AND có thể bị biến tính ở nhiệt độ lạnh

9 AND, ARN đều có ở trong bào tong của tế bào

10 Trong thành phần cấu tạo của AND, ARN đều có đờng pentose

Enzym và xúc tác sinh học

Mục tiêu

1 Nêu đợc bản chất và đặc điểm của enzym

2 Kể tên đợc các loại enzym theo phân loại quốc tế và các cách gọi tên enzym

3 Trình bày đợc cấu trúc phân tử và trung tâm hoạt động của enzym

4 Nêu đợc các dạng phân tử của enzym, cho ví dụ minh họa

5 Trình bày đợc tính đặc hiệu và các yếu tố ảnh hởng tới hoạt động của enzym

Quá trình trao đổi chất bao gồm hàng loạt các phản ứng hóa học diễn ra liên tục và liên quan chặt chẽ với nhau.Trong qua strinhf phản ứng hóa học ấy đều có

vai trò xúc tác của enzym Enzym là chất xúc tác sinh học, bản chất là protein,

do cơ thể sống tổng hợp lên Nhờ có enzym mà quá trình hóa học trong cơ thể xảy ra rất nhạy, với tốc độ rất nhanh trong điều kiên sinh lý bình thờng nh: nhiệt

độ và áp xuất không cao, pH môI trờng gần nh trung tính………

Lịch sử enzym đã có từ lâu Những nghiên cứu đầu tiên về quá trình hoạt động của enzym tiêu hóa bắt đầu từ thế kỷ 18 Vào đầu thế kỷ 19, ngòi ta đẫ xác định

đợc một loạt các chất hoạt động, sau này đợc gọi là enzym Trong thế kỷ 20, những nghiên cứu về enzym đợc phát triển mạnh mẽ hơn, đI sâu vào cơ chế hoạt

động, động học, cấu trúc phân tử, tính đặc hiệu của enzym, cách liên kết giữa enzym với cơ chất, với chất phối hợp Hiện nay, ng… ời ta đã xác định đợc hơn

2000 enzym khác nhau, trong đó hàng trăm enzym đã đợc kết tinh Nhiều vấn đề khác cũng đang đợc nghiên cứu trong lĩnh vực enzym học

2 Khái niệm về năng lợng hoạt hóa.

Vật chất thờng có sức ỳ hóa học cho nên dù cho hệ thống phản ứng đã đủ điều kiện nhiệt động học cần thiết nhng phản ứng vẫn không xảy ra đợc Muốn cho phản ứng thực sự xảy ra thì phảI cung cấp cho hệ thống một năng lợng cần thiết

để thắng sức ỳ kể trên, đó là năng lợng cần thiết để kích động những phân tử trong hệ thống phản ứng, tạo điều kiện cho các phân tử này ở vào trạng thái hoạt

động, sẵn sàng tham gia phản ứng

3 Vai trò của chất xúc tác và sự xúc tác trong cơ thể sống.

Theo định nghĩa, chất xúc tác là chất làm tăng cờng phản ứng hóa học nhng sau khi hoàn thành phản ứng, nó không bị biến đổi hoặc bị tiêu hao và không tham gia vào thành phần sản phẩm của phản ứng

- Chất xúc tác làm giảm năng lợng hoạt hóa và làm tăng tốc độ của phản ứng Một điều đáng chú ý là: Chất xúc tác không làm thay đổi chiều của phản ứng, không tạo ra dduwocj phản ứng

- Trong phản ứng thuận nghịch, do tác dụng làm tăng tốc độ phản dung nên chất xúc tác có khả nawnglamf cho phản ứng nhanh chóng đạt đợc trạng tháI cân bằng

- Chất xúc tác góp phần vào việc tạo thành sản phẩm trung gian của phản ứng, mỗi phản ứng trung gian đòi hỏi năng lợng hoạt hóa thấp hơn nhiều so với phản ứng không có chất xúc tác tham gia

Vai trò của chất xúc tác đợc mô tả ở sơ đồ sau.