lOMoARcPSD| 58490434
Bài 2: HÓA HC PROTID
I. ĐẠI CƯƠNG:
- đại phân t, do các acid amin ni vi nhau bng liên kết peptide.
- Mt trong ba nhóm cht sinh hc chính của cơ
th.
- Cu to t nguyên t C, H, O, N, đôi khiS, P.
- 3 nhóm phân t gm acid amin, peptide và Pr
đưc gi chung là protid.
- Chức năng:
+ Xây dng - bo v.
+ Xúc tác phn ng.
+ Vn chuyn các cht.
+ Dinh dưỡng - d tr.
+ Điều hòa…
II. ACID AMIN:
1.1. Cu to:
1.1.1. Công thc:
- Trong t nhiên trên 300 loi acid amin, nhưng trong thể ĐV khong 20 loi acid amin
thường gp và mt s dn xut ca các acid amin này.
- Công thức thường gp 1 nhóm amin -NH
2
1 nhóm carboxyl -COOH cùng gn vào 1 nguyên t C,
thường là C th hai t đầu carboxyl -COOH (Cα) => Gi là α-acid amin.
- Các acid amin khác nhau gc R- (chui bên R-) v cu trúc, kích thước, điện tích,
- 20 loi acid amin thưng gp đều là α-acid amin.
lOMoARcPSD| 58490434
- Chui bên R- quan trng trong hình thành cu trúc Pr(cysteine to cu ni disulfua cysterin S-S-cysteine),
tham gia các nhóm trung tâm hoạt động ca enzyme (nhân imidazole ca histidine).
- Dn xut acid amin gm dn xut của α-acid amin các acid amin khác (không phải α).
- Các dn xut này ch yếu tham gia vào quá trình chuyn hóa, cu tạo các Pr đặc bit.
VD: 4-hydroxyproline 5-hydroxylysine tham gia cu to collagen.
Methyllysine tham gia cu to myosin (hình bên). Selenocysteine tham gia hot
hóa men trong tng hp Pr.
1.1.2. Tên gi và ký hiu: Như bảng 20 acid amin thường gp.
1.1.3. Vai trò:
- Chức năng chính: Đơn vị cu to ca Pr.
- Chức năng khác:
+ Tham gia cu trúc tế bào.
+ Hormone, các cht điu hòa.
+ Xúc tác.
+ Cht dn truyn thần kinh… 1.1.4. Phân loi:
Da vào tính cht phân cực và tích điện:
Không phân cc
Phân cực và không tích điện
Phân cực và tích điện
Âm (nhóm carboxyl)
Dương (nhóm amin)
Leucine
Isoleucine
Alanine
Phenylalanine
Valine
Methionine
Trytophan
Glycine
Proline
Tyrosine
Serine
Asparagine
Glutamine
Threonine
Cysteine
Aspartate Glutamate
Histidine
Arginine
Lysine
- Tính phân cực và tích điện ca mch bên th hin vai trò ca acid amin trong peptide.
Acid amin có mch bên k c
Acid amin có mch bên ưa nước
- Không tương tác với môi trường nước. - Chiếm
phn ln b mt phía trong Pr. - Không b ion hóa,
không to liên kết hydro.
- Tương tác với môi trường nước (liên
kếthydro).
- Chiếm phn ln b mt phía ngoài Pr.- Có mt
các trung tâm hot đng ca enzyme.
Da vào cu trúc gc R-:
R là mch thng
R chứa nhân thơm
Hydrocarbo n
Nhóm OH
Cha S
Nhóm
base
Nhóm acid và
amid ca nó
Đồng vòng
D vòng
Glycine
Alanine
Valine
Leucine
Isoleucine
Serine
Threonin e
Tyrosine
Cysteine
Methionine
Arginine
Lysine
Histidin e
Aspartate
Asparagine
Glutamate
Glutamine
Tyrosine
Phenylalanin e
Histidine
Trytopha n
Proline
Mt s dn xuất acid amin thường gp:
Dn xut acid amin
Vai trò
lOMoARcPSD| 58490434
4-hydroxyproline
5-hydroxylysine
Thành phn ca collagen.
Methyllysine
Thành phn ca myosin.
Demosine (4 Lys)
Thành phn ca elastin.
γ-carboxyglutamate
Thành phn ca prothrombin.
Selenocysteine
Tham gia hot hóa men trong tng hp Pr.
Cystine (dicysteine)
Cu trúc Pr.
Monoiodotyrosin Diiodotyrosin
Tin cht ca hormone tuyến giáp.
Ornithine và Citruline
Sn phm trung gian ca quá trình ure.
1.2. Hóa hc lp th ca acid amin:
Nhc li tính quang hot:
- kh năng làm quay mặt phng ánh sáng phân cc sang trái hoc phi.
- Đưc biu hin bởi góc quay đặc hiu cho mi cht.
- Góc quay ph thuc pH dung dch độ dài ánh sáng đơn sắc.
- Mun có tính quang hot, phân t phi có ít nht 1 C bt đi xng (C
*
).
Tính quang hot ca acid amin:
- Trong 20 loại acid amin thưng gp (tr glycine) đều có C
*
nên đều có tính quang hoạt => Có đồng phân
quang hc.
Nhc li công thc:
S đồng phân quang hc = 2
n
(vi n = s C
*
trong phân t)
- Threonine và isoleucine có 2 C
*
, còn li đa số các acid amin thường gp có 1 C
*
.
- Cu hình D- hoc L- do s sp xếp ca 4 nhóm nguyên t ca C
*
:
+ Nếu -NH
2
ca C
*
bên trái ờn C: Đồng phân dng L-.
+ Nếu -NH
2
ca C
*
bên phi ờn C: Đng phân dng D-.
- Các acid amin thường gp trong cơ thể ĐV có L-acid amin.
- D-acid amin ch gp thành tế bào mt s VSV.
c lý:
- Mt s thuc dn xut t L-acid
amin s ghi thêm ch “L-“ trước
tên.
VD: L-DOPA (Levodopa) điều tr Parkinson dn xut ca
Ltyrosine.
Levothyrox điều tr nhưc giáp 1 dn xut khác ca
Ltyrosine.
1.3. Các dạng điện tích ca acid amin:
1.3.1. Các dạng điện tích:
- Các acid amin mang ít nht 2 nhóm
acid yếu: 1 COOH 1 NH
3
+
. -
Trong dung dch, acid amin th
phân ly như sau:
- R-NH
3
+
R-COOH đại điện cho chc acid, còn R-NH
2
RCOO
-
là nhng base
liên hp.
- Acid amin có th ch điện âm hoặc dương tùy theo pH môi trường:
+ Nếu pH kim: Acid amin phân ly như acid, tr thành ion âm.
+ Nếu pH acid: Acid amin phân ly như base, tr thành ion dương.
R-COOH R-COO
-
+ H
+
R-NH
3
+
R-NH
2
+ H
+
lOMoARcPSD| 58490434
1.3.2. pHi:
- Khi a tan acid amin vào dung dch, do tính lưỡng tính => To cân bng gia 3 dng điện tích theo
t l khác nhau tùy thuc pH dung dch. Định nghĩa: pHi (pH đẳng điện) pH đó dạng ion lưỡng
cc chiếm đa số, cation và anion bng nhau (chiếm ít nht) => Đin tích lúc này s bng 0, phân t acid
amin không di chuyển trong điện trường.
1.3.3. Cách tính pHi:
- Xét phn ng: HA <==> A
-
+ H
+
vi HA là 1 acid yếu, với độ mnh là pKa.
Theo phương trình Handerson-Hasselbach:
Ka =¿¿ => pKa = pH - log
10
¿¿¿
- Khi [A
-
] = [HA] => pKa = pH. Công thc tính tr s pHi:
pK 1+pK 2
pHi = (vi pK1, pK2 là 2 dạng điện tích 2 bên lưỡng
2 cc)
Ta có các trường hp sau:
pHi ca monoamino monocarboxylic acid: Như công thức trên. pHi ca monoamino dicarboxylic acid:
Ly dng trung hòa điện tích làm mc, ri ly trung bình cng 2 tr s gn dng trung hòa nht.
VD: pHi theo hình bên là:
pHi = pKa1+pKa3 =
2
= 2,765 pHi ca diamino monocarboxylic acid: Tương tự vi monoamino dicarboxylic acid.
1.4. Tính cht ca acid amin:
1.4.1. Tính cht vt lý:
- kh năng ion hóa => Tan
trong dung môi phân cc, d
tan khi gc R- nh.
- v ngt kiểu đường (glycine,
serine,…), kiểu đạm (sodium glutamate).
- tính trin quang (tính quang hot, tr Gly).
- Có kh năng thay đổi tính ion hóa (đã đề cp trên).
- Tt c acid amin đu hp th ánh sáng vùng tia hng ngoi, tr Phe, Tyr và Trp vùng tia cc tím =>
Nồng độ Pr tt nht c sóng 280 nm.
lOMoARcPSD| 58490434
1.4.2. Tính cht hóa hc:
Phn ứng do nhóm α-amin:
- Gc R- nhiu nhóm chc hóa hc khác nhau =>
Phn ứng đặc bit giúp nhn biết 1 s acid amin.
VD: Phn ng to mui với acid vô cơ.
Phn ng vi DNP (phn ng
Sanger).
Phn ng vi phenylisothiocyanat (PITC) (phn
ng Edman).
Phn ng do nhóm α-carboxyl:
VD: Phn ng to mui vi base.
Phn ng kh gc carboxyl. - Các gc R- khác
nhau cho phn ng khác nhau.
Phn ng to liên kết peptide: - Phn ng gia nhóm
α-amin ca acid amin này vi nhóm α-carboxyl ca acid
amin kế cn, loi 1 phân t c => To liên kết
peptide.
- Liên kết peptide là liên kết cơ bản và quan trng nht trong phân t Pr.
Phn ng Ninhydrin:
- Dung dch Pr, peptide hoc acidamin khi
đun nóng vi ninhydrin cho ra màu xanh
tím (tr proline hydroxyproline cho
phc màu vàng).
- Dùng để nhn biết acid amin bng
phương pháp sắc ký.
1.5. Phân tích hn hp acid amin:
- Ta th tóm tắt các phương pháp này
thành bng sau:
Trước kia
Hin nay
Phương pháp sc trên giy (Ninhydrin). Phương pháp
dùng phn ứng đc hiu vi gc
R-.
Phương pháp sc ký cột trao đổi.
Phương pháp phân tích quang ph khi.
II. PEPTIDE:
2.1. Cu to:
- Là các acid amin ni li vi nhau bng liên kết peptide.
- Mi chui peptide đều có nhóm α-carboxyl α-amin t do 2 đầu.
- Peptide có n acid amin thì có (n-1) liên kết peptide.
- trọng lượng phân t 6000 kDa.
- Tn tại trong cơ thể i 2 dng:
+ Sn phm thy phân dang d ca Pr lớn hơn (gelatin là sản phm thy phân ca collagen).
+ Phân t độc lp có hot tính sinh hc (insulin, glucagon,…).
2.2. Danh pháp:
Theo s ng acid amin trong phân t:
Tiếp đầu ng ch s ng (di-,tri-,tetr-,…) + peptide
- Nếu phân ti 10 acid amin: Gi là oligopeptide.
- Nếu phân ttrên 10 acid amin: Gi là polypeptide.
- Mang tính tương đối.
Theo h thng danh pháp hóa hữu cơ:
- Th hin rõ s ng loi acid amin trong phân t peptide.
lOMoARcPSD| 58490434
- Đọc t trái qua phi, bắt đu t đầu tn amin và kết thúc đầu tn carboxyl.
- 2 cách đọc:
+ Thêm đuôi “-yl tên acid amin, VD: H
2
N - Seryl - Glycyl - Tyrosyl - Alanyl - COOH.
+ Viết tt bng 3 ch cái đầu, VD: Ser-Gly-Tyr-Ala.
Theo tên riêng:
- Dùng cho 1 s peptide quan trng, hot tính sinh hc. VD: Glucagon (29 acid amin), insulin (51 acid
amin),… Mt s lưu ý khác:
- Cách biu th thành phn, th t acid amin trong peptide như sau:
VD: Seryl - Alanyl -Methionyl - Valyl - Glycyl (theo cách thêm đuôi “-yl”).
Ser - Ala - Met - Val - Gly (theo cách viết tt 3 ch đầu).
SAMVG (theo cách viết tt 1 ch đầu (ít ph biến)).
- Đoạn chưa xác định được th t trong peptide s đưc viết trong ngoặc đơn.
VD: Ser - Gly - (Ala, Gly, Tyr) - Pro - Cys.
2.3. Tính cht:
- Do được cu to t acid amin => Peptide có tính tích điện âm hoặc dương tùy pH môi trường hòa tan.
- Có th phân loi hn hp peptide bng đin di hoc min dch sc ký.
- Các peptide có => Giúp xác định liên kết peptide,
- Biuret là hp chất được to thành khi đun nóng ure ở nhiệt độ cao. - Trong môi trường kim, Biuret c
dng vi ion Cu
2+
cho phc cht màu hng tím, đậm đ t l thun vi nồng độ ca liên kết peptide.
sinh hc quan trng:
Tên
S acid amin và trình t (nếu có)
Công dng
Bradykinin
9 acid amin.
Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg.
H huyết áp, tăng phn ng t v,
giảm đau.
Glutathion
3 acid amin.
γ-glutamyl - cysterinyl - glycyl.
Tham gia vào h thng oxy hóa-
kh.
Vasopressi n
9 acid amin.
Tăng huyết áp.
Oxytocin
9 acid amin.
Tăng co bóp t cung.
Insulin
51 acid amin, gm 2 chui 30 và 21 acid amin.
H đưng huyết.
Glucagon
29 acid amin.
Tăng đường huyết.
2.4. Phân tích thành phần và xác định trình t acid amin trong chui polypeptide:
- 3 phương pháp chính:
+ Phân tích quang ph khi (mass spectrometry).
+ Phn ng thoái hóa Edman (Edman degradation reaction).
+ Suy ra t trình t b ba mã hóa (DNA hoc mRNA).
- 2 phương pháp sau rất tn kém => S dng phân tích quang ph khi.
III. PROTEIN:
3.1. Đại cương:
- 1 hay nhiu chui polypeptide kết hp li,phân t ng rt ln.
- Khi thu phân hoàn toàn => acid amin, không hoàn toàn => peptide.
3.2. Phân loi:
lOMoARcPSD| 58490434
Theo thành phn hóa hc :
- Thun (ch acid amin): albumin, globulin.
- Tp (acid amin + nhóm ngoi): glucoprotein,
lipoprotein.
Theo tính tan:
- Albumin (tan trong nước, dd mui).
- Globulin (tan trong dd mui).
Theo tính cht vt lý:
- T trng (VLDL, LDL,...).
- Đin di Pr huyết thanh (α1, α2, β và γ globulin).
Theo hình dng:
- Protein cu: insulin, albumin, globulin.
- Protein si: keratin, myosin.
Theo chức năng: Pr cu trúc, Pr vn chuyn.
3.3. Cu trúc ca Pr:
3.3.1. Cu hình không gian:
- Mch chính gm vô s liên kết đơn.
- S quay t do ca các liên kết => To ra nhiu cu hình trong không gian.
- Mi Pr ch1 cu hình không gian riêng bit => Chức năng sinh lý đặc hiu.
- Yếu t quyết định cu hình không gian gm:
+ Thành phn và trt t sp xếp các acid amin.
+ Dng cis-trans ca liên kết peptide.
+ S tham gia ca các loi liên kết khác.
3.3.2. Các loi liên kết trong Pr: - Bao gm 5 loi
liên kết sau:
+ 2 liên kết chính: Liên kết peptide và liên kết
disulfua.
+ 3 liên kết ph: Liên kết hydro, liên kết ion liên
kết gia các nhóm không phân cc. Liên kết
peptide:
- liên kết cơ bản nht, to trc chính cho cu trúc
bc 1 ca phân t Pr.
- Xét theo nguyên tc:
+ Pr bc 1: Liên kết peptide là liên kết đơn.
+ Pr bc 2: Liên kết peptide liên kết đôi, do hin
ng cộng hưởng.
- Khi h liên hp cân bng, c liên kết C-N C-O
đều có 50% đặc tính ca liên kết đôi.
- tính cht ca liên kết đôi, giúp hn chế s quay
t do ca nhóm nguyên t quanh liên kết.
- Trong mi phân t Pr, liên kết peptide là O nhóm
COO- v trí trans vi H nhóm NH, tr v trí
proline.
- Trong chui polypeptide proline, khong 6%
liên kết peptide dng cis.
- Các nguyên t nhóm peptide đều nm trên 1 mt phng.
Liên kết disulfua:
lOMoARcPSD| 58490434
- liên kết to thành gia 2
nhóm -CH
2
-SH ca 2 phân t
cysteine gn nhau trong cùng
1 chui polypeptide (ni
chui) hoc 2 chui (liên
chui peptide).
- Vai trò quan trng trong vic
duy trì cu trúc bc 3 ca
protein => Càng nhiu cu ni
thì càng bn vng.
- Pr ca tóc, lông, móng, sừng,… chứa 12% cysteine.
Liên kết hydro:
- lực hút tĩnh điện gia H (thuc nhóm Imino NH)
thừa điện tích (+) O (thuc nhóm carbonyl CO) tha
đin tích (-). - liên kết yếu, nhưng s ng nhiu
nht.
- Gi vai trò quan trng trong vic ổn định cu trúc bc 2
Pr.
- Góp phn to nên tính linh hot ca Pr khi tương tác với
các phân t khác.
Liên kết ion:lực hút tĩnh điện gia các nhóm NH
3
+
ca
acid amin diamin các nhóm COO
-
ca acid amin
dicarboxyl.
Liên kết gia các nhóm không phân cc:
lc Vander-Walls.
3.4. Các bc cu trúc ca Pr:
3.4.1. Cu trúc bc 1:
- Do các acid amin ni nhau bng liên kết peptide.
- Trình t acid amin: đầu tận amin đến đầutn carboxyl.
- Quyết định hình dng lp th và tính cht Pr.
- Sai lch trình t sp xếp => Có th biến đổi cu trúc, tính cht Pr.
3.4.2. Cu trúc bc 2:
- Do chui polypeptide xon li, liên kết hydro đóng vai trò quan trọng.
- 3 mô hình cu trúc bc 2: Cu trúc xoắn (α-helix): - Xon quanh 1 trục tưởng tượng.
- Đưng kính vòng xon và góc xoắn đặc trưng.
- Các acid amin k c quay vào trong, acid amin ưa nưc quay ra ngoài.
Cu trúc gp nếp ( β -pleated sheet):
- Gp khúc từng đoạn, có hình zigzag.
- Bn do liên kết hydro gia các chui polypeptide bc 1 xa nhau.
- Song song vi chui polypeptide kế bên cùng chiu đối song vi chui polypeptid kế bên khác chiu.
Cu trúc uốn (β-turn): Cho phép cu trúc xoncu trúc gp nếp sp xếp sideby-side.
3.4.3. Cu trúc bc 3:
lOMoARcPSD| 58490434
- Do chui polypeptid xon cun, gp khúc (cu
trúc 3 chiu) vi s tham gia ca liên kết disulfur.
- vai trò quyết định đối vi hot tính chc
năng Pr.
- Mt s Pr ch cần đến cu trúc bậc 3 đã chức
năng sinh lý.
VD: Myoglobin, triose phosphate isomerase,…
3.4.4. Cu trúc bc 4:
- Do các cu trúc bc 3 kết hp li thành mt phân
t.
- Giúp gim thiểu kích thước ca Pr. - To ra cu
hình không gian thích hp ca Pr thc hin chc
năng sinh lý.
IV. CHỨC NĂNG PROTEIN TRONG CƠ THỂ
NGƯI:
Loi Pr
Chức năng
Ví d
Pr cu trúc
Cấu trúc, nâng đỡ
Collagen và elastin (mô liên kết, dây chng, gân). Keratin (da,
lông, móng).
Pr enzym
Xúc tác sinh học: tăng nhanh,
chn lc các phn ng sinh
hóa
Amylase c bt: Phân gii tinh bt.
Pepsin d dày: Phân gii Pr thức ăn.
Alcohol dehydrogenase gan: Chuyển hóa rượu.
Pr hormone
Điu hòa hoạt đng sinh
bng kích thích hoc c chế
hoạt động gen (hoc Pr) khác
Insulin và glucagon ca tụy: Điều hòa glucose máu.
Pr kìm hãm hoc kích thích khi u.
Erythropoietin kích thích s to hng cu.
Pr vn chuyn
Vn chuyn các cht
Hemoglobin trong hng cu vn chuyn O
2
t phổi theo máu đi
nuôi tế bào.
Pr vn chuyn glucose (GLUT) vn chuyển đưng trong máu.
Pr vn chuyn kim loại như transferrin (vn chuyn st),
ceruloplasmin (vn chuyển đồng). Albumin vn chuyn bilirubin
gián tiếp.
Pr vận động
Chức năng vận động
ca tế bào và cơ th
Actin, myosin trong vận động cơ.
Pr th quan
Cm nhận, đáp ng các kích
thích của môi trưng
Th quan màng ca tế bào thn kinh để tiết ra cht trung gian
thn kinh và truyn tín hiu.
Pr d tr
D tr chất dinh dưỡng
Albumin lòng trng trng: Ngun cung cp acid amin cho phôi
phát trin.
Casein trong sa m: Ngun cung cp đạm cho con.
Ferritin: Pr d tr st.
Pr “nâng đỡ”
Vai trò chính trong con đưng truyn tín hiu ni bào: Kết hợp Pr, định v
phc hp và phi hợp con đường điều hòa ngược âm và dương tính,...
Pr bo v
Bo v thể trước tình
trng tổn thương, sự xâm
nhp ca
kháng nguyên l
Các loi kháng th (immunoglobulin, Ig).
Các yếu t đông máu (Pr) như thrombin, fibrinogen,..
Pr kháng đông.
- Ngoài ra, 1 s Pr tng hợp như aspartame (49 dipeptid tng hợp) được s dng cht ngt nhân to.
V. TÍNH CHT CA PROTEIN:
5.1. Áp sut keo:
lOMoARcPSD| 58490434
- Pr hòa tan trong nước, to dung dch keo vi đưng kính tiu phân 1nm<d<10nm.
- Pr khuếch tán chm trong dung dịch, không qua được màng thm tích.
- Dung dch keo áp sut thm thu (áp sut keo) thấp hơn áp suất thm thu ca dung dịch bình thường
=> Đóng vai trò quan trng trong vn chuyển nước cùng các cht qua thành mch.
5.2. S thm tích:
- Khi cho dung dch Pr vào 1 túi làm bng màng bán thm rồi nhúng vào nước (dung dịch đẳng trương)
thì các phân t nh (như NaCl) sẽ thoát ra
đưc, còn Pr thì không => S thm tích,
màng bán thm lúc này gi là màng thm
tích.
ng dng:
- Trong thí nghim sinh hóa: Loi mui ra
khi dung dch Pr. - Trong lâm sàng: Thm
phân phúc mạc, “chạy” thận nhân tạo,…
5.3. Tính acid-base và s tích điện:
- tính lưỡng tính, trong dd 3 dng ion.
- Tùy pH của môi trường so vi pHi, đin
tích của protein thay đổi: + Nếu pH > pHi:
Pr tích điện âm đi về cc (+) trong điện
trường. + Nếu pH < pHi: Pr tích điện
dương đi về cc (-) trong điện trường.
- Không dùng công thc tính pHi ca acid
amin để tính pHi ca Pr Pr quá phc
tp.
ng dng: Phân tách Pr bằng phương pháp
đin di (trong nghiên cu và chẩn đoán lâm
sàng).
5.4. Tính tan:
- Khi cho vào nước, các tiu phân
Pr hình thành lớp áo nước Pr tích điện
cùng du s đẩy nhau => Giúp Pr hòa tan,
dung dch keo bn vng.
Các yếu t ảnh hưởng đến tính tan ca Pr:
Nhiệt độ:
- T 0 -> 40
0
C: Độ tan tăng khi nhiệt đ tăng.
- T 45 -> 70
0
C: Độ tan gim do Pr có s biến tính. pH dung dch hòa tan:
- Độ tan thp nht khi pH = pHi.
- Độ tan tăng khi pH > pHi hoặc pH < pHi.
- Nguyên nhân: Do lực đẩy tĩnh điện làm tăng độ tan.
Dung môi: Ethanol, aceton làm giảm độ tan ca Pr (gim mc hydrate hóa các nhóm ion hóa ca Pr).
Nồng độ mui:
lOMoARcPSD| 58490434
- Nồng độ mui thp làm tăng độ tan ca Pr do mui làm
dãn rng b mt Pr, d to lớp áo nước (Hiện tượng
tăng hòa tan nhờ mui
(salting in)).
- Nồng độ mui cao làm giảm độ tan ca Pr do tăng
hydrate hóa gia mui lớp áo nước ca Pr (Hin
ng kết ta nh mui
(salting out)).
=> Có th loi mui khi dung dch Pr bng: + Ta globulin
bng mui amoni sulfate bán bão hòa.
+ Ta albumin bng mui amoni sulfate bão hòa.
Tính k c ca mch bên acid amin: Acid amin k
c nm gn nhau m giảm độ tan Pr. 5.5. S biến tính:
- s mt cu trúc không gian 3 chiu ca Pr do b phá hy liên kết hydro, liên kết muối,… nối trong
polypeptid hoc các chui polypeptid vi nhau.
- Khi đó, cấu trúc Pr đảo ln, s hydrat hóa giảm, độ tan gim và d kết ta.
- Pr lúc này s mt tính cht sinh hc và d b tiêu hóa hơn.
- S biến tính không làm đt liên kết peptide
=> Không phi là s thy phân.
- Các loi tác nhân gây biến tính nhiệt độ,
tia X, tia cc tím, acid/base,
kim loi nặng,…
- Có 2 loi biến tính:
Biến tính thun nghch: Sau khi loi b tác
nhân gây biến tính, Pr tr li trng thái ban
đầu (VD: ribonuclease).
Biến tính không thun nghch: Sau khi loi b
tác nhân gây biến tính, Pr không tr li trng
thái ban đầu (VD: oval albumin trong trng gà).
ng dng: Đề phòng s biến tính Pr trong thc
hành, thao tác nhit độ lnh, đảm bo pH môi
trường, loi b các Pr không quan tâm (chiết
xut, tinh chế Pr,..).
VI. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PROTEIN: Gm có ly tâm, điện đi, sắc ký
lỏng, phương pháp miễn dch, s dụng đồngv
phóng xạ, đo mật đ quang, các phương
pháp hóa hc, phân tích trình t gen,… VII.
CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ:
lOMoARcPSD| 58490434
Câu 1. Pr s kết tủa trong trường hp nào sau
đây?
A. Pha thêm nước ct vào hn hpdung
dch Pr và muối ăn bão hòa.
B. Đưa dung dịch Pr đến nhiệt độ sinhlý ca
cơ thể.
C. Nh 1mL HNO
3
đặc vào dung dch
Pr.
D. Pha 2 phn th tích ethanol 10%vào
dung dch.
Câu 2. Nói v biến tính của Pr, ý nào sau đây sai?
A. Oval albumin lòng trng trng b
tácdng vi enteropeptidase ca dch tiêu hóa.
B. Trypsin mt hot tính 90
0
C và pH = 3,
khi làm lnh s tr lnh cấu trúc ban đầu.
C. Hemoglobin b oxy hóa
thànhmethemoglobin mt kh năng vận chuyn
oxy.
D. Lòng trng trng b đun nóng sẽ
trthành màu trắng đục. Câu 3. Liên quan v s
thm tích, chn câu sai:
A. Các ion các chất hòa tan kíchthước
nh có th đi qua màng bán thấm.
B. Mt màng bán thấm trong thể
làmàng lc cu thn.
C. Mt ng dng của phương phápthẩm
tích là thm phân phúc mc.
D. ng dng của phương pháp thẩmtích
trong thí nghim là lc Pr ra khi mui.
Câu 4. Tính cht nào ca Pr liên quan ti cân bng
dch trong và ngoài lòng mch?
A. To áp sut keo.
B. Tính tan.
C. Kh năng thẩm tích.
D. Tính tích điện.
Câu 5. Chọn câu đúng.
A. Pr là
cấu trúc đại phân t gồm các đơn vị cu to
các acid amin, ngoài ra còn cha các thành phn
khác.
B. Các acid amin phân cc tan
trongnước, alcol; các acid amin
không phân cc tan trong benzen,
ete. Điện tích của acid amin thay đổi
tùy pH của môi trường.
C. A và B đúng.
D. A và B sai.
Câu 6. Chức năng của protid: chn câu sai
A. Tham gia cu trúc màng tế bào.
B. Cht dn truyn thn kinh.
C. Chuyển hóa cơ chất trong tế bào.
D. Điu hòa s tăng trưởng tế bào.Câu 7.
Protein b biến tính bi các yếu t sau, ngoi tr:
A. pHi, alcol, aceton, formaldehyde.
B. Acid mnh, base mnh.
C. Mui kim loi mnh.
D. Acid Tricloracetic (TCA).
Câu 8. Albumin globulin min dịch (α1, α2, β
và γ globulin) là các protein có trong:
A. Tế bào máu.
B. Huyết tương.
C. Gan.
D. Tuyến ty.
Câu 9. Tính cht ca acid amin: chọn câu đúng
A. Các acid amin dạng lưỡng cctrong
dung dch.
B. Các acid amin v ngt kiểu đườngvà
kiểu đạm.
C. Các acid amin hp thu tt nht c
sóng hng ngoi 280 nm. D. Tt c đều đúng. Câu
10. Khi điện di Pr huyết tương trong dung dch
đệm pH = 8,6, Pr nào v trí gn cc (+) nht?
Biết pHi của γ-globulin 7,9; β-globulin 7,2; α-
globulin là 6,2 (α1) và 6,9 (α2) và albumin là 5,9.
A. γ-globulin.
B. α-globulin. C. β-
globulin.
D. Albumin
lOMoARcPSD| 58490434
Bài 9: CHUYN HÓA PROTID
I. ĐẠI CƯƠNG:
- Protid bao gm acid amin, peptide và Pr, trong đó acid amin là đơn vị cu to ca protid => Chuyn hóa
phân t protid = chuyn hóa các phân t aa.
- Ngun gc ca protid:
+ Ni sinh: Do cơ thể tng hp.
+ Ngoi sinh: T thc ăn bên ngoài.
- Acid amin được s dng vi 3 mục đích:
+ Oxy hóa to NL (Pr cung cp 15-20% nhu cu NL).
+ Tng hp Pr: Din ra liên tc, song song vi quá trình thoái hóa.
+ Tng hp các cht khác: Heme, purine, pyrimidine, melanin, các coenzyme và hot cht sinh hc,...
Nhu cu Pr của 1 người: Khong 1g Pr/kg/ngày, dùng để tng hp các loi Pr (cu trúc, chức năng, hoạt
tính sinh học,…).
II. TIÊU HÓA VÀ HP THU PROTEIN TRONG NG TIÊU HÓA:
2.1. Chuyn hóa protid người: Có th đưc tóm tt sơ đồ sau:
2.2. Tiêu hóa và hp thu protein quan trng trong ng tiêu hóa:
- Mi ngày, h tiêu hóa phân gii, hp thu khong 100-300gr Pr:
+ 70-100gr Pr ngoi sinh t thức ăn.
+ 30-200gr Pr ni sinh t s chuyn hóa trong cơ thể.
- S tiêu hóa và hp thu protid là 1 quá trình có hiu sut rt cao ngưi khe mnh (vì lượng nitơ mất
qua phân khong 1-2gr/ngày, tương đương 6-12gr Pr).
lOMoARcPSD| 58490434
- Pr được thy phân bi 1 nhóm enzyme vi tên
chung protease. - Các Pr gi vai trò tin
enzyme tiêu hóa (proenzyme hoc zymogen)
đưc sn xut d tr trong các tế bào đặc
bit ca các tuyến tiêu hóa, khi nhận được tính
hiu bài tiết thì các túi này s đưc xut bào.
- Khi tiếp xúc vi các yếu t kích hot trong dch
thức ăn, proenzyme s chuyn thành dng
hot tính. - Protease gm nhiu loi, thy phân
liên kết peptide gia các nhóm acid amin khác
nhau => Quá trình tiêu hóa Pr chia làm 3 giai
đon (d dày, ty và rut), tùy theo ngun gc
các protease.
- Thức ăn vào dạ dày kích thích niêm mc d dày tiết gastrin, hormone này kích thích tế bào thành tiết
HCl tế bào chính tiết pepsinogen.
- pH acid d dày (1,5-2,5) làm biến tính Pr cu, giúp pepsinogen chuyn thành pepsin, thy phân liên kết
peptide của acid amin có nhân thơm trong phân t Pr. - giai đoạn này, Pr thc ăn đã thủy phân thành
nhng peptide nh, thức ăn có pH acid xuống tá tràng, kích thích ty tiết secretin.
- Secretin kích thích tiết HCO
3
-
trung hòa acid tạo môi trường pH tối ưu đi vi các tin enzyme ty (gi là
proenzyme hay zymogen) gm chymotrypsinogen, procarboxylpeptidase và proelastase.
lOMoARcPSD| 58490434
- Vào rut non, các tin enzyme tụy được chuyn thành dng hoạt đng (pepsin, chymotrypsin,
carboxylpeptidase và elastase), tiếp tc thy phân nhng peptide
nh, sau đó rut tiết aminopeptidase và dipeptidase phân gii
tiếp hn hp acid amin t do và oligopeptide.
III. THOÁI HÓA ACID AMIN:
3.1. Các trường hp thoái hóa acid amin ĐV:
- Trong quá trình tng hp thủy phân bình thường ca
protein trong tế bào, acid amin không cn thiết cho phân t
Pr mi => Thoái hóa (bng cách oxy hóa).
- Chế độ ăn giàu Pr => Acid amin ngoài nhu cu tng hp Pr
của cơ thể => Thoái hóa (không th d tr đưc).
- Đói hay bệnh tiểu đường không kim soát + carbohydrate
không có/không được s dng => Ngun NL: Pr tế bào.
- Quá trình thoái hóa acid amin ngoi sinh th đưc tóm tt
như sau:
Pr ngoi sinh
Enzymetrongngtiêuhóa(cóvtrí
hongkhácnhau) Acid amin t do
- Acid amin t do s đưc vn chuyển trong cơ thể theo sơ đồ sau:
Tế bào biu bì rut non Tĩnh mạch ca Gan Máu
- Hu hết các acid amin chuyn hóa mnh ti gan.
- S khác bit gia quá trình chuyn hóa acid amin vi các quá trình chuyn hóakhác là:
lOMoARcPSD| 58490434
+ ớc đầu tiên trong quá trình thoái hóa, acid amin b mất nhóm α-
amin => Tr thành α-cetoacid (khung C ca acid amin).
+ α-amin được chuyn thành ion amoni (NH
4
+
) bng phn ng kh
amin oxy hóa ca glutamate.
+ 1 ít NH
4
+
đưc tái s dng phn còn li bài tiết trc tiếp hoc
chuyn thành urê, hoc thành acid uric thải qua nưc tiu.
+ α-cetoacid b oxy hóa to thành hóa cht trung gian gm 3-4 C,
th chuyn hóa theo con đường tân tạo đường để tng hp glucose
(NL cn thiết cho não, cơ và các khác) hoc thoái hóa thành CO
2
và H
2
O.
3.2. Thoái hóa nhóm α-amin: Gm 4 giai đoạn: Chuyn amin - Kh
amin oxy hóa - Vn chuyn NH
3
Chu trình urê.
3.2.1. Phn ng chuyn amin:
- Hu hết các acid amin trong cơ thể đều ngun gc t thc
phm hoc t s chuyn hóa Pr.
- Khi cơ thể có nhu cu, các acid amin không cn thiết s đưc tng hp t các tin cht là ketoacid
bng cách nhn nhóm amin có sn t 1 acid amin khác, gi là s chuyn amin.
α-acid amin A + α-cetoacid B
Aminotransferase
α-cetoacid A + α-acid amin B
- Trong bào tương tế bào gan, thông thường các α-acid
amin chuyển nhóm amin cho α-cetoglutarate đ hình
thành glutamate i tác dng ca aminotransferase
(transaminase).
- Aminotransferase coenzyme pyridoxal
phosphate (vitamin B6), hin din nhiu cơ, gan,
tim, thn, rut, 2 loi ph biến, hoạt động mnh
nht ĐV là:
Glutamate pyruvate transaminase (GPT) hay alanine
aminotransferase (ALT):
- Nhóm amin ca alanin s đưc chuyển cho α-
cetoglutarate để hình thành glutamate (acid
glutamic).
- Alanine cn chuyn amin cho glutamatenhóm NH
3
t
alanine không th trc tiếp tham gia chu trình urê, phi t
glutamate.
- Pyruvate được hình thành s cung cp khung C cho quá trình tng hợp đường hoc to ra NL thông
qua chu trình acid citric.
- Phn ứng đảo xy ra khi thể nhu cu alanine chế đ ăn hoặc s chuyn hóa Pr không cung
cấp đủ.
lOMoARcPSD| 58490434
Glutamate oxaloacetate transaminase (GOT) hay
aspartate aminotransferase (AST):
- Tương tự vi aspartate, oxaloacetate 1 sn
phm trung gian ca chu trình acid citric và phn
ứng đảo ngược s xảy ra khi thể tng hp
aspartate.
Tng kết:
- Phn ng chuyn amin phn ng thun nghch, mi loi enzyme chuyn (t acid amin hoc t α-
cetoacid) đều có hng s cân bng riêng => Có th din ra c 2 chiu tùy nhu cầu cơ thể.
- Các α-acid amin tham gia phn ng chuyn amin vi mức độ khác nhau (tr threonine lysine),
mnh nht là alanine và aspartate.
- Mi α-acid amin 1 α-cetoacid tương ứng aminotransferase đặc hiu, nhóm amin của các α-
acid amin thường được chuyển đến α-cetoglutarate to glutamate. - Phn ng cũng có th xy ra
đối vi nhóm amin không phải là α-amin.
Liên h lâm sàng:
- ALT enzyme nng độ cao nht ti gan
(bào tương).
- AST phân b gan (ty th), tim, cơ xương,
thận, não,…
- S phân phi các enzyme chuyn amin các
khác nhau đưc dùng để chẩn đoán sự hy
hoại các đó, bng cách đo nồng độ các
enzyme này trong máu (VD: ALT tăng trong
huyết thanh là du hiu hy hoi tế bào gan).
3.2.2. Phn ng kh amin:
- quá trình tách nhóm -NH
2
khi acid amin
i dng NH
3
(NH
4
+
).
- Glutamate thu nhn nhóm amin ca các acid
amin v gan, vào ty th gan tham gia phn ng
kh amin oxy hóa. - Tuy nhiên, 1 vài acid amin
có th b qua bước chuyn amin và kh amin
oxy hóa 1 cách trc tiếp (serine và threonine).
Lưu ý: Phn ng amin hóa s tng hp li
acid amin t α-ketoacid và NH
3
.
Kh trc tiếp nhóm amin ca các acid amin không
phi L-glutamate:
lOMoARcPSD| 58490434
- Xy ra gồm 2 bước (kh hydro thy
phân t phát) cn enzyme L-acid
amin oxidase (hoạt động ti pH
0
= 10)
coenzyme (FMN, FAD). - hot tính
thp, sn phm sinh hc sinh ra thường
kèm theo H
2
O
2
(1 cht oxy hóa mnh).
Kh amin trc tiếp ca Lglutamate:
- Cn enzyme L-glutamate
dehydrogenase (GDH) hoạt động ti pH
0
= 7,3
coenzyme NAD
+
và NADP
+
(nicotinamide) có
hot tính cao. - Sn phm không to ra
chất oxy hóa độc cho tế bào => Kh năng
kh trc tiếp ca Lglutamate d dàng
nht. - Là phn ng thun nghch, xy ra
tùy nhu cầu cơ thể.
Liên h lâm sàng: Đột biến gen làm kích
hot liên tc hoạt động ca glutamate
dehydrogenase dẫn đến hi chứng tăng
insulin-tăng NH
3
trong máu (hyperinsulin-
hyperammonemia syndrome).
Kh amin gián tiếp:
- Gm 2 bước: Chuyn amin và kh amin.
- Hu hết các acid amin khác glutamate thưng kh amin gián tiếp bng cách chuyn nhóm amin cho
chất trung gian α-ketoglutarate to
glutamate, sau đó glumate kh
nhóm amin (Do sn phm không
to ra chất oxy hóa gây độc cho tế
bào).
- Trong hu hết các sinh vt,
glutamate acid amin duy nht
đưc kh amin oxy hóa vi tc độ
cao => Glutamate dehydrogenase có vai trò trung tâm trong vic kh amin ca các acid amin.
Liên h lâm sàng: - Nồng độ và hoạt động ca glutamate dehydrogenase đưc điu a bi các nucleotide
purine.
- Khi thể cn oxy hóa acid amin to NL, ADP GDP (hoạt động trong điều kin NL thp) s kích
thích s phân ct glutamate; khi thể cn glutamate, chiu ca phn ng s ngược li vi s kích
hot ca GTP ATP (hoạt động
trong điều kin di dào NL).
lOMoARcPSD| 58490434
3.2.3. Vn chuyn NH
3
: - NH
3
to thành các
mô, ch yếu do s kh amin oxy hóa các acid
amin hoc thoái hóa các nucleotide, nhưng
NH
3
là cht độc đối vi h thn kinh (nồng độ
cao dẫn đến phù não, hôn mê) => Cơ thể vn
chuyn NH
3
i dạng không độc bng 2
cách: NH
3
t các mô (tr cơ) về gan, thn
i dng glutamine NH
3
t về gan
i dng alanine => Glutamine, alanine hin
din trong các nhiều n những acid amin
khác.
- Bên cạnh đó, s oxy hóa acid amin ca VK trong lòng ruột cũng sinh ra NH
3
lượng NH
3
này t
rut, theo tĩnh mạch ca v gan.
To thành glutamine:
- Glutamine dng vn chuyn NH
3
ch yếu trong máu. - Glutamine đưc
tng hp t glutamate và NH
4
+
nh glutamine synthase cng t là ATP.
- Đến gan, glutamine s phóng thích NH
4
+
vào chu trình urê nh glutaminase,
1 phần glutamine đến thn gii phóng NH
3
ra nước tiểu dưới dng mui
amoni.
- cơ, các acid amin thoái hóa, tập trung nhóm amin cho glutamate nh quá
trình chuyn amin.
- Glutamate th vn chuyn NH
3
i dng glutamine v gan thn, cũng
th chuyn nhóm amin ca mình cho pyruvate (sn phm của con đường
ly giải đường cơ) nh hot đng ca alanine aminotransferase.
- Glutamate mi hình thành 1 phần được kh amin gii phóng NH
4
+
, còn phn
ln glutamate chuyn nhóm amin cho oxaloacetate to aspartate (1 nhóm
amin khác cho chu trình urê).
To thành alanine:
- Alanine đóng vai trò quan trọng trong quá trình vn chuyn nhóm amin ti
gan, i dạng không đc bng chu trình glucosealanine.
- Alanin t đi vào máu về gan; gan, alanine vào ty thể, nhường nhóm
amin cho α-cetoglutarate bng phn ng chuyn amin, hình thành li
glutamate pyruvate, sau đó pyruvate trong gan được s dụng đ tng
hp glucose, quay lại cơ để cung cấp NL cho cơ.
3.2.4. Chu trình urê:
lOMoARcPSD| 58490434
3.2.4.1. Quá trình to thành urê:
- NH
4
+
gii phóng ra t s thoái hóa acid amin nếu
không được tái s dụng để tng hp acid amin mi
hoc các hp cht cha nitrogen thì phn ln s
được đưa vào ty thể ca tế bào gan, đào thải khi
thể i dng urê. - Urê được to thành gan
qua 5 giai đoạn:
+ Phn ng 1: Tng hp carbamoyl phosphate.
+ Phn ng 2: To citrulline.
+ Phn ng 3: To argininosuccinate.
+ Phn ng 4: To arginine.
+ Phn ng 5: Thy phân arginine to urê.
3.2.4.2. Chu trình urê:
- Đưc tính t phn ng 2 (to citruline) đến phn
ng 5 (to urê), đưc Krebs và Henseleit công b t năm 1932.
To carbamoyl phosphate:
- Xy ra trong ty th ca gan.
- NH
4
+
vào ty th ca gan, kết hp vi CO
2
(hình thành t hô hp tế o) để tng hp thành carbamoyl
phosphate nh carbamoyl phosphate synthase I (CPS-I). - CPS-I là enzyme d lp th, hot hóa bi
N-acetylglutamate và Mg
2+
, 2 phân t ATP được thy phân để cung cp NL.
To citruline:
- Carbamoyl phosphate là cht cho nhóm carbamoyl đến cht mi ornithine to citrulline, i tác
dng ca enzyme ornithin carbamoyl transferase (ornithin transcarbamoylase) trong ty th.
- Phn ng này đồng thi s gii phóng P
i
(H
3
PO
4
), citruline được hình thành s tách khi ty th vào
bào tương.
To argininosuccinate:
- Nhóm amin th 2 được đưa đến cho chu trình urê nh aspartate (hình thành t quá trình chuyn
nhóm amin trong ty thể, được đưa vào bào tương).
- Nhóm amin ca aspartate s ngưng tụ vi nhóm carbonyl ca citrulline to argininosuccinate nh
enzyme argininosuccinate synthetase (argininosuccinic acid synthase).
- Quá trình này cn 1 phân t ATP trong giai đoạn trung gian citrullyl-AMP.
To arginine: Argininosuccinate được phân ct nh enzyme argininosuccinate lyase (argininosuccinase)
để gii phóng arginine và fumarate (đi vào chu trình acid citric).
To urê: Arginine b arginase thy phân, gii phóng urê và ornithin, ornithin được vn chuyn vào ty th
để thc hin vòng khác ca chu trình urê.

Preview text:

lOMoAR cPSD| 58490434
Bài 2: HÓA HỌC PROTID I. ĐẠI CƯƠNG: -
Là đại phân tử, do các acid amin nối với nhau bằng liên kết peptide. -
Một trong ba nhóm chất sinh học chính của cơ thể. -
Cấu tạo từ nguyên tố C, H, O, N, đôi khi có S, P. -
3 nhóm phân tử gồm acid amin, peptide và Pr
được gọi chung là protid. - Chức năng: + Xây dựng - bảo vệ. + Xúc tác phản ứng. + Vận chuyển các chất. + Dinh dưỡng - dự trữ. + Điều hòa… II. ACID AMIN: 1.1. Cấu tạo: 1.1.1. Công thức:
- Trong tự nhiên có trên 300 loại acid amin, nhưng trong cơ thể ĐV có vú có khoảng 20 loại acid amin
thường gặp và một số dẫn xuất của các acid amin này.
- Công thức thường gặp là 1 nhóm amin -NH2 và 1 nhóm carboxyl -COOH cùng gắn vào 1 nguyên tử C,
thường là C thứ hai từ đầu carboxyl -COOH (Cα) => Gọi là α-acid amin.
- Các acid amin khác nhau ở gốc R- (chuỗi bên R-) về cấu trúc, kích thước, điện tích, …
- 20 loại acid amin thường gặp đều là α-acid amin. lOMoAR cPSD| 58490434
- Chuỗi bên R- quan trọng trong hình thành cấu trúc Pr(cysteine tạo cầu nối disulfua cysterin S-S-cysteine),
tham gia các nhóm trung tâm hoạt động của enzyme (nhân imidazole của histidine).
- Dẫn xuất acid amin gồm dẫn xuất của α-acid amin và các acid amin khác (không phải α).
- Các dẫn xuất này chủ yếu tham gia vào quá trình chuyển hóa, cấu tạo các Pr đặc biệt. VD:
4-hydroxyproline và 5-hydroxylysine tham gia cấu tạo collagen.
Methyllysine tham gia cấu tạo myosin ở mô cơ (hình bên). Selenocysteine tham gia hoạt
hóa men trong tổng hợp Pr.
1.1.2. Tên gọi và ký hiệu: Như bảng 20 acid amin thường gặp. 1.1.3. Vai trò:
- Chức năng chính: Đơn vị cấu tạo của Pr. - Chức năng khác:
+ Tham gia cấu trúc tế bào.
+ Hormone, các chất điều hòa. + Xúc tác.
+ Chất dẫn truyền thần kinh… 1.1.4. Phân loại:
Dựa vào tính chất phân cực và tích điện:
Phân cực và tích điện Không phân cực
Phân cực và không tích điện Âm (nhóm carboxyl) Dương (nhóm amin) Leucine Serine Aspartate Glutamate Histidine Isoleucine Asparagine Arginine Alanine Glutamine Lysine Phenylalanine Threonine Valine Cysteine Methionine Trytophan Glycine Proline Tyrosine
- Tính phân cực và tích điện của mạch bên thể hiện vai trò của acid amin trong peptide.
Acid amin có mạch bên kỵ nước
Acid amin có mạch bên ưa nước
- Không tương tác với môi trường nước. - Chiếm -
Tương tác với môi trường nước (liên
phần lớn bề mặt phía trong Pr. - Không bị ion hóa, kếthydro).
không tạo liên kết hydro. -
Chiếm phần lớn bề mặt phía ngoài Pr.- Có mặt
ở các trung tâm hoạt động của enzyme.
Dựa vào cấu trúc gốc R-: R là mạch thẳng R chứa nhân thơm Nhóm acid và Nhóm Hydrocarbo n Nhóm OH Chứa S amid của nó Đồng vòng Dị vòng base Glycine Serine Cysteine Arginine Aspartate Tyrosine Histidine Alanine Threonin e Methionine Lysine Asparagine Phenylalanin e Trytopha n Valine Tyrosine Histidin e Glutamate Proline Leucine Glutamine Isoleucine
Một số dẫn xuất acid amin thường gặp: Dẫn xuất acid amin Vai trò lOMoAR cPSD| 58490434 4-hydroxyproline Thành phần của collagen. 5-hydroxylysine Methyllysine Thành phần của myosin. Demosine (4 Lys) Thành phần của elastin. γ-carboxyglutamate
Thành phần của prothrombin. Selenocysteine
Tham gia hoạt hóa men trong tổng hợp Pr. Cystine (dicysteine) Cấu trúc Pr. Monoiodotyrosin Diiodotyrosin
Tiền chất của hormone tuyến giáp. Ornithine và Citruline
Sản phẩm trung gian của quá trình ure.
1.2. Hóa học lập thể của acid amin:
Nhắc lại tính quang hoạt:
- Là khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái hoặc phải.
- Được biểu hiện bởi góc quay đặc hiệu cho mỗi chất.
- Góc quay phụ thuộc pH dung dịch và độ dài ánh sáng đơn sắc.
- Muốn có tính quang hoạt, phân tử phải có ít nhất 1 C bất đối xứng (C*).
Tính quang hoạt của acid amin:
- Trong 20 loại acid amin thường gặp (trừ glycine) đều có C* nên đều có tính quang hoạt => Có đồng phân quang học.
Nhắc lại công thức:
Số đồng phân quang học = 2n (với n = số C* trong phân tử)
- Threonine và isoleucine có 2 C*, còn lại đa số các acid amin thường gặp có 1 C*.
- Cấu hình D- hoặc L- do sự sắp xếp của 4 nhóm nguyên tử của C*:
+ Nếu -NH2 của C* ở bên trái sườn C: Đồng phân dạng L-.
+ Nếu -NH2 của C* ở bên phải sườn C: Đồng phân dạng D-.
- Các acid amin thường gặp trong cơ thể ĐV có vú là L-acid amin.
- D-acid amin chỉ gặp ở thành tế bào một số VSV. Dược lý:
- Một số thuốc dẫn xuất từ L-acid
amin sẽ ghi thêm chữ “L-“ trước tên. VD: L-DOPA (Levodopa) điều
trị Parkinson là dẫn xuất của Ltyrosine.
Levothyrox điều trị nhược
giáp là 1 dẫn xuất khác của Ltyrosine.
1.3. Các dạng điện tích của acid amin:
1.3.1. Các dạng điện tích: - Các acid amin mang ít nhất 2 nhóm R-COOH R-COO- + H+ acid yếu: 1 + COOH và 1 NH + 3 . - R-NH3 R-NH2 + H+ Trong dung dịch, acid amin có thể phân ly như sau: - R-NH +
3 và R-COOH đại điện cho chức acid, còn R-NH2 và RCOO- là những base liên hợp.
- Acid amin có thể tích điện âm hoặc dương tùy theo pH môi trường:
+ Nếu pH kiềm: Acid amin phân ly như acid, trở thành ion âm.
+ Nếu pH acid: Acid amin phân ly như base, trở thành ion dương. lOMoAR cPSD| 58490434 1.3.2. pHi:
- Khi hòa tan acid amin vào dung dịch, do có tính lưỡng tính => Tạo cân bằng giữa 3 dạng điện tích theo
tỷ lệ khác nhau tùy thuộc pH dung dịch. Định nghĩa: pHi (pH đẳng điện) là pH mà ở đó dạng ion lưỡng
cực chiếm đa số, cation và anion bằng nhau (chiếm ít nhất) => Điện tích lúc này sẽ bằng 0, phân tử acid
amin không di chuyển trong điện trường.
1.3.3. Cách tính pHi:
- Xét phản ứng: HA <==> A- + H+ với HA là 1 acid yếu, với độ mạnh là pKa.
Theo phương trình Handerson-Hasselbach:
Ka =¿¿ => pKa = pH - log10¿¿¿
- Khi [A-] = [HA] => pKa = pH. Công thức tính trị số pHi: pK 1+pK 2 pHi =
(với pK1, pK2 là 2 dạng điện tích ở 2 bên lưỡng 2 cực)
Ta có các trường hợp sau:
pHi của monoamino monocarboxylic acid: Như công thức trên. pHi của monoamino dicarboxylic acid:
Lấy dạng trung hòa điện tích làm mốc, rồi lấy trung bình cộng 2 trị số gần dạng trung hòa nhất. VD: pHi theo hình bên là: pHi = pKa1+pKa3 = 2
= 2,765 pHi của diamino monocarboxylic acid: Tương tự với monoamino dicarboxylic acid.
1.4. Tính chất của acid amin:
1.4.1. Tính chất vật lý:
- Có khả năng ion hóa => Tan
trong dung môi phân cực, dễ tan khi gốc R- nhỏ.
- Có vị ngọt kiểu đường (glycine,
serine,…), kiểu đạm (sodium glutamate).
- Có tính triền quang (tính quang hoạt, trừ Gly).
- Có khả năng thay đổi tính ion hóa (đã đề cập ở trên).
- Tất cả acid amin đều hấp thụ ánh sáng ở vùng tia hồng ngoại, trừ Phe, Tyr và Trp ở vùng tia cực tím =>
Nồng độ Pr tốt nhất ở bước sóng 280 nm. lOMoAR cPSD| 58490434
1.4.2. Tính chất hóa học:
Phản ứng do nhóm α-amin:
- Gốc R- có nhiều nhóm chức hóa học khác nhau =>
Phản ứng đặc biệt giúp nhận biết 1 số acid amin. VD:
Phản ứng tạo muối với acid vô cơ.
Phản ứng với DNP (phản ứng Sanger).
Phản ứng với phenylisothiocyanat (PITC) (phản ứng Edman).
Phản ứng do nhóm α-carboxyl: VD:
Phản ứng tạo muối với base.
Phản ứng khử gốc carboxyl. - Các gốc R- khác
nhau cho phản ứng khác nhau.
Phản ứng tạo liên kết peptide: - Phản ứng giữa nhóm
α-amin của acid amin này với nhóm α-carboxyl của acid
amin kế cận, loại 1 phân tử nước => Tạo liên kết peptide.
- Liên kết peptide là liên kết cơ bản và quan trọng nhất trong phân tử Pr.
Phản ứng Ninhydrin:
- Dung dịch Pr, peptide hoặc acidamin khi
đun nóng với ninhydrin cho ra màu xanh
tím (trừ proline và hydroxyproline cho phức màu vàng).
- Dùng để nhận biết acid amin bằng phương pháp sắc ký.
1.5. Phân tích hỗn hợp acid amin:
- Ta có thể tóm tắt các phương pháp này thành bảng sau: Trước kia Hiện nay
Phương pháp sắc ký trên giấy (Ninhydrin). Phương pháp Phương pháp sắc ký cột trao đổi.
dùng phản ứng đặc hiệu với gốc
Phương pháp phân tích quang phổ khối. R-. II. PEPTIDE: 2.1. Cấu tạo:
- Là các acid amin nối lại với nhau bằng liên kết peptide.
- Mỗi chuỗi peptide đều có nhóm α-carboxyl và α-amin tự do ở 2 đầu.
- Peptide có n acid amin thì có (n-1) liên kết peptide.
- Có trọng lượng phân tử ≤ 6000 kDa.
- Tồn tại trong cơ thể dưới 2 dạng:
+ Sản phẩm thủy phân dang dở của Pr lớn hơn (gelatin là sản phẩm thủy phân của collagen).
+ Phân tử độc lập có hoạt tính sinh học (insulin, glucagon,…). 2.2. Danh pháp:
Theo số lượng acid amin trong phân tử:
Tiếp đầu ngữ chỉ số lượng (di-,tri-,tetr-,…) + peptide
- Nếu phân tử có dưới 10 acid amin: Gọi là oligopeptide.
- Nếu phân tử có trên 10 acid amin: Gọi là polypeptide. - Mang tính tương đối.
Theo hệ thống danh pháp hóa hữu cơ:
- Thể hiện rõ số lượng và loại acid amin trong phân tử peptide. lOMoAR cPSD| 58490434
- Đọc từ trái qua phải, bắt đầu từ đầu tận amin và kết thúc ở đầu tận carboxyl. - Có 2 cách đọc:
+ Thêm đuôi “-yl” ở tên acid amin, VD: H2N - Seryl - Glycyl - Tyrosyl - Alanyl - COOH.
+ Viết tắt bằng 3 chữ cái đầu, VD: Ser-Gly-Tyr-Ala. Theo tên riêng:
- Dùng cho 1 số peptide quan trọng, có hoạt tính sinh học. VD: Glucagon (29 acid amin), insulin (51 acid
amin),… Một số lưu ý khác:
- Cách biểu thị thành phần, thứ tự acid amin trong peptide như sau: VD:
Seryl - Alanyl -Methionyl - Valyl - Glycyl (theo cách thêm đuôi “-yl”).
Ser - Ala - Met - Val - Gly (theo cách viết tắt 3 chữ đầu).
SAMVG (theo cách viết tắt 1 chữ đầu (ít phổ biến)).
- Đoạn chưa xác định được thứ tự trong peptide sẽ được viết trong ngoặc đơn. VD:
Ser - Gly - (Ala, Gly, Tyr) - Pro - Cys. 2.3. Tính chất:
- Do được cấu tạo từ acid amin => Peptide có tính tích điện âm hoặc dương tùy pH môi trường hòa tan.
- Có thể phân loại hỗn hợp peptide bằng điện di hoặc miễn dịch sắc ký. - Các peptide có
=> Giúp xác định liên kết peptide,
- Biuret là hợp chất được tạo thành khi đun nóng ure ở nhiệt độ cao. - Trong môi trường kiềm, Biuret tác
dụng với ion Cu2+ cho phức chất màu hồng tím, đậm độ tỷ lệ thuận với nồng độ của liên kết peptide.
sinh học quan trọng: Tên
Số acid amin và trình tự (nếu có) Công dụng 9 acid amin.
Hạ huyết áp, tăng phản ứng tự vệ, Bradykinin
Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg. giảm đau. 3 acid amin.
Tham gia vào hệ thống oxy hóa- Glutathion
γ-glutamyl - cysterinyl - glycyl. khử. Vasopressi n 9 acid amin. Tăng huyết áp. Oxytocin 9 acid amin. Tăng co bóp tử cung.
51 acid amin, gồm 2 chuỗi 30 và 21 acid amin. Hạ đường huyết. Insulin Glucagon 29 acid amin. Tăng đường huyết.
2.4. Phân tích thành phần và xác định trình tự acid amin trong chuỗi polypeptide:
- Có 3 phương pháp chính:
+ Phân tích quang phổ khối (mass spectrometry).
+ Phản ứng thoái hóa Edman (Edman degradation reaction).
+ Suy ra từ trình tự bộ ba mã hóa (DNA hoặc mRNA).
- 2 phương pháp sau rất tốn kém => Sử dụng phân tích quang phổ khối. III. PROTEIN: 3.1. Đại cương:
- Là 1 hay nhiều chuỗi polypeptide kết hợp lại, có phân tử lượng rất lớn.
- Khi thuỷ phân hoàn toàn => acid amin, không hoàn toàn => peptide. 3.2. Phân loại: lOMoAR cPSD| 58490434
Theo thành phần hóa học :
- Thuần (chỉ acid amin): albumin, globulin.
- Tạp (acid amin + nhóm ngoại): glucoprotein, lipoprotein. Theo tính tan:
- Albumin (tan trong nước, dd muối).
- Globulin (tan trong dd muối).
Theo tính chất vật lý:
- Tỷ trọng (VLDL, LDL,...).
- Điện di Pr huyết thanh (α1, α2, β và γ globulin). Theo hình dạng:
- Protein cầu: insulin, albumin, globulin.
- Protein sợi: keratin, myosin.
Theo chức năng: Pr cấu trúc, Pr vận chuyển.
3.3. Cấu trúc của Pr:
3.3.1. Cấu hình không gian:
- Mạch chính gồm vô số liên kết đơn.
- Sự quay tự do của các liên kết => Tạo ra nhiều cấu hình trong không gian.
- Mỗi Pr chỉ có 1 cấu hình không gian riêng biệt => Chức năng sinh lý đặc hiệu.
- Yếu tố quyết định cấu hình không gian gồm:
+ Thành phần và trật tự sắp xếp các acid amin.
+ Dạng cis-trans của liên kết peptide.
+ Sự tham gia của các loại liên kết khác.
3.3.2. Các loại liên kết trong Pr: - Bao gồm 5 loại liên kết sau:
+ 2 liên kết chính: Liên kết peptide và liên kết disulfua.
+ 3 liên kết phụ: Liên kết hydro, liên kết ion và liên
kết giữa các nhóm không phân cực. Liên kết peptide:
- Là liên kết cơ bản nhất, tạo trục chính cho cấu trúc bậc 1 của phân tử Pr. - Xét theo nguyên tắc:
+ Pr bậc 1: Liên kết peptide là liên kết đơn.
+ Pr bậc 2: Liên kết peptide là liên kết đôi, do hiện tượng cộng hưởng.
- Khi hệ liên hợp cân bằng, cả liên kết C-N và C-O
đều có 50% đặc tính của liên kết đôi.
- Có tính chất của liên kết đôi, giúp hạn chế sự quay
tự do của nhóm nguyên tử quanh liên kết.
- Trong mọi phân tử Pr, liên kết peptide là O nhóm
COO- ở vị trí trans với H nhóm NH, trừ vị trí có proline.
- Trong chuỗi polypeptide có proline, khoảng 6%
liên kết peptide ở dạng cis.
- Các nguyên tử nhóm peptide đều nằm trên 1 mặt phẳng. Liên kết disulfua: lOMoAR cPSD| 58490434
- Là liên kết tạo thành giữa 2
nhóm -CH2-SH của 2 phân tử
cysteine gần nhau trong cùng 1 chuỗi polypeptide (nội
chuỗi) hoặc 2 chuỗi (liên chuỗi peptide).
- Vai trò quan trọng trong việc
duy trì cấu trúc bậc 3 của
protein => Càng nhiều cầu nối thì càng bền vững.
- Pr của tóc, lông, móng, sừng,… chứa 12% cysteine. Liên kết hydro:
- Là lực hút tĩnh điện giữa H (thuộc nhóm Imino –NH)
thừa điện tích (+) và O (thuộc nhóm carbonyl –CO) thừa
điện tích (-). - Là liên kết yếu, nhưng có số lượng nhiều nhất.
- Giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc bậc 2 Pr.
- Góp phần tạo nên tính linh hoạt của Pr khi tương tác với các phân tử khác.
Liên kết ion: Là lực hút tĩnh điện giữa các nhóm NH + 3 của
acid amin diamin và các nhóm COO- của acid amin dicarboxyl.
Liên kết giữa các nhóm không phân cực: Là lực Vander-Walls.
3.4. Các bậc cấu trúc của Pr:
3.4.1. Cấu trúc bậc 1:
- Do các acid amin nối nhau bằng liên kết peptide.
- Trình tự acid amin: đầu tận amin đến đầutận carboxyl.
- Quyết định hình dạng lập thể và tính chất Pr.
- Sai lệch trình tự sắp xếp => Có thể biến đổi cấu trúc, tính chất Pr.
3.4.2. Cấu trúc bậc 2:
- Do chuỗi polypeptide xoắn lại, liên kết hydro đóng vai trò quan trọng.
- Có 3 mô hình cấu trúc bậc 2: Cấu trúc xoắn (α-helix): - Xoắn quanh 1 trục tưởng tượng.
- Đường kính vòng xoắn và góc xoắn đặc trưng.
- Các acid amin kỵ nước quay vào trong, acid amin ưa nước quay ra ngoài.
Cấu trúc gấp nếp ( β -pleated sheet):
- Gấp khúc từng đoạn, có hình zigzag.
- Bền do liên kết hydro giữa các chuỗi polypeptide bậc 1 xa nhau.
- Song song với chuỗi polypeptide kế bên cùng chiều và đối song với chuỗi polypeptid kế bên khác chiều.
Cấu trúc uốn (β-turn): Cho phép cấu trúc xoắn và cấu trúc gấp nếp sắp xếp sideby-side.
3.4.3. Cấu trúc bậc 3: lOMoAR cPSD| 58490434
- Do chuỗi polypeptid xoắn cuộn, gấp khúc (cấu
trúc 3 chiều) với sự tham gia của liên kết disulfur.
- Có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng Pr.
- Một số Pr chỉ cần đến cấu trúc bậc 3 đã có chức năng sinh lý.
VD: Myoglobin, triose phosphate isomerase,…
3.4.4. Cấu trúc bậc 4:
- Do các cấu trúc bậc 3 kết hợp lại thành một phân tử.
- Giúp giảm thiểu kích thước của Pr. - Tạo ra cấu
hình không gian thích hợp của Pr thực hiện chức năng sinh lý.
IV. CHỨC NĂNG PROTEIN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI: Loại Pr Chức năng Ví dụ Cấu trúc, nâng đỡ
Collagen và elastin (mô liên kết, dây chằng, gân). Keratin (da, Pr cấu trúc lông, móng).
Xúc tác sinh học: tăng nhanh, Amylase nước bọt: Phân giải tinh bột. Pr enzym
chọn lọc các phản ứng sinh Pepsin dạ dày: Phân giải Pr thức ăn. hóa
Alcohol dehydrogenase ở gan: Chuyển hóa rượu.
Điều hòa hoạt động sinh lý Insulin và glucagon của tụy: Điều hòa glucose máu.
bằng kích thích hoặc ức chế Pr kìm hãm hoặc kích thích khối u. Pr hormone
hoạt động gen (hoặc Pr) khác Erythropoietin kích thích sự tạo hồng cầu. Vận chuyển các chất
Hemoglobin trong hồng cầu vận chuyển O2 từ phổi theo máu đi nuôi tế bào.
Pr vận chuyển glucose (GLUT) vận chuyển đường trong máu. Pr vận chuyển
Pr vận chuyển kim loại như transferrin (vận chuyển sắt),
ceruloplasmin (vận chuyển đồng). Albumin vận chuyển bilirubin gián tiếp. Chức năng vận động
Actin, myosin trong vận động cơ. Pr vận động của tế bào và cơ thể
Cảm nhận, đáp ứng các kích Thụ quan màng của tế bào thần kinh để tiết ra chất trung gian Pr thụ quan thích của môi trường
thần kinh và truyền tín hiệu.
Dự trữ chất dinh dưỡng
Albumin lòng trắng trứng: Nguồn cung cấp acid amin cho phôi phát triển. Pr dự trữ
Casein trong sữa mẹ: Nguồn cung cấp đạm cho con.
Ferritin: Pr dự trữ sắt. Pr “nâng đỡ”
Vai trò chính trong con đường truyền tín hiệu nội bào: Kết hợp Pr, định vị
phức hợp và phối hợp con đường điều hòa ngược âm và dương tính,...
Bảo vệ cơ thể trước tình Các loại kháng thể (immunoglobulin, Ig).
trạng tổn thương, sự xâm Các yếu tố đông máu (Pr) như thrombin, fibrinogen,.. Pr bảo vệ nhập của Pr kháng đông. kháng nguyên lạ
- Ngoài ra, 1 số Pr tổng hợp như aspartame (49 dipeptid tổng hợp) được sử dụng chất ngọt nhân tạo.
V. TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN: 5.1. Áp suất keo: lOMoAR cPSD| 58490434
- Pr hòa tan trong nước, tạo dung dịch keo với đường kính tiểu phân 1nm- Pr khuếch tán chậm trong dung dịch, không qua được màng thẩm tích.
- Dung dịch keo có áp suất thẩm thấu (áp suất keo) thấp hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch bình thường
=> Đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển nước cùng các chất qua thành mạch.
5.2. Sự thẩm tích:
- Khi cho dung dịch Pr vào 1 túi làm bằng màng bán thấm rồi nhúng vào nước (dung dịch đẳng trương)
thì các phân tử nhỏ (như NaCl) sẽ thoát ra
được, còn Pr thì không => Sự thẩm tích,
màng bán thấm lúc này gọi là màng thẩm tích. Ứng dụng:
- Trong thí nghiệm sinh hóa: Loại muối ra
khỏi dung dịch Pr. - Trong lâm sàng: Thẩm
phân phúc mạc, “chạy” thận nhân tạo,…
5.3. Tính acid-base và sự tích điện:
- Có tính lưỡng tính, trong dd có 3 dạng ion.
- Tùy pH của môi trường so với pHi, điện
tích của protein thay đổi: + Nếu pH > pHi:
Pr tích điện âm và đi về cực (+) trong điện
trường. + Nếu pH < pHi: Pr tích điện
dương và đi về cực (-) trong điện trường.
- Không dùng công thức tính pHi của acid
amin để tính pHi của Pr vì Pr quá phức tạp.
Ứng dụng: Phân tách Pr bằng phương pháp
điện di (trong nghiên cứu và chẩn đoán lâm sàng). 5.4. Tính tan:
- Khi cho vào nước, các tiểu phân
Pr hình thành lớp áo nước và Pr tích điện
cùng dấu sẽ đẩy nhau => Giúp Pr hòa tan, dung dịch keo bền vững.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính tan của Pr: Nhiệt độ:
- Từ 0 -> 400C: Độ tan tăng khi nhiệt độ tăng.
