Chương IV: Sự biến dưỡng Protein và Amino acid potx

Chương IV SỰ BIẾN DƯỢNG PROTEIN VÀ AMINO ACID Vai trò đặc điểm biến dưỡng protein Sự tiêu hóa protein hấp thu amino acid Sự biến dưỡng trung gian amino acid Quá trình sinh tổng hợp protein Sự điều hòa biểu hieän gene Bi n dư ng protein ph c t p Rối loạn biến dưỡng protein VAI TRÒ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA BIẾN DƯỢNG PROTEIN • 1.1 VAI TRÒ • - Tổng hợp protein cấu trúc -> xây dựng mô bào -> sinh vật sinh trưởng phát triển • - Tổng hợp protein phi cấu trúc -> chất có hoạt tính sinh học cần cho hoạt động sống : enzyme, hormone, kháng thể … • - Khi oxy hóa protein cung cấp 10-15% nhu cầu lượng thể • - Lưu ý giá trị sinh vật học protein thức ăn có nguồn gốc động vật (thịt, trứng, sữa…) protein thức ăn có nguồn gốc thực vật 1.2 ĐẶC ĐIỂM :V s p thu AA: ruột non amino acid hấp thu theo tương quan số lượng định, phần AA giới hạn thừa amino acid nằm tương quan bị đào thải -> phần cần có tỷ lệ amino acid thiết yếu phù hợp với đặc điểm hấp thu loài Cơ thể động vật không dự trữ protein mà tùy theo lứa tuổi, tùy giai đoạn sinh trưởng trạng thái sinh lý mà có cân định lượng protein thu vào thải Sự cân thể qua số gián tiếp “cân nitrogen” : CÂN BẰNG N = ∑N THU VÀO - ∑N THẢI RA Ba trạng thái gặp : Cân dương : ∑N thu vào 〉 ∑N thải -> đồng hóa 〉 dị hóa (đv non phát triển) Thăng ∑N thu vào = ∑N thải -> đồng hóa = dị hóa (động vật trưởng thành) Cân âm ∑N thu vào 〈 ∑N thải -> đồng hóa 〈 dị hóa (động vật già) Lượng protein tối thiểu cho số loài động vật Loài động vật Cừu Heo Ngựa Bò sữa (khô sữa–cạn sữa) Bò sữa (đang cho sữa) Người Lượng protein tối thiểu (gr pro/kg P / ngày ñeâm) 1.00 1.00 0.70 – 1.42 0.60 – 0.70 1.00 - 1.50 TIÊU HÓA Ở DẠ DÀY 2.TIÊU HÓA PROTEIN - Pepsinogen Tiêu hóa protein dày Protein Tiêu hóa protein ruột non Sự phân hủy protein mô bào Đặc điểm tiêu hóa protein thú nhai lại - Chimotrypsinogen Protein Enterokinase Peptide -Các peptidase : Aminopeptidase Carboxypeptidase Dipeptidase Trypsin Chimotrypsin amino acid Ca++ Caseinate calci (vón) Caseinogen (hòa tan) TIÊU HÓA Ở RUỘT NON : enzyme vách ruột tuyến tụy tiết : Enterokinase Albumose + Peptone + A acid - Chimosin (rennin) : enzyme làm đông vón sữa Tiêu hóa protein ruột già - Trypsinogen HCl + pepsin Pepsin + Peptide : Glu : Tyr, Phe H2N Đầu N Pepsin (dạ dày) Aminopeptidase (ruột non) : AA kieàm (Arg, Lys) : Tyr, Phe Leu, Met Trypsin (tuïy) Endopeptidase COOH Đầu C Chymotripsin (tụy) Carboxypeptidase (tụy) Exopeptidase amino acid Các enzyme thủy phân protein dịch tiêu hóa TIÊU HÓA Ở RUỘT GÌA : trình tiêu hóa xảy tác động enzyme từ ruột non đưa xuống tác động vi sinh vật Qúa trình lên men (chủ yếu manh tràng) : vi sinh vật hữu ích lên men cellulose chất bột đường chưa tiêu hóa ruột non đưa xuống : acid béo bay -> hấp thu qua