Sự chuyển hóa protein

Khái niệm chung: Những protein lạ khi vào máu người hay động vật bậc cao gây nên sự hình thành kháng thể và dị ứng. Khi đưa các sản phẩm phân tử cao của sự thủy phân protein các pepton vào mạch máu ta cũng thấy các triệu chứng của sự ngộ độc gọi là choáng pepton. Bởi vậy, khi protein cùng thức ăn vào cơ thể không bao giờ tham gia trực tiếp vào thành phần mô cơ thể mà phải trải qua sự phân giải trước đã. Cơ thể sử dụng cho việc dinh dưỡng không phải bản thân protein mà là các thành phần cấu trúc của nó, các aminoacid và chắc chắn là các polipeptit đơn giản. S lo i tr tính đ c hi u loài c a ự ạ ừ ặ ệ ủ các protein lạ bằng cách thủy phân chúng là một trong những chức năng sinh lý đáng kể của quá trình tiêu hoá. Bằng thực nghiệm người ta đã xác định chắc chắn vai trò của aminoacid như đạm dinh dưỡng cơ bản. Cũng khẳng định rằng trong dinh dưỡng người và động vật có thể thay thế hoàn toàn nhu cầu protein bằng một lượng tương ứng các sản phẩm thủy phân protein hoặc bằng hỗn hợp nhân tạo các aminoacid có thành phần tương ứng. Hỗn hợp các aminoacid được hấp thu tốt và đảm bảo dinh dưỡng protein có thể không chỉ bằng cách đưa qua miệng, mà có thể bằng tiêm truyền. Các enzym phân giải protein: Những nguyên tắc cơ bản của cơ chế các enzym proteolyz (Theo G. Neurat) Sự tiêu hoá protein trong dạ dày Sự tiêu hoá protein và polypeptit trong ruột Sự hấp thụ sản phẩm thủy phân protein Sự chuyển hoá aminoacid trong cơ thể Sự khử amin, Chuyển amin

CHƯƠNG XI: SỰ CHUYỂN HOÁ PROTEIN ĐƠN GIẢN Khái niệm chung: Những protein lạ vào máu người hay động vật bậc cao gây nên hình thành kháng thể dị ứng Khi đưa sản phẩm phân tử cao thủy phân protein pepton vào mạch máu ta th triệu ch ứng ngộ độc gọi choáng pepton Bởi vậy, protein thức ăn vào th ể không tham gia trực tiếp vào thành phần mô th ể mà ph ải trải qua phân giải trước Cơ thể sử dụng cho việc dinh dưỡng thân protein mà thành phần cấu trúc nó, aminoacid chắn polipeptit đơn giản Sự loại trừ tính đặc hiệu loài protein lạ cách thủy phân chúng chức sinh lý đáng k ể q trình tiêu hố Bằng thực nghiệm người ta xác định chắn vai trò aminoacid đạm dinh dưỡng Cũng khẳng định dinh dưỡng người động vật thay hoàn toàn nhu cầu protein m ột lượng t ương ứng sản phẩm thủy phân protein hỗn hợp nhân tạo aminoacid có thành phần tương ứng Hỗn hợp aminoacid hấp thu tốt đảm bảo dinh dưỡng protein khơng cách đưa qua miệng, mà tiêm truyền 1 Các enzym phân giải protein: Quá trình phân giải hay tiêu hoá protein gọi s ự lyzis (tiếng Hy Lạp có nghĩa hồ tan) từ có danh t proteoliz enzym proteolitic Chúng có m ọi th ể sống thủy phân tất protein tế bào Ngoài ra, chúng phân hủy protein thức ăn vào thể thành aminoacid từ tổng hợp nên protein cần cho tồn thể Như vậy, enzym proteolitic đường tiêu hoá gắn liền với chức quan trọng thể đồng hố chất dinh dưỡng Việc thủy phân phần tử dẫn đến làm đứt liên kết peptit nối nguyên tử carbon gốc aminoacid với nguyên tử nit gốc (enzym proteolitic = peptidaza) Peptidaza xúc tác cắt đứt sợi peptit có nước tham dự Ion hydroxyl (OH-) gắn vào