chuyên đề “protein đại phân tử sinh học thiết yếu trong tế bào

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài “Thành phần hóa học của tế bào” là một nội dung cơ bản, làm cơ sở cho việc nghiên cứu cấu tạo, chức năng của các thành phần cấu tạo tế bào cũng như các cấp tổ chức sống cao hơn. Một nội dung quan trọng trong nghiên cứu thành phần hóa học của tế bào đó là nghiên cứu cấu trúc và chức năng của các đại phân tử sinh học. Trong đó, protein là nhóm chất hữu cơ có trong cơ thể với hàm lượng lớn nhất (Chiếm trên 50% khối lượng khô của tế bào) và có vai trò đặc biệt quan trọng. Tuy nhiên, những kiến thức về protein được giới thiệu trong sách giáo khoa mới dừng ở mức cơ bản, cơ sở. Để hỗ trợ cho việc học tập, nghiên cứu chuyên sâu hơn của học sinh chuyên, giáo viên cần thiết phải làm sáng tỏ hơn một số nội dung liên quan đến cấu tạo, đặc tính, chức năng của protein và ứng dụng của chúng trong thực tiễn; đồng thời hướng dẫn học sinh một số nội dung thực hành hóa sinh liên quan trong định tính, định lượng protein và một số axit amin. Từ đó khơi dậy ở học sinh niềm say mê nghiên cứu khoa học cũng như có kĩ năng thực hành nhằm tiếp cận với yêu cầu của thi học sinh giỏi hiện nay. Vì thế tôi viết chuyên đề “protein – đại phân tử sinh học thiết yếu trong tế bào ”. Đây là kiến thức về protein mà người dạy chuyên yêu cầu ở học sinh dưới góc nhìn của protein- một thành phần hóa học quan trọng cấu tạo nên tế bào. 2. Mục đích của đề tài Mục đích của đề tài nhằm định hướng cho học sinh nghiên cứu đầy đủ hơn về cấu trúc, tính chất, chức năng của protein. Từ hiểu biết về cấu tạo sẽ hiểu rõ hơn về tính chất, từ hiểu rõ về tính chất sẽ hiểu sâu hơn về chức năng của chúng, đồng thời biết tiến hành thí nghiệm cũng như giải thích hiện tượng thí nghiệm trong các phản ứng nhận biết, định tính, định lượng protein. 1 NỘI DUNG I. cÊu t¹o ph©n tö protein 1. Thµnh phÇn nguyªn tè cña protein Mäi ph©n tö protein ®Òu chøa çc nguyªn tè C, O, N, H; mét sè cßn chøa S. TØ lÖ phÇn tr¨m khèi lîng çc nguyªn tè nµy trong ph©n tö protein lµ: Thµnh phÇn nguyªn tè trong ph©n tö protein Cacbon (C) Oxi (O) Nit¬ (N) Hi®ro (H) Lu huúnh (S) % khèi lîng trong ph©n tö 50 – 55 21 – 24 15 – 18 6.5 – 7.3 0 – 0.24 Ngoµi çc nguyªn tè trªn, mét sè protein cßn chøa mét lîng rÊt Ýt çc nguyªn tè kh¸c nh: photpho, s¾t, kÏm, ®ång, mangan, canxi,… 2. Axit amin Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin. Thuû ph©n hoµn toµn ph©n tö protein, chñ yÕu thu ®îc çc L-α-axit amin. Trong ph©n tö çc axit amin nµy, nguyªn tö C ë vÞ trÝ α so víi nhãm cacboxyl kÕt hîp víi nhãm amin, nguyªn tö H vµ gèc R. C«ng thøc cÊu t¹o chung nh sau: Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH 2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin. Người ta đã phát hiện ra 2 được tất cả 20 axit amin vµ 2 amit t¬ng øng trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống. Các axit amin được liệt kê đầy đủ dưới bảng sau: Tên axit amin Viết tắt Glycine Gly Alanine Ala Valine Val Leucine Leu Isoleucine Ile Methionine Met Tính chất Không phân cực, kỵ nước Phenylalanine Phe Tryptophan Trp Proline Pro Serine Ser Threonine Thr Cysteine Cys Tyrosine Tyr Asparagine Asn Glutamine Gln Aspartic acid Asp Glutamic acid Glu Lysine Lys Arginine Arg Histidine His Phân cực, ưa nước Tích điện (axit) Tích điện (bazơ) Các axit amin được phân nhóm theo tính chất chuỗi bên của chúng. Các axit amin axit có chuỗi bên, nói chung tích điện âm do chứa nhóm cacboxyl thường phân li (ion hóa) ở pH tế bào. Các axit amin bazo có chuỗi bên, nói chung tích điện dương. (Thuật ngữ này chỉ xét đến các nhóm trên chuỗi bên). Vì chúng tích điện nên các chuỗi bên axit, bazow đều ưa nước. Theo cÊu t¹o, çc axit amin thêng gÆp trong ph©n tö protein cßn ®îc chia thµnh çc nhãm: Nhãm Çc axit amin trung tÝnh m¹ch kh«ng vßng Çc hi®roxyl axit amin m¹ch Çc axit amin Glixin, alanin, valin, l¬xin, izol¬xin Xerin, treonin 3 §Æc ®iÓm M¹ch th¼ng, cã 1 nhãm amin, 1 nhãm cacboxyl trong ph©n tö. M¹ch th¼ng, cã 1 nhãm amin, 1 kh«ng vßng Çc axit amin chøa lu huúnh m¹ch kh«ng vßng Xistein, metionin Çc axit amin vµ amit cña chóng Axit asparaginic, axit glutamic Çc axit amin kiÒm Acginin, lizin, histi®in Iminoaxit Prolin Çc axit amin th¬m vµ dÞ vßng th¬m. Phenilalanin, tirozin, triptophan nhãm cacboxyl vµ 1 nhãm hi®roxyl trong ph©n tö. T¹o thµnh cÇu ®isunfua trong ph©n tö protein. Cã 1 nhãm amin, 2 nhãm cacboxyl trong ph©n tö. ë pH sinh lÝ chóng tÝch ®iÖn ©m nªn cßn ®îc gäi lµ aspactat vµ glutamat ®Ó nhÊn m¹nh tÝnh axit cña chóng. Amit ho¸ nhãm cacboxyl ë m¹ch bªn cña chóng t¹o thµnh çc amit t¬ng øng lµ asparagin vµ glutamin. Acginin vµ lizin tÝch ®iÖn ©m cßn histi®in cã tÝnh baz¬ yÕu ë pH = 7. Nhãm amin bËc 1 ë cacbon anpha kÕt hîp víi m¹ch bªn t¹o thµnh vßng pirolidin nªn prolin chøa nhãm amin bËc 2. Cã chøa vßng th¬m trong ph©n tö. Nhóm 1: các axit amin có gốc R không phân cực kị nước, thuộc nhóm này có 6 axit amin: Gly (G), Ala (A), Val (V), Leu (L), ILe (I), Pro (P) Nhóm 2: các axit amin có gốc R là nhân thơm, thuộc nhóm này có 3 axit amin: Phe (F), Tyr (Y), Trp (W) 4 c) Nhóm 3: các axit amin có gốc R bazơ, tích điện dương, thuộc nhóm này có 3 axit amin: Lys (K), Arg (R), His (H) Nhóm 4: các axit amin có gốc R phân cực, không tích điện, thuộc nhóm này có 6 axit amin: Ser (S), Thr (T), Cys (C), Met (M), Asn (N), Gln (Q) Nhóm 5: các axit amin có gốc R axit, tích điện âm, thuộc nhóm này có 2 axit amin: Asp (D), Glu (E) 5 Ngoµi çc axit amin trªn, trong ph©n tö protein cßn chøa d¹ng hiÖu chØnh cña çc axit amin. VÝ dô colagen cã chøa hi®roxiprolin, hi®roxilizin, protrombin cã chøa cacboxiglutamat, nhiÒu protein kh¸c aminobutiric cã vai trß truyÒn xung thÇn kinh, Dglutamat cã trong thµnh tÕ bµo nhiÒu vi khuÈn, D-alanin trong Êu trïng 1 sè s©u bä. Bên cạnh đó, ở một số loài sinh vật nhân thật đơn bào, trong hệ gen ti thể, lạp thể hoặc như bộ ba mã kết thúc được dịch mã thành 2 loại axit amin hiếm là pyrrollysine và selenocystein, chứng tỏ trong quá trình tiến hóa, chọn lọc tự nhiên đã tác động để duy trì một hệ thống mã di truyền có tính ưu việt và phổ biến như ngày nay. Sự có mặt của 2 loại axit amin này, dù hiếm gặp nhưng cũng là lí do nhiều tài liệu nói rằng có hơn 20 loại axit amin cấu tạo nên các phân tử protein. Trong sè 20 axit amin cÊu t¹o nªn çc protein cã mét sè axit amin mµ c¬ thÓ ngêi vµ ®éng vËt kh«ng thÓ tù tæng hîp ®îc, ph¶i ®a tõ ngoµi vµo qua thøc ¨n gäi lµ çc axit amin kh«ng thay thÕ. Çc axit amin kh«ng thay thÕ lµ: Val, Leu, Ile, Met, Thr, Phe, Trp vµ Lys. §èi víi trÎ em cÇn thªm 2 axit amin n÷a lµ Arg vµ His. 3.