Đại cương PROTEIN Chương 3

Vai trò- Sinh trưởng & phát dục , sinh sản - Trao đổi chất với môi trường xung quanh - Protein cấu trúc:tg cấu tạo tế bào , mô bào -Protein phi cấu trúc: chất có hoạt tính sinh học enzy

CHƯƠNG III

1 Đại cương

2 Amino acid: ĐN, tính chất, phân loại

3 Cấu tạo: peptide & cấu trúc của phân tử

4 Một số tính chất quan trọng của protein

5 Phân loại: lớp protein (protein đơn giản, protein phức tạp)

ĐẠI CƯƠNG

Định nghĩa

Protein bắt nguồn “protus”

Hóa học: protein là lớp chất hữu cơ trùng phân tựnhiên với các đơn phân tử là các α-amino acid

Sinh vật học: protein là lớp chất hữu cơ mang sựsống

Vai trò

- Sinh trưởng & phát dục , sinh sản

- Trao đổi chất với môi trường xung quanh

- Protein cấu trúc:tg cấu tạo tế bào , mô bào

-Protein phi cấu trúc: chất có hoạt tính sinh học

enzyme(xúc tác sinh học), kháng thể (chức năngbảo vệ), hormone (điều hòa sinh học)…

- Khi bị oxi hóa: cung 10-15% nhu cầu năng lượng

Tính hoạt quang (quay mặt phẳng phân cực): vì có ítnhất 1C bất đối (trừ glycine)

Tính chất Amino acid

Tính chất Amino acid

Điện tích phụ thuộc vào pH môi trường hòa tan:

carboxyl (_COOH) nhường H+ và nhóm amine (_NH2) nhận H+

Trong dung dich: tồn tại cation, lưỡng cực, anion Thay đổi pH của môi trường dẫn đến thay đổi số lượng các ion pH (tổng phân tử) = 0: điểm đẳng điện (pI)

Di chuyển trong điện trường phía cực dương

Di chuyển trong điện

trường phía cực âm

Phân loai Amino acid

Dựa trên cấu tạo hoá học hoặc một số tính chấtcủa gốc R:

- Nhóm không phân cực hoặc kỵ nước,

- Nhóm phân cực nhưng không tích điện,

- Nhóm tích điện dương

- Nhóm tích điện âm

- Nhóm có gốc R chứa nhân thơm

Nhóm không phân cực và kị nước

Phân cực nhưng không tích điện

Tích điện dương Tích điện âm

Gốc R chứa nhân thơm

Peptide & LK peptide

-Peptide: là sản phẩm tạo ra do sự ngưng tụ của cáca.amin (tức khử đi một ptử nước

-LK peptide: là LK giữa carboxyl (-COOH) của

a.amin trước & nhóm amin (-NH2) của a.min sau, kq

là lọai đi một phân tử H2O (n A.Amin: polypeptide,

n>50: protein)

-Lk peptide là LK đồng hóa trị và là Lk bền nhất trongtất cả lk của protein

Protein

 Có thể bạn sẽ thấy protein rất “trừu tượng” nhưng nó là thành phần không thể thiếu

cho một thực thể sống phức tạp

 Các “thực thể” luôn ở trạng thái linh động

để thực hiện chức năng của nó – đôi khi

nó cũng là dấu hiệu chỉ sự “bất thường”

Cấu trúc của protein

Cấu trúc bậc một (Primary Structure )

Cấu trúc bậc hai (Secondary Structure) Cấu trúc bậc ba (Tertiary Structure)

Cấu trúc bậc bốn (Quaternary Structure)

Cấu trúc bậc nhất (Primary Structure )

là cấu trúc của chuỗi polypeptide, trong đó cácamino acid nối với nhau bởi liên kết peptide, sắp xếp theo trình tự nhất định đặc trưng riêng chotừng lọai phân tử protein

Sườn peptide

Cấu trúc bậc 1 (tiếp theo)

 Cấu trúc bậc 1 chưa thể hiện hoạt tính

sinh học

Ý nghĩa:

- Trình tự sắp xếp cho biết tính chất hóa lý của protein Dấu hiệu nhận biết sự khác biệt của protein này với protein khác

- Cấu trúc bậc I là phiên bản của mã di

truyền, việc xác định được cấu trúc bậc I là

cơ sở để tổng hợp nhân tạo protein

Cấu trúc bậc hai (Secondary Structure)

- Là kết cấu cuộn xoắn trong không gian của chuỗi

polypeptide, các amino acid đều bất đối nên chúng cókhả năng quay tự do quanh nối liên kết của Cα

Xu hướng hình thành xoắn α-helix,  sheet

- Liên kết để ổn định là LK hydrogen

- Protein bậc 2 có thể xen lẫn cả α và β

Ý nghĩa: Cấu trúc không gian để hình thành cấu trúcbậc ba

α- helix

β sheet

Myoglobin (Kendrew 1958) và hemoglobin (Perutz 1960) chứng minh thực nghiệm cấu trúc bậc ba là

sự tương tác của cấu trúc bậc hai bởi một loạt các

cơ chế

Trong khi tương tác đường trục được xác định là tương tác hầu hết của cấu trúc bậc hai, thì cấu trúc

bậc ba là sự tương tác của các nhánh bên.

