Tiểu Luận Tìm Hiểu Về Scleroprotein Và Ứng Dụng Của Chúng Trong Đời Sống.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC __ TIỂU LUẬN MƠN HĨA SINH ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VỀ SCLEROPROTEIN VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA CHÚNG TRONG ĐỜI SỐNG Hà Nội MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .4 Cấu trúc luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1Giới thiệu Scleroprotein .6 1.1.1 Giới thiệu protein 1.1.2 Khái niệm Scleroprotein .6 CHƯƠNG II: CÁC DẠNG ĐIỂN HÌNH CỦA SCLEROPROTEIN .8 2.1 Collagen 2.1.1 Khái niệm nguồn gốc 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo .8 2.1.3 Phân loại 2.1.4 Chức Collagen 2.1.4.1 Ứng dụng công nghiệp .10 2.1.4.2 Ứng dụng y học dược phẩm .11 2.1.5 Lượng bổ sung ngày 12 2.1.6 Nguồn bổ sung Collagen 12 2.1.6.1 Các sản phẩm dùng bên (mỹ phẩm) qua sản phẩm đường uống 12 2.1.6.2 Nguồn dinh dưỡng mà thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày 13 2.2 Eslatin 14 2.2.1 Nguồn gốc .14 2.2.2 Thành phần cấu trúc 14 2.2.3 Tính chất 15 2.2.4 Chức Eslatin .15 2.2.5 Nguồn bổ sung Eslatin 16 2.3 Keratin 17 2.3.1 Nguồn gốc .17 2.3.2 Đặc điểm cấu tạo Keratin 18 2.3.2.1 Đặc tính cấu trúc chuỗi α-helix 18 2.3.2.2 Đặc tính cấu trúc chuỗi β-Sheet 19 2.3.3 Chức Keratin 20 2.3.4.Nguồn bổ sung Keratin 20 2.3.4.1 Các sản phẩm dùng bên (mỹ phẩm) 20 2.3.4.2 Nguồn dinh dưỡng mà thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày 20 2.4 Fibroin 21 2.4.1 Nguồn gốc Fibroin 21 2.4.2 Thành phần cấu tạo .21 2.4.3 Phân loại 22 2.4.4 Ứng dụng Fibroin .22 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài Hiện nay, với phát triển khoa học-công nghệ việc nghiên cứu, tìm hiểu hợp chất thiết yếu liên quan đến sống Cụ thể tế bào sống vấn đề quan tâm Trong hợp chất phải kể đến Protein Protein theo quan điểm hóa học lớp chất hữu trùng phân tự nhiên với đơn phân α-amino acid theo quan điểm sinh vật học protein lớp chất hữu mang sống Protein đa dạng mặt cấu trúc , tính đặc hiệu lồi cao nên chúng tham gia vào tất biểu sống như: vận động đáp nhận kích thích, sinh trưởng, phát dục, sinh sản, di truyền , biến dị, Có nhiều loại Protein khác nhau, chúng chia theo theo hình dạng : sợi, cầu trung gian Trong số này, dạng đơn giản dạng sợi Nhắc đến tên có hình dung Protein có dạng sợi với chiều dài lớn gấp hàng trăm lầm so với đường kính Một dạng protein sợi điển hình thường gặp Sleroprotein Mục tiêu nghiên cứu Hiểu Scleroprotein thơng qua dạng điển hình ứng dụng chúng số hàng ngày Đối tượng phạm vi nghiên cứu -Đối tượng nghiên cứu: Scleroprotein dạng là: Collagen, Karetin, Eslatin, Fibroin -Phạm vi nghiên cứu: Trên phương diện hóa sinh ứng dụng sống Cấu trúc luận Bài tiểu luận trình bày chương: Chương – Tổng quan Chương – Các dạng Scleroprotein điển hình Chương – Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Scleroprotein 