thành ruột gìa, theo máu đến gan, chất khí -> đánh qua hậu môn Loài ăn cỏ dày đơn (ngựa, thỏ) manh tràng phát triển, 40-50% cellulose tiêu hóa Qúa trình thối rữa : vi khuẩn gây thối rữa (trực khuẩn E.coli) phân hủy protein sót lại chưa tiêu hóa từ ruột non đưa xuống tạo nhiều chất độc chất khí có mùi hôi :phenol, cresol, indol, scatol, H2S, CO2, CH4 Các chất ngấm vào máu, gây độc cho thể Chúng khử độc gan cách thành lập hợp chất kép với acid glucuronic gốc sulfate thải theo nước tiểu tên hợp chất indican -> sử dụng tiêu thăm dò chức khử độc gan Loài ăn thịt : qúa trình thối rữa > lên men -> phân thối Loài ăn tạp : tùy thuộc thành phần thức ăn HẤP THU SẢN PHẨM TIÊU HÓA PROTEIN SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT - Lịng ru t : AA peptide ngắn 4-8 a.a - Trên vách ru t : Peptide qua màng nhung mao niêm mạc ruột non p/g → di , tri-peptide, - peptide với AA vào cytosol tế bào lớp biểu bì nhờ vật tải ATPase-Na+, → AA Peptid Protein Tiêu hóa Hấp thu - Như sản phẩm tiêu hóa protein hấp thu có mặt tónh mạch cửa amino acid - Nói chung AA hấp thu theo chế vận chuyển ngược bậc thang nồng độ, cần tiêu tốn lượng Amino acid Protein ỐNG TIÊU HÓA CO2, H2O Urea, NL, SP sinh học quan trọng TẾ BÀO SỰ PHÂN HỦY PROTEIN MÔ BÀO Đây qúa trình phân hủy để đổi mô bào chất có hoạt tính sinh học (enzyme, hormone, kháng thể…) Được thực nhờ cathepsin mô bào Thời gian đổi mô bào khác nhau, thể qua số “chu kỳ bán rã” Thí dụ : gan : -12 ngày đêm, protein huyết tương : 18 -45 ngày đêm enzyme, hormone đổi giờ… Sự phân hủy mô bào tạo nguồn amino acid nội sinh, tham gia qúa trình chuyển hóa Hệ vi khuẩn cỏ có khả phân hủy sử dụng chất NPN để tổng hợp thành amino acid cho chúng sử dụng Khi xuống múi khế, protein vi sinh vật nguồn cung protein có giá trị sinh vật học cao quan trọng cho thú nhai lại Chất NPN quan trọng, thường sử dụng bổ sung vào thức ăn thú nhai lại urea (50-70g/bò/ngày): NH2 Urease VSV C=O CO2 + NH3 NH2 NH3 vi khuẩn sử dụng phản ứng amin hóahoàn nguyên alpha keto acid để tạo thành amino acid Đây đường biến đổi N vô thành N hữu quan trọng cỏ ĐẶCĐIỂM TIÊU HÓA PROTEIN Ở THÚ NHAI LẠI Ở dày trước : xảy qúa trình tiêu hóa protein chất chứa N phi protein (NPN - non protein nitrogen) nhờ enzyme vi sinh vật Ở múi khế : 20-30% protein chưa tiêu hóa cỏ đưa xuống múi khế (còn gọi bypass protein) tiêu hóa dày đơn (dịch tiêu hóa múi khế chưa HCl, rennin pepsin) Các vi khuẩn Bacteroides Peptostreococus phân giải protein -> peptide, amino acid NH3 tự Các sản phẩm vi khuẩn sử dụng phần để sinh sôi phát triển đa phần amino acid tham gia vào phản ứng biến dưỡng trung gian cỏ SỰ BD TRUNG GIAN CỦA AMINO ACID 3.1 Sự tổng hợp aminno acid Cơ chế chuyển amin mô bào động vật; Cơ chế amine hóa–hoàn nguyên α- ketoacid NH3 vi sinh vật thực vật 3.2 Sự thoái biến amino acid Sự khử amine