chỗ đứt sợi peptit đầu C, ion hydro (H+) đầu N Có thể mơ tả q trình sơ đồ sau: R C H2N H H C O R COOH N CH R gố c củ a sợi polipeptit C + H2N COOH H Amino axit Những nguyên tắc chế enzym proteolyz (Theo G Neurat): Sự thủy phân protein phản ứng hoá học khác theo trao đổi điện tử nguyên tử định phân tử phản ứng Khi thủy phân polipeptit cắt đứt hoá học liên kết yếu tố nucleophyl tạo nên hoạt động nh hợp chất có thừa điện tử Khi nguyên tử carbon liên kết peptit gắn điện tử liên kết nguyên tử carbon nitơ bị đứt nhóm amin giải phóng Trên sơ đồ cho thấy yếu tố nucleophyl (y) thừa điện tử tác động tương hỗ với chất (R – CO – X) y R C X + : O y R C X O y R C + : X O Ở chất trung gian hình thành mà liên kết nguyên tử carbon g ắn với chất thay Do đứt liên kết C – X mà X giải phóng (đó nguyên tử nitơ polipeptit nguyên tử oxy ester phức tạp) Theo quan điểm người ta cho enzym Chymotripxin xúc tác việc thủy phân liên kết peptit nhờ vài nhóm bề mặt phân tử có thừa điện tử chúng chất cho điện tử hữu hiệu Các nhóm xúc tác enzym chất sát gần tạo nên ph ức chất sau phân rã Đồng thời liên kết peptit bị đứt Sự thủy phân liên kết peptit xảy nhanh có ion ion hydroxyl (OH) Về mặt hoá học, liên kết peptit peptidaza xúc tác cắt đứt liên kết peptit, khơng peptidaza có khả cắt tất peptit Có thể hợp chất bị thủy phân peptidaza mạnh, với peptidaza khác lại bị thủy phân yếu S dĩ peptidaza có tính đặc hiệu cao Yếu tố định tính lựa chọn khơng phải kích th ước phân t chất mà chất mạch bên nhóm nằm bên liên kết bị thủy phân Tóm lại, enzym có yêu cầu định với chất th ủy phân liên kết peptit protein thoả mãn với yêu cầu Các peptidaza phá liên kết peptit sợi polipeptit gọi endopeptidaza Đó pepxin, tripxin, chymotrypxin papain Các enzym phá liên kết peptit đầu sợi ekzopeptidaza Nhóm gồm carboxypeptidaza aminopeptidaza dipeptidaza 3 Sự tiêu hoá protein dày: Sự tiêu hoá protein dày bắt đầu ảnh hưởng enzym dịch dày Dịch dày chất lỏng không màu 99% nước, acid clohydric (0,4 – 0,5%) enzym pepxin Ở động vật non dịch dày có ch ứa enzym chymosin (renin) Acid clohydric có vai trị quan trọng vi ệc tiêu hố Pepxin có hoạt tính pH thấp (pH thích h ợp cho pepxin 1,5 – 2,5) acid clohydric tạo nên Các nghiên cứu I.P.Paplốp cho thấy việc tiết dịch dày h ệ thần kinh trung ương điều khiển Hệ phản ứng có điều kiện với hình dạng, mùi vị thức ăn, điều hồ việc thải dịch dày thành ph ần Lượng dịch dày người khoảng lít, chó – lít, cừu khoảng lít, đ ộng v ật lớn nhiều Các tuyến màng nhầy dày thải enzym pepxinnogen Hàm lượng pepxin 1ml dịch dày người khoảng 1mg N ếu trung bình người tiết lít dịch có nghĩa tế bào màng nhầy dày ngày tiết 2g pepxin Lượng sau chuyển thành dạng hoạt động có kh ả phân giải lớn Tác động pepxin lên liên kết peptit r ất đặc hiệu v ề cấu hình quang học gốc aminoacid hai phía liên kết bị thủy phân Sự có mặt vịng thơm mạch bên aminoacid tạo điều kiện cho tác động enzym Tác động pepxin thuận lợi bên phải liên kết bị cắt đứt gốc axid amin thơm, bên trái gốc acid glutamic Pepxin cắt liên kết bên phân tử protein Đi ều giải thích sản phẩm