1.1.1 Giới thiệu protein Protein thành phần thiếu tất thể sống, lại có tính đặc thù cao cho loài, cá thể loài, quan, mơ cá thể Protein có vai trị vơ quan trọng, thực hiên chức tạo hình tạo cấu trúc vỏ virius, màng tế bào, tạo sâu bọ hay tạo mô liên kết da, xương…Hầu hết phản ứng thể sống, từ phản ứng đơn giản nhất phản ứng hydrat hoá, phản ứng khử nhóm cacboxyl đến phản ứng phức tạp chép mã di truyền protein đóng vai trò enzyme xúc tác , làm tăng tốc độ phản ứng đến hàng triệu lần Protein đảm nhận chức bảo vệ, giúp thể chống lại bệnh tật, chức vận chuyển protein vô quan trọng giúp vận chuyển oxy , CO2 H+ , nhiều chất khác đến mơ, quan thể Ngồi chức trên, protein thục vai trò dự trũ vad dinh dưỡng, dẫn truyền tín hiệu thần kinh điều hịa Để thực hiên vai trị protein phải đa dạng cấu trúc Protein phân tử bao gồm chuỗi polypeptit có cấu trúc khơng gian bậc cao Có khối lượng phân tử lớn ( >10000 Da) Nó cấu tạo từ nguyên tố như: C, H, O, N thành phần khác: S, P, ion kim loại Protein tạo nên trùng phân tự nhiên đơn phân α-amino axit, liên kết với liên kết peptit Có nhiều cách phân loại protein Tuy nhiên, theo cấu trúc hóa học, protein chia thành loại lớn : đơn giản phức tạp Một dạng protein gần gũi ta thấy phải kể đến protein đơn giản dạng sơi Đó Scleroprotein 1.1.2 Khái niệm Scleroprotein Scleroprotein protein dạng sợi, biến tính tự nhiên Một chuỗi peptide scleroprotein thường bao gồm lựa chọn hạn chế axit amin với thứ tự xuất lặp lặp lại (1) Scleroprotein protein vô đặc biệt khơng bị thủy phân enzyme tiêu hóa protein Các dạng điển hình là: Collagen; Eslatin; Keratin (trong tóc, lơng); Fibroin (trong tơ tằm); Việc tìm hiểu dạng Scleroprotein giúp ta hiểu biết protein phục vụ nhiều sống CHƯƠNG II: CÁC DẠNG ĐIỂN HÌNH CỦA SCLEROPROTEIN 2.1 Collagen 2.1.1 Khái niệm nguồn gốc Tên Collagen xuất phát từ tiếng Hy Lạp κόλλα (Kolla), có nghĩa " keo ", hậu tố γέν, -gen, biểu thị "sản xuất" (2) (3) Điều đề cập đến việc sử dụng ban đầu hợp chất q trình đun sơi da,gân của ngựa và động vật khác để lấy keo Nó cấu trúc chính protein trong khơng gian ngoại bào trong nhiều mơ liên kết trong thể Collagen tồn khắp nơi thể với 70% lớp hạ bì da, 20% xương, 50% khớp, xấp xỉ 100% giác mạc Là thành phần mơ liên kết, protein có nhiều động vật có vú, (4) tạo 25% đến 35% hàm lượng protein toàn thể Collagen bao gồm axit amin liên kết với để tạo thành xoắn ba sợi kéo dài (5) Nó chủ yếu tìm thấy trong các mơ sợi như gân, dây chằng và da Tùy thuộc vào mức độ khống hóa, mơ Collagen cứng (xương), mềm (gân) có độ cứng dao động từ cứng đến mềm (sụn) Nó có nhiều trong giác mạc, mạch máu, ruột, đĩa đệm và ngà (6) Trong mơ cơ, đóng vai trị thành phần endomysium Collagen cấu thành 1-2% mô chiếm 6% trọng lượng bắp khỏe mạnh, gân guốc (7) Nguyên bào sợi là tế bào phổ biến tạo Collagen. Gelatin, sử dụng thực phẩm công nghiệp, Collagen bị thủy phân không