amino acid Sự khử carboxyl amino acid 3.3 Các đường hướng đào thải NH3 3.1 SỰ TỔNG HP AMINO ACID CƠ CHẾ CHUYỂN AMIN Ở MÔ BÀO ĐV -Chỉ tổng hợp amino acid không thiết yếu -NH2 α - A.acid - α-Ketoglutarate α AA -NH2 - Oxaloacetate -> Asp -Pyruvate -> Ala α -Ketoacid GLUTAMATE α-Ketoacid CHO Phản ứng tổng quát : R R’ CH-NH2 + C = O COOH COOH Aminotransferase COOH α-Aminoacid α-Ketoacid R R’ C = O + CH-NH2 HOH3C- (CH2)2 H2N-CH-COOH Glutamate N Pyridoxalphosphate COOH COOH α-ketoacid α-aminoacid mới Hai hệ thống transaminase quan trọng mô bào đ/v : - GOT : Glutamate Oxaloacetate Transaminase - GPT : Glutamate Pyruvate Transaminase -CH2O– P CH3 H2N-CH-COOH Alanine CH2-NH2 COOH (CH2)2 HOH3C- O=C-COOH α- Ketoglutarate -CH2O– P N Pyridoxamine CH3 O=C-COOH Pyruvate Hình 4.6 : Sự chuyển amine GLUTAMATE- PYRUVATE -TRANSAMINASE Cơ chế amin hóa–hoàn nguyên α- ketoacid NH3 vi sinh vật thực vật: R R C =O + NH3 NAD+ C = NH CH-NH2 NADH+H+ COOH H2O COOH Iminoacid α-Ketoacid R’ COOH α-Aminoacid -Đây đường biến đổi N vô thành N hữu thực vật vi sinh vật - Trong mô bào động vật đường xẩy gan, thận - Để tổng hợp AA thiết yếu cần 5-15 bước, AA không thiết yếu < bước • (20 AA) α-Ketoacid 3.2 SỰ THOÁI HÓA CỦA AMINO ACID 3.2.1 Sự khử amine amino acid (1) Khử amin-oxy hóa trực tiếp (2) Khử amin gián tiếp qua giai đoạn chuyển amin (3) Sự oxy hóa sườn C amino acid 3.2.2 Sự khử carboxyl amino acid 3.2.1 SỰ KHỬ AMINE CO2, H2O, NL R-CH-COOH R-C -COOH CT Krebs Khử amine NH2 O Chuyển amine Transaminase Nhóm NH2 NH2 Nhóm NH2 aspartate O=C glutamate NH2 Khử amine GAN UREA L.Glutamate Nhóm NH2 dehydrogenase glutamine NH3 Glutamine synthetase (1) SỰ KHỬ AMIN-OXY HÓA TRỰC TIẾP Mục đích : phân hủy amino acid sinh từ phân hủy đổi mô bào; phương th c p/h AA l y lư ng • Sơ đồ khử amine trực tiếp (H 4.7, T.103) THOÁI HÓA CHUNG CỦA AMINO ACID (2) SỰ KHỬ AMINE GIÁN TIẾP QUA GIAI ĐOẠN CHUYỂN AMINE (H.4.8 , T.104) (3) SỰ OXY HÓA SƯỜN C CỦA AMINO ACID (H.4.11, T.108) COOH CH3 (CH2)2 H2N-CH-COOH Alanine O=C-COOH α- Ketoglutarate (1) NH3 Ammonia NAD(P)H + H+ (5) Alanine transferase COOH CH3 O=C-COOH Pyruvate Glutamate dehydrogenase (CH2)2 H2N-CH-COOH Glutamate GĐ chuyển amine (4) (3) NAD(P)+ (2) GĐ khử amine 3.2 SỰ KHỬ CARBOXYL CỦA AMINO ACID Trong mô bào động vật có số amino acid bị khử carboxyl tạo amin hữu có hoạt tính sinh học Enzyme xúc tác decarboxylase có coenzyme pyridoxal phosphate : R – CH – COOH NH2 Amino acid Decarboxylase CO2 + R – CH2 (pyridoxal P) NH2 Amin hữu CH2-SH + 3/2O2 CH2-SO3H CH-NH2 CH-NH2 COOH • Nguồn gốc NH3 mô bào : • - Từ khử amine amino acid, • - Từ phân giải gốc base trao đổi nucleic acid • NH3 tích tụ mô bào -> rối loạn cân acidbase -> trúng độc kiềm -> ảnh hưởng hệ thần kinh -> tê liệt, hôn mê, dẫn đến tử vong CH2-SO3H COOH Cysteine 3.3 CÁC CON ĐƯỜNG ĐÀO THẢI NH3 - CO2 A.cysteinic