Çc bËc cÊu tróc cña protein 6 3.1.CÊu tróc bËc I cña ph©n tö protein CÊu tróc bËc I lµ tr×nh tù s¾p xÕp cña çc axit amin trong chuçi polipeptit. CÊu tróc nµy ®îc gi÷ v÷ng nhê liªn kÕt peptit gi÷a çc axit amin. Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptit sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptit, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein. Sự khác nhau về thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các axit amin tạo nên sự đa dạng của protein, từ đó tạo nên tính đa dạng của sinh giới. Liªn kÕt peptit ®îc t¹o thµnh do ph¶n øng kÕt hîp gi÷a nhãm cacboxyl cña axit amin nµy víi nhãm amin cña axit amin kh¸c, lo¹i ®i 1 ph©n tö níc. 7 Qu¸ tr×nh nµy lÆp ®i lÆp l¹i t¹o ra chuçi polipeptit. ë 1 ®Çu cña chuçi polipeptit lµ nhãm amin tù do, ®Çu kia lµ nhãm cacboxyl tù do. Nh vËy, cÊu tróc bËc I lµ tr×nh tù duy nhÊt çc axit amin. Từ 20 loại axit amin kết hợp với nhau theo những cách khác nhau tạo nên vô số loại prôtêin khác nhau (trong các cơ thể động vật, thực vật ước tính có khoảng 1014 – 1015 loại prôtêin). Mỗi loại prôtêin đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử. Điều đó giải thích tại sao trong thiên nhiên các prôtêin vừa rất đa dạng, lại vừa mang tính chất đặc thù. NÕu tÝnh theo x¸c suÊt, 1 chuçi polipeptit gåm n axit amin th× sÏ cã 20n çch t¹o chuçi. Mçi ph©n tö protein cã thÓ chøa tõ 50 ®Õn vµi ngh×n axit amin. TÊt nhiªn, cÊu tróc bËc I chÝnh x¸c cña protein ®îc x¸c ®Þnh kh«ng ph¶i bëi sù liªn kÕt ngÉu nhiªn çc axit amin mµ bëi th«ng tin di truyÒn. * Lưu ý: Chuỗi polypeptit là cơ sở cấu trúc bậc I của protein. Tuy nhiên, không phải mọi chuỗi polypeptit đều là protein bậc I. Nhiều chuỗi polypeptit chỉ tồn tại ở dạng tự do trong tế bào mà không tạo nên phân tử protein. Những chuỗi polypeptit có trật tự axit amin xác định thì mới hình thành phân tử protein. * TÇm quan träng cña viÖc x¸c ®Þnh cÊu tróc bËc I cña ph©n tö protein: - Lµ bíc ®Çu tiªn quan träng ®Ó x¸c ®Þnh c¬ së ph©n tö ho¹t tÝnh sinh häc vµ tÝnh chÊt ho¸ lÝ cña protein. - Lµ c¬ së x¸c ®Þnh cÊu tróc kh«ng gian cña ph©n tö protein, vÝ dô dù ®o¸n sù ®Þnh vÞ cÇu ®isulfua. - Lµ yÕu tè gãp phÇn quan träng trong nghiªn cøu bÖnh lÝ ph©n tö. VÝ dô bÖnh hång cÇu lìi liÒm lµ do gèc axit amin Glu ë vÞ trÝ thø 6 trong chuçi β cña hemoglobin A (b×nh thêng) bÞ thay thÕ b»ng Val. - CÊu tróc bËc I lµ phiªn b¶n dÞch m· di truyÒn. V× vËy, cÊu tróc nµy nãi lªn quan hÖ hä hµng vµ lÞch sö tiÕn ho¸ cña thÕ giíi sèng. 8 - ViÖc x¸c ®Þnh ®îc cÊu tróc bËc I lµ c¬ së ®Ó tæng hîp nh©n t¹o proein. 3.2. CÊu tróc bËc II cña ph©n tö protein H cña nhãm -NH- lu«n ë vÞ trÝ trans so víi O cña nhãm cacboxyl, nhng nhãm peptit cã cÊu h×nh ph¼ng. MÆt kh¸c, kho¶ng çch gi÷a C víi N trong liªn kÕt peptit lµ 1,32 A 0, n»m gi÷a kho¶ng çch gi÷a C vµ N cña liªn kÕt ®¬n (1,49 A0) vµ liªn kÕt ®«i (1,27 A0). V× vËy liªn kÕt peptit cã 1 phÇn tÝnh chÊt cña liªn kÕt ®«i: kh«ng cã sù tù quay quanh liªn kÕt nµy. Ngîc l¹i, kh¶ n¨ng quay tù do xung quanh çc liªn kÕt nèi nhãm peptit víi C anpha lµ rÊt m¹nh lµm m¹ch peptit cã khuynh híng h×nh thµnh cÊu tróc xo¾n. CÊu tróc bËc II cña ph©n tö protein lµ kÕt qu¶ do çc liªn kÕt hi®ro gi÷a çc phÇn lÆp ®i lÆp l¹i cña bé khung cña chuçi polipeptit (kh«ng ph¶i lµ chuçi bªn cña axit amin). Có 2 kiểu cấu trúc chính là xoắn α và phiến gấp nếp β. -Cấu trúc xoắn α (α helix): Đoạn mạch polipeptit xoắn chặt lại, những nhóm peptit (CO-NH-), Cα tạo thành phần bên trong (lõi) của xoắn, các mạch bên (nhóm R) của các gốc axit amin quay ra phía ngoài. Liªn kÕt hi®ro ®îc t¹o thµnh gi÷a nhãm cacboxyl cña 1 liªn kÕt peptit víi nhãm NH cña mét liªn kÕt peptit thø t sau nã (çch nhau 3 axit amin) trªn cïng mét m¹ch polipeptit. Trong cấu trúc xoắn α, cứ mỗi nhóm –CO-NH- có thể tạo 2 liên kết hidro với 2 nhóm –CO-NH- khác. Các liên kết hidro được tạo thành với số lượng tối đa, bảo đảm độ bền vững của cấu trúc α. 9 Theo mô hình của Paulin và Cori, trong cấu trúc xoắn giữa 2 gốc acid amine kế tiếp nhau có khoảng cách dọc theo trục xoắn là 1,5A0 và góc quay 1000; 1 vòng xoắn có 3,6 gốc axit amin, có chiều cao tương ứng là 5,4 A0. Chiều của vòng xoắn có thể là xoắn phải hoặc xoắn trái. Xoắn α trong phân tử protein thường là xoắn phải. - PhiÕn gÊp nÕp β (β sheet): Cấu trúc phiến gấp β tìm thấy trong fiborin của tơ, nó khác với xoắn α ở một số điểm như sau: +Đoạn mạch polipeptit có cấu trúc phiến gấp β thường duỗi dài ra chø không cuộn xoắn chặt như xoắn α. Khoảng cách giữa 2 gốc axit amin kề nhau là 3,5A0. +Liên kết hidro được tạo thành giữa các nhóm –NH- và –CO- trên 2 mạch polipeptit khác nhau, các mạch này có thể chạy cùng hướng hay ngược hướng với nhau. Trong phân tử của nhiều protein hình cầu cuộn chặt, còn gặp kiểu cấu trúc "quay- β". Ở đó mạch polipeptit bị đảo hướng đột ngột. Đó là do tạo thành liên kết hidro giữa nhóm –CO của liên kết peptit thứ n với nhóm –NH của liên kết peptide thứ n+2. - Cấu trúc kiểu "xoắn colagen" Kiểu cấu trúc này tìm thấy trong phân tử colagen. Thành phần axit amin của colagen rất đặc biệt so với các protein khác: glyxin 35%, prolin 12% tổng số axit amin trong phân tử. Ngoài ra, colagen còn chứa 2 axit amin ít gặp là hydroxiproline và hydroxilizin. Đơn vị cấu trúc của colagen là tropocolagen bao gồm 3 mạch polipeptit bện vào nhau thành một "dây cáp" siêu xoắn (vì mỗi mạch đều có cấu trúc xoắn). 