phân giải pepxin lại nhiều polipeptit chứa – gốc aminoacid Đồng thời có polipeptit với trọng lượng phân tử nhỏ số aminoacid Sản phẩm phân giải phân tử protein có tên gọi alburmoz pepton Ngày người ta thường gọi polipeptit (hoặc peptit) 4 Sự tiêu hoá protein polypeptit ruột: Các polipeptit sinh thủy phân protein dày hợp chất phức tạp không hấp thu d dày Cùng thức ăn nghiền nát, chúng xuống ruột bị phân h ủy tiếp Ở ruột, protein chưa bị tác động proteaza bị phân giải Để phân giải protein polipeptit ru ột có hai lo ại chất lỏng tiêu hố tham gia: dịch tuyến tụy dịch ru ột Tuyến tụy, biết thực hai ch ức Dịch tiêu hố hình thành mơ tuyến t ụy (chi ếm 99% lượng tuyến) tiết vào hành tá tràng Dịch tuyến tụy có thành phần hố học phức tạp chất lỏng kiềm yếu (pH 7,3 – 8,7) nhờ chứa bicarbonat natri (NaHCO3) Trong dịch tuyến tụy có enzym xúc tác thủy phân protein polipeptit (tripxin, chymotrypxin, protaminaza, carbo xilpolipeptidaza) thủy phân hydratcarbon (amylaza, lactaza, maltaza) thủy phân chất béo (lipaza), thủy phân acid nucleic (nucleaza) enzym proteolytic tuyến tụy tổng h ợp dạng khơng có hoạt tính – dạng zimogen Do khơng có ho ạt tính nên chúng không phân giải protein mô ến phần protein enzym amylaza, lipaza Khi vào ruột tripxinogen tác động Enterokinaza đường ruột chuyển thành dạng tripxin hoạt động Enterokinaza hình thành tế bào vỏ nhầy ruột dạng không hoạt tính hoạt hố dịch ruột enzym proteolytic khác có tripxin Sự chuyển hoá tripxinogen thành tripxin liên quan đến thay đổi cấu trúc phân tử Liên kết lysin izolơxin phần đầu phân tử bị đứt tách polypeptit không lớn gồm amino acid Sau tách hexapeptit khỏi tripxinogen không hoạt động trở nên tripxin hoạt động Tripxin tiến hành thủy phân không triệt để Chỉ 1/3 liên kết peptit phân tử protein bị tripxin cắt mà Có pH tối ưu cho tripxin 7,8 Dưới ảnh hưởng tripxin aminoaxit tự hình thành Chymotrypxin: Đó enzym có dịch tuyến tụy trạng thái không hoạt động dạng chymotrypxinogen Chất chịu tác động trypxin biến thành chymotrypxin hoạt động Trong phân tử chymotrypxin khơng có nhóm amin hoạt động Trong phân tử chymotrypxin khơng có nhóm amin peptit vòng Khi trypxin tác động, liên kết cấu trúc peptit vòng chymotrypxin đứt làm xuất nhóm amin Đó chất q trình hoạt hoá chymotrypxinogen để trở thành chymotrypxin hoạt động Chymotrypsin Chymotrypxin giống trypxin, xúc tác th ủy phân protein polipeptit cao phân tử hình thành nên peptit phân tử thấp Nó cắt liên kết peptit mà trypxin không tác đ ộng đến Như nói, ảnh hưởng trypxin liên kết peptit nhóm carbonxyl arginin lizin nhóm amin aminoacid bị đứt Cịn ảnh hưởng chymotrypxin liên kết peptit có nhóm carboxyl aminoacid vòng (tyrozin, phenilalanin) bị thủy phân Nhờ kết tác động lúc trypxin chymotrypxin có ruột lên protein polipeptit cao phân tử hình thành polipeptit phân tử nhỏ hơn: Đồng th ời có m ột số aminoacid xuất 5 Sự hấp thu sản phẩm thủy phân protein: Phần lớn aminoacid từ ruột trực tiếp vào máu Qua mạch dẫn limpha chưa đến 5% đạm dinh dưỡng hấp thu Cùng máu động mạch aminoacid trước hết đưa tới gan, phần lớn