Hoá sinh I Trần Thị Xô

Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô Hoá sinh I Trần Thị Xô

ð I H C ðÀ N NG TRƯ NG ð I H C BÁCH KHOA

CHƯƠNG 1

PROTEIN

Gi a th k th 19, nhà hoá h%c ngư)i ð c Gerardus Mulder ñã chi t ñư3c m5t lo6i h3p ch8t ñ9c bi;t, chúng v>a có m9t @ t bào ñ5ng vAt, v>a có m9t @ t bào thBc vAt H3p ch8t này ñóng vai trò quan tr%ng trong sB tGn t6i cHa m%i t bào sinh vAt trên trái ñ8t Theo ñJ nghK cHa Berzelius M nhà hoá h%c ThNy ðiOn nPi ti ng, G Mulder ñ9t tên ch8t ñó là protein M theo ti ng la tinh

"proteos" có nghĩa là quan tr%ng hàng ñSu

Protein có phân tV lư3ng lWn, ñư3c c8u thành t> các axit amin Các axit amin trong phân tV protein liên k t vWi nhau bYng liên k t peptit VJ m9t c8u trúc và tính ch8t, protein có nh ng ñ9c tính không có @ b8t kỳ h3p ch8t h u cơ nào và chính nh ng ñ9c tính này b_o ñ_m ch c năng "cơ s@ sB sang" cHa protein Trình tB scp x p cHa các axit amin trong m6ch phân tV protein ñư3c

mã hoá trong b5 máy di truyJn cHa t bào, protein ñư3c tPng h3p trong t bào sang

Protein có tính ñ9c thù cao Protein cHa mei loài có nh ng ñ9c tính riêng bi;t, chúng ta có thf nhAn th8y sB khác bi;t này thông qua m5t sa tính ch8t c_m quan như màu scc, ñ5 c ng, ñ5 ñàn hGi cHa khai thKt

Protein là h3p ch8t quan tr%ng nh8t ñai vWi sB sang Trong cơ thf, protein ñóng vai trò là ch8t t6o hình chính, t6o nên c8u trúc cHa t bào Ngoài

ch c năng t6o hình, protein còn ñ_m nhAn nhiJu ch c năng quan tr%ng khác như:

1,M Xúc tác

Các protein làm nhi;m vN xúc tác trong cơ thf ñư3c g%i là enzym Enzym thBc hi;n xúc tác hSu h t các ph_n ng x_y ra trong cơ thf sang SB thi u hNt enzym hay sB ho6t ñ5ng không ñGng b5 cHa enzym trong cơ thf djn

ñ n sB rai lo6n trao ñPi ch8t, làm cho cơ thf sang không thf sinh s_n và phát trifn bình thư)ng ñư3c Hi;n nay, ngư)i ta ñã xác ñKnh ñư3c nhiJu lo6i enzym (trên 3500), nhiJu enzym ñã ñư3c chi t tách ra khpi t bào sang và ñư3c ng dNng trong nhiJu lĩnh vBc công ngh;, ñ9c bi;t là trong s_n xu8t thuac ch a b;nh và trong công ngh; thBc phqm

2,M V5n t6i

M5t sa protein làm nhi;m vN vAn chuyfn các ch8t trong cơ thf sang t>

vK trí này sang vK trí khác hay t> cơ quan này ñ n cơ quan khác trong cùng

m5t cơ thf Ví dN: Hemoglobin @ ñ5ng vAt, chúng k t h3p vWi O2 @ phPi và vAn chuyfn ñ n các cơ quan trong cơ thf và vAn chuyfn CO2 t> các mô trong

cơ thf ñf th_i ra ngoài qua phPi

Protein ñóng vai trò quan tr%ng trong vi;c vAn chuyfn các ch8t dinh dưsng qua thành ru5t vào máu và t> máu ñi ñên các t bào trong cơ thf Protein vAn chuyfn nhiJu thành phSn khác nhau trong cơ thf, ví dN lipoprotein là ch8t mang cHa các phân tV lipit, proteinMmetalothionin là ch8t vAn chuyfn ion ñGng ho9c ktm

Các cơ thf sang có thf vAn ñ5ng ñư3c là nh) các protein làm ch c năng chuyfn ñ5ng Hình th c vAn ñ5ng như sB di ñ5ng cHa tinh trùng, di ñ5ng cHa ñ5ng vAt ñơn bào (trùng roi), sB co cơ giúp chúng ta ñi l6i, nói cư)i, … ñJu

do các protein ñ_m nhAn Ví dN sB co cơ ñư3c thBc hi;n nh) chuyfn ñ5ng trư3t lên nhau cHa hai lo6i s3i protein là miozin (s3i to) và actin (s3i m_nh) 4,M B6o v=

Trong cơ thf ñ5ng vAt có nh ng protein ñ9c hi;u làm nhi;m vN b_o v; H; thang miOn dKch cHa cơ thf s_n xu8t ra các protein b_o v; ñư3c g%i là kháng thf Hi;n nay, ngư)i ta ñã bi t ñư3c nhiJu lo6i kháng thf có m9t trong máu ngư)i và ñ5ng vAt, chuyên làm nhi;m vN b_o v; cơ thf chang l6i sB xâm nhAp cHa nh ng protein l6, vi khuqn, virus Protein làm nhi;m vN ñông máu, bKt v t thương chang sB m8t máu cũng là nh ng nhân ta b_o v; H; thang enzym gi_i ñ5c cHa gan làm nhi;m vN b_o v; chang các ch8t ñ5c h6i cho cơ thf

Trong thBc vAt và c_ vi sinh vAt cũng có nh ng protein làm nhi;m vN b_o v;, thư)ng g9p là nh ng protein ñ5c có m9t trong t bào cơ thf cHa chúng

ñf chang l6i sB phá ho6i cHa các loài khác

5,M ði>u hoà

SB ho6t ñ5ng thang nh8t và ñGng b5 cHa m5t cơ thf là do các protein ñiJu hoà ñ_m nhAn Protein ñiJu hoà có thf là m5t enzym, m5t hormon, ch8t djn truyJn các xung ñ5ng thSn kinh, … Ví dN như vai trò cHa protein trong vi;c gi sB cân bYng nưWc trong t bào, n u lư3ng nưWc trong t bào quá nhiJu st djn ñ n phù nJ còn n u t bào bK m8t nưWc st djn ñ n kìm hãm ho9c ch8m d t ho6t ñ5ng cHa t bào M vì m%i ph_n ng ñJu x_y ra trong môi trư)ng nưWc SB ho6t ñ5ng ñGng b5, thang nh8t cHa các protein ñiJu hoà ñ_m b_o cho sB sinh trưWng và phát trifn bình thư)ng cHa m5t cơ thf sang

6,M Ki?n t o và ch@ng ñA cơ hCc

Nh ng protein làm nhi;m vN chang ñs và ki n t6o cơ h%c như colagen, elastin có m9t trong gân, sNn ñ_m b_o ñ5 mJm dyo, bJn v ng cHa các mô liên

k t z con tYm và m5t sa loài sâu có lWp vp b%c ngoài cho con cHa chúng có b_n ch8t protein ñf b_o v; và chang sB tác ñ5ng @ bên ngoài

7,M Truy>n xung ñ;ng th n kinh

SB djn truyJn các xung ñ5ng thSn kinh là m5t quá trình x_y ra vWi m5t tac ñ5 nhanh, ph c t6p, có sB tham gia cHa các protein, enzym Trong nhiJu trư)ng h3p, protein ñóng vai trò trung gian quy t ñKnh, ví dN như các protein

và dO bK nhiOm b;nh N u protein trong khqu phSn th c ăn th8p tWi 3%, chiJu cao ng>ng phát trifn, gi_m cân Khi thi u protein, thành phSn hoá h%c và c8u trúc cHa xương thay ñPi Khi lư3ng protein trong khqu phSn th8p tWi 5,5÷1,7%, xương ng>ng phát trifn Nh ng rai lo6n x_y ra trong cơ thf do thi u protein r8t ña d6ng và x_y ra @ nhiJu b5 phAn cHa cơ thf

2.1M Thành ph n nguyên t@

Ban lo6i nguyên ta chính xây dBng nên phân tV protein là: C, H, O, N Ngoài ra, trong protein còn ch a m5t lư3ng nhp lưu huỳnh T} l; phân trăm khai lư3ng trung bình cHa các nguyên ta này trong protein thư)ng nYm trong kho_ng:

C: 50÷55% M H: 6,5÷7,3% M O: 21÷24%

R M gac hydrocarbon (m6ch th„ng, m6ch vòng), gac R có thf ch a các nhóm ch c năng như: −COOH, −NH2 , −OH, −SH, Công th c c8u t6o cHa

20 axit amin trong thành phSn protein ñư3c giWi thi;u trong B_ng 1 Riêng Prolin nhóm −NH2 gcn vWi carbon α m5t liên k t N−H ñư3c thay th bYng liên k t N−C t6o thành d6ng m6ch vòng, do vAy, sB có m9t cHa prolin trong m6ch phân tV thư)ng có xu hưWng làm gAp m6ch

Có nhiJu cách phân lo6i axit amin trong protein, m5t trong các cách ñó

là dBa vào tính ch8t cHa m6ch bên (−R) không tham gia t6o liên k t peptit Theo cách này thì 20 axit amin ñư3c chia thành 3 nhóm như @ B_ng 2M1

