Bài giảng chuyển hóa protein trong hóa sinh đại cương

SỰ CHUYỂN HOÁ AMINO ACIDPhản ứng khử amine hoá Phản ứng khử carboxyl Phản ứng chuyển amine... Khử amin oxy hoá nhờ dehydrogenase• Glu được khử amin một cách đặc biệt, đóng v/trò rất quan

CHƯƠNG V: CHUYỂN HÓA PROTEIN VÀ AMINO ACID

2.1 Sự tổng hợp và bài tiết ure (vòng Ornithine)

2.2 Tổng hợp và bài tiết acid uric

III SINH TỔNG HỢP AMINO ACID

IV SINH TỔNG HỢP PROTEIN

I SỰ CHUYỂN HOÁ AMINO ACID

Phản ứng khử amine hoá

Phản ứng khử carboxyl

Phản ứng chuyển amine

1.1 Phản ứng khử amine hoá

Khử amine oxy hoá nhờ oxydase

Khử amin oxy hoá nhờ dehydrogenase

Khử amine oxy hoá nhờ oxydase

(có FMN hoặc FAD)

Khử amin oxy hoá nhờ dehydrogenase

• Glu được khử amin một cách đặc biệt, đóng v/trò rất quan trọng trong trao đổi protein, pứ có tính thuận

nghịch cao

• Chiều nghịch của pứ (nitơ vô cơ trong amoniac → nitơ hữu cơ trong nhóm amin của Glu Đây là cơ chế bón phân đạm ở cây trồng

• Trong cơ thể động vật và thực vật, pứ tương tự diễn ra với Ala và Asp (tầm q/trọng, cường độ không lớn như với Glu)

1.2 Phản ứng khử carboxyl

• Xúc tác bởi decarboxylase có nhóm ghép là

pyridoxalphosphate (d/xuất của vit B6)

• Từ AA cho ra một amine hữu cơ tương ứng

• Là cơ chế tạo ra các amine hữu cơ q/trọng (th/phần c/tạo của các coenyme, các hợp chất q/trọng khác, nhiều amine hữu cơ có c/năng s/lý khác nhau)

Một số amine hữu cơ quan trọng

AA Amine Ý nghĩa

Serine Etanolamine Cấu tạo các phospholipid

Cysteine Cysteamine Cấu tạo CoA

Histidine Histamine  tiết dịch vị, các ph/ứng dị ứng Lysine Cadaverin Cấu tạo ribosom, là chất độc

Glutamate GABA Ảnh hưởng đến hoạt động TK

1.3 Phản ứng chuyển amine

• Enzyme: transaminase có nhóm ghép

pyridoxalphotphate (dẫn xuất của vit B6)

• Đây là pứ chính trong trao đổi AA; nhóm amin

được chuyển từ AA sang một cetoacid

• Ý nghĩa:

– Cơ chế sinh tổng hợp AA mới

– Thu thập các nhóm amin của các AA trong

q/trình ph/giải, không cho ra amoniac tự do để

có thể gây độc.

1.3 Phản ứng chuyển amine

Ở động vật, quá trình chuyển amine đƣợc thực

hiện mạnh bởi GOT và GPT:

 Glutamate oxaloacetate transaminase (GOT)

 Glutamate pyruvate transaminase (GPT)

1.4 Sự chuyển hóa các bộ khung C của amino acid

II SỰ BÀI TIẾT CÁC CHẤT CẶN BÃ

2.1 Sự tổng hợp và bài tiết ure (vòng Ornithine)

• Nguyên liệu (tổng hợp 1 phân tử ure)

• Diễn ra ở hai vị trí trong tế bào gan của động vật bài tiết ure:

• Ty thể: tổng hợp carbamoyl phosphate và citrulline

• Tế bào chất:

• Tổng hợp argininosuccinate

• Phân giải argininosuccinate thành arginin và furmarate

• Thủy phân arginine giải phóng ure và ornithine

• - Một N của urea được lấy từ Asp (màu xanh da trời).

• - Một N được lấy từ NH4+

(màu xanh lá cây)

• - Một O được lấy từ CO2(màu hồng)

• - Ornithine hoạt động như chất mang các phân tử trong quá trình tổng hợp urea

Nguồn gốc các phân tử

III SINH TỔNG HỢP AMINO ACID

• 3.1 Vòng luân chuyển nitơ trong tự nhiên

3.2 Tổng hợp acid amin

• Thực vật: tổng hợp tất cả các aa từ các nguồn nitơ như

NH4+, NO3 - hay NO2 - (VD: cây họ đậu, nhờ các vsv cố định nitơ cộng sinh, có thể t/hợp được aa từ N2

• VSV: khả năng tổng hợp aa khác nhau Phần lớn cần

NH4 + làm nguồn nitơ; một số vsv giống như th/vật, có

kh/năng s/dụng NO3 - , t/hợp được tất cả các aa Với một

số loài, một số aa cũng là EAA

• Động vật sử dụng N hữu cơ trong các aa để t/hợp các

aa Nhiều loại aa không được t/hợp ở ĐV; ĐV nhận các

aa này qua TĂ Đây là các EAA

Các con đường tổng hợp từng aa rất khác nhau nhưng cũng có những điểm chung :

• Bộ khung carbon của aa bắt nguồn từ các sản phẩm trung gian của q/trình đường

phân, vòng pentosephosphate hay vòng

Các con đường tổng hợp amino acid

IV SINH TỔNG HỢP PROTEIN

Sao chép mã di truyền

(tổng hợp mARN)

Phiên dịch mã di truyền ở E coli

Phiên dịch mã di truyền ở E coli

Hoạt hoá acid amin

Tạo phức hợp mở đầu

Kéo dài chuỗi peptide

Kết thúc

Thuận lợi cho sự chuyển vị

Các yếu tố tham gia vào quá trình phiên dịch mã di truyền

Hoạt hoá acid amin

Xảy ra ở bào tương

Do aminoaxyl-tRNA-synthetase xúc tác

Bước 1: tạo phức aminoacyladenylate Bước 2: Tạo aminoaxyl-tRNA

http://www.johnkyrk.com/DNAtranscription.html

Lk anhydrid

1

2

• Bước 1: tạo phức aminoacyladenylate

• Nhóm carboxyl của AA tạo l/k anhydrid với 5’phosphate của ATP,  PPi, hợp chất vẫn gắn với TTHĐ của enzyme

• Amino acid + ATP  aminoaxyl-AMP + PPi

• Bước 2: Tạo aminoaxyl-tRNA, nhóm aminoaxyl được

chuyển sang tRNA tương ứng

• Aminoaxyl-AMP + tRNA  aminoaxyl-tRNA + AMP

• Enzyme xúc tác cho giai đoạn hoạt hóa AA đặc hiệu cho từng AA Mỗi aminoaxyl-tRNA-synthetase đều nhận ra amino acid của mình và tRNA của AA ấy

• Mỗi AA trước khi vào chuỗi polipeptide đều được hoạt hoá (gắn với tRNA tương ứng của mình)

Hoạt hoá acid amin

Giai đoạn tạo phức hợp mở đầu

• Các thành viên tham gia:

– Tiểu phần 30S

– Các y/tố mở đầu IF (b/chất protein):

• IF3, IF2 và IF1

Giai đoạn tạo phức hợp mở đầu

• Khi chưa h/động, hai tiểu phần 30S và 50S của ribosom 70S (ở E coli) tách rời nhau.

• Khi IF3 gắn với 30S, cấu trúc tiểu phần này thay đổi, làm cho mRNA có thể gắn vào được.

• IF2 là protein gắn GTP (một loại protein G), có h/tính GTP-ase, có

nhiệm vụ gắn fMet.tRNA và đưa vào 30S Khi GTP bị thủy phân, năng lượng phân giải GTP làm 30S thay đổi cấu hình, do đó 50S có thể gắn vào.

• Phức hợp mở đầu là:

• một ribosom hoàn chỉnh, hai tiểu phần lớn và nhỏ được gắn với nhau và gắn với m.RNA,

• fMet-tRNA đã nằm trong vị trí P.

Giai đoạn tạo phức hợp khởi đầu ở Eukaryote

Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide

Định vị AA2-tRNA ở khu A

Tạo liên kết peptide

Chuyển vị

Tạo liên kết peptide

(peptidyl transferase)

Định vị

AA2-tRNA

ở khu A

Chuyển vị

Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide

• Bước 1 : gắn aminoacyl-tRNA vào vị trí A của ribosom

– AA thứ hai (tiếp theo) vào ribosom nhờ y/tố kéo dài

EF.Tu (một protein không bền với nhiệt), gắn với GTP, có hoạt tính GTP-ase

– Sau khi AA thứ 2 được định vị ở khu A, n/lượng th/phân GTP làm EF.Tu-GDP bị đẩy ra ngoài EF.Ts là y/tố kéo dài bền với nhiệt có v/trò xúc tiến việc tái tạo lại EF.Tu-GTP

• Bước 2 : hình thành liên kết peptide ở tiểu đơn vị 50S :

• L/kết peptide hình thành nhờ peptidyl-transferase fMet (sau này là một peptidyl) chuyển sang khu A, góp

nhóm COOH để kếp hợp với nhóm NH2 của AA vào sau tạo l/k peptide

Giai đoạn kết thúc và tách rời

• Sự tổng hợp polypeptide kết thúc khi xuất hiện 1 trong các codon kết

thúc trên mRNA (UAA,UAG,UGA)

• Yếu tố tách rời:

– RF1: nhận biết UAA, UAG

– RF2: nhận biết UAA, UGA