Là dạng cấu trúc không gian 3 chiều của chuỗi

polypeptide, protein có dạng cầu hay elip (enzyme, albumin, globulin…)

Cấu trúc bậc ba (Tertiary Structure)

Cấu trúc bậc ba (tiếp theo)

 Gập – used differently in different contexts –

most broadly a reproducible and recognizable 3 dimensional arrangement

 Domain – là một bộ phận và do các thành phần của protein tự gập lại trong không gian Đây là một bộ phận đại diện cho một cấu trúc đặc biệt

và có một đơn vị chức năng

 Trình tự hay motif (aka supersecondary

structure) a recognizable subcomponent of the fold – several motifs usually comprise a domain

Like all fields these terms are not used strictly

making capturing data that conforms to these

terms all the more difficult

Cấu trúc bậc ba (tiếp theo)

Ý nghĩa cấu truć bậc ba

 Là cấu trúc mang đặc trưng riêng cho

từng lọai protein phù hợp với chức

năng sinh học của chúng

 Là cấu trúc mang tính quyết định chức

năng sinh học của protein

 Vd : cấu trúc bậc ba của enzyme giúp các nhóm chức năng trên chuỗi polypeptide tụ họp thành lập trung tâm hoạt động của

enzyme - một vị trí đặc hiệu với cơ chất

mà enzyme xúc tác

•Cấu trúc bậc 4

- Là trạng thái tổ hợp hình thành từ nhiều

đơn hợp polypeptide đã có cấu trúc bậc

ba hoàn chỉnh bằng LK disulfit

- Rất nhiều protein phải ở cấu trúc bậc 4

mới thể hiện được hoạt tính sinh học

của chúng (Haemoglobin, myoglobin, chlorophyll…)

- Ý nghĩa: sự tham gia của các protein

dẫn đến sự đa dạng trong chức năng

sinh học của protein.

Một số tính chất của protein

 -Tính lưỡng tính

 - Trạng thái keo

 - Sự kết tủa và hòa tan

Tính lưỡng tính và điểm đẳng điện

- Điện tích của protein là trung bình cộng điện tích các amino acid cấu thành

- Điện tích phụ thuộc số lượng, loại, vị trí của các amino acid và pH của dung môi

- Tại pH của một dung môi nào đó, điện tích của protein = 0: điểm đẳng điện (isoelectric point)

- Ý nghĩa: dựa vào tính tích điện ở pH ngoài điểm đẳng điện và sự di chuyển của protein trong điện trường để tách biệt protein trong hỗn hợp nhiều protein

Lực đẩy của các protein cùng điện tích trong môi trường nước

Trạng thái keo của protein

 Trong môi trường nước, protein kết hợp với

nước trương lên trở thành dạng keo (trạng thái hydrate hoá)

 Phân tử nước bám vào các nhóm ưa nước như -NH2, -COOH

 Lớp áo nước bao quanh phân tử protein là một trong các yếu tố làm bền vững cấu trúc, ngăn cách các phân tử protein không cho chúng dính vào nhau để thành tủa

Trạng thái keo của protein

 Ý nghĩa: trạng thái keo tạo thành áp suất thẩm thấu đóng vai trò quan trọng trong

vận chuyển nước, chất dinh dưỡng và cặn

bã trong thành mạch

Sự hòa tan và kết tủa của protein

 ảnh hưởng của pH: độ tan thấp ở pH=pHi, độ tan tăng ở pH lớn hơn và nhỏ hơn pHi

 Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ trung tính

(alcohol, aceton…): làm giảm hydrate hóa của các ion protein trên bề mặt kết tủa

 Ảnh hưởng của nhiệt độ: 0-40 0C độ tan của đa

số protein tăng, ở khoảng 40-700C protein bắt đầu biến tính

Protein đơn giản

Albumin &globulin (lòng trắng, huyết thanh,

dinh dưỡng (khóang, axit béo, một số vitamin)

α-globulin: có trong lipoprotein và

glycoprotein.Tham gia chuyển hóa lipid và glucid

Albumin và globulin

 β –globulin: Vận chuyển và chuyển hóa kim loại (transferrin-vận chuyển Fe,

seruloplasmin- vận chuyển Cu)

 γ –globulin: lớp globulin miễn dịch (IgA, IgM, IgG, IgD, IgE)

Protamin & histone: là những protein có tính kiềmchứa nhiều amino acid kiềm(lys,agr ) Histone có

trong nhân tế bào, liên kết DNA tạo nhiễm sắc thể

Gluteline: là những protein thực vật không tan trongnước, hòa tan trong cồn 70-800

Scleroprotein: protein dạng sợi, biến tính tự nhiên, không bị enzyme thủy phân (collagen, elastin,

keratin)

Các protein phức tạp

gốc P gắn qua cấu trúc của serine

(caseinogen, ovovitellen, ictulin)

glucid(hexose, hexosamin Mucopoly

saccharide: gắn kết tế bào, chất nhầy

giảm ma sát

Lipoprotein = protein + lipid (hoăc dẫn xuất lipid: lecithin, cholesterol, acid phosphatidic…) Thànhphần cấu trúc màng

Chromoprotein= protein + hợp chất hemo (heme)Liên quan đến quá trình trao đổi khí

-Hemoglobin (Hb): huyết sắc tố

-Myoglobin (tạo sắc tố cơ): dự trữ oxy cơ

-Chlorophyl: diệp lục tố (quang hợp)

-Enzyme hô hấp- cytochrom: liên quan trao đổi khí

Hb= (globulin + heme)4 = 2α + 2β (1 chuỗi α hoặc βgắn với 1 heme vận chuyển được 1 oxy)

-1 chuỗi α gồm 141 a.a, β gồm 146 a.a

Fe 2+ : 2 liên kết chính và 2 liên kết phụ với nhân heme

2 liên kết phụ với 2 histidine nằm trongpolypeptide

Tùy thuộc áp suất khí mà nhân heme sẽ liên kết với

khí nào

- oxyhemoglobin(HbO2)

-Carbonhemoglobin (HbCO), Met Hb: Fe3+

Nucleoprotein = protein + nucleic acid