Bài giảng Hóa sinh và thí nghiệm hóa sinh: Chương 2 - Protein được biên soạn với các nội dung chính sau: Axit amin: thành phần cơ bản cấu tạo protein; Cấu trúc protein; Phân loại axit amin; Vai trò Axit amin; Tính chất Axit amin; Định luật Lambert Beer;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để nắm được nội dung chi tiết nhé!
Chương Protein Axit amin: thành phần cấu tạo protein Công thức tổng quát: Axit amin pK1 2.2 pK2 9.4 • Axit amin khác nhóm R • Ở pH sinh lý, axit amin trạng thái ion hóa: ion âm dương • L- axit amin: cấu trúc protein “CORN“ 20 L- axit amin cấu trúc protein • 20 (22) L- axit amin tạo nên protein AA1 - AA2 - dipeptid (2 amino acids): - Tripeptid (3 amino acids): - Protein from 100aa: - AA1 AA2 20 x 20 = 400 peptids AA3 20 x 20 x 20 = 8000 peptids 20100 = 1.27 x10130 Phân loại axit amin Theo mức độ cần thiết: Axit amin không thiết yếu Axit amin thiết yếu Histidin Axit amin không thay Không tổng hợp thể Axit amin không thay (essential) Phải cung cấp phần ăn Axit amin Được tổng hợp thể Axit amin thay (non-essential) Không buộc phải cung cấp phần ăn Theo cấu trúc mạch bên R Có cực Khơng có cực -Khơng tan/H2O -Tạo tương tác Val Der walls -Cuộn bên mạch protein -Tạo cầu S-S (cộng hóa trị) ổn định cấu hình protein Khơng ion hóa: Ion hóa: Acidic: Basic: -Possible forming hydrogen bonds, stabilizes protein conformation dissolves in water Tạo liên kết gốc R -anion/cation, tạo lket cầu muối, ổn định cấu hình protein 20 L- axit amin tiêu chuẩn (cấu trúc protein) Selenocysteine (Sec, U): axit amin thứ 21 • Axit amin gặp, giống cyctein thay S = Se • Axit amin có vài lồi thuộc eukaryotic and prokaryotic, phát 1970s • Có trung tâm hoạt động số enzyme (formate dehydrogenase E coli glutathione peroxidase động vật có vú) • Mã hóa stop codon UGA • Pka thấp oxy hóa khử thấp ( thấp cyyctein) • Tính nucleophile mạnh Tham gia cấu trúc protein, thể tính chống oxy hóa Pyrrolysin (Pyl, O): axit amin thứ 22 • Axit amin Lysin thay NH2 NH-vịng pyrrole • Mã hóa stop codon: UAG • Phát năm 2002 • Có TTHĐ enzym… số cổ khuẩn lên men methan (không có người) Vai trị Axit amin Vai trị sinh học: ✓ Cấu trúc protein: Quyết định cấu trúc protein (liên kết gốc R mạch peptit ✓ Peptit hoạt tính sinh học: Kháng sinh, chống oxy hóa, chống ung thư, bảo vệ thể … ❑ Vai trị cơng nghiệp thực phẩm ✓ Nguồn lượng ✓ Phụ gia thực phẩm: gia vị, hương, chức (VD L-Theanin) ✓ Tạo protein cấu trúc thực phẩm ✓ Axit amin không thay ✓ Tạo Enzym ❑ Công nghiệp dược ✓ Axit amin khơng thay đóng vai trị thuốc ❑ Chăn ni ✓ Axit amin khơng thay ❑ Phản ứng Maillard -NH2 + -C=O → Melanoidin (chương Gluxit) Tính chất chức (cơng nghệ) protein Tính giữ nước: – Tương tác hydrogen với H2O bề mặt Protein (nhóm háo nước) – Cảm giác mềm, mọng nước, – Khối lượng sản phẩm lớn Phụ thuộc: - Mức độ gia nhiệt, tạo gel protein - Nồng độ muối: muối hexametaphosphat - pH khác pI Tạo gel : - Mạng tương tác phân tử proteinprotein protein-nước (xuc xích, giị, phomat, sữa chua…) - Hình thành protein biến tính bởi: - Nhiệt độ pH - Áp suất - Cơ học - Tính chất gel phụ thuộc: - nhiệt độ (xử lý nhiệt/làm lạnh) - pH - muối Tạo nhũ tương: - Khái niệm: hệ phân tán giọt chất lỏng hai pha không tan lẫn - Protein chứa gốc aa háo kỵ nước: chất tạo/làm bền nhũ - Khả tan/nước cao, khả tạo nhũ cao - Protein hình cầu tạo nhũ tốt Tính tạo bọt - Khái niệm: hệ phân tán bóng khí pha liên tục giọt chất lỏng hệ nước - Tác nhân ảnh hưởng: - Khuấy/trộn Protein biến tính: Tăng bề mặt kỵ nước Protein hình cầu> hình sợi pH khác pI Salting in/out Lipit Tăng độ nhớt (đường, bột…) Tính chất dinh dưỡng • Thành phần axit amin cân đối GIÁ TRỊ PROTEIN – Axit amin thay – Axit amin khơng thay • Trẻ em : 10 axit amin(Leu, Ile, Val, Thr, Lys, Arg, Met, Phe, Trp, His) • Người lớn: (Leu, Ile, Val, Thr, Lys, Met, Phe,Trp • Hàm lượng protein cao • Khả tiêu hóa tốt • Tính chất CẢM QUAN Phân loại protein • Theo nguồn gốc – Động vật – Thực vật – Vi sinh vật – Tái tổ hợp Phân loại protein theo thành phần Hom(l)oproteins (proteins đơn giản) • bao gồm amino acids Classification of conjugated proteins heteroproteins (protein phức hợp) class prosthetic group example glycoprotein saccharide immunoglobulin (antibody) interferon (antiviral agent) hemoprotein heme hemoglobin (O2 carrier in blood) myoglobin (O2 storage in muscle) lipoprotein lipid LDL - low-density lipoprotein (lipid carriers) HDL - high-density lipoprotein (lipid carriers) metalloprotein metal ion Ca2+ in calmodulin (muscle contraction) Fe2+ in hemoglobin/myoglobin Fe2+ in ferritin (Fe2+ storage) Zn2+ in carboxypeptidase (digestive enzyme) nucleoprotein nucleic acid RNA-bound protein Nghiên cứu protein • Xác định hàm lượng • Thu nhận protein – Nguồn: • Tự nhiên: Động/thực vật • Tổng hợp: - Vi sinh vật - Tái tổ hợp – Thu hồi protein thơ: • Tinh • Xác định cấu trúc • Chức – Hoạt tính enzym – Kháng thể/kháng nguyên – Hoocmon… Ly tâm Chiết tách, kết tủa Lọc Kêt tủa phân đoạn Thẩm tích Sắc ký Trình tự axit amin Cấu trúc bậc cao Trung tâm hoạt động (enzym)… Phương pháp Kjeldahl’s: xác định tổng nito Xác định Tổng nitơ protein (Phương pháp Kjeldahl) 1.0 Tách protein: kết tủa protein với TCA 1.1 Vơ hóa mẫu Protein (tách mẫu protein từ mẫu chung) NCOC + H2SO4 （NH4）2SO4 + CO2 + SO2 + H2O 1.2 Cất đạm 2NaOH +（NH4)2SO4 2NH3↑+Na2SO4 + 2H2O 1.3 Hấp thụ axit boric: 2NH3 + 4H3BO3 （NH4）2B4O7 + 5H2O 1.4 Chuẩn độ （NH4）2B4O7 + H2SO4 (NH4)2SO4 + 4H3BO3 Tính hàm lượng protein: N* 6,25 (hoặc hệ số cụ thể) Phương pháp Lowry Giai đoạn 1: phản ứng Biure, khử Cu+2 MT kiềm Giai đoạn 2: axit amin thơm phức Cu+1 khử Folin thành Molybdennum blue (màu xanh) Phản ứng tuân thủ định luật Lamber Beer Xây dựng đường chuẩn protein (BSA) (0-2mg/mL) ã Phn ng nhy: àg Axit amin thơm Tyr, Tryp Màu vàng Giai đoạn 2: khử thuốc thử Folin Phương pháp Bradford Phản ứng protein với Comassie Blue G-250 - Đơn giản, Nhanh (1 bước, phút phản ứng) Độ nhạy cao (1-20 µg) Đặc hiệu protein (axit amin thơm) Bị ảnh hưởng polyphenol detergent mẫu Phản ứng tuân thủ định luật Lamber Beer Xây dựng đường chuẩn protein (BSA) Đường chuẩn 0-2 mg/ml Câu hỏi tự kiểm tra • Cấu trúc axit amin? Vai trị axit amin? Cấu trúc định tính chất nào? Các vận dụng tính chất cho ứng dụng cụ thể? • Peptit: cấu trúc, tính chất sử dụng • Protein: – Các bậc cấu trúc: đặc trưng, liên kết làm bền, đặc điểm cấu trúc (liên kết) – Cấu trúc định tính chất nào? Các vận dụng tính chất cho ứng dụng cụ thể • Sử dụng vấn đề nghiên cứu liên quan tới axit amin, peptid protein Bạn quan tâm tới sản phẩm nào: axit amin, protein, peptit? Chọn đề tài để tìm hiểu, đăng ký báo cáo ... ~Ala-Leu-Ile-Ser-Trp-Ile-Lys-Arg-Lys-Arg-Gln-GlnNH2 (or GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQNH2) Glucagon (29 ) Hyperglycemic Factor (used as an antidiabetic) His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp~... trúc protein • 20 (22 ) L- axit amin tạo nên protein AA1 - AA2 - dipeptid (2 amino acids): - Tripeptid (3 amino acids): - Protein from 100aa: - AA1 AA2 20 x 20 = 400 peptids AA3 20 x 20 x 20 =... gland) Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-PheNH2 (or DRVYIHPFNH2) Bradykinen (9) Hypotensive Vasodilator (acts on smooth muscle) Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg (or RPPGFSPFR) Oxytocin (9) Uterus-Contracting