thể phục hồi (8)  2.1.2 Đặc điểm cấu tạo Collagen có kết cấu phức tạp TropoCollagen hay “phân tử Collagen” đơn vị lớn Collagen gọi sợi Nó dài khoảng 300 nm với đường kính 1,5 nm, tạo thành ba chuỗi Polypeptit (Peptit Anfa), chuỗi xếp theo đường xoắn ốc phía tay trái Ba chuỗi xoắn ốc cuộn chiều thuận tay phải, “đường xoắn ốc đặc biệt” đường xoắn ốc ba, cấu trúc bậc bốn ổn định nhiều liên kết hyđrô Một đặc điểm đặc trưng Collagen xếp đặn Amino Axit mắt xích chuỗi xoắn ốc Collagen Thông thường chuỗi theo mẫu sau: Gly-Pro-Y Gly-X-Hyp, X Y Axit Amin lại Proline Hydroxyproline tạo nên khoảng 1/6 tổng số chuỗi Glycine chiếm 1/3 số chuỗi, điều có nghĩa khoảng nửa chuỗi Collagen khơng chứa Glycine, Proline Hydroxyproline, nhóm GXY khác thường chuỗi Peptit Collagen Anfa Sự phân bố đặn với hàm lượng Glycine cao tìm thấy số loại protein dạng sợi, sợi tơ tằm Chiếm 75- 80 % tơ tằm : Gly-Ala – Gly- Ala với 10% Serine 2.1.3 Phân loại Collagen tồn nhiều phận thể Đã có 29 loại Collagen tìm thấy thơng báo tài liệu khoa học Trên 90% Collagen thể dạng I, II, III IV – Collagen I: có da, gân, mạch máu, quan, xương (thành phần xương) – Collagen II: có sụn xương (thành phần sụn) – Collagen III: có bắp (thành phần bắp), tìm thấy bên cạnh Collagen I – Collagen IV: thành phần cấu tạo màng tế bào Các bệnh Collagen thường khiếm khuyết gene gây nên, tác động cho trình tổng hợp sinh hóa, xếp, chép bị thay đổi, trình khác việc hình thành Collagen Như tất tế bào khác thể, Collagen có giai đoạn bị già nua chết 2.1.4 Chức Collagen Collagen dạng protein cấu trúc sợi dài hầu hết chức khác với dạng dạng protein phổ biến khác enzym Những bó Collagen hay cịn gọi sợi Collagen thành phần thể màng tế bào, cấu tạo nên hầu hết mơ cấu trúc bên ngồi tế bào, Collagen tìm thấy bên tế bào -Collagen có cường độ kéo đứt lớn thành phần băng y học, gân, sụn, xương, dây chằng da, với Keratin mềm, nguyên nhân gây độ dẻo dai da thối hóa gây nếp nhăn dẫn đến tuổi già.Có thể nói, Collagen yếu tố quan trọng tạo nên già nua, khơng dáng vẻ bên ngồi mà cịn việc suy giảm cấu trúc chức quan thể Sự thối hóa Collagen thường xảy giai đoạn từ 30 tuổi trở Thời gian đầu, tốc độ thối hóa Collagen thường chậm nên dấu hiệu lão hóa khơng thấy rõ Từ sau 40 tuổi, tốc độ thối hóa nhanh, nên da bắt đầu chùng giãn, bắp khơng cịn chắc, xương canxi, mơ quanh mạch máu giảm đàn hồi làm mạch máu rõ lên, dễ tổn thương tạo thành vết bầm… Collagen thủy phân đóng vai trị quan trọng việc điều chỉnh cân nặng, giống protein, ta dùng nó, có cảm giác cung cấp đủ lượng -Collagen tạo nên độ bền thành mạch máu đóng vai trị quan trọng phát triển mơ tế bào Nó có giác mạc, thủy tinh thể mắt Collagen có nhiều ứng dụng y tế điều trị biến chứng xương da.Do đó,nó dùng phẫu thuật thẩm mỹ phẫu thuật bỏng Cụ thể hơn: 2.1.4.1 Ứng dụng công nghiệp Khi Collagen thủy phân đủ, ta thu loại protein dễ tan nước, gọi Gelatin