CH2-NH2 Taurine Ba phương cách chủ yếu loại thải ammonia : THÀNH LẬP MUỐI AMMONIUM NH4+ + R – COOH R – COO-NH4 TỔNG HP CÁC AMIDE Ở NÃO - Với glutamate -> glutamine - Với aspartate -> asparagine TỔNG HP UREA THEO CHU TRÌNH ORNITHINE Ở GAN SỰ TỔNG HP UREA Ở GAN (chu trình ornithine Krebs Henseleit) O=C- NH2 (CH2)2 ADP + Pi + H2O COOH H2N-CH-COOH gan Glutamine H2O • Urea tạo thành gan qua bước : TL carbamyl phosphate gắn NH3 tự với CO2 nhờ xúc tác carbamyl phosphate synthetase matrix ty thể ATP cung cấp lượng Chuyển nhóm carbamyl phosphate tới ornithine tạo thành citruline nhờ ornithine carbamyl transferase (OCT) matrix ty thể Glutaminsynthease Glutaminase (CH2)2 + ATP H2N-CH-COOH Glutamate ởû não COOH NH3 (CH2)2 Ammonia H2N-CH-COOH Glutamate UREA Hình 4.9 : Phản ứng tổng hợp glutamine CHU TRÌNH ORNITHINE Tạo thành argino-succinate tế bào chất kết hợp citruline với aspartate, Enzyme xúc tác argino-succinate synthetase, ATP cung cấp lượng Phân ly argino-sucinate thành arginine fumarate nhờ argino-succinase (ligase) Tạo urea : arginase thủy phân arginine tách urea tái tạo lại ornithine -> có tên “chu trình ornithine” O NH3 + CO2 + 2ATP + H2O Carbamyl phosphate synthetase (1) C 2ADP + Pi H2N – COO ~ P Carbamine-P Ornithyl-Carbamyl transferase H2N-CH-COOH H2N-CH-COOH CH2 (2) CH2 CH2 UREA Arginase CH2 CH2 COOH H2O (5) CH2 NH2 CH2 ORNITHINE NH H2N-CH-COOH Citruline H2N–CH - COOH C CH2 H2N O CH2 H2N-CH-COOH Aspartate CH2 ATP (3) Arginosuccinase CH2 NH Arginosuccinate synthetase (4) CH2 C COOH CH2 AMP + H4P2O7 COOH CH HN NH2 NH CH2 CH Arginine C N–CH - COOH COOH HN H2N NH2 Fumarate Arginosuccinate 10 CAÙC RNA Messenger RNA (m.RNA) Messenger RNA (m.RNA) : chép từ sợi template DNA theo nguyên tắc bắt cặp bổ sung -> mang TTDT ñeán ribosome Transfer RNA (t.RNA) : Transfer RNA (t.RNA) - Đầu 3’ liên kết với amino acid để vận chuyển Ribosomal RNA (r.RNA) :Kết hợp với - DHU (dihydrouracil) loop : nhận biết enzyme protein -> ribosome (ribonucleoprotein) - Tϕ C (thymine pseudouridine cytidine) loop : nhận ϕ biết ribosome hoạt động (ϕ = 5-ribosyl uridilic acid – uridilic acid giả) ϕ - ANTICODON loop : tìm codon mã hóa AA mRNA t.RNA Ribosomal RNA (r.RNA) : kết hợp với protein để hình thành ribosome RIBOSOME : - Prokaryote : 70S -> 50 S + 30 S (S = Svedberg) 50S (2 rRNA + 34 r-protein) 30S (1 rRNA + 21 r-protein) - Eukaryote : 80S -> 60 S + 40 S 60S (3 rRNA + 45 r-protein) 40S (1 rRNA + 33 r-protein) NĂNG LƯNG : ATP, GTP Caùc amino acid 14 P site A site 60S (50S) -> 3’ 5’ mRNA 40S (30S) -> Hình 4.21 : Ribosome - R60S (R50S) : Aminoacyl site (A site) : tiếp nhận amino acid Peptidyl site (P site) : chứa chuỗi peptide - R40S (R30S) : gắn với mRNA RIBOSOME (1) DNA REPLICATION Sao chép TTDT từ DNA bố mẹ sang DNA -> bảo tồn nguyên vẹn TTDT tế bào phân chia 5.2 TIẾN TRÌNH TỔNG