B6ng 1: Công thQc cRu t o cSa các axit amin trong thành ph n protein

1, Axit amin v i m ch bên ion hóa

Tên gCi Công thQc cRu t o

αAxit Aspartic (Asp , D)1,88 3,65

α NH 3 +

10,53

εεεε NH 3 +

9,74

Arginine (Arg, R) 2,17 9,04

α NH 3+

12,48 guani dinium

10,76

Histidine (His, H) 1,82 6,00

imida zolium

9,17

α NH 3+

7,59

Tyrosine (Tyr, Y) 2,20 9,11

α NH 3+

10,07 phenolic – OH

5,66

Cisteine (Cys, C) 1,96 8,18

3, Aminoaxit v i m ch bên không phân c5c

TÊN G,I

1

α α_COOH

pK 2

α

Glycine (Gly, G) 2,34 9,60 5,97 Alanine (Ala, A) 2,34 9,69 6,00 Valine (Val, V)

2,32 9,62 5,96 Leucine (Leu, L)

2,36 9,60 5,98

Ngoài 20 axit amin ñã nêu trong B_ng 1, trong m5t sa protein có thf còn ch a m5t sa lo6i axit amin ít g9p khác như hydroxyprolin trong colagen, cacboxylglutamic trong protrombin, Ngư)i ta th8y rYng, có m5t sa axit amin có thf không hi;n di;n trong thành phSn c8u t6o cHa protein nhưng có m9t trong cơ thf sang và ñóng vai trò quan tr%ng trong sB chuyfn hoá các ch8t, vai trò cHa nhiJu axit amin lo6i này ñư3c tìm th8y @ các loài ñ5ng vAt có

vú như Ornithin, Citrullin, Taurin, βMAlanin,

2.3M Tính chRt cSa axit amin

2.3.1M Tính tan

Do sB có m9t cHa các nhóm mang ñi;n tích nên các axit amin dO tan trong các dung môi phân cBc như nưWc, rư3u Kh_ năng tan cHa mei lo6i axit amin là khác nhau Axit amin không tan trong các dung môi không phân cBc như benzen, ether, NH3 lpng là dung môi tat nh8t cho các axit amin

Các axit amin có m9t trong thành phSn c8u t6o protein ñJu có kh_ năng

k t tinh, tinh thf bJn @ nhi;t ñ5 20÷25°C

2.3.2M Tính ho6t quang

Tr> glyxin, còn t8t c_ các axit amin ñJu có ch a nguyên tV carbon b8t ñai nên chúng ñJu là nh ng ch8t ho6t quang Chúng có thf tGn t6i dưWi 2 d6ng ñGng phân quang h%c là D và L PhSn lWn axit amin trong cơ thf sang ñJu nYm @ d6ng L, nên d6ng L là d6ng mà cơ thf dO dàng h8p thN, cơ thf không h8p thN nhiJu axit amin d6ng D, riêng DMmethionine và DMphenylalanine thì

cơ thf ngư)i có thf h8p thN ñư3c

SB ñKnh vK cHa các nhóm ch c liên k t vWi carbon th 2 (carbon α) trong phân tV axit amin ñóng vai trò quan tr%ng trong vi;c hình thành m6ch polypeptit L8y ví dN trong trư)ng h3p cHa proline và hydroxyproline, sB ñKnh

vK cHa các nhóm ch c liên k t vWi carbon α trong phân tV axit amin djn ñ n hình thành d6ng g8p khúc m6ch khác nhau SB có m9t cHa LMProline thư)ng làm gãy cu5n m6ch polypeptit

M Proline có hai d6ng ñGng phân tương ng vWi hai d6ng g8p khúc trong m6ch polypeptit:

thf tGn t6i @ 3 tr6ng thái ion khác nhau Ví d : trong phân tV cHa m5t axit amin có ch a m5t nhóm −COOH và m5t nhóm −NH2 thì quá trình ñi;n ly có thf bifu diOn như sau:

ion dương ion lư?ng c5c ion âm

k1 và k2 là hYng sa phân ly (theo lý thuy t cHa Bronsted):

M pk cHa sB ñi;n ly tương ng vWi giá trK pH mà @ ñó, sB ñi;n ly ñ6t tr6ng thái cân bYng vJ nGng ñ5 ion:

pk1 = – log k1 ; pk2 = – log k2Tuỳ theo pH cHa môi trư)ng hoà tan mà các axit amin có thf mang ñi;n tích âm ho9c dương Trong môi trư)ng axit m6nh, axit amin tGn t6i @ d6ng ion dương; ngư3c l6i, trong môi trư)ng kiJm m6nh, tGn t6i @ d6ng ion âm Trong dung dKch nưWc, axit amin bao gi) cũng có 3 d6ng ion: cation, ion lưsng cBc

và anion, như vAy khi thay ñPi pH môi trư)ng st djn ñ n sB thay ñPi nGng ñ5 cHa các d6ng ion

T6i giá trK pH mà @ ñó, dung dKch axit amin trung hòa vJ ñi;n M nghĩa là t6i ñó, d6ng ion lưsng cBc chi m nhiJu nh8t, còn các d6ng anion và cation chi m ít nh8t và bYng nhau vJ sa lư3ng, axit amin không di chuyfn trong ñi;n trư)ng, pH cHa môi trư)ng ñó ñư3c g%i là pH ñ„ng ñi;n (pHi hay pI):

n là sa lư3ng ion dương cao nh8t trong m5t phân tV axit amin Ví d : vWi axit aspartic thì n=1; vWi lysine thì n=2; hay ñai vWi các monoMamino, monocarboxylic thì n=1

M Ph_n ng khV nhóm carboxyl: Khi tác dNng vWi Ba(OH)2 vWi sB có m9t cHa enzyme decarboxylase thu ñư3c amin tương ng:

M T6o ph c vWi các ion kim lo6i:

Muai cHa axit amin vWi Pb, Hg, Ag là nh ng ch8t không tan trong nưWc ðây là m5t tính ch8t mà ngư)i ta sV dNng ñf tách axit amin ra khpi hen h3p

M Tác d ng v i ninhydrin

Khi m5t phân tV axit amin tác dNng vWi hai phân tV ninhydrin trong ñiJu ki;n ñun nóng, st t6o thành CO2, NH3 , aldehyt và s_n phqm có màu xanh tím M s_n phqm có màu này h8p thN bưWc sóng cBc ñ6i @ 570 nm, ñây là

cơ s@ cHa phương pháp xác ñKnh axit amin bYng so màu Ph_n ng này cũng ñư3c áp dNng nhiJu trong các phương pháp scc ký, ñi;n di ñf xác ñKnh các

axit amin Riêng prolin và hydroxyprolin st cho s_n phqm có màu vàng Ph_n

ng này r8t nh6y, có thf phát hi;n ñ n microgram axit amin nên ñư3c dùng nhiJu trong phân tích ñKnh tính và ñKnh lư3ng CSn lưu ý rYng, ch} có các αMamin mWi gi_i phóng CO2 khi tác dNng vWi ninhydrin M còn các amin khác cho s_n phqm có màu xanh khi tác dNng vWi ninhydrin và không có CO2 thoát ra

M Tác d ng v i 1 fluoro 2,4 dinitrobenzen (Ph%n &ng Sanger)

Trong môi trư)ng kiJm y u 1MfluoroM2,4Mdinitrobenzen (FDNB) tác dNng vWi nhóm −NH2 tB do cHa axit amin, t6o djn xu8t có màu vàng Frederick Sanger ñã sV dNng ph_n ng này ñf xác ñKnh axit amin có ch a nhóm −NH2 tB do trong chuei polypeptit, thông qua ñó, có thf xác ñKnh trình

tB scp x p các axit amin trong chuei polypeptit ñó

M Tác d ng v i phenyl isothiocyanat (Ph%n &ng Edman)

Phenyl isothiocyanat (PITC) khi tác dNng vWi các αMamin st t6o thành axit phenylthiohydantoin, ch8t này trong môi trư)ng axit vWi dung môi là nitroMmethan st ñóng vòng t6o phenylthiohydantoin Ph_n ng này cũng ñư3c

sV dNng ñf xác ñKnh các axit amin nYm @ ñSu tAn cùng cHa chuei polypeptit có

ch a nhóm −NH2 tB do

M S* t+o thành liên k/t peptit

Liên k t peptit ñư3c t6o thành do sB k t h3p gi a nhóm αMcarboxyl cHa axit amin này vWi nhóm αMamin cHa axit amin kia và ñGng th)i, m5t phân tV nưWc bK lo6i ra Khi hai axit amin k t h3p vWi nhau st t6o thành m5t diMpeptit

N u diMpeptit này k t h3p thêm vWi m5t axit amin n a st t6o thành triMpeptit Quá trình ph_n ng ti p tNc ti p diOn st t6o thành tetraMpeptide, , polypeptit Như vAy n u có n phân tV axit amin k t h3p vWi nhau thì st t6o thành ñư3c (nM1) liên k t peptit và (nM1) phân tV nưWc T> 2 axit amin có thf t6o thành 2 lo6i dipeptit, t> 3 axit amin có thf t6o thành 6 lo6i tripeptit và t> n axit amin có thf t6o thành n ! peptit (Pn = n ! = 1.2.3… n)