Gelatin sử dụng thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, công nghiệp nhiếp ảnh Trong lĩnh vực dinh dưỡng, Collagen Gelatin nguồn protein nghèo, chúng không cung cấp đầy đủ tất Amino Axit thiết cho thể người (chúng protein chưa đầy đủ) – Những Collagen bắt nguồn từ bò, ngựa lợn, chí người dùng luôn, sử dụng kết hợp với Silicones, Glycosaminoglycan, nguyên bào sợi, yếu tố tăng trưởng chất khác – Collagen bán thương mại, chất bổ sung tính linh động Bởi protein phân cắt thành Axit Amin trước hấp thu, khơng có lý Collagen ăn uống ảnh hưởng đến mô liên kết thể, ngoại trừ thông qua việc bổ sung Axit Amin cho thể – Gần đây, nguồn Collagen có sẵn thay cho loại Collagen động vật sử dụng Mặc dù đắt tiền, Collagen người, bắt nguồn từ xác người hiến tặng, thai bào thai bị hủy bỏ, giảm thiểu khả xảy phản ứng miễn dịch – Mặc dù khơng thể hấp thụ qua da, Collagen sử dụng thành phần cho số mỹ phẩm trang điểm 2.1.5 Lượng bổ sung ngày Collagen dạng protein có tỉ lệ trao đổi chất ¼ protein khác (60g/ngày), có nghĩa 5g (5.000mg) lượng cần thiết mà thể cần bổ sung 2.1.6 Nguồn bổ sung Collagen Da bị thiếu hụt Collagen bổ sung Collagen, lý luận logic cách thức bổ sung Collagen thực điều cần lưu ý.Thơng thường có hai đường bổ sung Collagen: 2.1.6.1 Các sản phẩm dùng bên (mỹ phẩm) qua sản phẩm đường uống Mặt nạ Collagen chị em phụ nữ biết đến nhiều phụ nữ có cảm giác yên tâm chăm sóc da cách tồn khuôn mặt tiếp xúc trực tiếp Collagen, “nuôi dưỡng” Collagen Tuy nhiên, giá lần chăm sóc da thật tốn kém, giá dễ chịu hơn, loại kem dưỡng da có chứa Collagen, dùng hàng ngày nồng độ Collagen không đáng kể tác dụng khơng 11 Một hạn chế sản phẩm dùng khả thẩm thấu không cao, tác động chủ yếu lớp thượng bì (phía cấu trúc Collagen) nên cho hiệu mong muốn.Hơn nữa, Collagen mỹ phẩm thường chế phẩm từ tự nhiên mà chủ yếu từ nguồn nguyên liệu tổng hợp nên thể khó dung nạp 2.1.6.2 Nguồn dinh dưỡng mà thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày Collagen da tổng hợp bên thể, từ nguồn dinh dưỡng mà thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày Vì thế, chế phẩm bổ sung có chứa Collagen protein nguồn nguyên liệu tốt để tổng hợp Collagen cho da Cách thức tổng hợp giúp cấu trúc da thực xây dựng củng cố từ bên cách chắn nhất, lâu dài Có thể sử dụng nguồn Collagen từ thiên nhiên a) Thực phẩm giàu Omega-3 Acid béo Omega-3 xem chất béo có lợi Omega-3 bên cạnh tốt cho tim mạch trí não Nó cịn tăng cường mịn màng, trơn mượt dẻo dai cho da Protein có nhiều cá hồi loại dầu cá khác cá mịi, cá thu, cá trích… Ngoài loại giàu cá giúp làm giảm viêm nhiễm da Vì việc ăn cá hồi ngăn ngừa viêm nhiễm bảo vệ Collagen cho bạn b) Rau củ, trái màu đỏ Bên cạnh cà chua, trái cây, rau củ màu đỏ xem nguồn chứa Lycopene dồi Củ cải đỏ ớt chng đỏ hai rau củ dễ tìm thấy sử dụng thường xuyên chế độ ăn ngày Ngoài dồi Lycopne, rau củ trái màu đỏ chứa nhiều chất chống oxi hóa, giúp tăng cường Collagen chống lại dấu hiệu lão hóa c) Các loại rau có màu xanh đậm Chất chống oxy hóa có loại rau xanh cần thiết bạn muốn trì mức độ Collagen Các loại rau có màu xanh đậm rau bina, cải xoong, cải bắp, cải xoăn… giàu chất chống oxy hóa gọi Lutein Chất chống oxy hóa cần thiết để trì mức độ Collagen, chúng cho giúp trung hịa gốc tự 12 d) Rau củ màu cam Rau củ màu cam cà rốt hay khoai lang, giàu vitamin A, giúp phục hồi tái tạo Collagen bị hư hỏng e) Các loại giàu Vitamin C Trái thường xuyên bổ sung Vitamin C cho thể giúp tránh bệnh cảm cúm, bệnh máu thiếu vitamin C Ngoài ra, Vitamin C chất cần thiết để tạo nên Collagen, giúp tăng cường mức độ chất chống oxy hóa thể Vitamin C có nhiều loại mọng, việt quất, dâu tây,  cà chua … Nên bổ sung loại chế độ ăn ngày f) Đậu phụ đậu nành Tăng cường chế độ ăn nhiều đậu nành Sữa đậu nành, phô-mai đậu nành sản phẩm làm từ đậu nành khác có chứa Genistein, hợp chất giúp sản xuất Collagen chống lại q trình lão hóa da, để giúp da giữ việc sản xuất Collagen bình thường   g) Trà trắng Theo nghiên cứu tiến hành Đại học Kingston, trà trắng bảo vệ protein cấu trúc da, đặc biệt Collagen h) Tỏi Tỏi nguồn thực phẩm cung cấp Sulfur tuyệt vời Sulfur chất cần thiết cho trình sản xuất Collagen Ngồi thực phẩm kể cịn nhiều loại khác giúp bổ sung thêm Collagen cho thể 2.2 Eslatin 2.2.1 Nguồn gốc Elastin thành phần nhỏ mô liên kết cung cấp độ đàn hồi cho mạch máu dây chằng bắp (9)Nó có tính đàn hồi cao diện mô liên kết cho phép 13 nhiều mơ thể lấy lại hình dạng sau kéo dài co lại Elastin giúp da trở lại vị trí ban đầu bị chọc bị chèn ép Elastin mô chịu tải quan trọng thể động vật có xương sống sử dụng nơi cần phải lưu trữ lượng học Ở người, elastin mã hóa gen ELN (10) 2.2.2 Thành phần cấu trúc Gen ELN mã hóa protein hai thành phần sợi đàn hồi Nhiều biến thể phiên mã mã hóa đồng dạng khác tìm thấy cho gen (11)Tiền chất hịa tan Elastin tropoelastin Cấu trúc elastin giàu glycine, proline, alanine, leucine valine thường tổ chức thời gian ngắn chuỗi lặp lại ba đến chín axit amin tạo thành cấu trúc linh hoạt động Trong cấu trúc Eslatin khơng có hydroxylysine khơng bị glycosyl hóa Sợi Elastin hình thành mạng lưới ba chiều polypeptide liên kết ngang có cấu trúc khơng đều.Các liên kết chéo liên quan đến Lysine Liên kết chéo liên kết phổ biến elastin kết việc chuyển đổi nhóm amin lysine thành aldehyd phản ứng lysyl oxyase.Điều giúp tạo mạng lưới liên kết với kéo dài uốn cong theo hướng bị căng thẳng tạo mơ liên kết 2.2.3 Tính chất Elastin loại protein có tuổi thọ dài, với chu kỳ bán rã 78 năm người Giống cao,sau Elastin mở rộng trở kích thước ban đầu hình thức ban đầu.