HP PROTEIN TÁI BẢN DNA (DNA replication ) S TRUY N MÃ T DNA SANG mRNA (transcription) GIẢI MÃ DI TRUYỀN (translation - ti n trình t ng h p protein ribosome) Nguyên tắc : sợi template đọc từ 3' -> 5', • sợi DNA tổng hợp từ 5‘ -> 3' Các đặc tính - Bán bảo thủ (một sợi bổ sung với sợi cũ), - Bắt cặp theo nguyên tắc bổ sung (A -> T, G -> C) - Các nucleotide thêm vào luôn theo hướng 5’ -> 3’ - Vùng NST tái gọi replicon 15 Các yếu tố cần thiết (bảng 4.7-t.117) RNA primer (10-20 nucleotides) Enzyme helicase để tháo xoắn Protein SSB (single strand DNA binding) : ngăn cản tái bắt cặp ngăn cản sợi đơn tự xếp lại DNA polymerase III : tổng hợp DNA mồi DNA polymerase I : thủy giải mồi thay chúng DNA Các ligase để nối đoạn DNA Các deoxyribonucleoside triphosphate (dATP, dTTP, dCTP vàdGTP) Các yếu tố thực qúa trình tái (1) (4) (3) (2) (6) (7) (5) Sự tái DNA eukaryote Sự tái sợi DNA theo mô hình Kornberg (1988) 64 16 (2) TRANSCRIPTION Chuyển đổi mã di truyền từ DNA sang RNA (qúa trình phiên mã, truy n mã) Đặc tính : Template DNA đọc từ 3’-> 5', m RNA tổng hợp từ 5’ -> 3' - Sao chép theo nguyên tắc bổ sung gốc ba Base treân DNA sense : T A C G Base DNA template :A T G C Base treân mRNA : U A C G - Các yếu tố cần thiết : caùc nucleotide triphosphate : UTP, ATP, GTP,ø CTP ARN polymerase Sao chép theo nguyên tắc bổ sung gốc base Ở prokaryote : chép tiến hành song song với dịch mã Cùng lúc chép nhóm gene liên quan -> tạo thành poly-cistronic mRNA -> tổng hợp lúc nhiều protein Hình 4.19 : Sao chép dịch MMTTDT (t.118) 17 Ở eukaryote : Gene gồm vùng exons (mã hóa) vùng introns (không mã hóa) xen kẽ • chép nhân trước, dịch mật mã ribosome sau Chỉ có monocistronic mRNA -> tổng hợp protein • B1 : chép tất exons introns -> pre-mRNA • B2 : RNA processing : thêm mũ methyl G đầu 5’ thêm đuôi poly A đầu 3’, Splicing :loại bỏ introns nối exons -> mature m-RNA (3) SỰ DỊCH MẬT MÃ THÔNG TIN DI TRUYỀN (Translation- QÚA TRÌNH TỔNG HP PROTEIN) Eukaryote monocistronic- mRNA Các yếu tố tham gia : Messenger RNA (mRNA) Transfer RNA (tRNA) Ribosomes (complexes of protein and ribosomal RNA [rRNA]) Amino acids Năng lượng (ATP GTP) 18 Bảng 4.10: Các yếu tố protein hoà tan sinh tổng hợp protein E coli Yếu tố Qúa trình dịch mật mã trải qua giai đoạn: - GĐ 1: tRNA charging : gắn AA vào tRNA - GĐ 2: Initiation : thành lập tổ hợp mRNA, ribosomes aminoacyl- tRNA - GĐ 3: Elongation : đọc mã (codon) dịch sang chuỗi peptide có trật tự aminoacid tương ứng PTT (kD) Chức Các yếu tố mở đầu (Initiation factors) IF -1 Trợ giúp cho kết hợp tiểu đơn vị ribosome IF -2 97 Gắùn t.RNA mở đầu GTP vào codon kh i d n IF -3 22 Gắùn tiểu đơn vị 30S vào m.RNA codon mở đầu Các yếu tố nối dài chuỗi polypeptide (Elongation factor) EF -Tu 43 Liên kết với aminoacyl-t.RNA GTP EF -Ts 74 Tách GDP từ EF -Tu EF -G 77 Xúc tiến chuyển vị ribosome Các yếu tố phóng thích (Releasing factor) GĐ : gắn amino acid với tRNAs đặc hiệu enzyme (aminoacyl synthetase) nhận diện amino acid tRNA Phản ứng có tính đặc hiệu cao Tiêu tốn lượng (ATP) RF -1 36 Ghi nhận codon chấm dứt UAA UAG RF -2 38 Ghi nhận codon chấm dứt UAA UGA RF -3 - GĐ 4: Termination : chấm dứt tổng hợp protein) 46 Kích thích liên kết RF –1 RF -2 Bước hoạt hóa : Aminoacyl synthetase R–CH–COOH + ATP NH2 - H4P2O7 Amino acid R–CH–CO ∼ AMP NH2 Aminoacyl adenylate t RNA AMP AA Bước gắn amino acid vào tRNA -> tRNA- aminoacyl Anticodon – - Codon – - 19 GĐ : Initiation –KHỞI DẪN (H.4.22,t.125) Codon khởi dẫn AUG (mã hóa Met) prokaryote -> f Met -tRNA Xác định khung đọc mật mã từ AUG Initiation factor (IF1, IF2 & IF3) B1 : R30S gắn với IF1 & IF3 -> tách R50S B2 : mRNA gắn vào R30S nhờ IF3 fMet-tRNA liên kết vào codon khởi dẫn nhờ phức hợp IF2-GTP B3 : GTP -> GDP + Pi cung cấp lượng R50S + R30S -> R70S hoạt động Các IF rời khỏi ribosome f Met-tRNA P site, A site trống GĐ : Elongation (hình 4.23, T127) Cần lượng (GTP) Elongation factor (EF-Tu, EF-Ts & EF-G) B1 : Binding – phức hợp AMINOACYL-tRNA nhờ phức hợp (EF-Tu.GTP) gắn vào codon trống A site tương tác bổ sung ANTICODON – CODON B2 : Transpeptidation : chuoãi peptide P site chuyển sang A site, tạo liên kết peptide nhờ peptidyl synthetase xúc tác, sử dụng NL từ bước dư B3 :Translocation : GTPcung cấp NL, ribosome dịch chuyển codon theo hướng 5’->3’ -> đọc mật mã Chuỗi polypeptide sang P site tRNA rời khỏi ribosome A site có codon trống Chu kỳ tiếp tục Khởi dẫn tổng hợp protein Bước giai đoạn dịch MMTTDT 20 Hình 4.28 : Tiếp tục nối dài mạch peptide GĐ : Termination (hình 4.24, t.128) Sự dịch mã chấm dứt xuất codon vô nghóa A site (stop codons : UAA, UAG , UGA) Cần lượng (GTP) Các yếu tố phóng thích (releasing factor - RF 1, RF2 & RF3 B1 :Phức hợp RF3.GTP + RF1(RF2) liên kết vào A site RF1 gắn với codon UAA B2 : Polypeptide phóng thích vào tế bào chất B3 : GTP -> GDP + Pi -> cung cấp lượng -> ribosome trượt hết mRNA trở thành bất hoạt - Polypeptide phóng thích cắt bỏ phân tử fMet (nếu phân tử amino acid cấu trúc) - Cơ chế hình thành cấu trúc bậc II, bậc IIIvà bậc IV đặc trưng cho loại phân tử protein chưa giải thích đầy đủ Người ta cho dạng cấu trúc tiên cấu trúc bậc (bởi trật tự xếp amino acid polypeptide) Chấm dứt tổng hợp polypeptide 21 KIỂM SOÁT BIỂU HIỆN GENE 5.1 KIỂM SOÁT BIỂU HIỆN GENE Ở PROKARYOTES Hoạt động polyribosome Lactose operon E.coli (Lac operon) (H 4.25) Gene I (khoâng thu c t/p lac operon) : mã hóa protein c ch Khi chất ức chế liên kết với operator -> rào cản chép -> tạo nên kiểm soát ngược Vùng kiểm soát :CAP (catabolite gene activator protein) binding site; lac promoter operator Vùng gene cấu trúc (cistrons) : Z, Y A Gene hoạt động chép có chất cảm ứng allolactose (H 