SB hình thành m6ch polypeptit diOn ra trong cơ thf sang là m5t quá trình ph c t6p có sB tham gia cHa nhiJu enzyme M ñó là quá trình tPng h3p protein

Di peptit

ðf g%i tên các peptit nhp theo các gac axit amin, ngư)i ta thư)ng bct ñSu bYng tên cHa axit amin có nhóm −NH2 tB do và k t thúc bYng tên cHa axit amin có ch a nhóm −COOH tB do Các axit amin có nhóm −COOH tham gia t6o thành liên k t peptit thì tên g%i st có tAn cùng bYng YL

Ví dN: Alanine_Serine_Valine_Glycine →→→ g%i là: Alanyl Seryl Valyl Glycine

Qua cách g%i tên, ta nhAn bi t ngay trong chuei peptit trên ñSu AlanylM

có nhóm −NH2 tB do và ñSu Glycine có nhóm −COOH tB do ðf bifu thK thành phSn và trình tB scp x p cHa các axit amin trong chuei polypeptit ngư)i

ta còn dùng ký hi;u 3 ch cái ho9c ký hi;u 1 ch cái cHa các axit amin vi t

liJn nhau theo qui luAt ñư3c xác ñKnh, bct ñSu t> ñSu có nhóm −NH2 ñ n ñSu

có nhóm −COOH

Ngoài ra, còn tGn t6i m5t sa tên riêng như: Glutathion là Tripeptit GlutamylMCysteinylMGlycine hay Glucagon là m5t polypeptit gGm 29 axit amin

2.3.5M Tính c_m quan

Axit amin là nhân ta t6o vK chính cho các s_n phqm giàu protein, ñ9c bi;t là các s_n phqm ñã thu phân (có thf hoàn toàn ho9c m5t phSn) VK cHa m5t sa axit amin ñư3c trình bày @ B_ng 1.2

B6ng 2: V cSa m;t s@ a xit amin trong dung d ch nưic j pH 6_7

2.4M Axit amin không thay th?

Trong sa 20 axit amin thư)ng g9p trong thành phSn protein, có m5t sa axit amin mà cơ thf ngư)i và ñ5ng vAt không thf tB tPng h3p ñư3c mà ph_i l8y t> bên ngoài vào qua nguGn th c ăn g%i là axit amin không thay th

Trong trư)ng h3p @ nguGn dinh dưsng bK thi u hNt các axit amin này thì cơ thf không thf tB tPng h3p ñư3c ñf bù ñcp cho sB thi u hNt ñó ñư3c Chính vì vAy mà nó st _nh hư@ng trBc ti p ñ n các ho6t ñ5ng sang cHa cơ thf

và quá trình tPng h3p protein trong cơ thf

z ngư)i có 10 axit amin không thay th , trong ñó: Ngư)i lWn có 8 axit amin không thay th là: valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine, trytophan, lysine M Try em còn có thêm 2 axit amin n a là arginine và histidine

M5t trong nh ng tiêu chuqn ñánh giá ch8t lư3ng protein thBc phqm là ñ_m b_o ñSy ñH hàm lư3ng axit amin không thay th và t l; cân ñai gi a chúng trong protein

VJ m9t c8u t6o hóa h%c, có thf nói protein là m5t polymer mà monomer cHa nó là các axit amin Các axit amin này liên k t vWi nhau bYng liên k t peptit VJ m9t c8u trúc và các d6ng tGn t6i trong không gian cHa các protein có khác nhau, hi;n ngư)i ta phân bi;t 4 lo6i c8u trúc cHa protein: 3.1M CRu trúc b5c 1 và ñoc ñi9m cSa liên k?t peptit

C8u trúc bAc 1 cHa protein ñư3c mô t_ chi ti t qua công trình nghiên

c u vJ c8u t6o phân tV insulin cHa F Sanger và các c5ng sB cHa ông năm

1955 Công trình này ñư3c gi_i thư@ng Nobel vJ hóa h%c năm 1957

C8u trúc bAc 1 cHa protein là thành phSn và trình tB scp x p cHa các gac axit amin trong m6ch polypeptide Trình tB scp x p nghiêm ng9t cHa các gac axit amin trong m5t protein ñư3c mã hóa trong ADN

Hi;n nay, c8u trúc bAc 1 cHa nhiJu protein ñã ñư3c thi t lAp ða sa các protein có sa gac axit amin gi a 100 và 500, nhưng cũng có nhiJu protein có

sa lư3ng gac axit amin lWn hơn nhiJu C8u hình không gian và ñ5 dài các liên

k t peptide và chuei polypeptide ñư3c bifu diOn @ Hình 1M3

M Ban nguyên tV cHa liên k t peptide và hai nguyên tV carbon α nYm trong cùng m5t m9t ph„ng

M ð5 dài cHa liên k t gi a C–N là 1,325Å, nhp hơn ñ5 dài cHa liên k t ñơn C–N bình thư)ng là 1,47Å Ngư3c l6i, ñ5 dài cHa liên k t gi a C–O là

1,24Å l6i lWn hơn ñ5 dài cHa liên k t C–O bình thư)ng (1,21Å) Do ñó

có thf hình thành d6ng enol (kho_ng 40%) cHa liên k t peptide

M Liên k t peptit khá bJn (400J/mol), ñf phân cct liên k t này cSn năng lư3ng cao Liên k t peptit có thf thu phân trong axit, kiJm Trong t bào sang, liên k t peptit bK thu phân khi có m9t cHa các enzym ñ9c hi;u.Nghiên c u c8u trúc tinh thf cHa các peptide cho th8y, kích thưWc cHa các nhóm peptide ch a m5t sa gac axit amin như nhau thì bYng nhau, không

kf là nó ñư3c t6o thành b@i các axit amin nào

Khi nghiên c u vJ c8u hình không gian cHa protein, Linus Pauling và Robert Corry ñã ch ng minh rYng, chuei polypeptide có c8u t6o xocn ac Mô hình c8u t6o xocn α như sau: Mei vòng xocn gGm 3,6 gac axit amin (18 gac axit amin st t6o ñư3c 5 vòng xocn) M Kho_ng cách gi a các vòng xocn là 5,4Å (1,5Å cho mei axit amin) M Các gac bên cHa các axit amin không tham gia trBc ti p vào vi;c t6o thành m6ch polypeptide ñJu hưWng ra ngoài Góc xocn là 26° Có thf có xocn αMph_i và xocn αMtrái (ngư3c chiJu kim ñGng hG) C8u t6o xocn ñư3c gi bJn v ng nh) các liên k t hydro các liên k t hydro ñư3c hình thành tai ña gi a nhóm –CO cHa liên k t polypeptide này vWi nhóm –NH cHa liên k t nhóm peptide th 3 kJ nó (4 axit amin trong 1 kho_ng liên k t)

C8u trúc xocn α cHa protein có ñ5 bJn r8t cao và r8t phP bi n trong các protein, tuy nhiên sa lư3ng vòng xocn α trong mei protein phN thu5c vào sa lư3ng và trình tB scp x p các axit amin trong protein ñó M5t sa axit amin không có khuynh hưWng tham gia hình thành c8u t6o xocn, ngư3c l6i, m5t sa khác l6i ñóng vai trò chH ñ6o trong vi;c hình thành c8u t6o xocn

M5t sa kifu c8u t6o xocn khác cũng ñư3c xác ñKnh như c8u t6o xocn

310. Theo kifu c8u t6o này, trong mei vòng xocn có 3 gac axit amin C8u t6o

xocn αx và xocn αy thì có 4,4 và 5,2 gac axit amin trong 1 vòng xocn Các d6ng c8u t6o xocn này ít g9p hơn c8u t6o xocn α

Hình 2: ðoc ñi9m cSa liên k?t peptit

Hình 3: CRu t o xopn ααα_ph6i cSa chuqi polypeptide (I, III, V)

C2u trúc g2p n/p β: Là c8u trúc hình ch chi, tương tB như t) gi8y g8p

n p M9t liên k t peptide nYm trên m9t ph„ng g8p n p (m9t ph„ng t) gi8y), các gac bên R cHa các axit amin có thf @ trên ho9c @ dưWi m9t ph„ng g8p

n p Ba thành phSn cơ b_n –CH, –NH và –CO– scp x p thành m5t góc 120°, m6ch polypeptid bK gAp l6i @ –CH, t6o thành c8u trúc g8p n p Các m6ch polypeptit nYm kJ nhau liên k t vWi nhau bYng liên k t hydro gi a nhóm –CO– cHa m6ch này vWi nhóm –NH– cHa m6ch kia Kho_ng cách trên trNc gi a hai gac axit amin kJ nhau là 3,5Å (@ xocn α là 1,5Å) Có hai kifu g8p n p β: song song và ñai song song

M G2p n/p ki4u song song ñư3c hình thành khi các ño6n polyMpeptide nYm

kJ nhau có trình tB scp x p các nhóm −−−−NH và −−−−CO theo cùng m5t hưWng Ví

dN các ño6n ñi theo cùng chiJu t> ñSu −−−−NH2 ñ n ñSu −−−−COOH cHa chuei polypeptide hay ngư3c l6i, C8u trúc g8p n p kifu song song là c8u trúc cHa fibroin cHa tơ tYm