3 mạch polipeptit trong "dây cáp" nối với nhau bằng các liên kết hidro. Liên kết hidro được tạo thành giữa các nhóm –NH- của gốc glyxin trên mạch polipeptit với nhóm -CO- trong liên kết peptit ở trên mạch polipeptit khác. Ngoài ra các nhóm hydroxyl của hydroxipoline cũng tham gia tạo thành liên kết hydro làm tăng độ bền của cấu trúc siêu xoắn. 10 3.3. CÊu tróc bËc III cña ph©n tö protein Trong khi cÊu tróc bËc II bao gåm sù t¬ng t¸c gi÷a çc thµnh phÇn cña bé khung th× cÊu tróc bËc ba lµ h×nh d¹ng chung cña chuçi polipeptit h×nh thµnh do sù t¬ng t¸c gi÷a çc chuçi bªn (R) cña axit amin. Cấu trúc bậc III được giữ vững nhê các cầu disulfua, tương tác VanderWaals, liên kết hidro, lực ion. Vì vậy khi phá vỡ các liên kết này, phân tử duỗi ra đồng thời làm thay đổi một số tính chất của nó, đặc biệt là tính tan và hoạt tính xúc tác của nó. Mét kiÓu t¬ng t¸c ®ãng gãp vµo sù h×nh thµnh cÊu tróc bËc III lµ t¬ng t¸c kÞ níc. Khi chuçi polipeptit cuén ®Ó t¹o h×nh d¹ng chøc n¨ng th× çc axit amin cã chuçi bªn kÞ níc thêng quay vµo phÝa lâi protein. Khi çc chuçi bªn kh«ng ph©n cùc cña çc axit amin n»m c¹nh nhau th× t¬ng t¸c Van der Waals liªn kÕt chóng l¹i víi nhau. Trong khi ®ã, liªn kÕt hi®ro gi÷a çc chuçi bªn ph©n cùc vµ liªn kÕt ion gi÷a çc chuçi bªn tÝch ®iÖn ©m vµ d¬ng còng gióp æn ®Þnh cÊu tróc bËc III. TÊt c¶ chóng ®Òu lµ mèi t¬ng t¸c yÕu nhng céng gép l¹i còng gióp gi÷ cho protein cã h×nh d¹ng riªng. H×nh d¹ng cña protein cã thÓ ®îc cñng cè tiÕp nhê çc liªn kÕt céng ho¸ trÞ ®îc gäi lµ cÇu ®isulfua. Liên kết được hình thành từ hai phân tử cystein nằm xa nhau trên mạch peptid nhưng gần nhau trong cấu trúc không gian do sự cuộn lại của mạch oevtid. Đây là liên kết đồng hoá trị nên rất bền vững. Những protein có nhiều liên kết loại này có tính bền nhiệt, bền hóa chất,… rất cao. 11 Cấu trúc bậc III đã tạo nên trung tâm hoạt động của phần lớn các loại enzim. Sự thay đổi cấu trúc bậc ba dẫn đến sự thay đổi hướng xúc tác của enzim hoặc mất khả năng xúc tác hoàn toàn. Cấu trúc riêng của protein xác định nó hoạt động như thế nào. Chức năng của protein phụ thuộc vào khả năng nhận biết và gắn kết với một vài phân tử nào đó khác. 3.4. CÊu tróc bËc IV cña ph©n tö protein Phân tử protein có cấu trúc bậc IV có thể phân li thuận nghịch thành các tiểu phần đơn vị. Khi phân li, hoạt tính sinh học của nó bị thay đổi hoặc có thể mất hoàn toàn. Do tồn tại tương tác giữa các tiểu phần đơn vị nên khi kết hợp với một chất nào đó dù là phân tử bé cũng kéo theo những biến đổi nhất định trong cấu trúc không gian của chúng. Là một trạng thái tổ hợp hình thành từ nhiều tiểu phần protein đã có cấu trúc bậc ba hoàn chỉnh. Một số protein có xu hướng kết hợp lại với nhau thành những phức hợp, thành những đại phân tử, không kéo theo sự biến đổi về hoạt tính sinh học. Rất nhiều trường hợp protein phải tổ hợp lại mới có hoạt tính sinh học. Trong những trường hợp này, cấu trúc bậc bốn là điều kiện để hình thành nên tính năng mới của protein.Ví dụ: - Hemoglobin gồm 4 tiểu phần protein: hai tiểu phần α và hai tiểu phần β. Nếu 4 tiểu phần tách rời nhau thì mỗi tiểu phần không thể vận chuyển được một phân tử O 2. Khi kết hợp lại thành trạng thái tetrame tạo thành một khối không gian đặc thù gần như hình tứ diện thì mới có khả năng kết hợp và vận chuyển khí oxy. Một phân tử hemoglobin vận chuyển được 4 phân tử oxy. 12 - Enzym glycogen phosphorylase: + Ở trạng thái không hoạt động enzym này ở dạng "b" (dạng hai dime tách rời nhau). + Ở trạng thái hoạt động, hai dime tổ hợp lại thành tetrame (dạng "a"). Khi nhu cầu giải phóng glucose giảm, tetrame lại tách thành hai dime, enzym trở lại dạng không hoạt động. Tuỳ theo protein mà số lượng monome có thể thay đổi từ 2,4,6,8 là phổ biến, cá biệt có thể lên tới trên 50 monome. Sự hình thành cấu trúc bậc bốn tạo điều kiện cho quá trình điều tiết sinh học thêm tinh vi, chính xác. 4. Çc yÕu tè ¶nh hëng ®Õn cÊu tróc cña ph©n tö protein H×nh d¹ng riªng lµm cho mçi protein cã chøc n¨ng ®Æc hiÖu. Vậy çi g× lµ yÕu tè chÝnh x¸c ®Þnh cÊu tróc protein? Chuçi polipeptit víi tr×nh tù axit amin x¸c ®Þnh cã thÓ tù ®éng s¾p xÕp thµnh d¹ng 3 chiÒu vµ duy tr× h×nh d¹ng ®ã nhê çc mèi t¬ng t¸c quy ®Þnh cÊu tróc bËc II vµ bËc III. Sù cuén xo¾n thêng x¶y ra khi protein ®îc tæng hîp trong tÕ bµo. Tuy nhiªn, cÊu tróc protein còng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn vËt lÝ vµ ho¸ häc cña m«i trêng. NÕu ®é pH, nång ®é muèi, nhiÖt ®é hoÆc çc yÕu tè kh¸c cña m«i trêng thay ®æi th× protein cã thÓ gì xo¾n ra vµ mÊt ®i h×nh d¹ng vèn cã, sù biÕn ®æi ®ã ®îc gäi lµ biÕn tÝnh. V× bÞ biÕn d¹ng nªn protein biÕn tÝnh kh«ng ho¹t ®éng sinh häc. Çc t¸c nh©n kh¸c g©y biÕn tÝnh: dung m«i h÷u c¬, çc chÊt ho¸ häc ph¸ huû liªn kÕt hi®ro, liªn kÕt ion vµ cÇu nèi ®isulfua hoÆc nhiÖt ®é qu¸ cao,… 13 NÕu protein biÕn tÝnh kh«ng bÞ hoµ tan, nã thêng cã thÓ phôc håi l¹i khi çc ®iÒu kiÖn ho¸ häc vµ vËt lÝ cña m«i trêng trë l¹i b×nh thêng. HiÖn tîng nµy gäi lµ sù håi tÝnh cña protein. 