tìm hiểu về protein

Lớp protein phức tạp Lớp protein phức tạp, hoặc protein không đồng nhất, là những chất bao gồm 2 thành phần: - Phần protein đơn giản - Phần phụ hay còn gọi là nhóm ghép.. TÍNH LƯỠNG TÍNH

MỤC LỤC

I. PHÂN LOẠI PROTEIN

1. Dựa vào hình dạng của protein

a. Protein dạng cầu

Protein dạng cầu là loại protein mà phân tử của nó thường cuộn lại thành vòng, thành búi, gần tròn hoặc bầu dục

Điển hình của dạng protein này là: Albumin, globulin ở trong, sữa, huyết

thanh, enzym pepsin, dịch vị Loại này thường hoà tan trong nước.

b. Protein dạng sợi

Protein loại này với mạch peptid không cuộn rõ, chỉ gấp nếp dọc chuỗi, nên nói chung có chiều dài rõ rệt

Điển hình của dạng protein này là: fibroin ở tơ tằm, miosin ở sợi cơ, colagen và elastin ở da và gân Đặc tính của loại này là không hoà tan

trong nước và có khả năng co giãn ở một chừng mực nào đó, vì những nếp gấp của chuỗi peptid cổ thể biến đổi theo trục dài

2. Dựa vào chức năng của protein

- Protein co giãn cơ (actin, miosin của cơ)

- Protein dự trữ (Femtin ở gan dự trữ sắt)

- Protein men trao đổi chất (Pepsin dạ dày thuỷ phân protein)

- Protein hormon (Insulin, vasopressin)

- Protein kháng thể

- Protein độc tố

- Protein có chức năng đặc biệt (Hemoglobin mang oxygen,

rodopsin trong quá trình thị giác, virus)

3. Dựa vào giá trị dinh dưỡng của protein

a. Protein có giá trị dinh dưỡng không hoàn toàn

Đó là những protein chứa không đầy đủ hoặc đầy đủ nhưng tỷ lệ không cân đối các acid amin thiết yếu Loại này thường là các protein thực vật

b. Protein có giá trị dinh dưỡng hoàn toàn

Đó là những protein chứa đầy đủ với tỷ lệ cân đối các acid amin thiết yếu Loại này thường là các protein động vật như trứng, sữa, thịt

4. Dựa vào cấu tạo hoá học của protein

a. Lớp protein đơn giản

ALBUMIN

Là protein dạng cầu, do gan sản xuất ra và còn được gọi là Albumen, khối lượng phân tử rất khác nhau, từ 12000 – 60000 Da, có thể lên đến

170000 Da

Tan trong nước, đông khi đun nóng, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao (70 – 100% độ bão hoà)

Có trong mô tế bào động, thực vật, ovalbumin trong lòng trắng trứng (50%), albumin huyết thanh (serum albumin) trong máu, lactalbumin trong sữa, legumelin trong các loại đậu, leucosin trong hạt lúa mì Albumin chiếm khoảng 60% protein huyết tuong

GLOBULIN:

M từ 100 000 – 300 000 Da, không tan hoặc rất ít tan trong nước, không tan trong acid loãng, tan trong dung dịch loãng của muối trung hoà (NaCl, KCl, Na2SO4, K2SO4), thường bị kết tủa ở nồng độ (NH4)2SO4 bán bão hoà, có thể bị đông bởi nhiệt độ

Là nhóm protein hình cầu, có trong huyết thanh máu, lòng trắng trứng…

Ở thực vật, Globulin có trong lá và đặc biệt là trong hạt các cây họ đậu, chiếm khoảng 60-80% protein tổng số các hạt cây này.Ở nhiều hạt hoà thảo, Globulin chỉ chiếm khoảng từ 2-13% protein tổng số của hạt, chủ yếu tập trung ở tầng aloron của hạt