M G2p n/p β ki/u ñ6i song song có trình tB scp x p ngư3c l6i Các ño6n peptide nYm kJ nhau có hưWng scp x p ngư3c nhau ðo6n này có chuei polypeptide ñi theo chiJu t> ñSu −−−−NH2 ñ n ñSu −−−−COOH, còn ño6n nYm kJ nó thì ñi theo chiJu t> ñSu −−−−COOH ñ n ñSu −−−−NH2 cHa chuei polypeptide

Kifu ñai song song có thf tìm th8y @ m5t sa protein hình cSu khi m6ch polypeptit bK ñ_o hưWng (m5t chuei polypeptide khi nó tB cu5n gAp l6i)

M C2u trúc m7t cong β: Là c8u trúc mà chuei polypeptide có thf tB g8p l6i thành m5t c8u hình có góc và ñư3c Pn ñKnh nh) liên k t hydro Mei m5t m9t cong ch a 4 gac axit amin:

Hình 4: Mô hình cRu trúc cSa m;t mot cong β 3.3M CRu trúc b5c 3

C8u trúc bAc 3 là c8u trúc không gian ba chiJu cHa m6ch polypeptit trong ñó có ño6n có c8u trúc bAc 2 hoàn ch}nh cũng có ño6n có c8u trúc vô ñKnh hình ñ9c trưng cho t>ng lo6i protein riêng bi;t Trong thBc t , nhiJu protein có c8u trúc bAc 3 tGn t6i dưWi d6ng hình cSu Nguyên nhân làm cho các phân tV protein có thf cu5n l6i thành hình cSu là vì sB tương tác gi a các nhóm bên (gac R) cHa axit amin Do sB tương tác này mà c8u trúc bAc 2 ñJu ñ9n bK bi n d6ng, djn ñ n hình thành c8u trúc bAc 3 Như vAy, @ c8u trúc bAc

3, chuei polypeptide có nh ng vùng có c8u trúc bAc 2 xác ñKnh, có nh ng vùng có c8u trúc g8p nêp β và nh ng vùng xocn ngju nhiên làm cho phân tV cu5n l6i có d6ng hình cSu Myoglobin là m5t protein có c8u trúc bAc 3 ñư3c Kendrew xác ñKnh bYng phương pháp chNp nhiOu x6 tia X

ð9c ñifm quan tr%ng trong c8u trúc bAc 3 là sB hình thành nh ng vùng k“ nưWc do các gac bên không phân cBc cHa các axit amin h3p thành NhiJu nghiên c u ñã ch ng minh rYng, c8u trúc bAc 3 ñư3c gi vũng và Pn ñKnh chH

y u do sB tương tác k“ nưWc và liên k t hydro

Ngoài ra, ngư)i ta cũng tìm th8y liên k t disulfur (–S–S–) @ m5t sa protein có c8u trúc bAc 3, song sB hình thành cSu disulfur không ph_i là lBc chH ñ6o làm cho m6ch polypeptide cu5n l6i, mà nó ñư3c hình thành ngju nhiên khi các nhóm –SH cHa các gac axit amin trong chuei polypeptide ñã cu5n l6i nYm kJ nhau

CSu disulfur ñóng vai trò gi v ng và Pn ñKnh c8u trúc bAc 3 PhSn lWn các protein hình cSu có c8u trúc bAc 3, có các gac axit amin k“ nưWc quay vào trong M còn các gac axit amin ưa nưWc phân ba trên bJ m9t

3.4M CRu trúc b5c 4

Khi trong m5t protein có các "ph9n dư i ñơn v<" thì sB scp x p cHa các gac axit amin cHa các "ph9n dư i ñơn v<" trong phân tV protein ph_i ñư3c xác ñKnh ch9t cht, t6o ra d6ng c8u trúc g%i là c8u trúc bAc 4

Các c8u trúc bAc 4 thư)ng có d6ng hình cSu vì các phSn "ph9n dư i ñơn v<" thư)ng có c8u trúc bAc 3 Các phSn "ph9n dư i ñơn v<" liên hi;p l6i vWi nhau nh) các tương tác phi ñGng hóa trK như: tương tác tĩnh ñi;n, tương tác k“ nưWc, liên k t hydro,

Ví d : Phân tV hemoglobin có 4 "ph9n dư i ñơn v<", gGm 2 chuei α và 2 chuei β

Ho6t tính sinh h%c cHa protein liên quan mAt thi t ñ n c8u trúc bAc cao cHa chúng M5t khi c8u trúc bAc cao cHa m5t protein bK thay ñPi, thì chcc chcn

nó st bK m8t ho6t tính sinh h%c ban ñSu cHa nó ðGng th)i, sa lư3ng và trình

tB scp x p ñ9c trưng riêng cHa các gac axit amin trong chuei polyMpeptide quy t ñKnh cho vi;c hình thành c8u trúc bAc cao cHa phân tV protein

4.1M Kh@i lưwng và hình d ng phân ty protein

Protein có khai lư3ng phân tV lWn và r8t khác nhau: có nh ng protein

có khai lư3ng phân tV kho_ng 10.000 Dalton, nhưng cũng có nh ng protein

mà khai lư3ng phân tV lên ñ n hàng tri;u Dalton B_ng 5M2 giWi thi;u khai lư3ng phân tV cHa m5t sa protein

Có nhiJu phương pháp ñf xác ñKnh khai lư3ng protein như: ño tac ñ5 lcng vWi ly tâm siêu tac, scc ký c5t rây phân tV, ñi;n di, Mei phương pháp

có nh ng ñ9c ñifm ưu vi;t riêng Tat nh8t, ñf có m5t giá trK chính xác, cSn k t h3p nhiJu phương pháp

B6ng 2: Kh@i lưwng phân ty và ñi9m ñzng ñi=n cSa m;t s@ protein

M Hình s?i: Nh ng protein này có t l; trNc dài trên trNc ngcn lWn hơn 20 (ho9c hơn nhiJu), như keratin cHa tóc, fibroin cHa tơ, miozin cHa cơ, ð5 nhWt cHa m5t dung dKch protein phN thu5c vào khai lư3ng phân tV, hình d6ng cHa protein và nGng ñ5 cHa chúng NhiJu nghiên c u cho th8y rYng, ñ5 nhWt cHa m5t dung dKch protein hình s3i cao hơn so vWi protein hình cSu có cùng tr%ng lư3ng phân tV và cùng nGng ñ5 dung dKch

4.2M Tính tan cSa protein

Kh_ năng tan cHa protein phN thu5c vào nhiJu y u ta như:

M C8u t6o phân tV, thành phSn và trình tB scp x p cHa các axit amin

Protein có thf bK k t tHa khi nGng ñ5 ion cHa m5t sa muai trung tính cao Ngư)i ta thư)ng sV dNng muai (NH4)2SO4 , Na2SO4 , muai phosphat ñf

k t tHa protein Các muai này có kh_ năng tác dNng là tat nh8t khi pH @ ñifm ñ„ng ñi;n

Protein cũng bK k t tHa bYng các dung môi không phân cBc (các dung môi này có thf pha vWi nưWc @ m5t t l; nh8t ñKnh nào ñó), như metannol, etanol, acetol ðf k t tHa protein, tat nh8t, nên thBc hi;n @ nhi;t ñ5 th8p Khi tách và làm s6ch protein, trong nhiJu trư)ng h3p, ngư)i ta dBa vào tính tan cHa chúng

Protein có thf k t tHa thuAn nghich và k t tHa không thuAn nghKch K t tHa thuAn nghKch là trư)ng h3p sau khi bK k t tHa, n u ta lo6i bp y u ta k t tHa (các muai trung tính ch„ng h6n) protein có thf tr@ vJ vWi tr6ng thái ban ñSu

K t tHa không thuAn nghKch là trư)ng h3p ngư3c l6i, sau khi lo6i bp y u ta k t tHa protein không thf tr@ vJ tr6ng thái ban ñSu hay nói cách khác là ñã bK bi n tính

4.3M Tính ñi=n ly lưAng tính

Tương tB như axit amin, protein cũng có tính ñi;n ly lưsng tính Có thf nói, protein là m5t polyelectrolys M vì nó ch a các nhóm mang ñi;n tích âm và dương trên bJ m9t cHa chúng Sa lư3ng các nhóm mang ñi;n tích phN thu5c vào thành phSn cHa các axit amin c8u t6o nên chúng và pH môi trư)ng

T6i ñifm ñ„ng ñi;n pI (isoelectric point), phân tV trung hòa vJ ñi;n M

t c tPng ñi;n tích dương bYng tPng các ñi;n tích âm ðifm ñ„ng ñi;n cHa protein thư)ng @ ngoài giá trK pH trung hòa, vì tPng sa lư3ng các nhóm mang ñi;n tích dương không bYng tPng sa lư3ng các nhóm mang ñi;n tích âm ðGng th)i, kh_ năng phân ly cHa mei nhóm cũng khác nhau

z môi trư)ng pH<pI, phân tV mang ñi;n tích dương và ngư3c l6i, @ pH>pI, phân tV mang ñi;n tích âm Sa lư3ng các nhóm mang ñi;n tích có thf xác ñKnh bYng cách xây dBng ñư)ng chuqn ñ5 cHa protein bYng axit và kiJm 4.4M SF bi?n tính cSa protein