4.33) Cistrons Hình 4.25 : Lac operon H 4.26 : Hoạt động “đóng” “mở” lac.operon 22 H 4.26 : Hoạt động “đóng” “mở” lac.operon 5.2 KIỂM SOÁT BIỂU HIỆN GENE Ở EUKARYOTES Ng/tắc kìm hãm cảm ứng điều hòa prokaryotes áp dụng cho eukaryotes Ở eukaryotes có số đặc điểm : Các gene không tổ chức thành operon, mà gene họ hàng tổ chức thành gia đình Có exons (vùng mã hóa) xen kẽ introns (vùng không mã hóa Histone liên kết với gene -> điều hòa hoạt động gene giai đoạn phân chia tế bào DNA eukaryotes chứa nhiều đoạn lặp lại vô nghóa Gene “mở” có m t ch t c m ng allolactose Điều hòa biểu gene sở phát triển sinh học tạo tính đa hình tế bào tổ chức khác i u hịa bi u hi n gene giai o n : eukaryote x y nhi u G chép; G sau chép; G sau d ch m t mã; Biên t p l i protein sau t ng h p 23 Ki m sốt chép mã Hình 4.27 : Cấu trúc gene eukaryotic cell - Vùng điều hòa : enhancer (chứa trình tự nhận biết chuyên biệt yếu tố điều hòa); promoter (chứa trình tự nhận biết gián tiếp RNA polymerase, TATA box, GC box- vùng giàu A T, giàu C G) Các yếu tố tham gia điều hòa khởi dẫn chép - Vùng mã hóa: gồm exon intron xen kẽ Kiểm soát biểu gene sau chép : Gắn mũ methyl GMP đầu 5’; Thêm poly A đầu 3’ : giúp mRNA khỏi nhân bảo vệ mRNA qúa trình dịch mã RNA splicing : introns “cắt bỏ” exons “ráp nối” Tế bào “cắt-ráp” theo nhiều cách -> tạo nên nhiều phân tử mRNA khác từ mRNA sơ cấp -> có hai hay nhiều kiểu Kiểm soát biểu gene sau dịch mã Các yếu tố kéo dài (EF-Tu, EF-Ts, EF-G) : protein chuyên biệt thuộc họ protein G (chỉ hoạt động liên kết với GTP thay ATP, chúng có hoạt lực GTPase, thủy giải GTP ->cung cấp lượng cho trình dịch mã, tổng hợp protein Thí dụ điển hình kiểm soát tổng hợp hemoglobin nhóm heme hồng cầu lưới (hình 4.39) polypeptide từ gene 24 Biên tập lại polypeptide sau tổng hợp : thí dụ tổng hợp peptide insulin (H 4.40) : phân tử proinsulin gồm 86 amino acid Qúa trình biên tập cắt đoạn peptide từ amino acid 31 -> 65 (35 amino acid) Insulin gồm : chuỗi A : amino acid 66 -> 86 (21 amino acid) chuoãi B : amino acid -> 30 (30 amino acid) Hình 4.29 : Heme kiểm soát tổng hợp globin hồng cầu lưới Một số chất ức chế tiến trình ribosome Chất ức chế Tác động sinh học Chloramphenicol Cycloheximide Ức chế tiến trình nối dài chuỗi peptide prokaryotic cách ngăn ngừa kết hợp EF-G.GDP vào tiểu đơn vị 50S ribosome Puromycin Cấu trúc tương tự aminoacyl-t.RNA gây chấm dứt tổng hợp protein sớm prokaryotic eukaryotic Streptomycin Hình 4.30 : Proinsulin (a) insulin (b) Ức chế chuyển dịch tiểu đơn vị 50S ribosome prokaryotic Fusidic acid b Ức chế peptidyl transferase tiểu đơn vị 60S ribosome eukaryotic Erythromycin a Ức chế peptidyl transferase tiểu đơn vị 50S ribosome prokaryotic Gây nhầm lẫn việc giải mã di truyền m.RNA ức chế tiến trình mở đầu tổng hợp protein prokaryotic Tetracycline Ức chế liên kết