5. Sù cuén xo¾n protein trong tÕ bµo Çc nhµ khoa häc ®· ph¸t hiÖn ra Chaperonin (hay protein chaperon) gióp cuén xo¾n çc protein kh¸c. Ngay trong khi đang được tổng hợp, sợi peptit được chapperon bám vào để ngăn cản liên kết giữa các axit amin của các sợi gây sai lệch hoặc ảnh hưởng đến cấu trúc không gian. Hơn nữa, chaperon có thể tương tác với protein để duy trì cấu hình không gian mà protein đã có; nhờ đó kiểm soát hoạt tính của protein hoặc tạo thuận lợi để vận chuyển protein về đích. Ngoài ra, trong một số trường hợp, chaperon ngăn cản nguy cơ lắng đọng protein, hoặc phức các protein khi nồng độ của chúng tăng cao trong tế bào chất. Chaperon có 2 nhóm: - Các chaperon phân tử như Hsp 60 và Hsp70 (heat shock protein) gắn và ổn định các protein không hoặc cuộn gấp 1 phần, nhờ vậy ngăn các protein mới tổng hợp tạo thành phức hợp hay bị phân hủy. Hsp70 là họ các protein chaperon phổ biến trong tế bào vi khuẩn cũng như tế bào eukaryot (có trong tế bào chất, lưới nội chất, ti thể, lục lạp). Protein Hsp70 có 2 vùng chức năng khác nhau: vùng phía đầu NH 2 có hoạt tính ATPase, còn phía đầu COOH có khả năng tương tác với cơ chất (protein). Khi liên kết với ATP, Hsp70 bám vào cơ chất và tách ra rất nhanh. Tuy nhiên, khi ATP phân hủy thành ADP, quá trình này xảy ra chậm. Thay đổi liên kết của Hsp70 giữa ATP và ADP phụ thuộc vào 2 protein Hsp40 và GrpE. Hsp40 giúp phức Hsp70-ATP tương tác với cơ chất (protein). ATP phân hủy thành ADP để thay đổi sự gấp khúc của protein. ADP được thay thế bởi ATP nhờ GrpE. Chu trình sẽ lặp lại trên dọc chiều dài sợi peptit nhằm đảm bảo tính chính xác cho cấu trúc không gian của protein. - Chaperonin kh«ng x¸c ®Þnh cÊu tróc cuèi cïng cña chuçi polipeptit; thay vµo ®ã chóng gi÷ cho chuçi polipeptit khái t¸c ®éng cã h¹i cña m«i trêng trong tÕ bµo khi nã cuén xo¾n tù nhiªn. 14 GÇn ®©y, çc nhµ khoa häc ®· t×m ra çc hÖ thèng ph©n tö trong tÕ bµo t¬ng t¸c víi chaperonin vµ kiÓm tra xem sù cuén xo¾n cã diÔn ra ®óng hay kh«ng. ii. mét sè ĐẶC ĐIỂM quan träng cña protein 1. Khối lượng và hình dạng phân tử Protein có khối lượng phân tử tương đối lớn và thay đổi trong một dải rộngtừ hơn mười nghìn đến hàng trăm nghìn dalton hoặc lớn hơn nữa Hình dạng: hình hạt, hình bầu dục ,hoặc hình sợi. + Protein hình cầu tan trong nước họăc dung dịch muối pha loãng, rất hoạt động về mặt hóa học. Thuộc nhóm này có hầu hết protein có hoạt tính xúc tác: albumin, glubulin, moglobin… + Protein hình sợi tương đối trơ về mặt hóa học, chủ yếu có chức năng cơ học. VD: -Colagen của da, xương, sụn, gân,… Karatin của tóc, lông, móng,… 2. Sự biến tính của protein Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học... hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng,... các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó, kèm 15 theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu. Đó là hiện tượng biến tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau: - Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử protein. - Khả năng giữ nước giảm. - Mất hoạt tính sinh học ban đầu. - Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do làm xuất hiện các liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza. - Tăng độ nhớt nội tại. - Mất khả năng kết tinh. 3. Tính kỵ nước của protein Do các gốc kỵ nước của các axit amin trong chuỗi polipectit của protein huớng ra ngoài, các gốc này liên kết với nhau tạo liên kết kỵ nước. §ộ kỵ nước có thể giải thích như sau: do các gốc aa có chứa các gốc R- không phân cực nên nó không có khả năng tác dụng với nước. VD: nhóm 7 axit amin không phân cực :glysin, alanin, valin, pronin, methionin, lơxin, isoloxin chúng không tác dụng với nước. Tính kỵ nước sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính tan của protein. 4. Tính chất của dung dịch keo Trong môi trường nước, protein kết hợp với nước, trương lên trở thành dung dịch keo, các phân tử protein trở thành dạng hidrat hóa giúp chúng không bị kết dính với nhau để trở thành dạng kết tủa. Khi hoà tan protein thành dung dịch keo thì nó không đi qua màng bán thấm. Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo: - Sự tích điện cùng dấu của các protein. 16 - Lớp vỏ hidrat bao quanh phân tử protein. Có 2 dạng kết tủa: kết tủa thuận nghịch va không thuận nghịch: - Kết tủa thuận nghịch: sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein vẫn có thể trở lại trạng thái dung dịch keo bền như ban đầu. - Kết tủa không thuận nghịch: là sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein không trở về trạng thái dung dịch keo bền vững như trước nữa. Thùc chÊt th× kÕt tña protein còng chÝnh lµ biÕn tÝnh protein. * øng dông çc yÕu tè kÕt tña protein: - Çc yÕu tè kÕt tña thuËn nghÞch protein ®îc dïng ®Ó thu nhËn chÕ phÈm protein. Ngêi ta thêng dïng muèi trung hoµ nh (NH4)2SO4, dung m«i h÷u c¬ nh axeton, etanol vµ ph¶i thiÕn hµnh kÕt tña ë nhiÖt ®é díi 00C. Muèi trung hoµ võa lµm trung hoµ ®iÖn võa lo¹i bá líp hi®rat cña protein; cßn dung m«i h÷u c¬ h¸o níc, ph¸ huû líp hi®rat mét çch nhanh chãng. - Çc yÕu tè kÕt tña kh«ng thuËn nghÞch (biÕn tÝnh kh«ng håi tÝnh ®îc) ®îc sö dông ®Ó lo¹i bá protein khái dung dÞch, lµm ngõng ph¶n øng enzim. 5. Tính chất lưỡng tính Axit amin có tính chất lưỡng tính vì trong axit amin có chứa cả gốc axit (COO-) và gốc baz¬ (NH2) do ®ã, protein cũng có tính chất lưỡng tính. Trong môi trường axit, sự phân ly của nhóm axit bị kìm hãm, protein có tác dụng như một bazơ , tích điện + (cation) , chuyển về cực âm trong điện trường. -Trong môi trường bazơ , sự phân ly của nhóm bazơ bị kìm hãm , protein có tác dụng như một acid , tích điện – (anion) , chuyển về cực + điện trường. Chính nhờ đặc điểm này mà protein trở thành hệ đệm và là hệ đệm mạnh nhất trong cân bằng nội môi. 17 Ở 1 pH nào đó mà tổng số điện tích dương và điện tích âm của phân tử protein bằng không , phân tử protein không di chuyển trong điện trường gọi là pHi của protein. -Ở môi trường co pH < pH i , protein là một đa cation , số điện tích dương hơn số điện tích âm . Ở pH> pHi , phân tử protein thể hiện tính axit cho ion H+ do đó số điện tích âm lớn hơn số điện tích dương , protein là đa anion tích điện âm. - Ở trong môi trường có pH = pHi , protein dễ dàng kết tụ lại với nhau, do đó có thể sử dụng tính chất này để xác định pH i của protein cũng như để kết tủa protein . Mặt khác do sự sai khác về pHi giữa các protein khác nhau có thể điều chỉnh pH môi trường để tách các protein ra khỏi hỗn hợp của chúng . 6. Kh¶ n¨ng hÊp thô tia tö ngo¹i cña protein Dung dÞch protein cã kh¶ n¨ng hÊp thô tia tö ngo¹i ë 2 vïng bíc sãng kh¸c nhau lµ 180-220 nm vµ 250-300 nm. * øng dông : §Þnh lîng protein ®· tinh s¹ch hoÆc ®Ó x¸c ®Þnh ph©n tö protein trong çc ph©n ®o¹n nhËn ®îc khi s¾c kÝ t¸ch çc protein qua cét. 7. Kh¶ n¨ng kÕt hîp víi çc phÇn kh«ng ph¶i lµ protein Nh÷ng protein nµy ®îc gäi lµ protein phøc t¹p, khi thuỷ phân ngoài phần protein đơn giản, còn có thêm nhóm ghép (nhãm ngo¹i). PhÇn protein trong ph©n tö protein phøc t¹p gäi lµ apoprotein. Phụ thuộc vào nhóm ghép mà protein phức tạp có tên gọi tương ứng. Sau đây ta xét từng loại: Nhãm protein phøc t¹p Nhã m ngo¹ i Glucoprot ein Dẫn §Æc ®iÓm N¬i cã Nhãm ngo¹i liên kết với phần protein bằng những liên Hay gặp kết đồng hoá trị. trong cơ Glucoprotein có vai trò quan trọng trong cấu tạo của nhiều loại mô chống đỡ và bảo vệ. thể động vật thường 18 xuất một số glucoprotein có chức năng sinh học quan trọng của như hoocmon FSH, prolanA gluci chia làm hai loại: Mucin: là d những chất thường có nhiều trong nước bọt, nước mắt, dịch nhờn bao khớp, dịch mô liên kết, dịch nang bào, niêm dịch. * Mucoi d: có nhiều ở mô bào photphat nối với protein bằng mạch este qua nhóm OH của serin hoặc treonin trong phân tử protein. Photphop rotein Photp Loại protein này thường có tính toan và đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của động vật non. hat 19 - Casein: là protein chủ yếu của sữa. Ovoviteli n trong lòng đỏ trứng - Ictulin trứng cá. Chromop rotein Một Đây là những protein mang màu sắc . - hay Phần nhiều chromoprotein tham gia vào các quá trình Hemoglo nhiều trao đổi khí. bin nguy - ên tử Mioglobi kim n loại như Fe, Mg, Cu... Lipoprote in Lipit Có tính hoà tan trong nước, nhưng không hoà tan trong Trong các dung môi hữu cơ. máu và Chức năng sinh học của nhóm này gồm nhiều mô bào mặt, nhưng quan trọng nhất là chức năng cấu tạo có mấy vách tế bào và cấu tạo các tiểu khí quan tế bào như ty chất lạp thể. lipoprotei Người ta cho rằng tính bán thẩm và tính hấp thụ đặc n hiệu của tế bào là do lớp vỏ lipoprotein quyết định. trọng như: 20 quan Trombop lastin (giúp cho quá trình đông máu) Lipoprot ein huyết thanh (có phần protein là globin) Rodopsin võng mạc mắt là loại lipoprotei n tham gia vào hoạt động thị giác. - Nội độc tố của nhiều vi khuẩn cũng có cấu trúc 21 là lipoprotei n. Nucleoprotein có quan hệ trực tiếp đến các quá trình sống chủ yếu của mọi sinh vật như tính di truyền, biến Nucleopro Axit nucle dị, khả năng tổng hợp protein. tein ic ë mäi sinh vËt ®Òu cã. iii. Vai trß sinh hỌc cña protein Loại protein Chức năng Ví dụ Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô Protein cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ liên kết, dây chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén Xúc tác sinh học: Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Protein tăng nhanh, chọn Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, Enzyme lọc các phản ứng Enzyme Pepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân sinh hóa Protein Điều hòa các hoạt Hormone động sinh lý Protein vận chuyển Vận chuyển các chất giải Lipid Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào Protein Tham gia vào Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai vận động chức năng vận trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào 22 động của tế bào và cơ thể Protein thụ quan Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin Protein dự Dự trữ chất dinh cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung trữ cấp Acid Amin cho con. Trong hạt cây có chứa nguồn Protein b¶o vÖ dưỡng protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm Inteferon do tÕ bµo ®éng v©t cã x¬ng sèng nhiÔm virut B¶o vÖ c¬ thÓ khái tiÕt ra ®Ó chèng l¹i sù nhiÔm virut. Çc protein tham gia çc t¸c nh©n g©y vµo qu¸ tr×nh ®«ng m¸u. Mét sè thùc vËt cã chøa çc bÖnh cña m«i trprotein ®éc ®èi víi ®éng vËt ®Ó b¶o vÖ chóng khái sù ph¸ êng h¹i cña ®éng vËt. *Một số loại protein đóng vai trò đặc biệt quan trọng - Protein tham gia cấu trúc nhiễm sắc thể: Nhiễm sắc thể ở prokaryote gồm chuỗi xoắn kép ADN dạng vòng, cuộn lại một cách tinh vi hay siêu xoắn, tương tác với các phân tử protein. Các protein này có chức năng ổn định cấu trúc của nhiễm sắc thể. VD: Ở E.coli, các protein HU (positive charged & dimeric protein), H-MS giống như histon ở Eukaryote có vai trò trong nèn ADN. Các protein khác như IHF (integration host factor), ARN polymerase và ARN có vai trò trong tổ chức ADN. Vi khuẩn cổ không có các protein đóng gói nhờ HU nhưng lại có các protein giống với histon hơn. Nhiễm sắc thể của Eukaryote được cấu tạo từ sợi nhiễm sắc (chromatin) là phức hợp giữa ADN và protein. Protein của nhiễm sắc thể: Histon và nonhiston (không phải là histon) chiếm khoảng 80% trong lượng nhiễm sắc thể. 23 Protein Histon có thành phần axit amin tích điện dương (bazơ) chẳng hạn như Arginine, Lysine và Histidine cao. Histon tham gia vào cấu trúc chuỗi nucleosome và solenoid. Có năm loại protein histon: H2A, H2B, H3, H4 và H1. Protein Nonhiston có thành phần axit amin tích điện âm (axit) cao. Protein này tham gia vào đóng xoắn ADN để hình thành các bậc cấu trúc cao hơn, sao chép ADN (ADN polymerase), phân ly nhiễm sắc thể (protein động cơ trong trung tâm 0 của tâm động) và tham gia vào quá trình sao mã, điều hoà biểu hiện gen. Đầu mang nhóm NH2 và đầu mang nhóm COO của histon có các chức năng khác nhau: Đầu mang nhóm COO của histon chủ yếu là chịu trách nhiệm về tương tác giữa ADN và histon. Đầu mang nhóm NH2 mang tính linh hoạt trong histon (H3 và H2B) giúp gắn kết với các rãnh nhỏ của ADN, có thể để ổn định tương tác. Các đuôi H4 chứa một tỷ lệ lớn các axit amin lyseine và được cho là có liên quan trong việc hình thành cấu trúc nhiễm sắc bậc cao bằng cách gắn vào vùng tích điện khác. - Albumin và globulin Là hai loại protein dạng cầu rất phổ biến trong cấu tạo của mô bào động vật và thực vật. Thành phần gồm hoàn toàn