sử dụng để tổng hợp protein chịu chuyển hoá khác Một phần xâm nhập vào dịng tuần hồn chung Cũng có aminoacid từ quan khác tham gia vào dịng tuần hồn chung Đồng thời tất mô lại hấp thu aminoacid từ máu để cấu tạo nên protein đặc hiệu sản phẩm trao đổi đạm Do có trình ngược chiều nên hàm lượng aminoacid (và peptit ngắn) máu mức độ tương đối ổn định 6 Sự chuyển hoá aminoacid thể: Những aminoacid không dùng để tổng hợp protein dẫn xuất khác, khơng thể tích lại nhiều thể Chúng chịu enzym chuy ển hoá khác nhau, để cuối bị phân hủy hoàn toàn Một phần aminoacid nhóm amin cách khử amin biến thành xetoacid, oxyacid Đ ạm aminoacid biến thành sản phẩm cuối trao đổi đạm (ammoniac, urê, acid uric…) Bộ khung carbon (của cetoacid, oxyacid) có th ể bị oxy hố hồn tồn hay chuyển hố thành hydratcarbon ch ất béo Ph ần khung carbon lại sử dụng mô cho việc tổng hợp aminoacid cách gắn thêm nhóm NH2 (amin hố) Ngồi ra, trao đổi đạm, trình chuyển aminoacid thành aminoacid khác nh enzym qua phản ứng chuyển amin nhóm khác đóng vai trị quan trọng trao đổi đạm nói chung Do cấu trúc aminoacid khác không giống nên đường phân giải chúng không Dù có nh ững ngun tắc chuyển hoá chung cho aminoacid th ể Sơ đồ tổng quát biến dưỡng protein Lipid Nucleotide Phe, Tyr, Leu, Lys, Tryp Coenzyme Glucid CoA, β -ala, Val, Cys, Gly Gly, A la, Ser, Tre, Val, Urã A sp, Arg, His, Pro NH A CID Caïc acid amin khaïc AMIN CO2 Hormone Protein, polypeptide Pocfirin, Gly Choline Nhỉỵng âỉåìng cå bn chuø n hoạacid amin   Sự khử amin: Phản ứng làm nhóm amin aminoacid dẫn đến hình thành phân tử amoniac gọi khử amin Có nhiều đường khử amin 1) Khử amin đường khử Trong trường hợp từ aminoacid hình thành acid hữu amoniac 2) Khử amin đường thủy phân Khi liên kết với nước, aminoacid tạo nên α-oxyxetoacid amoniac R-CH -COOH NH2   H 2O R-CH -COOH NH3 OH Oxy acid 3) Khử amin nội phân tử tạo acid béo không no R-CH 2-CH -COOH NH2   R-CH =CH -COOH NH3 A cid khäng no Chuyển amin: Phản ứng chuyển amin (transamin) phản ứng vận chuyển thuận ngh ịch nhóm amin aminoacid xetoacid mà khơng có hình thành amoniac trung gian Trong phản ứng nguyên gốc hợp chất chuyển đến hợp chất Thí dụ: alanin acid cetoglutaric dễ tham gia vào phản ứng chuy ển amin Nhờ enzym aminotransferaza aminoacid alanin chuyển đến acid xetoglutaric tạo nên hai sản phẩm phản ứng acid glutamic pyruvic COOH COOH CH C=O CH CH -N H + CH C=O COOH CH COOH A la COOH A cid α cetoglutaric − CH -N H + A cid pyruvic CH CH COOH Glu ... thay hồn tồn nhu cầu protein m ột lượng t ương ứng sản phẩm thủy phân protein hỗn hợp nhân tạo aminoacid có thành phần tương ứng Hỗn hợp aminoacid hấp thu tốt đảm bảo dinh dưỡng protein khơng cách... phân giải protein: Q trình phân giải hay tiêu hố protein gọi s ự lyzis (tiếng Hy Lạp có nghĩa hồ tan) từ có danh t proteoliz enzym proteolitic Chúng có m ọi th ể sống thủy phân tất protein tế... tiêu hoá protein polypeptit ruột: Các polipeptit sinh thủy phân protein dày hợp chất phức tạp không hấp thu d dày Cùng thức ăn nghiền nát, chúng xuống ruột bị phân h ủy tiếp Ở ruột, protein chưa