Là một nhóm protein trong huyết tương máu, nồng độ của nó có thể được đo bởi hiện tượng điện chuyên để chẩn đoán những căn bệnh nghiêm trọng

Những dạng Globulin quan trọng nhất là Globulin miễn dịch – Immunoglobulin (Ig), những kháng thể của hệ thống miễn dịch Chúng được chia thành 5 dạng dựa trên cấu trúc: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM IgD hay ?-globulin là dạng phổ biến nhất, chiếm 70% tổng số globulin miễn dịch trong máu Những dạng globulin khác liên quan đến việc vận chuyển các chất như lipid, hormone và các ion vô cơ

b. Lớp protein phức tạp

Lớp protein phức tạp, hoặc protein không đồng nhất, là những chất bao gồm 2 thành phần:

- Phần protein đơn giản

- Phần phụ hay còn gọi là nhóm ghép

Nhóm ghép có nguồn gốc khác nhau Sự liên kết giữa chúng với phần protein đơn giản có độ bền vững không đều, có chất liên kết chặt chẽ, có chất liên kết hời hợt, dễ tách trong quá trình phân tích nghiên cứu

Dựa vào bản chất của nhóm ghép, ngày nay người ta chia protein phức tạp thành 5 loại chính

- Glucoprotein

- Phosphoprotein

- Chromoprotein

- Lipoprơtein

- Nucleoprotein

II. TÍNH LƯỠNG TÍNH VÀ ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN CỦA PROTEIN

Do thành phần protein là các phân tử acidamin, mà acidamin là chất lưỡng tính nên protein cũng là phân tử lưỡng tính Ngoài ra, do trong thành phần Aa của protein có 2 nhóm:

- Các Aaacid: trong cấu tạo có 2 nhóm COOH, trong đó 1 nhóm dùng để tạo liên kết peptid còn một nhóm hình thành ion COO-

- Các Aa kiềm: trong cấu trúc có 2 nhóm NH2, trong đó một nhóm tạo liên kết peptid còn một nhóm hình thành NH3+

Như vậy, phân tử protein vừa có khả năng phân ly như 1 acid tạo COO- vừa có khả năng phân ly như một chất kiềm tạo NH3+ nên mang tính lưỡng tính

Phân tử protein mang cả điện tích dương và điện tích âm như vậy gọi là amphiol:

- Sự phân ly của protein phụ thuộc pH môi trường:

Khi độ pH thấp, ion H+ ở môi trường nhiều thì nhóm COOH giảm sự phân ly Ngược lại, nếu môi trường kiềm, tức ton OH nhiều thì NH2 sẽ bớt phân ly

Vì số lượng nhóm quan và carboxyl trong phân tử protein khác nhau, cho nên nếu số lượng nhóm COOH trội hơn nhóm NH2 thì sau khi phân

ly, điện tích tổng số của hạt keo protein sẽ có dấu âm và ngược lại Ở môi trường có pH<pI, protein là một đa cation, số điện tích dương lớn

hơn số điện tích âm Ở pH>pI phân tử protein thể hiện tính acid, cho ion H+, do đó số điện tích âm lớn hơn số điện tích dương, protein là đa

anion, tích điện âm

Ở trong môi trường có pH = pI, protein dễ dàng kết tụ lại với nhau, do

đó bằng cách thêm acid hoặc kiềm ta có thể đạt tới một trị số pa, mà ở

đó sự phân ly của NH2 và COOH bằng nhau Độ pH này người ta gọi là điểm đẳng điện của protein (ký hiệu là pI)

Có thể dựa vào điểm đẳng điện để tách riêng từng loại protein

III. TÍNH TAN

Tính tan của protein thay đổi phụ thuộc vào khối lượng, trật tự kết hợp, tương tác giữa chúng và còn phụ thuộc vào dung môi, môi trường, nhiệt độ…

Các protein hình sợi như keratin (của móng, sừng), fibroin của tơ tằm hoàn toàn không tan trong nước

Protein hình cầu của anbumin, glubin của sữa và của máu có thể tan trong nước tạo thành dung dịch keo vì trên bề mặt phân tử có nhiều nhóm nguyên tử phân cực tích điện Tại điểm đẳng điện, protein tan kém nhất nếu thêm axit hoặc kiềm có thể làm tăng độ tan

Một số muối trung tính có ảnh hưởng đến tính tan của porotein, khi tăng nồng độ muối trung tính thì độ tan của protein bắt đầu giảm Tính tan của protein tăng khi nồng độ muối thấp, khi nồng độ muối cao gây ra

sự kết tủa protein

Ở nhiệt độ thấp, tính tan của protein giảm

Khi hoà tan protein thành dung dịch keo thì nó không đi qua màng bán thấm

Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo:

Sự tích điện cùng dấu của các protein

Lớp vỏ hidrat bao quanh phân tử protein.

IV. TÍNH KẾT TỦA

Có 2 dạng kết tủa: kết tủa thuận nghịch va không thuận nghịch:

Kết tủa thuận nghịch: sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein vẫn có thể trở lại trạng thái dung dịch keo bền như ban đầu

Kết tủa không thuận nghịch: là sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein không trở về trạng thái dung dịch keo bền vững như trước nữa Kết tủa bất thuận nghịch làm thay đổi tính chất của protein, chẳng hạn globulin tồn tại ở dạng hình cầu, khi đun nóng sẽ đổi thành dạng duỗi ra

Kết tủa protein bằng muối trung tính (kết tuả thuận nghịch)

+ (NH4)2SO4 là muối trung tính, vừa có tác dụng trung hòa điện (các ion tác dụng tương hỗ với các nhóm tích điện trái dấu), vừa loại bỏ lớp vỏ hydrat của phần tử keo protein, do đó làm kết tủa protein Phản ứng kết tủa này là kết tủa thuận nghịch, các protein khác nhau bị kết tủa

ở các nồng độ muối khác nhau

+So với albumin, globulin có độ tan kém hơn nên kết tủa trước, khi hòa tan sẽ tan chậm hơn

Kết tủa protein bằng axit hữu cơ(Kết tủa không thuận nghịch)

+ TCA (tricloacetic acid) là một muối hữu cơ có tác dụng làm biến tính protein (thay đổi tính tan, hoạt tính sinh học, cấu trúc, ), khi đó protein bị đông tụ lại thành dạng keo không hòa tan (kết tủa không thuận nghịch) Các nhân tố khác cũng có thể gây biến tính protein như nhiệt độ cao, axit vô cơ đặc, một số axit hữu cơ, kiềm đặc, muối kim loại nặng nồng độ cao,

+ Phản ứng này được sử dụng rộng rãi trong thực tế để phát hiện hoặc loại bỏ protein khỏi dung dịch, phát hiện protein trong nước tiểu (độ nhạy lên tới 0,0015%)

V. PHÂN BIỆT KẾT TỦA THUẬN NGHỊCH & BẤT THUẬN

NGHỊCH

Có 2 mức độ kết tủa protein:

• Kết tủa thuận nghịch : sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa, protein lại có thể trở lại thành dung dịch keo bền như trước

• Kết tủa bất thuận nghịch : sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa, protein không có khả năng tạo thành dung dịch keo như trước hoặc không có khả năng tan lại trong nước, đồng thời protein bị mất hoạt tính sinh học Vì vậy, sự kết tủa không thuận nghịch còn được gọi là sự biến tính protein Theo dõi về cấu trúc không gian, người

ta thấy khi bị biến tính, phân tử protein không cuộn chặt như trước

mà thường duỗi ra hơn, kết quả là phá vỡ cấu hình không gian cần thiết vốn thể hiện hoạt tính sinh học của phân tử protein Người ta lợi dụng tính chất này để loại bỏ protein ra khỏi dung dịch hoặc làm ngừng phản ứng enzyme