Độ bền kéo thấp so với Collagen, kỵ nước thực tế khơng hịa tan dung dịch nước 14 2.2.4 Chức Eslatin Trong thể, Elastin thường liên kết với protein khác mô liên kết Sợi đàn hồi thể hỗn hợp Elastin vơ định hình Fibrillin sợi Tổng Elastin dao động từ 58 đến 75% trọng lượng động mạch khử chất khô động mạch nanh bình thường (12)So sánh mơ tươi mơ tiêu hóa cho thấy, chủng 35%, tối thiểu 48% tải trọng động mạch vận chuyển Elastin tối thiểu 43% thay đổi độ cứng mô động mạch thay đổi độ cứng elastin (13) Eslatin có vai trị đặc biệt cấu tạo da, Collagen yếu tố giúp da căng săn Elastin lại giúp da trở hình dạng ban đầu, khơng bị chùng nhão, chảy xệ, nhăn nheo Việc thiếu hai thành phần liên kết da khiến da bạn nhanh chóng bị lão hóa, nhăn khơ săn chắc, đàn hồi Elastin ví chất keo liên kết tế bào, nhiều da lại quan trọng bởi: - Cung cấp mềm mại tính đàn hồi cho da: Do Elastin có khả giữ nước tốt, ngăn thất thoát Collagen HA, nên việc bổ sung Elastin giúp da ẩm mịn, săn se khít - Chống nếp nhăn nơi khóe miệng, mắt trán: Elastin tạo mạng lưới ba chiều sợi Collagen, kết hợp với Collagen để tạo nên liên kết bền vững da, giúp da khỏe mạnh, săn căng mịn Do đó, da bị thiếu Elastin dù bạn có bổ sung Collagen hay HA hiệu bị giảm sút 2.2.5 Nguồn bổ sung Eslatin Để tăng lượng Eslatin thể sử sụng cách như: a) Tẩy tế bào chết thường xuyên Tấy tế bào chết phần quan trọng thói quen chăm sóc da Bước chăm sóc da giúp lấy tế bào da chết lớp da Hành động chà xát kích thích sản xuất elastin mới, giúp da trẻ trung b) Kem chống nắng 15 Tia cực tím từ ánh nắng mặt trời xâm nhập da, phá vỡ Collagen elastin Bởi vậy, bôi kem chống nắng hàng ngày giúp trì hỗn dấu hiệu lão hóa Nên dùng kem chống nắng có số chống nắng 50 Bơi kem chống nắng trước ngồi khoảng 30 phút, thoa lại sau Ngoài ra, đội mũ rộng vành, đeo kính râm giúp bảo vệ da tốt c) Vitamin C Có hai cách để tận dụng vitamin C để kích thích sản xuất elastin: Thoa trực tiếp qua đường miệng Bạn sử dụng loại kem dưỡng da chứa vitamin C huyết để thoa lên da Những sản phẩm giúp lấy tế bào da chết làm trẻ hóa da Nó bảo vệ bạn khỏi lão hóa da ngăn ngừa nếp nhăn Vitamin C giúp trì tính tồn vẹn cấu trúc da Nó bảo vệ da khỏi tác hại gốc tự Tăng cường loại trái rau củ giàu vitamin C làm tăng mức độ elastin thể, điển hình như: Bơng cải xanh, kiwi, cam, quýt, loại mọng Sự thiếu hụt vitamin C làm suy yếu sợi elastin da, khiến da chảy xệ, nhăn nheo Liều lượng vitamin C (acid ascorbic) khuyến cáo ngày 500mg d) Protein không mỡ (lean protein) Cơ thể cần acid amin để kích thích sản xuất Collagen elastin Acid amin phần tử tạo nên protein Tăng cường protein giúp cải thiện cấu trúc tế bào da Bởi vậy, muốn da đẹp, làm đầy nếp nhăn nên ăn nhiều loại hạt, đậu phụ, phô mai, thịt gia cầm cá e) Ăn loại rau màu xanh đậm Rau họ cải cải bó xơi, cải xoăn, bơng cải xanh cải bắp có chứa chất dinh dưỡng gọi lutein Lutein giúp tăng hydrat hóa da, dưỡng ẩm, cải thiện độ đàn hồi ngăn ngừa nếp nhăn Lutein tăng cường tế bào da cải thiện khả tái tạo sử dụng protein hiệu f) Acid béo omega-3 Chế độ ăn uống giàu acid béo omage-3 