4.4.1M Khái ni;m vJ sB bi n tính

M5t protein bK bi n tính khi c8u trúc cHa nó bK bi n ñPi kèm theo sB thay ñPi các tính ch8t và kh_ năng sinh h%c cHa nó Khi bK bi n tính, các liên

k t phi ñGng hóa trK (liên k t hydro, tương tác k“ nưWc, tương tác tĩnh ñi;n, )

bK phá vs djn ñ n c8u trúc bAc 2, bAc 3, bAc 4 cHa protein bK bi n ñPi, c8u trúc bAc m5t không thay ñPi

Sau khi bK bi n tính, protein thư)ng có m5t sa bifu hi;n như:

+ ð5 hòa tan và kh_ năng gi nưWc gi_m, do các nhóm k“ nưWc l5

M Bi/n tính do tác ñAng cBa nhiCt

Nhi;t ñ5 là tác nhân gây bi n tính thư)ng g9p DưWi tác dNng cHa nhi;t ñ5 cao, m5t sa liên k t kém bJn như liên k t hydro, liên k t wal der walls,

…bK phá hu djn ñ n phá vs c8u trúc bAc cao như c8u trúc xocn, c8u trúc g8p

n p, …làm phân tV giãn m6ch VAn tac bi n tính phN thu5c vào nhi;t ñ5, nhi;t ñ5 càng cao sB bi n tính càng nhanh Không nh ng nhi;t ñ5 cao mà nhi;t ñ5 th8p cũng làm bi n tính protein Khi h6 nhi;t ñ5, sB phân ly, sB scp

x p các tifu ñơn vK trong phân tV protein thay ñPi djn ñ n sB bi n tính protein Ví dN protein cHa tr ng, cHa s a, m5t sa protein cHa ñAu tương cũng

bK k t tHa khi @ nhi;t ñ5 l6nh Các protein có t} l; "axit amin k“ nưWc/ axit amin" có cBc cao thì dO bK bi n tính @ nhi;t ñ5 th8p

SB bi n tính cHa protein do nhi;t thư)ng phN thu5c vào b_n ch8t và nGng ñ5 cHa protein, ho6t ñ5 cHa nưWc, pH, b_n ch8t và lBc cHa các ion có m9t

NhiJu protein bK bi n tính @ nhi;t ñ5 50÷60°C trong môi trư)ng nưWc M5t sa protein bK bi n tính @ nhi;t ñ5 th8p, ñ9c bi;t là m5t sa enzym bK bi n tính khi h6 nhi;t ñ5 t> 30÷0°C

M Bi/n tính do tác ñAng cơ hDc

NhiJu tác ñ5ng cơ h%c như nhào tr5n, ñAp, giã, cct, … t6o ra m5t lBc cct có thf làm ñ t m6ch ho9c phá vs c8u trúc bAc 2, bAc 3, làm bi n tính protein

M Bi/n tính do tác ñAng cBa mAt s6 các tác nhân vFt lý

Là tác ñ5ng cHa các tia b c x6, tia cBc tím, các tia ion hoá Các axit amin có vòng thơm h8p thN m6nh tia cBc tím Các tia có năng lư3ng cao làm

bi n ñPi hình thf, oxy hoá m5t sa gac axit amin, phá hHy liên k t ñGng hoá trK, phá vs cSu disulfur gây bi n tính protein

M Bi/n tính do tác ñAng cBa các tác nhân hoá hDc

PhSn lWn các protein bK bi n tính trong dung dKch guanidine hydroMcloride có nGng ñ5 4÷8M hay trong dung dKch urê nGng ñ5 8÷10M

Các dung môi h u cơ là nh ng tác nhân gây bi n tính protein, vì chúng phá vs tương tác k“ nưWc và làm bi n ñPi các lBc hút tĩnh ñi;n van làm Pn ñKnh c8u trúc phân tV Các ch8t ho6t ñ5ng bJ m9t cũng là nh ng tác nhân gây

bi n tính protein, chúng tác dNng như nh ng ch8t trung gian gi a vùng k“ nưWc cHa protein và môi trư)ng háo nưWc, do ñó, gây phá hu các liên k t k“ nưWc djn ñ n làm giãn m6ch phân tV protein

Ph_n ng Biure là ph_n ng ñ9c trưng cHa liên k t peptide T8t c_ các ch8t có ch a t> hai liên k t peptit tr@ lên ñJu cho ph_n ng này Trong môi trư)ng kiJm m6nh có gia nhi;t, các ch8t có ch a t> hai liên k t peptide tr@ lên tác dNng vWi CuSO4 t6o ra ph c ch8t có màu tím ho9c tím ñp Ph c ch8t này

có cBc ñ6i h8p thN @ bưWc sóng 540mm Ph_n ng này ñư3c sV dNng ñf ñKnh tính và ñKnh lư3ng protein ð5 nh6y cHa ph_n ng tăng lên nhiJu lSn khi có thuac thV FolinMCiocalteau Phương pháp Lowry là phương pháp ñKnh lư3ng protein bYng cách sV dNng thuac thV FolinMCiocalteau Thuac thV FolinMCiocalteau có ch a axit phosphomolipdic và axit phosphovonphramic, các ch8t này st ph_n ng vWi các gac Tyr và Trp trong phân tV protein, t6o ph c

có màu xanh, h8p thN cBc ñ6i @ bưWc sóng 750 nm Trong phương pháp này, @ giai ño6n ñSu thBc hi;n ph_n ng Biure, sau ñó mWi cho thuac thV vào ðây là phương pháp có ñ5 nh6y cao, ñư3c nhiJu nhà nghiên c u sV dNng (có thf phát hi;n vWi nGng ñ5 protein là 1˜ g/cm3 )

V8n ñJ phân lo6i protein g9p không ít khó khăn b@i vì protein r8t ña d6ng vJ c8u trúc và ch c năng ðf phân lo6i, ngư)i ta thư)ng dBa vào hình d6ng, phân tV lư3ng, thành phSn hóa h%c, tính tan cHa protein

DBa vào thành phSn hóa h%c, protein ñư3c phân thành hai nhóm:

M Protein ñơn gi_n: ch a các gac axit amin trong thành phSn c8u t6o

M Protein ph c t6p: ngoài các gac axit amin, trong thành phSn c8u t6o còn

có phSn không mang b_n ch8t protein như ion kim lo6i, gac ñư)ng, gac axit phosphoride,

Protein ñơn gi_n ñư3c phân thành các nhóm nhp dBa theo tính tan cHa chúng như sau:

1,_ Albumin:Tan trong nưWc, bK k t tHa @ nGng ñ5 muai (NH4)2SO4 khá cao (70÷100% ñ5 bão hòa) và không bK bi n tính trong dung dKch (NH4)2SO4nGng ñ5 cao

2,_ Globulin:Không tan ho9c tan r8t ít trong nưWc, tan trong dung dKch loãng cHa các muai trung tính như NaCl, KCl, Na2SO4, bK k t tHa trong dung dKch (NH4)2SO4 bán bão hòa

3,_ Protamin và histon:Protein kiJm có ch a nhiJu axit amin kiJm tính như lysine arginine, tan tat trong nưWc, không tan trong dung dKch amoniac loãng Phân tV lư3ng nhp, bJn dưWi tác dNng cHa nhi;t, dO t6o muai vWi các axit vô cơ và phSn lWn vWi axit nucleic @ nhân t bào

4,_ Prolamin: Không tan trong nưWc, nhưng tan trong etanol ho9c izoMpropanol 70÷80% Là lo6i protein có nhiJu trong m5t sa h6t hòa th_o

5,_ Glutelin:Tan trong dung dKch kiJm ho9c axit loãng Glutelin có trong n5i nhũ cHa h6t hòa th_o và m5t sa h6t cHa cây khác

Protein ph c t6p ñư3c phân thành các nhóm nhp dBa vào b_n ch8t cHa các nhóm ngo6i như:

1,M Glicoprotein: Nhóm ngo6i có b_n ch8t gluxit, có thf là m5t monoMsacarit, oligosacarit hay djn xu8t cHa chúng

2,M Phosphoprotein: Nhóm ngo6i là axit phosphoric

3,M Lipoprotein: Nhóm ngo6i là lipit Lipoprotein ñóng vai trò quan tr%ng trong quá trình vAn chuyfn lipit trong cơ thf

4,M Nucleoprotein: Nhóm ngo6i là axit nucleic, có m9t trong nhiOm scc thf 5,M Metaloprotein: Là nh ng protein có ch a ion kim lo6i như Fe, Mg, Cu,

Mn, …

6,M Chromoprotein: Nhóm ngo6i là h3p ch8t h u cơ có màu như nhóm ngo6i HEM cHa hemoglobin có ch a sct có màu ñp hay nhóm ngo6i cHa các flavoprotein là FAD có màu vàng

Các protein thBc phqm r8t ña d6ng DBa vào nguGn gac và tính ch8t ñ9c trưng, có thf phân thành các nhóm h; thang protein cHa: thKt, cá; tr ng; s a; máu; lúa mì và cHa ñAu tương

7.1M Protein cSa th t

H; thang protein cHa thKt có thf phân là 3 nhóm: Protein cHa ch8t cơ, protein cHa s3i cơ và protein cHa mô liên k t