các axit amin trong đó tỷ lệ axit amin có tính axit khá cao. Albumin là protein đơn giản phổ biến nhất. Nó tìm thấy ở trong máu, dịch tế bào, dịch tuỷ sống. Albumin hoà tan trong nước và các dung dịch muối. Albumin thường tạo thành các phức chất với lipit, axit béo, Axit amin, kháng thể...nên có quan điểm cho rằng nó giữ vai trò tích cực trong trao đổi vật chất. 24 Globulin hầu như nằm cùng với albumin và rất phổ biến trong tự nhiên. Nó có nhiều trong máu động vật, trong các cơ quan, tế bào, trong các dịch lỏng của cơ thể. Globulin khó tan hoặc hoàn toàn không tan trong nước, nhưng tan trong các dung dịch của muối trung tính, kiềm, axit. Globulin gồm α, β, γ. Chính y - globulin là nguồn gốc kháng thể trong cơ thể. - Tubulin: Vi ống được cấu tạo từ các phân tử protein tubulin. Các tubulin tồn tại ở dạng dimer được cấu tạo từ các monomer α và β tubulin. Mười ba dimer tubulin bao quanh khoang trung tâm của vi ống. Hai đầu của vi ống khác nhau: một đầu dương (+) và một đầu âm (-). Các dimer tubulin có thể được gắm thêm vào hay loại ra, thường là vào đầu +, làm cho vi ống dài ra hay ngắn lại. Điều này làm thay đổi nhanh chóng chiều dài của vi ống và làm cấu trúc của vi ống linh hoạt hơn. sự linh hoạt về cấu trúc cảu vi ống chúng ta có thể thấy trong các tế bào động vật, tại đây thì chúng có thể làm thay đổi hình dạng của tế bào. - Actin: Vi sợi có thể xuất hiện dưới dạng sợi đơn, bó hay thành một mạng lưới. Chúng có đường kính khoảng 7 nm và có chiều dải khác nhau. Được cấu tạo từ actin, đây là các protein có nhiều dạng khác nhau và có nhiều chức năng khác nhau . Trong vi sợi ( hay sợi actin), các phân tử actin có vị trí đầu và cuối rõ ràng, và các actin này xếp cuộn xoắn. Các vị trí đầu cuối này nhằm kết nối với các phân tử actin khác để tạo thành chiều dài và cấu trúc xoắn kép của vi sợi. Quá trình polymer hóa các actin nhằm tạo thành vi sợi có thể được đảo nghịch (hay monomer hóa) và các polymer này có thể được phân cắt tạo thành các đơn vị actin tự do. iv. çc ph¶n øng thêng dïng ®Ó ®Þnh tÝnh, ®Þnh lîng axit amin vµ protein 1. Ph¶n øng Biure 25 Môc ®Ých: Phản ứng biure là phản ứng màu đặc trưng để phát hiện liên kết peptit. Cách làm: - Ống nghiệm 1: cho vài 1 ít tinh thể biure, đun nóng chảy cho đến khi bắt đầu cứng lại thì ngừng đun. Để nguội, thêm vào 1ml dd NaOH 10%, lắc tan, cho thêm vài giọt CuSO4 1%. - Ống nghiệm 2: cho vào 2ml dd protein trứng, thêm vào 1ml dd NaOH 10%, lắc tan, cho thêm vài giọt CuSO4 1%. Quan sát: - Ống nghiệm 1: dd có màu tím hồng - Ống nghiệm 2: dd có màu tím xanh Giải thích: - Ống nghiệm 1: Khi đun, 2 phân tử ure kết hợp lại tạo thành biure, làm xuất hiện liên kết peptit: -CO-NH-. Trong môi trường kiềm, biure kết hợp với CuSO 4 cho phức hợp muối Cu có màu tím hồng. - Ống nghiệm 2: Trong dd protein trứng có liên kết peptit: -CO-NH- nên cũng cho phản ứng biure tạo phức hợp muối Cu với polypeptit có màu tím xanh. Kết luận: - Phản ứng biure là phản ứng màu đặc trưng để phát hiện liên kết peptit. Lưu ý: Amino axit và đipeptit không cho phản ứng này. Các tripeptit trở lên tác dụng với Cu(OH)2 tạo phức chất màu tím . - Độ tím của phản ứng khác nhau tùy theo độ dài của mạch polypeptit và lượng muèi CuSO4 2. Ph¶n øng Ninhi®rin Môc ®Ých: Phản ứng ninhydrin là phản ứng đặc trưng để phát hiện nhóm α-amin. 26 Cách làm: Cho vào ống nghiệm 1ml dd protein trứng, thêm vào 1ml dd ninhydrin 0,1%, đun sôi 1-2 phút. Để nguội. Quan sát: Dung dịch khi đun nóng và lúc để nguội có màu tím đậm. Giải thích Các axit amin và các peptit khi phản ứng với ninhydrin sẽ bị dezamin hóa, oxy hóa và decacboxy hóa tạo NH3, CO2, và aldehyt tương ứng. 3. Ph¶n øng xanto protein Môc ®Ých: Phản ứng Xanto protein là phản ứng đặc trưng để phát hiện axit amin nhân thơm. Cách làm: - Ống nghiệm 1: cho 2ml dd gelatin 1%, 1ml HNO3đđ đun cẩn thận cho đến khi bọt tràn lên thành ống nghiệm. Để nguội, rót theo thành ống nghiệm 1ml dd NaOH 10%. - Ống nghiệm 2: cho vào 2ml dd protein trứng, 1ml HNO 3đđ đun lên thấy xuất hiện kết tủa và khi kết tủa tràn lên thành ống nghiệm thì dừng lại. Để nguội, rót theo thành ống nghiệm 1ml dd NaOH 10%. Quan sát: - Ống nghiệm 1: không đổi màu chứng tỏ phản ứng không xảy ra. - Ống nghiệm 2: khi đun dd có màu vàng của dẫn xuất nitro. Khi thêm kiềm, sản phẩm này chuyển thành muối có màu vàng da cam đặc trưng. Giải thích - Ống nghiệm 1: gelatin không có axit amin nhân thơm nên phản ứng không xảy ra. - Ống nghiệm 2: Khi cho HNO 3 vào protein trứng, các axit amin nhân thơm có trong protein trứng sẽ bị nitro hóa nhân thơm tạo dẫn xuất nitro có màu vàng. 4. Ph¶n øng Adamkievie 27 Môc ®Ých: Đây là phản ứng đặc trưng để phát hiện tryptophan có trong protein. Cách làm: - Ống nghiệm 1: cho 1ml dd protein trứng, 1ml axit axetic ®Ëm ®Æc hơ nóng nhẹ thấy kết tủa, sau đó đun cho tan hết kết tủa, làm lạnh. Cho từ từ theo thành ống nghiệm 2ml H2SO4 đđ - Ống nghiệm 2: cho1ml dd protein trứng, 2 giọt saccaroz 10%, lắc đều. Cho từ từ theo thành ống nghiệm 2ml H2SO4 đđ. Quan sát: - Ống nghiệm 1: giữa 2 lớp chất lỏng xuất hiện 1 vòng màu tím đỏ. - Ống nghiệm 2: giữa 2 lớp chất lỏng xuất hiện 1 vòng màu tím cam. Giải thích - Ống nghiệm 1: tryptophan có mặt trong lòng trắng trứng sẽ tác dụng với axit glyoxylic (có mặt trong axit axetic đậm đặc) tạo sản phẩm ngưng kết làm thành một vòng tím đỏ giữa 2 dung dịch lỏng. Trong phản ứng này H2SO4 có vai trò khử nước. - Ống nghiệm 2: tryptophan có mặt trong lòng trắng trứng sẽ tác dụng với oxymetyl furfurol (có trong fructozơ của saccarozơ) tạo sản phẩm ngưng kết oxymetyl furfurol tryptophan làm thành một vòng tím cam giữa 2 dung dịch lỏng. 5. Ph¶n øng t¹o ch× sulfua Môc ®Ých: Đây là phản ứng đặc trưng để phát hiện axit amin chøa lưu huỳnh có trong protein. Cách làm: Cho vào ống nghiệm 1ml dd protein trứng, 2ml dd NaOH 10% dư. Đun sôi 3 phút, lắc đều. Thêm vài giọt (CH3COOH)2Pb 5%, hơ nóng. Quan sát: Trong ống nghiệm xuất hiện những hạt tủa màu xám, đen lơ lững trong dung dịch. 28 Giải thích: Trong dd protein trứng có chứa các axit amin có S (xystein, xystin). Khi đun với kiềm dư và muối chì sẽ tạo kết tủa sunfua chì lơ löng trong dung dịch. 6. Ph¶n øng víi thuèc thö Folin-Xiocanto (Ph¬ng ph¸p Lowry ®Þnh lîng protein) Môc ®Ých: §Þnh lîng protein. Çch lµm: Giai ®o¹n ®Çu thùc hiÖn ph¶n øng Biure, sau ®ã míi thªm thuèc thö Folin-Xiocanto. Quan s¸t: XuÊt hiÖn phøc chÊt mµu xanh. Cêng ®é mµu ph¶n øng phô thuéc nhiÒu vµo lo¹i protein. VÝ dô cïng 1 nång ®é, dung dÞch tripsin cho cêng ®é mµu cao gÊp 3 lÇn gelatin. Gi¶i thÝch: Thuốc thử Folin – Ciocateau có chứa photphomolipdic axit và photphovoframmic axit. Các chất này làm tăng độ nhạy của phản ứng biure, mặt khác phản ứng với gốc Tyr và Trp trong phân tử protein. Các amino axit này tham gia trong quá trình tạo phức chất màu xanh da trời. * Ngoµi ra cßn mét sè ph¶n øng kh¸c nh: + Ph¶n øng cña nhãm α-amin víi foocman®ehit (Ph¶n øng Xiorenxen) ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é thuû ph©n protein. Foocman®ehit ph¶n øng víi nhãm amin t¹o thµnh dÉn xuÊt metylen cña axit amin. Do nhãm amin ®· bÞ kho¸ nªn cã thÓ chuÈn ®é nhãm cacboxyl b»ng kiÒm, tõ ®ã tÝnh ®îc sè nhãm amin. + Phản ứng Pauli: các gốc Tyr, His trong protein tác dụng với ®iazobenzosulfonic axit tạo màu đỏ anh đào. + Phản ứng Millon: gốc Tyr tác dụng với Hg(NO3)2 trong HNO3 đặc tạo thành kết tủa màu nâu đất. + Phản ứng Saccaguichi: gốc Arg tác dụng với dd kiềm của α –naphotol và HBr cho màu đỏ anh đào. 29 CÂU HỎI KIỂM TRA Câu 1: Tại sao nói cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng trong cấu trúc và vai trò của phân tử protein? 30 Gợi ý đáp án: Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì: - Trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptit sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptit, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein (cấu trúc bậc I sẽ quyết định cấu trúc bậc II, III và IV của protein) và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. - Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein. Sự khác nhau về thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các axit amin tạo nên sự đa dạng của protein, từ đó tạo nên tính đa dạng của sinh giới. Câu 2: Sự khác biệt trong cấu trúc xoắn anpha và nếp gấp beta trong cấu trúc bậc hai của phân tử protein là gì? Những loại protein nào thường có cấu trúc xoắn anpha, còn loại nào thường có cấu trúc nếp gấp beta? Gợi ý đáp án: Cấu trúc nếp gấp β khác với xoắn α ở một số điểm như sau: +Đoạn mạch polipeptit có cấu trúc phiến gấp β thường duỗi dài ra chø không cuộn xoắn chặt như xoắn α. Khoảng cách giữa 2 gốc axit amin kề nhau là 3,5A0. +Liên kết hidro được tạo thành giữa các nhóm –NH- và –CO- trên 2 mạch polipeptit khác nhau, các mạch này có thể chạy cùng hướng hay ngược hướng với nhau. Trong phân tử của nhiều protein hình cầu cuộn chặt, còn gặp kiểu cấu trúc "quay- β". Ở đó mạch polipeptit bị đảo hướng đột ngột. Đó là do tạo thành liên kết hidro giữa nhóm –CO của liên kết peptit thứ n với nhóm –NH của liên kết peptide thứ n+2. Các protein dạng hình cầu thường có cấu trúc nếp gấp β trong khi các protein dạng sợi như keratin thường có cấu trúc xoắn α. Câu 3: Tại sao một số sinh vật sống trong các suối nước nóng mà protein của chúng lại không bị hư hỏng? Gợi ý đáp án: 31 Khi nhiệt độ môi trường quá cao có thể phá hủy cấu trúc không gian 3 chiều của prôtêin làm cho chúng mất chức năng (hiện tượng biến tính của prôtêin). Một số vi sinh vật sống được ở trong suối nước nóng có nhiệt độ xấp xỉ 100 0C mà prôtêin của chúng lại không bị hỏng do prôtêin của các loại sinh vật này có cấu trúc đặc biệt nên không bị biến tính khi ở nhiệt độ cao. Ví dụ: trong phân tử protein giàu axit amin chứa lưu huỳnh giúp chúng có tính bền nhiệt. Câu 4: Tại sao khi ta đun nước lọc cua thì lại tạo thành mảng (gạch cua) nổi lên? Gợi ý đáp án: Trong môi trường nước của tế bào, prôtêin thường quay các phần kị nước vào bên trong và bộc lộ phần ưa nước ra bên ngoài. Ở nhiệt độ cao, các phân tử chuyển động hỗn loạn làm cho các phần kị nước ở bên trong bộc lộ ra ngoài, nhưng do bản chất kị nước nên các phần kị nước của phân tử này ngay lập tức lại liên kết với phần kị nước của phân tử khác làm cho các phân tử nọ kết dính với phân tử kia. Do vậy, prôtêin bị vón cục và đóng thành từng mảng nổi trên mặt nước canh. Câu 5: Phân tử Ribonucleaza gồm 1 chuỗi polipeptit với 124 axit amin, có 4 cầu đisulfua. Ở pH = 7, t0 =370C, dùng β-mecaptoetanol dư để khử 4 cầu đisulfua và ure để phá vỡ các liên kết khác. Kết quả làm phân tử enzim mất hoạt tính xúc tác. Nếu thẩm tích dung dịch này để loại β-mecaptoetanol và ure, hoạt độ enzim tăng dần đến phục hồi hoàn toàn. Nếu oxi hóa enzim đã mất cầu –S-S- trong môi trường có ure rồi mới thẩm tích loại ure, hoạt độ enzim chỉ phục hồi 1%. Hãy giải thích. Gợi ý đáp án: - Ban đầu, khi dùng β-mecaptoetanol dư để khử 4 cầu đisulfua và ure để phá vỡ các liên kết khác làm phân tử enzim mất hoạt tính xúc tác do đã làm biến tính phân tử enzim bằng cách phá vỡ cấu trúc không gian của nó. - Thẩm tích dung dịch này để loại β-mecaptoetanol và ure, hoạt độ enzim tăng dần đến phục hồi hoàn toàn là do loại bỏ tác nhân biến tính dẫn đến hồi tính, khôi phục cấu trúc không gian, phục hồi chức năng xúc tác của enzim. 