giúp da trẻ đẹp Dưỡng chất tạo môi trường lý tưởng cho việc sản xuất Collagen elastin Acid béo thiết yếu giúp làm 16 đầy cấu trúc da, xóa nếp nhăn Những thực phẩm giàu acid béo omega-3 là: Hạt điều, hạt óc chó, hạnh, cá hồi, cá ngừ, cá trích, cá mịi… 2.3 Keratin 2.3.1 Nguồn gốc Keratin thuộc nhóm protein cấu trúc, protein dạng sợi (14) Keratin hình thành màng bảo vệ cho tồn động vật có xương sống: da, lơng, tóc, vuốt, móng, sừng, vảy, mỏ 2.3.2 Đặc điểm cấu tạo Keratin Keratin họ protein cấu trúc sợi, dai, khơng tan, có tính bền sinh học tương tụ chitin Keratin có loại cấu trúc α-Keratin β-Keratin 2.3.2.1 Đặc tính cấu trúc chuỗi α-helix Mơ hình chuỗi polypeptide xoắn Pauling Corey đưa nhiều cách để xác định từ khung đến cân đối tuần hoàn cấu trúc đó, phát qua liệu nhiễu xạ protein sợi α-Keratin Trật tự đơn giản ưa nhìn cấu trúc xoắn phải gọi α-helix Pauling Corey biết tầm quan trọng liên kết Hydrogen định hướng cho nhóm phân cực CPO NOH liên kết peptide Chúng kết thí nghiệm William Astbury, năm 1930 ông đạo nghiên cứu tia X Astbury chứng minh protein cấu tạo lên tóc lơng (protein sợi α-Keratin) có cấu trúc cân đối 5.15 đến 5.2 A° (angstrom – 0.1 nm) Cấu trúc tự quay quanh vịng có chiều cao 5.4 A° Nên nói chuỗi xoắn α có chiều cao 5.4 A° tương ứng khoảng 3.6 amino acid vịng, ví dụ chuỗi xoắn có 36 amino acid gồm 10 vịng Sự phân chia amino acid dọc theo trục xoắn 5.4/3.6 hay độ cao (độ dày) 1.5 A° cho amino acid Cấu trúc bền vững hóa nhờ liên kết hydrogen gắn với nguyên tử nitrogen tích điện âm liên kết peptide nguyên tử carbonyl oxygen tích điện âm amino acid thứ vùng tận amino acid liên kết peptide Bên chuỗi helix, 17 liên kết peptide (trừ liên kết kề với đầu chuỗi) tham gia vào liên kết peptide Mỗi vịng liên tiếp chuỗi helix chứa đến liên kết hydrogen Tất liên kết hydrogen tạo nên tính ổn định cho cấu trúc chuỗi xoắn helix Một chuỗi helix chứa amino acid dạng L D Tuy nhiên tất phần lại phải đồng phân lập thể; amino acid D gây trở ngại cho cấu trúc thường lệ chứa amino acid L ngược lại Trong tự nhiên, amino acid L tạo dạng xoẵn trái phải, dạng xoắn trái không thấy xuất protein sợi Mỗi nhóm C=O N-H tạo liên kết hydrogen với liên kết peptide cách amino acid (ví dụ, Oi với Ni+4) Điều tạo tuần hoàn, trật tự vững Bề mặt peptide song song với trục xoắn lưỡng cực chuỗi có thứ tự, ví dụ tất nhóm C=O có hướng tất nhóm N-H xếp theo hướng khác Các chuỗi bên hướng ngồi trục thường hướng phía amino acid cuối Tất amino acid có góc phi psi âm, tương ứng đặc trưng cho giá trị -60° -50 ° 2.3.2.2 Đặc tính cấu trúc chuỗi β-Sheet Pauling Corey đưa mơ hình cấu trúc đối xứng protein sợi β-Keratin Trong dạng cấu trúc polypeptide khơng có dạng xoắn ốc thay thế, có dạng zigzag xoắn α Amino acid cấu trúc đối xứng β góc Φ Ψ có giá trị dương Giá trị đặc trưng Φ -140 °và Ψ 130° Ngược lại, amino acid xoắn góc mang giá trị âm Một vùng