M Protein cBa ch2t cơ

Mei s3i cơ ñư3c t6o nên t> r8t nhiJu s3i tơ cơ x p song song vWi nhau, ñư3c b%c trong m5t bào tương, g%i là ch8t cơ

Protein tiêu bifu nh8t cHa ch8t cơ là mioglobin Mioglobin là protein quy t ñKnh màu scc cHa thKt, cá và thư)ng chi m 90% tPng lư3ng các scc ta cHa thKt bò Nhóm ngo6i cHa mioglobin là Hem Tr6ng thái oxy hóa cHa Fe trong Hem (Fe+2 ho9c Fe+3) cũng như b_n ch8t cHa các c8u tV nai vWi Fe trong nhân Hem (O2, NO, CO) là nguyên do làm thay ñPi màu scc cHa thKt

D6ng oxyhóa cHa mioglobin là metminoglobin, là scc ta nâu trong thKt

và các s_n phqm cHa thKt

Oxymioglobin là ch8t dB tr cho cơ có màu ñp ñAm (dO dàng nhAn th8y

nó trên bJ m9t thKt tươi), nguyên tV Fe trong nhân Hem có hóa trK 2

Ph_n ng oxyhóa oxymioglobin thành metminoglobin và ph_n ng khV ngư3c l6i liên tNc x_y ra @ trong cơ và c_ sau khi gia súc bK gi t m5t th)i gian

ðf b_o v; màu scc cHa thKt tươi cSn t6o ñiJu ki;n ñf ph_n ng khV ngư3c chi m ưu th Có thf chuyfn metminoglobin thành desoxyminoglobin khi có m9t cHa các tác nhân khV như glucose, axit ascobic

M Protein cBa s?i cơ

S3i tơ cơ ñư3c t6o thành t> thW s3i thô miozin và thW s3i m_nh actin nYm xen kt và song song vWi nhau Protein tơ cơ chi m trên 50% lư3ng protein cHa cơ, có thf chia thành 2 nhóm:

+ Protein co rút như: miozin, actin

+ Protein ñiJu hòa co rút như: tropomiozin, troponin, αMactinin, βMactinin

α Phân tV có ch a 40 nhóm –SH, nhưng l6i không có cSu disulfur DưWi tác dNng cHa trypsin, phân tV st bK cct thành 2 m_nh

Miozin có ho6t tính ATPMaza, có kh_ năng tB liên k t thuAn nghKch vWi actin thành ph c miosinMactin

chuei polypeptide có c8u trúc bAc 3 (GMactin) Phân tV GMactin có ch a m5t phân tV ATP và m5t ion Ca+2 Khi nGng ñ5 ion Ca+2 ho9c Mg+2 cao (trên 1mM), GMactin tB trùng h3p thành FMactin Các s3i ñư3c cu5n l6i thành xocn

ac kép Mei s3i có 340÷380 monome (GMactin), Trong quá trình trùng h3p, ATP liên h3p vào GMactin bK thHy phân thành ADP và phosphat vô cơ

M Protein cBa khung m+ng

Là nh ng protein cHa màng s3i cơ, cHa mô liên k t Colagen và elastin

là hai protein chi m trên 50% lư3ng protein cHa khung m6ng

Colagen có trong xương, da, gân, sNn và trong h; thang tim m6ch Nó

là protein hình s3i không ñàn hGi ñư3c, do ñó, b_o v; cơ chang l6i sB kéo căng Khi xV lý nhi;t, các s3i colagen co l6i, sau ñó bK gelatin hóa khi nhi;t tăng cao Khi gelatin hóa, các s3i bK phân ly, c8u trúc xocn bK duei ra

z tr6ng thái tB nhiên, colagen ch} bK pepxin và colagenaza thHy phân Sau khi bK bi n tính nhi;t thì trypxin, chimotripxin và carboxypeptidaza mWi

có thf thHy phân ñư3c

Elastin là protein có màu vàng, có nhiJu trong thành các ñ5ng m6ch, trong các dây chYng, ñat sang cHa ñ5ng vAt có xương sang Elastin có c8u trúc s3i, phân tV gGm αMelastin (M=70.000) và βMelastin (M=50.500) nai vWi nhau bYng r8t nhiJu cSu ñGng hóa trK

Khi n8u trong nưWc, elastin ch} bK trương ra mà không hòa tan Nó là protein r8t bJn vWi axit, bazơ và các enzyme proteaza

7.2M Protein cSa cá

H; thang protein cHa cá r8t giang h; thang protein cHa thKt, nhưng gi a hai h; thang protein này có m5t sa ñ9c ñifm khác nhau:

M Các s3i cơ @ cá ngcn hơn @ thKt và ñư3c tP ch c thành nh ng lWp mpng

M Miozin r8t khó tách ra khpi actin Protein r8t nh6y vWi bi n tính nhi;t và r8t dO bK thHy phân b@i proteaza hơn miozin @ ñ5ng vAt máu nóng Hàm lư3ng mô liên k t trong cơ cá th8p hơn

Các protein cHa ch8t ñ;m (khung m6ng) ch} chi m 3÷10% tPng lư3ng protein Nhi;t ñ5 gelatin hóa cHa colagen cá th8p hơn nhi;t ñ5 này @ thKt 7.3M Protein cSa trQng

Ovalbumin có kh_ năng t6o gel tat, khi t6o ra SMovalbumin thì kh_ năng t6o gel bK gi_m

Conalbumin là m5t glicoprotein có ch a 0,9% DMmannose và 1,7% glucosamin do 2 tifu ñơn vK t6o nên

Ovomuxin là m5t glicoprotein do 2 tifu ñơn vK lAp nên, có ch a gSn 30% gluxit Ovomuxin cũng làm bJn b%t @ nhi;t ñ5 th8p

Ovomuxoit cũng là m5t glicoprotein có ch a ñư)ng galactose, mannose và glucosamin Ovomuxoit có ho6t tính antitripxin và có kh_ năng chKu nhi;t (tr> @ môi trư)ng kiJm)

M Protein có trong lòng ñp tr ng

Trong lòng ñp tr ng ch a chH y u hai lo6i protein là lipoprotein và phosphoprotein Lòng ñp tr ng gGm các h6t phân tán trong 1 pha lpng Các h6t thư)ng có hình cSu vWi ñư)ng kính 1,3÷20 m trong h6t có ch a các lipoprotein (chi m 70% ch8t khô), như αM và βMlipovitelin, các lipovitelin nh™ (chi m 12% ch8t khô) và các phosphoprotein (chi m 16% ch8t khô) Trong dKch cHa lòng ñp tr ng có protein hình cSu như levitin chi m 11% và lipoprotein chi m 66% ch8t khô cHa lòng ñp Các h6t trong lòng ñp tr ng là

do 3 kifu protein (lipoprotein, phosphoprotein và lipoprotein nh™) liên k t vWi nhau t6o thành ph c M trong ñó, protein nh™ st ñính vào ph c qua phosphovitin

Khi n8u tr ng (ho9c các xV lý nhi;t khác) thì lòng ñp ñ9c l6i và tr@ nên khô ðGng th)i, t> m5t sa protein cHa lòng trcng gi_i phóng ra H2S N u n8u kéo dài ho9c n u tr ng không ñư3c làm l6nh sau khi n8u thì H2S st ph_n ng vWi sct có m9t trong lòng ñp ñf t6o ra sct sulfua k t tHa ñen Các protein cHa

tr ng giàu các axit amin cSn thi t ð9c bi;t là thành phSn axit amin cHa tr ng r8t Pn ñKnh, không phN thu5c vào giang và phương pháp nuôi

7.4M H= th@ng protein cSa sGa

Trung bình trong 1 lít s a có 30÷35g protein GSn 80% lư3ng protein này tGn t6i dưWi d6ng ph c cao phân tV có ch a canci phospho g%i là mixen Các mixen ñư3c hình thành do tương tác gi a casein và các protein khác, gi a protein và các muai vô cơ có m9t trong pha nưWc Casein là nh ng protein quan tr%ng trong s a trong thành phSn c8u t6o cHa các casein thư)ng có nhiJu gac axit glutamic và axit aspactic nên chúng có tính axit Các casein chH y u là @ d6ng mixen có ch a gSn 8% h3p ch8t vô cơ, mà trong ñó, canci chi m m5t lư3ng lWn

Ba casein có trong s a là α (α51 , α52 ), β và casein K Mei casein có ñ9c ñifm riêng vJ tính ch8t và thành phSn c8u t6o M nhưng chúng cùng có ñ9c

ñifm là trong phân tV có ch a phSn ưa béo và phSn tích ñi;n Các tương tác tĩnh ñi;n x_y ra chH y u @ phSn mang ñi;n tích

M5t trong nh ng tính ch8t quan tr%ng nh8t cHa casein α và casein β là kh_ năng ca ñKnh các cation hóa trK 2 (chH y u là canci) rGi sau ñó k t tHa T l; ca ñKnh phN thu5c vào vùng ñf ca ñKnh, vào nGng ñ5 ion canci trong môi trư)ng, vào nhi;t ñ5, pH và m c ion Kh_ năng ca ñKnh ion canci st gi_m khi

pH gi_m và khi lBc ion tăng Ngư)i ta th8y có m5t nGng ñ5 giWi h6n cHa canci, ngoài nGng ñ5 này, ph c caseinMCa+2 st k t tHa Khi ñính ion Ca+2 vào

st gi_m sB tích ñi;n âm và do ñó, gi_m lBc ñqy tĩnh ñi;n Casein K thư)ng làm suy gi_m ph_n ng t6o ph c vWi Ca+2 và k t tHa cHa các casein α và β ñf t6o ra nh ng mixen tPng h3p r8t giang vWi nh ng mixen tB nhiên nhưng kém bJn hơn Kích thưWc cHa nh ng mixen này phN thu5c vào lư3ng casein K và nGng ñ5 canci