32 - Oxi hóa enzim đã mất cầu –S-S- trong môi trường có ure rồi mới thẩm tích loại ure, hoạt độ enzim chỉ phục hồi 1% vì trong điều kiện này có thể tạo thành các cầu –S-Stheo nhiều cách khác nhau (có tới 105 cách) nhưng chỉ có 1 cách giống với dạng ban đầu. Câu 6: Tại sao protein vừa có tính đa dạng rất cao song lại có tính đặc thù? Tính đặc thù này do yếu tố nào quy định? Gợi ý đáp án: Từ 20 loại axit amin kết hợp với nhau theo những cách khác nhau tạo nên vô số loại prôtêin khác nhau (trong các cơ thể động vật, thực vật ước tính có khoảng 1014 – 1015 loại prôtêin). Mỗi loại prôtêin đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử. Điều đó giải thích tại sao trong thiên nhiên các prôtêin vừa rất đa dạng, lại vừa mang tính chất đặc thù. Tính đặc thù này do thông tin di truyền quy định. Câu 7: Mạch polipeptit mới được tạo thành phải chịu những tác động nào để tạo thành protein có hoạt tính sinh học? Gợi ý đáp án: Mạch polipeptit mới được tạo thành phải chịu nhiều tác động nào để tạo thành protein có hoạt tính sinh học, gồm: - Sự gấp cuộn: Khi protein vừa được tổng hợp xong, nó gấp cuộn thành cấu trúc không gian ba chiều xác định chức năng sinh học. Một số protein bắt đầu gấp cuộn ngay khi còn đang được tổng hợp. Mặc dù về nguyên tắc, polipeptit có thể hình thành nhiều cấu hình không gian khác nhau, nhưng tất cả các protein chỉ có 1 cấu hình tự nhiên là trạng thái cấu trúc ổn định nhất với mức năng lượng tự do thấp nhất. Ngoài vai trò chủ yếu của cấu trúc bậc I còn có các nhóm protein chapreron giúp polipeptit gấp cuộn đúng hình dạng không gian có đủ hoạt tính sinh học. - Biến đổi các gốc axit amin tùy trường hợp. - Các biến đổi sau dịch mã như cắt xén bởi proteaza, thêm nhóm đường, nhóm photphat,… 33 - Sẽ bị phân hủy nếu tổng hợp hoặc gấp cuộn sai. Câu 8: Các protein nào tham gia vào sự gấp cuộn protein? Gợi ý đáp án: Çc nhµ khoa häc ®· ph¸t hiÖn ra Chaperonin (hay protein chaperon) gióp cuén xo¾n çc protein kh¸c. Chaperon có 2 nhóm: - Các chaperon phân tử như Hsp 60 và Hsp70 gắn và ổn định các protein không hoặc cuộn gấp 1 phần, nhờ vậy ngăn các protein mới tổng hợp tạo thành phức hợp hay bị phân hủy. - Chaperonin kh«ng x¸c ®Þnh cÊu tróc cuèi cïng cña chuçi polipeptit; thay vµo ®ã chóng gi÷ cho chuçi polipeptit khái t¸c ®éng cã h¹i cña m«i trêng trong tÕ bµo khi nã cuén xo¾n tù nhiªn. Câu 9: Sau khi biến tính, protein thường có đặc điểm gì? Gợi ý đáp án: Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau: - Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử protein. - Khả năng giữ nước giảm. - Mất hoạt tính sinh học ban đầu. - Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do làm xuất hiện các liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza. - Tăng độ nhớt nội tại. - Mất khả năng kết tinh. Câu 10: Tại sao protein có tính lưỡng cực? Tính chất này của protein có ý nghĩa gì? Gợi ý đáp án: Axit amin có tính chất lưỡng tính vì trong axit amin có chứa cả gốc axit (COO-) và gốc baz¬ (NH2) do ®ã, protein cũng có tính chất lưỡng tính. 34 Trong môi trường axit, sự phân ly của nhóm axit bị kìm hãm, protein có tác dụng như một bazơ , tích điện + (cation) , chuyển về cực âm trong điện trường. -Trong môi trường bazơ , sự phân ly của nhóm bazơ bị kìm hãm , protein có tác dụng như một acid , tích điện – (anion) , chuyển về cực + điện trường. Ở 1 pH nào đó mà tổng số điện tích dương và điện tích âm của phân tử protein bằng không , phân tử protein không di chuyển trong điện trường gọi là pHi của protein. -Ở môi trường co pH < pH i , protein là một đa cation , số điện tích dương hơn số điện tích âm . Ở pH> pHi , phân tử protein thể hiện tính axit cho ion H+ do đó số điện tích âm lớn hơn số điện tích dương , protein là đa anion tích điện âm. - Ở trong môi trường có pH = pH i , protein dễ dàng kết tụ lại với nhau, do đó có thể sử dụng tính chất này để xác định pH i của protein cũng như để kết tủa protein . Mặt khác do sự sai khác về pHi giữa các protein khác nhau có thể điều chỉnh pH môi trường để tách các protein ra khỏi hỗn hợp của chúng . Câu 11: Tại sao protein biến tính không hoạt động chức năng bình thường nữa? Gợi ý đáp án: Khi bị biến tính, protein không còn cuộn chặt như trước mà duỗi ra, kết quả là phá vỡ cấu hình không gian cần thiết để thực hiện hoạt tính sinh học. Câu 12: Những phần nào của chuỗi polipeptit tham gia vào các liên kết tạo và duy trì cấu trúc bậc ba? Gợi ý đáp án: - CÊu tróc bËc ba lµ h×nh d¹ng chung cña chuçi polipeptit h×nh thµnh do sù t¬ng t¸c gi÷a çc chuçi bªn (R) cña axit amin. - Cấu trúc bậc III được giữ vững nhê các cầu disulfua, tương tác VanderWaals, liên kết hidro, lực ion. Câu 13: Tại sao nói hầu hết hoạt động chức năng của cơ thể sống đều phụ thuộc vào protein? Gợi ý đáp án: 35 - Prôtêin là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống. Cấu trúc của prôtêin quy định chức năng sinh học của nó. Prôtêin có cấu trúc và chức năng sinh học đa dạng nhất trong số các hợp chất hữu cơ có trong tế bào. – Sự đa dạng của cơ thể sống do tính đặc thù và tính đa dạng của prôtêin quyết định. – Prôtêin có một số chức năng chính sau: + Cấu tạo nên tế bào và cơ thể. Chúng đóng vai trò cốt lõi trong cấu trúc của nhân, của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao. Ví dụ: côlagen tham gia cấu tạo nên các mô liên kết, histon tham gia cấu trúc nhiễm sắc thể.... + Vận chuyển các chất. Một số prôtêin có vai trò như những “xe tải” vận chuyển các chất trong cơ thể. Ví dụ: hêmôglôbin... + Bảo vệ cơ thể. Ví dụ: các kháng thể (có bản chất là prôtêin) có chức năng bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh... + Thu nhận thông tin. Ví dụ: các thụ thể trong tế bào... + Xúc tác cho các phản ứng sinh hóa. Ví dụ: các enzim (có bản chất là prôtêin) đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học... + Điều hoà quá trình trao đổi chất. Các hoocmôn - phần lớn là prôtêin – có chức năng điều hoà quá trình trao đổi chất trong tế bào và trong cơ thể. Ví dụ: insulin điều hoà lượng đường trong máu... + Vận động. Nhiều loại prôtêin tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể. Ví dụ: miozin trong cơ, các prôtêin cấu tạo nên đuôi tinh trùng... + Dự trữ. Lúc thiếu hụt cacbohiđrat và lipit, tế bào có thể phân giải prôtêin dự trữ cung cấp năng lượng cho tế bào và cơ thể hoạt động. Ví dụ: albumin, cazêin, prôtêin dự trữ trong các hạt của cây. