Bài giảng Hoá sinh đại cương - Chương 3: Protein

Chương III PROTEIN Đại cương về protein  Protein  Protos: chủ yếu.  Vật chất quan trọng của sự tồn tại cơ thể.  Thành phần cấu tạo:  C, H, O, N, S, P, Fe, Zn, Cu.  Cấu tạo Protein: 20 loại Amino Acid. Chức năng Protein  Chất xúc tác sinh học: Enzym.  Chất kích thích tố :LTH (Luteotropic hormone) kích tố nhủ,  Hormon ( Insuline, hormon tăng trưởng)  Chức năng bảo vệ cơ thể: (Kháng thể, globulin miễn dịch) Chức năng Protein  Mô nâng đỡ: Collagen  Vận động: Myosin ( protein mô cơ), actin  Vận chuyển: Hemoglobin, myoglobin, ATP asc, cytochrom Tính chất protein  Phong phú, đa dạng.  Đặc thù về loài cao.  Nhiều biến đổi về vật lý, hóa học.  Hàm lượng Protein: thay đổi tùy theo loài  Động vật: 16% – 23%  Ngũ cốc: 10% – 13%  Cây họ đậu: 25% – 35% Amino Acid Định nghĩa: Dẫn xuất của Acid béo Hai nhóm Amino Acid:  Amino Acid NH2 CH – COOH  R  Amino Acid NH2 – CH – CH2 – COOH  R Tính chất Amino Acid  Đồng phân của Amino Acid Chất chuẩn: Serine COOH COOH   H 2N – C – H H – C – NH2   CH 2OH CH 2OH L_Serine D_Serine Dãy L: Nhóm NH 2nằm bên trái. Dãy D: Nhóm NH 2 nằm bên phải. Trong tự nhiên: dạng L phổ biến (+) chất hữu triền. (–) chất tả triền. Tính chất Amino Acid Tính lưỡng tính Amino acid vừa mang chức Acid vừa mang chức base, nên có tính lưỡng tính. Dễ phân ly thành ion H+ và ion OH –. +Môi trường Acid NH2 – CH.R – COOH NH3 – CH.R – COOH ( Cation) +Môi trường kiềm NH2 – CH – COOH NH 2 – CH – COO (–) R R (Anion) +Môi trường trung tính NH2 – CH.R – COOH NH3 – CH.R – COO(-) ( ion hỗn tạp) Tính chất Amino Acid Tính chất hóa học của amino acid  Tính chất do chức acid Amino acid + Base Muối Amino Acid NH2 - CH - COOH + NaOH  NH2 - CH - COONa + H2O   R R Amino acid + Rượu  Ester Sự khử CO2 ( Decarboxyl hóa) bằng enzym decarboxylase Histidine Histamine Lysine Cadaverina Tyrosine Tyramine Tính chất hóa học của amino acid Sự alkin hóa chức NH 2 bằng gốc CH3 – NH2 H 3C – NH – Monomethyl – NH2 -N (CH3 )2 Dimethyl – NH2 -N(CH3)3 Trimethyl OO C OH OHNH2 – CH – COOH + 2 R    O O C = N – C O O R O       + CO2 + R – C + NH3 H Phức chất màu tím Phản ứng Ninhydrin Phản ứng do 2 gốc COOH và NH2 Phản ứng trên gốc R  Protein cĩ nhiều gốc R tính chất gốc R rất phong phú. * Gốc alkin(gốc hữu cực):Ala, leu, valin. * Gốc rượu: Ser, Thr * Gốc lưu huỳnh: Cystine, Cystein. * Gốc acid:Asp, Glu. Phân loại Amino Acid Quan điểm sinh học Amino acid cần thiết VD: người cần 8 AA cần thiết: P, I, L, L, V, M, T, T. Amino acid không cần thiết. Phân loại Amino Acid Quan điểm hóa học 1.Amino acid trung tính 2.Amino acid có nhóm rượu 3.Amino acid có lưu huỳnh 4.Amino acid di-carboxylic 5.Amino acid di-amine 6.Amino acid có nhân thơm Amino acid trung tính Glycine ( Gly – G) glycocoll NH2 – CH – COOH  H Alanine ( Ala – A) NH2 – CH – COOH  CH3 H3C CH3 Valine ( Val – V) NH2 – CH – COOH  CH Leucine ( Leu – L) NH2 – CH – COOH  CH2 Isoleucine ( Ile – I) CH Amino acid có nhóm rượu Serine ( Ser – S) CH2 – CH – COOH  CH 2OH Threonine ( Thr – T) NH2 – CH – COOH  CH . OH  CH3 Amino acid có lưu huỳnh . Methionine ( Met – H) NH2 – CH – COOH  ( CH2)2  S – CH3 Cystein ( Cys – C) NH2 – CH – COOH  CH2 – SH Cystine NH2 – CH – COOH NH2 – CH – COOH  CH2 S – S CH2 Amino acid di-carboxylic Aspartic acid ( Asp – D) NH2 – CH – COOH  CH2  COOH Glumatic acid ( Glu – E) NH2 – CH – COOH  CH2  CH2  COOH Amid của amino acid Asparagine ( Asn – N) NH2 – CH – COOH  CH2  CO . NH2 Glutamine ( Gln – Q) NH2 – CH – COOH  CH2  CH2  CO . NH2 Amino acid base Lysine ( Lys – K) Arginine ( Arg – R) Histidine ( His –H) Amino acid có nhân thơm Phenyl alanine ( Phe – F) Tyrosine ( Tyr – Y) Trytophan ( Trp – W) Amino acid thứ cấp Proline ( Pro – P) Hydroxyproline Cấu tạo Protein Peptid NH2 – CH – COOH + H2N – CH – COOH   R1 R2 Đầu N NH2 – CH – CO – NH – CH – COOH Đầu C   R R Liên kết Peptid Cách gọi tên peptid Alanine + Serine  dipeptid: Alanyl – serine Alanine + Serine + Prolin  Tripeptid: Alanyl – seryl – proline Polypeptid: chuỗi Animo Acid Protein  Cấu tạo Protein  Chuỗi Polypeptid > 50 AA  Có 1 dây Polypeptid hay nhiều dây Cấu trúc Protein - Cấu trúc bậc I. - Cấu trúc bậc II. - Cấu trúc bậc III. - Cấu trúc bậc IV. Cấu trúc xếp lớp β Cấu trúc xoắn α A: mơ hình giản lược B: mơ hình phân tử, C: nhìn từ đỉnh D: mơ hình khơng gian Cấu trúc Protein Cấu trúc bậc I: ° Định nghĩa: Chuỗi polypeptid trên mặt phẳng Thành phần và trật tự sắp xếp AA.  Cấu trúc bậc I ° Phương pháp xác định cấu trúc bậc I Xác định thành phần AA Xác định hàm lượng Acid amin Xác định trật tự Animo Acid Xác định đầu N : Phương pháp Sanger, Edman . Xác định đầu C: Dùng enzym cắt đầu C Cấu trúc bậc II.  Cấu trúc chuỗi AA trong không gian  Cấu trúc xoắn .  Liên kết chính: liên kết Hydro.  Cấu trúc dạng xếp lớp . Cấu trúc bậc III Cấu trúc cuộn, xoắn trong không gian của Polypeptid Liên kết chính: liên kết di-sulfure. Cấu trúc bậc IV Cấu trúc Protein trong không gian do 2 – 4 chuỗi polypeptid tạo thành. Tính chất Protein  Protein là đại phân tử: Trọng lượng phân tử từ hàng chục ngàn  hàng trăm ngàn dalton. Dùng phương pháp siêu ly tâm của Sveberg để xác định trọng lượng phân tử.  Trạng thái keo  Lớp vỏ thủy hóa  protein không tiếp xúc nhau để sa lắng.  Sức đẩy tĩnh điện  hạt protein lơ lửng  không kết tủa. Tính chất Protein  Tính lưỡng tính và điểm đẳng điện.  Protein trong dung dịch phân ly như acid, base yếu.  Ơû pH thích hợp, protein phân ly thành anion và cation  không di chuyển trong điện trường. pH này là điểm đẳng điện. Protein sa lắng hoàn toàn.  Tính chất biến tính của Protein  Biến tính do nhiệt T0 > 70 0 C Albumin lòng trắng trứng kết vón.  Biến tính do pH. Hiện tượng kết tủa casein của sữa. Hiện tượng kết tủa protein của đậu nành .Biến tính thuận nghịch: Điều kiện biến tính nhẹ nhàng. Tính đặc trưng sinh vật học.  Hiện tượng “choáng” do truyền máu.  Hiện tượng “không dung nạp”  Hiện tượng “miễn dịch Phân loại Protein. 1. Phân loại theo cấu trúc. Protein sợi : liên quan đến thành phần tế bào. Đóng vai trò cấu trúc nâng đỡ. VD: Collagen, fibrin, myosin, keratin. Protein dạng cầu Tan được trong môi trường nước. Có thể ly trích và kết tinh. Protein sợi  :  Collagen myosin fibrin keratin Collagen 2. Phân lọai theo tính hòa tan.  Albumin: -Protein của lịng trắng trứng. - Protein của huyết thanh. -Albumin tan trong nước Phân lọai theo tính hòa tan  Globulin -Protein của huyết thanh, của hạt bơng, đậu phọng. - Globulin tan trong nước muối lỗng. Phân lọai theo tính hòa tan  Glutelin -Tan trong kiềm loãng - Cĩ trong lúa mì gluten  Prolamin  Tan trong cồn 10% – 80%  Cĩ trong lúa mì(Gliadin)  Trong bắp (zein) Phân loại theo thành phần cấu tạo.  Protein đơn giản: protein thuần nhất trong thành phần cấu tạo gồm các amino acid. VD: Albumin, Globulin, Protamin  Protein phức tạp: Ngoài Amino acid còn các nhóm ghép có nguồn gốc là chất hữu cơ hoặc vô cơ Phân loại protein  Protein phức tạp gồm 5 nhóm: 1.Phosphoprotein  H3PO4 + Serin  Ester phosphoric của Serin.  Casein của sửa là phosphoprotein . 2.Glucoprotein:  Protein + Glucid (Hexox, haxosamine)  Là nguồn ciment gắn kết mô bào với nhau.  Là chất nhày giảm ma sát trong cơ thể.  VD: Mucine là chất nhày nước bọt, dịch niêm mạc, dịch vị, dịch âm đạo.  Mucine không bị phân hủy bởi pepsin  bảo vệ dạ dày khỏi bị phân hủy Phân loại protein  3.Lipoprotein  Protein + Lipid  Lipoprotein  Chức năng: cấu tạo màng tế bào, màng ty thể quyết định tính thấm, tính hấp thụ đặc hiệu của màng.  4.Nhóm chromoprotein. Protein có màu sắc: protein + ion kim loại ( Cu, Fe, Mg) VD:* Hemoglobin: globin + nhân heme * Chlorophyll ( Protein + nhân prophyrin).  5.Nucleoprotein. Protein + Acid nucleic ( protamin,histon) lipoprotein  Chức năng: Cấu tạo màng tế bào, màng ty thể. Quyết định tính thấm, tính hấp thụ đặc hiệu của màng. chromoprotein Hemoglobin (hồng huyết cầu) Chlorophyll (diệp lục tố) Nucleoprotein