Bài Giảng Hóa Sinh Protein

Trình bày được 4 bậc cấu trúc của phân tử protein.. ĐẠI CƯƠNG Đơn vị cấu tạo của protein là các acid amin, protein chiếm tỷ lệ hơn 50% trọng lượng khô của tế bào; là thành phần cấu tạo

HOÁ HỌC VÀ CHUYỂN HOÁ

PROTID

BỘ MÔN HOÁ SINH ĐẠI HỌC Y DƯỢC HUẾ

Mục tiêu:

1 Phân loại được acid amin

2 Trình bày được 4 bậc cấu trúc của phân tử protein Nêu được những tính chất và vai

trò sinh học quan trọng của peptid, protein 3.Viết được các phản ứng thoái hóa chung

của acid amin

4 Mô tả được các quá trình vận chuyển

amoniac trong cơ thể và viết được sơ đồ

tổng hợp urê

5 Biện luận được sự thay đổi một số chỉ tiêu sinh hoá do rối loạn chuyển hoá protid

PHẦN 1

HOÁ HỌC PROTEIN

I ĐẠI CƯƠNG

 Đơn vị cấu tạo của protein là các acid

amin, protein chiếm tỷ lệ hơn 50% trọng lượng khô của tế bào; là thành phần cấu tạo chính của enzym, một số hormon có bản chất là protein, nucleoprotein có thể nói nó là cơ sở vầt chất của sự hoạt động trong mọi cơ thể sống

II ACID AMIN

1 Cấu tạo: công thức chung

 Phân loại

* Nhóm Acid amin trung tính :Glycin (Gly), αAlanin (Ala), Valin (Val), Leucin (Leu), Isoleucin (Ile), Serin (Ser),

Threonin (Thr), Cystein (Cys, Methionin (Met)

R C H C O O H

N H 2

CH2 CH2 CH COOH

NH2S

CH3

*Acid amin acid vaì cạc amid cuía

 Glutamin (Gln)

HOOC CH2 CH COOH

NH2

CH2 CH COOH OC

H2N

* Acid amin kiềm

2 Tính chất lý học

2.1 Tính hòa tan

- Dễ tan trong nước, không tan hoặc tan ít trong alcol

- Không tan trong ete, trừ prolin và

hydroxyprolin tan trong alcol và ete

- Các acid amin thường tan trong acid và kiềm loãng tạo thành các muối của acid amin

3 Tính chất hóa học

 Phản ứng Ninhydrin: Ninhydrin tác dụng với acid amin trong điều kiện đun nóng tạo

thành CO2, NH3, aldehyt và tạo nên sản

phẩm màu xanh tím Prolin và hydroxyprolin cho màu vàng nhạt

 Các phản ứng do gốc R: Gốc R quyết định

phản ứng đặc hiệu của acid amin

- Sakaguchi: tìm Arginin.

- Pauly (Diazo): Tyrosin, Histidin.

- Xanthoproteic: Acid amin nhân thơm.

- chì Sulfur: Cystein, Cystin.

- Hopkinscole: Tryptophan

4 Tính chất Acid-Base của AA (lưỡng tính)

 Ở môi trường kiềm, acid amin phân ly như một acid và thành anion, môi trường acid, acid amin hoạt động như một base và

thành cation

 Trong dung dịch nước, acid amin bao giờ cũng có 3 dạng ion: cation, ion lưỡng cực và anion

 Tính chất này được ứng dụng trong kỹ

thuật điện di acid amin

R CH COOH

NH2

R CH COOH

NH3+

Ion lưỡng cực

 1.2.Liên kết hydro (H O): Là lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử hydro và nguyên tử

oxy Liên kết hydro duy trì cấu trúc bậc

II

N

C C

N C

C N C

H H

H

R O

R

O R

C

C N

C C

N C C

O H

H

H

H

Liên kết hydro

1.3.Liên kết disulfua (-S-S-)

- Liên kết đồng hóa trị tạo thành do sự kết hợp giữa hai phân tử cystein

- Cầu disulfua đóng vai trò quan trọng

trong việc duy trì cấu trúc bậc III của

protein

1.4.Liên kết muối (hay liên kết ion)

- Lực hút tĩnh điện giữa các nhóm -COO - và các nhóm -NH 3+ (-COO - NH 3+ ) Ngoài ra còn có tương tác giữa các nhóm không phân cực, tức các nhóm kỵ nước

2 Danh pháp

2.1.Theo số lượng acid amin

Dipeptid (2 Aa), Tripeptid (3 Aa),

Tetrapeptid (4 Aa), Polypeptid (Nhiều

Aa).

2.2.Theo những gốc acid amin

Để nguyên tên acid amin C-tận, những acid amin khác được đổi đuôi thành yl.

Vd: seryl - glycyl - tyroxyl - alanyl - leucin 2.3.Gọi theo tên riêng

- Glutathion: Tripeptid Glycin

glutamyl-Cysteyl Glucagon: polypeptid gồm 29 acid amin

- Insulin: 51 acid amin.

3 Tính chất

3.1.Tính chất acid - base

Có tính lưỡng tính và có 3 dạng ion trong d/ dịch

3.2.Tính chất hóa học:

Tương tự A Amin Ngoài ra peptid còn cho phản ứng Biurê

4 Một số peptid có hoạt tính sinh học

4.1 Glutathion: Tripeptid γ

glutamyl-Cysteyl-Glycin

Glutathion có ở các mô và cơ quan: gan, thận, lách, tim, phổi và đặc biệt là bảo vệ hồng cầu (tham gia qt oxy hóa khử )

S G

-2H

G SH +2HDạng lhử Dạng oxyhóa

4.2 Peptid hormon

 Hormon hậu yên ocytocin , vasopressin

 ACTH là homon tiền yên , có tác dụng kích thích sự tổng hợp hormon vỏ thượng thận

 Insulin có tác dụng hạ đường huyết

 Glucagon có tác dụng làm tăng đường

huyết

4.3 Peptid kháng sinh

Một số kháng sinh có bản chất là peptid : Penicillin, tyrocidin

IV PROTEIN

 Protein gồm hàng trăm đến hàng nghìn

acid amin nối với nhau bằng liên kết

peptid

 Có những liên kết hydro, liên kết disulfur, liên kết muối, liên kết ion tạo thành một chuỗi hay nhiều chuỗi polypeptid

 Trọng lượng phân tử >10.000

1 Cấu trúc không gian của phân tử protein

1.2 Cấu trúc bậc II:

Cấu trúc biểu thị sự xoắn của chuỗi

polypeptid, cấu trúc này được giữ vững bởi liên kết hydro và liên kết disulfua Cấu trúc bậc II thường có 2 dạng: dạng xoắn hình lò

xo, gọi là α hélice và dạng xếp lớp.

1.3 Cấu trúc bậc III:

 Cấu trúc này được hình thành do sự

cuộn lại một lần nữa từ cấu trúc bậc I và bậc

II Cầu disulfua giữ vị trí quan trọng trong việc duy trì cấu trúc bậc III của chuỗi

polypeptid.

1.4 Cấu trúc bậc IV:

 Phân tử protein được tạo thành bởi hai hay nhiều chuỗi polypeptid, các chuỗi

polypeptid kết hợp với nhau bởi liên kết

muối, liên kết hydro hoặc lực Van der Waals tạo thành cấu trúc bậc IV.

2 Phân loại:

 Nguồn gốc: động vật, thực vật, vi sinh vật,

 Chức năng sinh học: protein enzym,

hormon, bảo vệ, dự trữ, vận chuyển

 Hình dáng phân tư:í sợi, cầu

 Khả năng hòa tan

 Thành phần hóa học:

+ Protein thuần: thành phần chỉ là

các acid amin

+ Protein tạp : cấu tạo ngoài acid

amin còn có thành phần không phải là acid amin, như glycoprotein, lipoprotein,

nucleoprotein, chromoprotein

2.1.Protein thuần

dịch sinh vật,

và các dịch sinh vật của động vật

tế bào sinh dục cá, lách, tuyến giáp

với acid nucleic (ADN).

phần của tóc, lông, móng, sừng

chằng, tổ chức dưới da, xương, sụn

trong các hạt ngũ cốc (lúa mạch, lúa mì, ngô )

- Nhóm ngoại: Acid nucleic

2.2.2 Chromoprotein: gồm protein thuần và

nhóm ngoại là chất màu.

Ví dụ: Hb của hồng cầu, myoglobin của cơ, Flavoprotein: có nhóm ngoại chứa

riboflavin

2.2.5 Phosphoprotein

Nhóm ngoại là acid phosphoric.

Ví dụ: Casein của sữa động vật

2.2.6 Metaloprotein

Nhóm ngoại là những kim loại: Fe, Cu, Zn,

Co, Ca, Mg, Pb Ví dụ: ferritin của gan và lách là Metaloprotein có nhóm ngoại là sắt

3.Tính chất

3.1 Tính lưỡng cực:

Các phân tử protein vừa có nhóm -NH2 vừa có nhóm -COOH vì vậy trong môi trường nước tồn tại ở 3 dạng ion khác nhau: ion (-), ion (+), ion lưỡng cực

3.2 Sự biến tính của protein

Nhiệt độ cao, tia tử ngoại, siêu âm acid, kiềm, kim loại nặng làm protein dễ

bị mất tính chất ban đầu, ví dụ độ hòa tan giảm, tính chất sinh học bị mất

Sự biến tính không làm đứt các liên kết peptid, mà làm đứt các liên kết hydro, liên kết muối làm cấu trúc protein bị

đảo lộn

 Có 2 dạng biến tính: Biến tính thuận nghịch: protein biến tính trở lại dạng ban đầu Biến tính không thuận nghịch:

protein không trở lại dạng ban đầu của nó

3.3 Tính chất hóa học

Tương tự tính chất của acid amin và peptid

3.4 Tính chất sinh học

Chức năng sinh học của protein rất phong phú : protein enzym và protein

hormon có hoạt tính xúc tác, protein vận chuyển có chức năng vận chuyển các chất trong cơ thể, protein cấu trúc làm nhiệm vụ xây dựng tế bào và mô