- Từ 45 -> 700C: Độ tan giảm do Pr có sự biến tính. pH dung dịch hòa tan:
- Độ tan thấp nhất khi pH = pHi.
- Độ tan tăng khi pH > pHi hoặc pH < pHi.
- Nguyên nhân: Do lực đẩy tĩnh điện làm tăng độ tan.
Dung môi: Ethanol, aceton làm giảm độ tan của Pr (giảm mức hydrate hóa các nhóm ion hóa của Pr). Nồng độ muối: lOMoAR cPSD| 58490434
- Nồng độ muối thấp làm tăng độ tan của Pr do muối làm
dãn rộng bề mặt Pr, dễ tạo lớp áo nước (Hiện tượng tăng hòa tan nhờ muối (salting in)).
- Nồng độ muối cao làm giảm độ tan của Pr do tăng
hydrate hóa giữa muối và lớp áo nước của Pr (Hiện
tượng kết tủa nhờ muối (salting out)).
=> Có thể loại muối khỏi dung dịch Pr bằng: + Tủa globulin
bằng muối amoni sulfate bán bão hòa.
+ Tủa albumin bằng muối amoni sulfate bão hòa.
Tính kỵ nước của mạch bên acid amin: Acid amin kỵ
nước nằm gần nhau làm giảm độ tan Pr. 5.5. Sự biến tính:
- Là sự mất cấu trúc không gian 3 chiều của Pr do bị phá hủy liên kết hydro, liên kết muối,… nối trong
polypeptid hoặc các chuỗi polypeptid với nhau.
- Khi đó, cấu trúc Pr đảo lộn, sự hydrat hóa giảm, độ tan giảm và dễ kết tủa.
- Pr lúc này sẽ mất tính chất sinh học và dễ bị tiêu hóa hơn.
- Sự biến tính không làm đứt liên kết peptide
=> Không phải là sự thủy phân.
- Các loại tác nhân gây biến tính là nhiệt độ,
tia X, tia cực tím, acid/base, kim loại nặng,… - Có 2 loại biến tính:
Biến tính thuận nghịch: Sau khi loại bỏ tác
nhân gây biến tính, Pr trở lại trạng thái ban đầu (VD: ribonuclease).
Biến tính không thuận nghịch: Sau khi loại bỏ
tác nhân gây biến tính, Pr không trở lại trạng
thái ban đầu (VD: oval albumin trong trứng gà).
Ứng dụng: Đề phòng sự biến tính Pr trong thực
hành, thao tác nhiệt độ lạnh, đảm bảo pH môi
trường, loại bỏ các Pr không quan tâm (chiết xuất, tinh chế Pr,..).
VI. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PROTEIN: Gồm có ly tâm, điện đi, sắc ký
lỏng, phương pháp miễn dịch, sử dụng đồngvị
phóng xạ, đo mật độ quang, các phương
pháp hóa học, phân tích trình tự gen,… VII.
CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ: lOMoAR cPSD| 58490434
Câu 1. Pr sẽ kết tủa trong trường hợp nào sau đây? A.
Pha thêm nước cất vào hỗn hợpdung
dịch Pr và muối ăn bão hòa. B.
Đưa dung dịch Pr đến nhiệt độ sinhlý của
ete. Điện tích của acid amin thay đổi cơ thể. tùy pH của môi trường. C. Nhỏ 1mL HNO C. A và B đúng. 3 đặc vào dung dịch Pr. D. A và B sai. D.
Pha 2 phần thể tích ethanol 10%vào
Câu 6. Chức năng của protid: chọn câu sai dung dịch. A.
Tham gia cấu trúc màng tế bào.
Câu 2. Nói về biến tính của Pr, ý nào sau đây sai? B.
Chất dẫn truyền thần kinh. A.
Oval albumin lòng trắng trứng bị C.
Chuyển hóa cơ chất trong tế bào.
tácdụng với enteropeptidase của dịch tiêu hóa. D.
Điều hòa sự tăng trưởng tế bào.Câu 7. B.
Trypsin mất hoạt tính ở 900C và pH = 3,
Protein bị biến tính bởi các yếu tố sau, ngoại trừ:
khi làm lạnh sẽ trở lạnh cấu trúc ban đầu.
A. pHi, alcol, aceton, formaldehyde. C. Hemoglobin bị oxy hóa B. Acid mạnh, base mạnh.
thànhmethemoglobin mất khả năng vận chuyển C. Muối kim loại mạnh. oxy. D. Acid Tricloracetic (TCA). D.
Lòng trắng trứng bị đun nóng sẽ
Câu 8. Albumin và globulin miễn dịch (α1, α2, β
trởthành màu trắng đục. Câu 3. Liên quan về sự
và γ globulin) là các protein có trong:
thẩm tích, chọn câu sai: A. Tế bào máu. A.
Các ion và các chất hòa tan kíchthước B. Huyết tương.
nhỏ có thể đi qua màng bán thấm. C. Gan. B.
Một màng bán thấm trong cơ thể D. Tuyến tụy. làmàng lọc cầu thận.
Câu 9. Tính chất của acid amin: chọn câu đúng C.
Một ứng dụng của phương phápthẩm A.
Các acid amin ở dạng lưỡng cựctrong
tích là thẩm phân phúc mạc. dung dịch. D.
Ứng dụng của phương pháp thẩmtích B.
Các acid amin có vị ngọt kiểu đườngvà
trong thí nghiệm là lọc Pr ra khỏi muối. kiểu đạm.
Câu 4. Tính chất nào của Pr liên quan tới cân bằng C.
Các acid amin hấp thu tốt nhất ởbước
dịch trong và ngoài lòng mạch?
sóng hồng ngoại 280 nm. D. Tất cả đều đúng. Câu A. Tạo áp suất keo.
10. Khi điện di Pr huyết tương trong dung dịch B. Tính tan.
đệm có pH = 8,6, Pr nào có vị trí gần cực (+) nhất? C. Khả năng thẩm tích.
Biết pHi của γ-globulin là 7,9; β-globulin là 7,2; α- D. Tính tích điện.
globulin là 6,2 (α1) và 6,9 (α2) và albumin là 5,9.
Câu 5. Chọn câu đúng. A. γ-globulin. A. Pr là B. α-globulin. C. β-
cấu trúc đại phân tử gồm các đơn vị cấu tạo là globulin.
các acid amin, ngoài ra còn chứa các thành phần D. Albumin khác.
B. Các acid amin phân cực tan
trongnước, alcol; các acid amin
không phân cực tan trong benzen, lOMoAR cPSD| 58490434
Bài 9: CHUYỂN HÓA PROTID I. ĐẠI CƯƠNG:
- Protid bao gồm acid amin, peptide và Pr, trong đó acid amin là đơn vị cấu tạo của protid => Chuyển hóa
phân tử protid = chuyển hóa các phân tử aa. - Nguồn gốc của protid:
+ Nội sinh: Do cơ thể tổng hợp.
+ Ngoại sinh: Từ thức ăn bên ngoài.
- Acid amin được sử dụng với 3 mục đích:
+ Oxy hóa tạo NL (Pr cung cấp 15-20% nhu cầu NL).
+ Tổng hợp Pr: Diễn ra liên tục, song song với quá trình thoái hóa.
+ Tổng hợp các chất khác: Heme, purine, pyrimidine, melanin, các coenzyme và hoạt chất sinh học,...
Nhu cầu Pr của 1 người: Khoảng 1g Pr/kg/ngày, dùng để tổng hợp các loại Pr (cấu trúc, chức năng, hoạt tính sinh học,…).
II. TIÊU HÓA VÀ HẤP THU PROTEIN TRONG ỐNG TIÊU HÓA:
2.1. Chuyển hóa protid ở người: Có thể được tóm tắt ở sơ đồ sau:
2.2. Tiêu hóa và hấp thu protein quan trọng trong ống tiêu hóa:
- Mỗi ngày, hệ tiêu hóa phân giải, hấp thu khoảng 100-300gr Pr:
+ 70-100gr Pr ngoại sinh từ thức ăn.
+ 30-200gr Pr nội sinh từ sự chuyển hóa trong cơ thể.
- Sự tiêu hóa và hấp thu protid là 1 quá trình có hiệu suất rất cao ở người khỏe mạnh (vì lượng nitơ mất
qua phân khoảng 1-2gr/ngày, tương đương 6-12gr Pr). lOMoAR cPSD| 58490434
- Pr được thủy phân bởi 1 nhóm enzyme với tên
chung là protease. - Các Pr giữ vai trò tiền
enzyme tiêu hóa (proenzyme hoặc zymogen)
được sản xuất và dự trữ trong các tế bào đặc
biệt của các tuyến tiêu hóa, khi nhận được tính
hiệu bài tiết thì các túi này sẽ được xuất bào.
- Khi tiếp xúc với các yếu tố kích hoạt trong dịch
thức ăn, proenzyme sẽ chuyển thành dạng có
hoạt tính. - Protease gồm nhiều loại, thủy phân
liên kết peptide giữa các nhóm acid amin khác
nhau => Quá trình tiêu hóa Pr chia làm 3 giai
đoạn (dạ dày, tụy và ruột), tùy theo nguồn gốc các protease.
- Thức ăn vào dạ dày kích thích niêm mạc dạ dày tiết gastrin, hormone này kích thích tế bào thành tiết
HCl và tế bào chính tiết pepsinogen.
- pH acid dạ dày (1,5-2,5) làm biến tính Pr cầu, giúp pepsinogen chuyển thành pepsin, thủy phân liên kết
peptide của acid amin có nhân thơm trong phân tử Pr. - Ở giai đoạn này, Pr thức ăn đã thủy phân thành
những peptide nhỏ, thức ăn có pH acid xuống tá tràng, kích thích tụy tiết secretin.
- Secretin kích thích tiết HCO -3 trung hòa acid tạo môi trường pH tối ưu đối với các tiền enzyme tụy (gọi là
proenzyme hay zymogen) gồm chymotrypsinogen, procarboxylpeptidase và proelastase. lOMoAR cPSD| 58490434
- Vào ruột non, các tiền enzyme tụy được chuyển thành dạng hoạt động (pepsin, chymotrypsin,
carboxylpeptidase và elastase), tiếp tục thủy phân những peptide
nhỏ, sau đó ruột tiết aminopeptidase và dipeptidase phân giải
tiếp hỗn hợp acid amin tự do và oligopeptide.
III. THOÁI HÓA ACID AMIN:
3.1. Các trường hợp thoái hóa acid amin ở ĐV:
- Trong quá trình tổng hợp và thủy phân bình thường của
protein trong tế bào, acid amin không cần thiết cho phân tử
Pr mới => Thoái hóa (bằng cách oxy hóa).
- Chế độ ăn giàu Pr => Acid amin dư ngoài nhu cầu tổng hợp Pr
của cơ thể => Thoái hóa (không thể dự trữ được).
- Đói hay bệnh tiểu đường không kiểm soát + carbohydrate
không có/không được sử dụng => Nguồn NL: Pr tế bào.
- Quá trình thoái hóa acid amin ngoại sinh có thể được tóm tắt như sau:
Pr ngoại sinh Enzymetrongốngtiêuhóa(cóvịtrí
hoạtđộngkhácnhau) Acid amin tự do
- Acid amin tự do sẽ được vận chuyển trong cơ thể theo sơ đồ sau:
Tế bào biểu bì ruột non Tĩnh mạch cửa Gan Máu Mô
- Hầu hết các acid amin chuyển hóa mạnh tại gan.
- Sự khác biệt giữa quá trình chuyển hóa acid amin với các quá trình chuyển hóakhác là: lOMoAR cPSD| 58490434
+ Bước đầu tiên trong quá trình thoái hóa, acid amin bị mất nhóm α-
amin => Trở thành α-cetoacid (khung C của acid amin).
+ α-amin được chuyển thành ion amoni (NH + 4 ) bằng phản ứng khử
amin oxy hóa của glutamate. + 1 ít NH +
4 được tái sử dụng và phần còn lại bài tiết trực tiếp hoặc
chuyển thành urê, hoặc thành acid uric thải qua nước tiểu.
+ α-cetoacid bị oxy hóa tạo thành hóa chất trung gian gồm 3-4 C, có
thể chuyển hóa theo con đường tân tạo đường để tổng hợp glucose
(NL cần thiết cho não, cơ và các mô khác) hoặc thoái hóa thành CO2 và H2O.
3.2. Thoái hóa nhóm α-amin: Gồm 4 giai đoạn: Chuyển amin - Khử
amin oxy hóa - Vận chuyển NH3 Chu trình urê.
3.2.1. Phản ứng chuyển amin: -
Hầu hết các acid amin trong cơ thể đều có nguồn gốc từ thực
phẩm hoặc từ sự chuyển hóa Pr. -
Khi cơ thể có nhu cầu, các acid amin không cần thiết sẽ được tổng hợp từ các tiền chất là ketoacid
bằng cách nhận nhóm amin có sẵn từ 1 acid amin khác, gọi là sự chuyển amin. Aminotransferase
α-acid amin A + α-cetoacid B
α-cetoacid A + α-acid amin B -
Trong bào tương tế bào gan, thông thường các α-acid
amin chuyển nhóm amin cho α-cetoglutarate để hình
thành glutamate dưới tác dụng của aminotransferase (transaminase). -
Aminotransferase có coenzyme là pyridoxal
phosphate (vitamin B6), hiện diện nhiều ở cơ, gan,
tim, thận, ruột, có 2 loại phổ biến, hoạt động mạnh nhất ở ĐV là:
Glutamate pyruvate transaminase (GPT) hay alanine
aminotransferase (ALT): -
Nhóm amin của alanin sẽ được chuyển cho α-
cetoglutarate để hình thành glutamate (acid glutamic). -
Alanine cần chuyển amin cho glutamate vì nhóm NH3 từ
alanine không thể trực tiếp tham gia chu trình urê, phải từ glutamate. -
Pyruvate được hình thành sẽ cung cấp khung C cho quá trình tổng hợp đường hoặc tạo ra NL thông qua chu trình acid citric. -
Phản ứng đảo xảy ra khi cơ thể có nhu cầu alanine mà chế độ ăn hoặc sự chuyển hóa Pr không cung cấp đủ. lOMoAR cPSD| 58490434
Glutamate oxaloacetate transaminase (GOT) hay
aspartate aminotransferase (AST): -
Tương tự với aspartate, oxaloacetate là 1 sản
phẩm trung gian của chu trình acid citric và phản
ứng đảo ngược sẽ xảy ra khi cơ thể tổng hợp aspartate. Tổng kết: -
Phản ứng chuyển amin là phản ứng thuận nghịch, mỗi loại enzyme chuyển (từ acid amin hoặc từ α-
cetoacid) đều có hằng số cân bằng riêng => Có thể diễn ra cả 2 chiều tùy nhu cầu cơ thể. -
Các α-acid amin tham gia phản ứng chuyển amin với mức độ khác nhau (trừ threonine và lysine),
mạnh nhất là alanine và aspartate. -
Mỗi α-acid amin có 1 α-cetoacid tương ứng và aminotransferase đặc hiệu, nhóm amin của các α-
acid amin thường được chuyển đến α-cetoglutarate tạo glutamate. - Phản ứng cũng có thể xảy ra
đối với nhóm amin không phải là α-amin. Liên hệ lâm sàng: -
ALT là enzyme có nồng độ cao nhất tại gan (bào tương). -
AST phân bố ở gan (ty thể), cơ tim, cơ xương, thận, não,… -
Sự phân phối các enzyme chuyển amin ở các
mô khác nhau được dùng để chẩn đoán sự hủy
hoại các mô đó, bằng cách đo nồng độ các
enzyme này trong máu (VD: ALT tăng trong
huyết thanh là dấu hiệu hủy hoại tế bào gan).
3.2.2. Phản ứng khử amin: -
Là quá trình tách nhóm -NH2 khỏi acid amin dưới dạng NH + 3 (NH4 ). -
Glutamate thu nhận nhóm amin của các acid
amin về gan, vào ty thể gan tham gia phản ứng
khử amin oxy hóa. - Tuy nhiên, 1 vài acid amin
có thể bỏ qua bước chuyển amin và khử amin
oxy hóa 1 cách trực tiếp (serine và threonine).
Lưu ý: Phản ứng amin hóa là sự tổng hợp lại
acid amin từ α-ketoacid và NH3.
Khử trực tiếp nhóm amin của các acid amin không phải L-glutamate: lOMoAR cPSD| 58490434 -
Xảy ra gồm 2 bước (khử hydro và thủy
phân tự phát) và cần enzyme là L-acid
amin oxidase (hoạt động tại pH0 = 10) và
coenzyme (FMN, FAD). - Có hoạt tính
thấp, sản phẩm sinh học sinh ra thường
kèm theo H2O2 (1 chất oxy hóa mạnh).
Khử amin trực tiếp của Lglutamate: - Cần enzyme L-glutamate
dehydrogenase (GDH) hoạt động tại pH0 = 7,3
và coenzyme NAD+ và NADP+ (nicotinamide) có
hoạt tính cao. - Sản phẩm không tạo ra
chất oxy hóa độc cho tế bào => Khả năng
khử trực tiếp của Lglutamate dễ dàng
nhất. - Là phản ứng thuận nghịch, xảy ra tùy nhu cầu cơ thể.
Liên hệ lâm sàng: Đột biến gen làm kích
hoạt liên tục hoạt động của glutamate
dehydrogenase dẫn đến hội chứng tăng
insulin-tăng NH3 trong máu (hyperinsulin- hyperammonemia syndrome).
Khử amin gián tiếp: -
Gồm 2 bước: Chuyển amin và khử amin. -
Hầu hết các acid amin khác glutamate thường khử amin gián tiếp bằng cách chuyển nhóm amin cho
chất trung gian α-ketoglutarate tạo
glutamate, sau đó glumate khử
nhóm amin (Do sản phẩm không
tạo ra chất oxy hóa gây độc cho tế bào). -
Trong hầu hết các sinh vật,
glutamate là acid amin duy nhất
được khử amin oxy hóa với tốc độ
cao => Glutamate dehydrogenase có vai trò trung tâm trong việc khử amin của các acid amin.
Liên hệ lâm sàng: - Nồng độ và hoạt động của glutamate dehydrogenase được điều hòa bởi các nucleotide purine. -
Khi cơ thể cần oxy hóa acid amin tạo NL, ADP và GDP (hoạt động trong điều kiện NL thấp) sẽ kích
thích sự phân cắt glutamate; khi cơ thể cần glutamate, chiều của phản ứng sẽ ngược lại với sự kích
hoạt của GTP và ATP (hoạt động
trong điều kiện dồi dào NL). lOMoAR cPSD| 58490434
3.2.3. Vận chuyển NH3: - NH3 tạo thành ở các
mô, chủ yếu do sự khử amin oxy hóa các acid
amin hoặc thoái hóa các nucleotide, nhưng
NH3 là chất độc đối với hệ thần kinh (nồng độ
cao dẫn đến phù não, hôn mê) => Cơ thể vận
chuyển NH3 dưới dạng không độc bằng 2
cách: NH3 từ các mô (trừ mô cơ) về gan, thận
dưới dạng glutamine và NH3 từ cơ về gan
dưới dạng alanine => Glutamine, alanine hiện
diện trong các mô nhiều hơn những acid amin khác. -
Bên cạnh đó, sự oxy hóa acid amin của VK trong lòng ruột cũng sinh ra NH3 và lượng NH3 này từ
ruột, theo tĩnh mạch cửa về gan.
Tạo thành glutamine: -
Glutamine là dạng vận chuyển NH3 chủ yếu trong máu. - Glutamine được
tổng hợp từ glutamate và NH +
4 nhờ glutamine synthase và cộng tố là ATP. -
Đến gan, glutamine sẽ phóng thích NH +
4 vào chu trình urê nhờ glutaminase,
1 phần glutamine đến thận giải phóng NH3 ra nước tiểu dưới dạng muối amoni. -
Ở cơ, các acid amin thoái hóa, tập trung nhóm amin cho glutamate nhờ quá trình chuyển amin. -
Glutamate có thể vận chuyển NH3 dưới dạng glutamine về gan và thận, cũng
có thể chuyển nhóm amin của mình cho pyruvate (sản phẩm của con đường
ly giải đường ở cơ) nhờ hoạt động của alanine aminotransferase. -
Glutamate mới hình thành 1 phần được khử amin giải phóng NH + 4 , còn phần
lớn glutamate chuyển nhóm amin cho oxaloacetate tạo aspartate (1 nhóm
amin khác cho chu trình urê). Tạo thành alanine: -
Alanine đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển nhóm amin tới
gan, dưới dạng không độc bằng chu trình glucosealanine. -
Alanin từ cơ đi vào máu về gan; ở gan, alanine vào ty thể, nhường nhóm
amin cho α-cetoglutarate bằng phản ứng chuyển amin, hình thành lại
glutamate và pyruvate, sau đó pyruvate trong gan được sử dụng để tổng
hợp glucose, quay lại cơ để cung cấp NL cho cơ.
3.2.4. Chu trình urê: lOMoAR cPSD| 58490434
3.2.4.1. Quá trình tạo thành urê: - NH +
4 giải phóng ra từ sự thoái hóa acid amin nếu
không được tái sử dụng để tổng hợp acid amin mới
hoặc các hợp chất chứa nitrogen thì phần lớn sẽ
được đưa vào ty thể của tế bào gan, đào thải khỏi
cơ thể dưới dạng urê. - Urê được tạo thành ở gan qua 5 giai đoạn:
+ Phản ứng 1: Tổng hợp carbamoyl phosphate.
+ Phản ứng 2: Tạo citrulline.
+ Phản ứng 3: Tạo argininosuccinate.
+ Phản ứng 4: Tạo arginine.
+ Phản ứng 5: Thủy phân arginine tạo urê.
3.2.4.2. Chu trình urê: -
Được tính từ phản ứng 2 (tạo citruline) đến phản
ứng 5 (tạo urê), được Krebs và Henseleit công bố từ năm 1932.
Tạo carbamoyl phosphate: -
Xảy ra trong ty thể của gan. - NH +
4 vào ty thể của gan, kết hợp với CO2 (hình thành từ hô hấp tế bào) để tổng hợp thành carbamoyl
phosphate nhờ carbamoyl phosphate synthase I (CPS-I). - CPS-I là enzyme dị lập thể, hoạt hóa bởi
N-acetylglutamate và Mg2+, 2 phân tử ATP được thủy phân để cung cấp NL. Tạo citruline: -
Carbamoyl phosphate là chất cho nhóm carbamoyl đến chất mồi là ornithine tạo citrulline, dưới tác
dụng của enzyme ornithin carbamoyl transferase (ornithin transcarbamoylase) trong ty thể. -
Phản ứng này đồng thời sẽ giải phóng Pi (H3PO4), citruline được hình thành sẽ tách khỏi ty thể vào bào tương.
Tạo argininosuccinate: -
Nhóm amin thứ 2 được đưa đến cho chu trình urê nhờ aspartate (hình thành từ quá trình chuyển
nhóm amin trong ty thể, được đưa vào bào tương). -
Nhóm amin của aspartate sẽ ngưng tụ với nhóm carbonyl của citrulline tạo argininosuccinate nhờ
enzyme argininosuccinate synthetase (argininosuccinic acid synthase). -
Quá trình này cần 1 phân tử ATP trong giai đoạn trung gian citrullyl-AMP.
Tạo arginine: Argininosuccinate được phân cắt nhờ enzyme argininosuccinate lyase (argininosuccinase)
để giải phóng arginine và fumarate (đi vào chu trình acid citric).
Tạo urê: Arginine bị arginase thủy phân, giải phóng urê và ornithin, ornithin được vận chuyển vào ty thể
để thực hiện vòng khác của chu trình urê.