Hàm lư3ng casein trong s a kho_ng 24÷28g/lít, chH y u là @ d6ng mixen (nh ng h6t lơ lVng trong s a) Khi @ pH=4,6, phSn mixen k t tHa chi m 80% tPng lư3ng protein trong s a

PhSn protein không k t tHa @ pH=4,6 g%i là protein hòa tan hay protein lactoserum Trong nhóm này gGm các protein hình cSu như: βMlactoglobulin, αMlactalbumin PhSn protein hòa tan chi m 20% tPng lư3ng protein trong s a 7.5M H= th@ng protein cSa thFc v5t

Trong nhóm này, chúng tôi giWi thi;u các protein có trong lúa mì và ñAu tương M là nh ng s_n phqm có nguGn gac thBc vAt và giàu protein

Trong các h6t ngũ cac, prolamin và glutelin là 2 nhóm protein quan tr%ng, chi m 75÷95% tPng lư3ng protein cHa h6t

šng vWi mei lo6i h6t, các protein này còn có nh ng tên riêng như: phSn prolamin cHa ngô có tên là zein, cHa lúa mì có tên là gliadin, @ ñ6i m6ch có tên là hocdein, ho9c như phSn glutelin cHa lúa mì có tên là glutenin, @ ñ6i m6ch có tên là hocdenin, còn @ y n m6ch thì l6i có tên là avenin

Gliadin và glutenin chi m phSn chH y u cHa gluten b5t mì Gliadin ñ9c trưng cho ñ5 giãn còn glutenin ñ9c trưng cho ñ5 ñàn hGi cHa b5t nhào Các gliadin cHa lúa mì có tính ña hình r8t lWn: ngay cùng 1 lo6i cũng có tWi 20÷30 gliadin khác nhau Khi hình thành m6ng lưWi gluten trong b5t nhào, các gliadin st liên k t vWi nhau bYng cSu hydro gi a các gac glutamin ñf t6o ra

nh ng s3i có phân tV lư3ng r8t lWn

Các glutanin còn bifu l5 tính ña hình m6nh mt hơn @ gliadin vì xu hưWng tB liên k t vWi nhau bYng tương tác ưa béo, bYng liên k t hydro và

bYng cSu disulfua cHa chúng lWn hơn Khi phá hHy cSu disulfua gi a các phân

tV, ngư)i ta thu ñư3c 25 " dư i ñơn v<" glutenin (vWi các d6ng b5t mì khác nhau)

z tr6ng thái ngâm nưWc, các glutenin t6o ra m5t khuôn ho9c m5t màng mpng r8t chcc, ñàn hGi, có tính ca k t cao và chKu ñư3c sB kéo căng Như vAy, glutenin có liên quan ch9t cht ñ n ñ5 ñàn hGi cHa b5t nhào

Trung bình có 40÷45% protein trong h6t ñAu tương Hàm lư3ng protein phân ba chH y u @ các lá mSm Trong các lá mSm ch a chH y u các protein hình cSu VJ phương di;n ch c năng có thf chia làm 2 nhóm:

M Protein dB tr (globulin) có thf bK phân hHy trong th)i gian h6t nqy mSm

ñf làm ch8t dinh dưsng cho phôi sinh trư@ng

M Protein c8u trúc ho9c protein ch c năng như enzyme

Các protein cHa ñAu tương có thf tách ra nhiJu ño6n bYng scc ký, bYng ñi;n di ho9c bYng ly tâm

VWi phương pháp ly tâm, ngư)i ta st tách ra ñư3c 4 ño6n tương ng vWi h; sa pha lcng là 2SM7SM11S và 15S (S là ñơn vK Svedberg @ 20°C, trong nưWc 1S=10M13 giây)

Các globulin 7S và 11S chi m trên 70% tPng lư3ng protein cHa h6t ñAu tương

Trong h6t ñAu tương còn ch a các enzym như: βMamilase, lipoxygenase, cytochrome C, là nh ng protein cHa nhóm 7S Trong ño6n 7S còn có các hemaglutinin (hay lectin) mà phân tV cHa chúng có thf t6o ph c khá bJn v ng vWi h3p ch8t glucid

Tương tác gi a các lectin vWi các glucoprotein có m9t @ trên bJ m9t các hGng cSu st làm ngưng k t các t bào này PhSn lWn, các h6t h% ñAu ñJu ch a lectin và m5t sa ch8t khác (như rixin) thư)ng ñ5c ñai vWi ñ5ng vAt

CHƯƠNG 2

CARBOHYDRAT

Carbohydrat là nh ng h3p ch8t h u cơ ñư3c tPng h3p nh) quá trình quang h3p cHa cây xanh Hàm lư3ng carbohydrat chi m kho_ng 2% tr%ng lư3ng khô trong cơ thf ñ5ng vAt @ thBc vAt, hàm lư3ng carbohydrat lên ñ n

80 ÷90% tr%ng lư3ng khô, là th c ăn chH y u cHa ñ5ng vAt, nguGn cung c8p năng lư3ng chH y u cho cơ thf ti n hành các ch c năng khác nhau Carbohydrat còn ñóng vai trò t6o hình, tham gia vào thành phSn c8u t6o cHa nhiJu ch8t quan tr%ng trong cơ thf như: protein, axit nucleic, enzyme,

DBa vào thành phSn c8u t6o và tính ch8t cHa carbohydrat, ngư)i ta chia

nó thành các nhóm như sau:

M Monosacarit (Monosaccharide): là ñơn vK c8u t6o, không bK thHy phân

M Oligosacarit (Oligosaccharide): gGm t> 2 ÷10 phân tV monosacarit liên

k t vWi nhau bYng liên k t glycozit

M Polysacarit (Polysaccharide): gGm nhiJu ñơn vK monosacarit liên k t vWi nhau bYng liên k t glycozit, ngư)i ta chia polysacarit làm hai nhóm:

+ Polysacarit ñGng thf: ñư3c c8u t6o t> cùng m5t lo6i monosacarit; + Polysacarit dK thf: ñư3c c8u t6o t> nhiJu lo6i monosacarit khác nhau, ho9c có thf có thêm các thành phSn khác như: axit sulphuric, axit axetic

1.1_ CRu t o và danh pháp

Monosacarit là djn xu8t aldehyt ho9c xeton cHa rư3u ña ch c, có tr%ng lư3ng phân tV nhp Có thf coi như nh ng hydrat carbon vWi công th c phân tV chung là (CH2O)n M trong ñó, n nYm trong kho_ng 3÷9

Tùy thu5c và sa lư3ng nguyên tV carbon có trong m6ch cHa monosacarit mà chúng có tên tương ng: triose, tetrose, pentose, hexose,

N u nó nYm dưWi d6ng aldehyt thì st có thêm ti p ñSu ng là aldo , còn nYm

@ dưWi d6ng xeton thì có thêm ti p ñSu ng xeto

Ví d : AldoMhexose hay xetoMhextose

Các monosaccharid ñJu ch a nguyên tV carbon b8t ñai (tr> Dihydroxyaxeton) nên chúng ñJu có tính ho6t quang, do ñó có thf tGn t6i dưWi

các d6ng ñGng phân quang h%c Sa lư3ng ñGng phân quang h%c N=2n, vWi n là

sa nguyên tV carbon b8t ñai

D8u (+) ho9c (−) ch} kh_ năng làm quay m9t ph„ng ánh sáng phân cBc sang ph_i ho9c sang trái

Ch8t chuqn thư)ng dùng ñf xác ñKnh d6ng D và L cHa monosacarit là DMglyceraldehyt ðai vWi nh ng monosacarit có sa nguyên tV carbon lWn hơn

3 là do sB kéo dài m6ch carbon vJ phía nhóm aldehyt

Như vAy, t> m5t công th c c8u t6o h@ cHa DMglucose có thf t6o nên d6ng vòng như:

α D glucose

α D glucopyranose β D fructofuranose

Nhóm –OH gcn vào C1 cHa d6ng aldo ho9c C2 @ d6ng xeto trong công

th c vòng g%i là –OH glucosit Theo Haworth thì d6ng vòng cHa monosacarit

có thf có 5 ho9c 6 c6nh D6ng 5 c6nh ñư3c g%i là d6ng furanose, kém bJn hơn d6ng 6 c6nh g%i là d6ng pyranose

Khi hình thành d6ng vòng thì nguyên tV carbon th nh8t cHa d6ng aldo

và th hai cHa d6ng xeto tr@ thành carbon b8t ñai, nó có d6ng ñGng phân mWi

1.3_ Tính chRt

Do sB có m9t cHa nhiJu nhóm –OH trong phân tV nên nhìn chung, monosacarit là nh ng ch8t dO hòa tan trong nưWc và không tan trong các dung môi h u cơ; khi cô ñ9c st cho các tinh thf, có vK ng%t