polypeptide mà amino acid tồn dạng đối xứng dạng sợi β sợi liên kết với thông qua liên kết H để tạo thành phiến Trong phiến beta với nhiều chuỗi polypeptide chạy dọc liên kết theo phương thức chung liên kết hydrogen nhóm CO NH chuỗi Vì tất liên kết hydrogen phiến alpha tạo đoạn khác chuỗi polypeptide Sự đối ngược với dạng xoắn alpha nơi mà tất liên kết hydrogen gồm yếu tố giống cấu trúc bậc Nhóm R (các chuỗi bên) amino acid “láng giềng” điểm chuỗi beta ngược hướng Do đó, xét cấu trúc khơng gian đặc tính rắn Keratin tâp hợp cấu trúc thành phần siêu phân tử trình tự amino acid mạch polypeptide thành 18 phần Sự phối hợp cấu trúc α-helix β-sheet cầu nối disulfide định cấu tạo protein chức năng, vài số điều khiển tính khơng tan Xét thành phần hóa học, Keratin chứa tỷ lệ cao glycine tỷ lệ tương đối alanine Xét liên kết hóa học, ngồi liên kết hydro phân tử phân tử, Keratin lượng lớn sulfur amino acid cysteine liên kết với cầu disulfide Cầu nối ảnh hưởng lớn đến tính khơng hịa tan Keratin Tuy nhiên Keratin bị hòa tan tác nhân phân hủy hay tác nhân khử ure Keratin lơng có cầu nối disulfide Keratin móng hay guốc động vật có vú Do đó, mà móng, guốc cứng so với lông 2.3.3 Chức Keratin Keratin vật liệu cấu trúc tạo nên lớp bên ngồi da người Nó thành phần cấu trúc quan trọng mái tóc và móng tay, cung cấp sức mạnh độ dẻo dai cần thiết cho quan nhai, như lưỡi và vòm miệng cứng Các monome (đơn phân tử) tập hợp thành bó để tạo thành sợi trung gian, dai tạo thành mơ khơng thể bị khống hóa mạnh tìm thấy lồi bị sát, chim, động vật lưỡng cư, và động vật có vú Các chất sinh học khác biết đến gần độ dai mô sừng là kitin (15) (16) (17) Động vật chân đốt như động vật giáp xác thường có phận xương ngồi chúng Keratin, kết hợp với kitin Keratin tìm thấy đường tiêu hóa nhiều lồi động vật, bao gồm lồi giun trịn (cũng có lớp bên ngồi thân Keratin) Vảy, móng vuốt, số giáp bảo vệ mỏ của khủng long, bao gồm loại Keratin Các Fibroin tơ tạo côn trùng nhện thường phân loại Keratin, khơng rõ liệu chúng có mối liên quan phát sinh loài với Keratin động vật có xương sống 22.4.4 Ứng dụng Fibroin 2.3.4.1 Các sản phẩm dùng bên ngồi (mỹ phẩm) Hiện có nhiều sản phẩm giúp bổ sung Keratin cho da, tóc, móng tay,…như dầu gội, dầu xả, dầu ủ, mặt nạ tóc, 19 ... hóa sinh ứng dụng sống Cấu trúc luận Bài tiểu luận trình bày chương: Chương – Tổng quan Chương – Các dạng Scleroprotein điển hình Chương – Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Scleroprotein. .. (5) Nó chủ yếu tìm thấy trong? ?các mơ sợi như gân, dây chằng? ?và? ?da Tùy thuộc vào mức độ khống hóa, mơ Collagen cứng (xương), mềm (gân) có độ cứng dao động từ cứng đến mềm (sụn) Nó có nhiều trong? ?giác... phản ứng thể sống, từ phản ứng đơn giản nhất phản ứng hydrat hoá, phản ứng khử nhóm cacboxyl đến phản ứng phức tạp chép mã di truyền protein đóng vai trị enzyme xúc tác , làm tăng tốc độ phản ứng