aminoacyl-t.RNA vào tiểu đơn vị 30S ribosome prokaryotic Diphtheria toxin Tác động làm bất hoạt yếu tố eEF-2 phosphoryl hoá –ADP Ricin / abrin Protein thực vật có độc tính tác động làm bất hoạt tiểu đơn vị 60S ribosome eukaryotic 25 T NG H P HEMOGLOBIN SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC PROTEIN PHỨC TẠP NHÓM CHROMOPROTEIN - Sự tổng hợp heme hemoglobin - Sự thoái hóa hemoglobin -> sắc tố mật NHÓM NUCLEOPROTEIN - Sự tổng hợp gốc kiềm purine pyrimidine - Sự thoái biến gốc kiềm purine pyrimidine Myoglobin Cytochrome Hemoglobin S GAN PHÂN H Y HEMOGLOBIN HEMOGLOBIN ( H NG C U CH T (LÁCH, GAN) BILIRUBIN K T H P hòa tan nư c, không c, vào túi m t, th i mu i m t vào ru t ) M vòng pyrrol I - II Verdo hemoglobin (xanh) Globin S t (d tr AA t/t chuy n hóa gan tái s d ng) RU T 50% th i theo phân (STERCOBILIN, sterco – phân) 50% theo tĩnh m ch c a v gan : BILIVERDIN NADPH + H+ NADP+ BILIRUBIN T BILIRUBIN + (2) GLUCURONIC A DO (s c t m t) khơng hịa tan, c, th n không th i, ph i ưa v gan x lý - kho ng 40% bi n i tr l i thành bilirubin k t h p - kho ng 10% theo máu (UROBILIN, uro - nư c ti u) n th n th i theo nư c ti u 26 BI N DƯ NG NUCLEOPROTEIN • T NG H P NHÂN PURINE NH3 + GLUTAMATE SỰ THOÁI BIẾN BASE PURINE Adenine NH2 NH OH N N N OH N N N H2N H2O NH3 N OH N H2O N HO NH N Hypoxanthine O O Guanine H2O NH3 N NH + H2O OH N O NH NH Xanthine N HN N NH Uric acid (daïng ketone) HO N OH N NH Uric acid (daïng enol) Acid uric s n ph m th i N ch y u c a lồi c m, chim bị sát ( tr ng) NH3 sinh t s kh amin c a amino acid gia c m s k t h p v i glutamate → glutamine → tham gia t ng h p nhân pyrine → thoái bi n thành acid uric Acid uria th i theo phân gia c m dư i d ng mu i urate Na (v t màu tr ng, không tan) Trong máu ng v t khác có acid uric v i hàm lư ng th p (kho ng 0,1 mg% heo, thay mg% gà) ngư i n u mu i urate l ng b nh “gut” ng nhi u vùng kh p gây 27 ROÁI LOẠN BIẾN DƯỢNG PROTEIN 1) S thi u v s lư ng ch t lư ng protein kh u ph n 2) Sự thay đổi hàm lượng protein toàn phần huyết 3) Sự thay đổi hàm lượng tỷ lệ tiểu phần protein huyết (albumin, α, β , γ - globulin) 4) Rối loạn sinh tổng hợp protein : đột biến NST (thay đổi số lượng thay đổi cấu trúc) đột biến gene (đột biến điểm) 28 ... 86 amino acid Qúa trình biên tập cắt đoạn peptide từ amino acid 31 -> 65 (35 amino acid) Insulin goàm : chuoãi A : amino acid 66 -> 86 (21 amino acid) chuoãi B : amino acid -> 30 (30 amino acid) ... ACID 3.1 Sự tổng hợp aminno acid Cơ chế chuyển amin mô bào động vật; Cơ chế amine hóa–hoàn nguyên α- ketoacid NH3 vi sinh vật thực vật 3.2 Sự thoái biến amino acid Sự khử amine amino acid Sự khử... α-Ketoacid 3.2 SỰ THOÁI HÓA CỦA AMINO ACID 3.2.1 Sự khử amine amino acid (1) Khử amin-oxy hóa trực tiếp (2) Khử amin gián tiếp qua giai đoạn chuyển amin (3) Sự oxy hóa sườn C amino acid 3.2.2 Sự