SB có m9t cHa nhóm carbonyl và nhóm hydroxyl trong phân tV monosacarit làm cho nó có nh ng tính ch8t hóa h%c ñ9c trưng cHa các nhóm

ch c ñó M9c dù d6ng h@ ch} chi m m5t t l; nhp trong dung dKch, song cũng

ñH ñf thf hi;n nhiJu tính ch8t cHa nhóm carbonyl

1.3.1M Tác dNng cHa các ch8t oxyhóa

Tùy thu5c vào ñiJu ki;n oxyhóa các monosacarit mà ngư)i ta thu ñư3c

nh ng s_n phqm khác nhau, ví dN: oxyhóa nh™ bYng nưWc brom, clo, iod,

trong môi trư)ng kiJm thì st thu ñư3c các axit tương ng Riêng vWi các monosacarit nYm dưWi d6ng xetose thì ph_n ng này không x_y ra

Glucose

&%

Axit gluconic Khi oxyhóa bYng các ch8t oxyhóa m6nh hơn, ví dN như HNO3 thì c_

ch c rư3u bAc m5t và ch c aldehyd ñJu chuyfn thành ch c axit:

Các monosacarit có thf tác dNng vWi các amin Ví dN ñifn hình nh8t vJ kifu ph_n ng này là tác dNng vWi phenylhydrazin dư:

Phenylhydrazon glucoseGiai ño6n hai tương ng vWi sB oxyhóa @ nguyên tV carbon th hai t6o nên nhóm carbonyl:

Giai ño6n ba, m5t phân tV phenylhydrazin th ba st tham gia ph_n ng vWi nhóm carbonyl:

Phenylhydrazon glucose (Glucosazon)Các osazon thư)ng là các ch8t tinh thf, vì vAy, có thf dBa vào d6ng tinh thf t6o thành ñf nhAn ra lo6i monosacarit tương ng

1.3.4M SB t6o thành các liên k t glycozit

Tương ng vWi các d6ng vòng α, β cHa monosacarit có thf thu ñư3c các d6ng liên k t α, β glycozit SB t6o thành các liên k t glycozit có thf x_y ra

gi a các monosacarit vWi nhau ñf t6o thành oligosacarit và polysacarit Liên

k t glycozit cũng có thf x_y ra gi a m5t monosacarit vWi m5t gac h u cơ khác không ph_i là gluxit và h3p ch8t t6o thành thư)ng cho mùi:

α−metyl D gl cozit u β−metyl D gl cozit u

Monosacarit có thf t6o este khi tác dNng vWi các axit vô cơ và h u cơ như: CH3COOH, H2SO4, H3PO4 , Quan tr%ng nh8t là các esteMphosphat như glucoseM6Mphosphat, fructoseM5Mphosphat, fructoseM1,6Mdiphosphat, ribose

M5Mphosphat, Là nh ng h3p ch8t r8t quan tr%ng trong các quá trình chuyfn hóa trong cơ thf sang

1.4_ M;t s@ d ng monosacarit thư‡ng gop

1.4.1M Các pentose

Pentose là nh ng monosacarit ch a 5 carbon, thư)ng g9p trong thành phSn cHa nhiJu tP ch c ñ5ng vAt và thBc vAt, chúng cũng tGn t6i m5t phSn @ tr6ng thái tB do

Các pentose thư)ng g9p là: Arabinose, Xylose, Ribose, Deoxyribose, Xilulose, Ribulose

trong rư3u Thư)ng g9p trong thành phSn cHa nhBa cây, trong hemicellulose, trong các pentozan, không bK lên men b@i n8m men

bK lên men b@i các n8m men M6ch vòng nYm dưWi d6ng piranose, cơ thf ngư)i và ñ5ng vAt không h8p thN ñư3c

coenzyme NAD, trong phân tV ATP, GTP và trong m5t sa vitamin M6ch vòng tGn t6i @ d6ng furanose

nYm dưWi d6ng furanose

sinh vAt Các djn xu8t phosphat cHa chúng nYm trong chu trình pentosophosphat và chu trình quang h3p

1.4.2M Các hexose

Hexose là nh ng monosacarit có ch a 6 carbon Các hexose thư)ng g9p là: Glucose, Galactose, Mannose, Fructose

tV cHa nhiJu gluxit quan tr%ng @ ngư)i và ñ5ng vAt Glucose là cơ ch8t chuyfn

hóa chH y u cHa gluxit M6ch vòng tGn t6i @ d6ng piranose Glucose là thành

phSn c8u t6o cHa tinh b5t, xenlulose,

D glucose (glc) D mannose (man) D galactose (gal) D fructose

các ch8t nhSy, hemixenlulose, là thành phSn c8u t6o cHa mannan M m5t

polysacarit trong thành phSn c8u t6o cHa màng t bào n8m men, vi khuqn

3,M Galactose: Là thành phSn c8u t6o cHa ñư)ng lactose, cHa các polysacarit

như galactan @ thBc vAt Djn xu8t axit galactouronic là thành phSn c8u t6o cHa

pectin

phân cBc sang trái nên còn có tên g%i là levulose Fructose có nhiJu trong

thành phSn cHa mAt ong, mAt hoa, trong qu_, nên còn có tên là ñư)ng qu_

M6ch vòng tGn t6i dưWi d6ng furanose

2.1_ Oligosacarit

Là h3p ch8t trung gian nYm gi a monosacarit và polysacarit, có t> 2

÷10 gac monosacarit liên k t vWi nhau bYng liên k t glycozit Tùy theo sa gac

monosacarit só trong thành phSn phân tV mà ngư)i ta có tên g%i tương ng:

diM, triM, tetraMsacarit

Oligosacarit có m5t sa tính ch8t cHa monosacarit, ñGng th)i, nó cũng có

m5t sa tính ch8t cHa polysacarit như: DO hòa tan trong nưWc và dO k t tinh,

thHy phân thì st làm ñ t liên k t glycozit và gi_i phóng ra các monosacarit

Trong nhóm oligosacarit này, chúng ta st ñJ cAp chH y u ñ n m5t sa

disacarit quan tr%ng và thư)ng g9p

2.1.1M Disacarit

Disacarit là do 2 monosacarit k t h3p vWi nhau, tùy theo kifu k t h3p

mà ngư)i ta chia làm 2 nhóm: disacarit khV và disacarit không khV

M Disacarit khV tiêu bifu như mantose, lactose, trong thành phSn phân tV

cHa chúng còn ch a nhóm –OH glucozit

M Disacarit không khV tiêu bifu như sacarose, trong thành phSn phân tV cHa chúng không ch a nhóm –OH glucozid

1,_ Sacarose

C8u t6o t> glucose và fructose Hai monosacarit này liên k t vWi nhau nh) 2 nhóm –OH glucozit nên ñư)ng này thu5c lo6i ñư)ng không khV:

α D glucopiranozil (1 2) β D fructopiranozil Nhóm –OH glucozit @ C1 cHa glucose liên k t vWi nhóm –OH glucozit

@ C2 cHa fructose Khi thHy phân sacarose st thu ñư3c hen h3p gGm glucose

và fructose g%i là ñư)ng nghKch ñ_o vì glucose có góc quay (+) còn sacarose

Sacarose bK thHy phân b@i enzyme invectase, dO dàng bK lên men b@i n8m men

2,M Maltose

Liªn kÕt (1 4) αMaltose c8u t6o t> 2 phân tV glucose, k t h3p vWi nhau nh) nhóm –OH glucozit cHa phân tV này vWi nhóm –OH rư3u @ nguyên tV carbon th 4 cHa phân tV glucose kia Vì vAy, nó thu5c lo6i ñư)ng khV, kh_ năng khV y u hơn glucose 2 lSn Khi thHy phân bYng enzyme amylase ho9c kiJm, thu ñư3c 2 phân tV glucose Mantose ít g9p @ tr6ng thái tB do, thư)ng thu nhAn bYng cách thu phân tinh b5t Maltose còn có tên g%i là ñư)ng nha

3,M Lactose

Liªn kÕt (1 4) βC8u t6o t> 1 phân tV galactose và 1 phân tV glucose, k t h3p vWi nhau nh) nhóm –OH glucozit cHa galactose và –OH rư3u @ carbon th 4 cHa glucose nên nó có tính khV Lactose có trong s a ngư)i và ñ5ng vAt nên còn g%i là ñư)ng s a

4,M Cellobiose

ðư3c hình thành t> 2 phân tV ñư)ng glucose (α và β) liên k t vWi nhau nh) nhóm –OH glucozit cHa glucose này vWi –OH rư3u @ carbon th 4 cHa glucose kia (liên k t βM1M4 glycozit) nên nó thu5c lo6i ñư)ng khV Cellobiose

bK thHy phân b@i enzyme cellulase

2.1.2M Trisacarit (rafinose)

Trisacarit (rafinose) có trong thành phSn cHa h6t bông, cH c_i ñư)ng Rafinose tinh thf không có vK ng%t, hòa tan trong nưWc ThHy phân nh™ bYng axit trong th)i gian ngcn @ nhi;t ñ5 không cao, ho9c thHy phân bYng enzyme invectase st gi_i phóng fructofuranose

Rafinose không có tính khV SB phân gi_i rafinose nh) enzyme @ các vK trí khác nhau như sau:

galactosidase α Invectase

+%) !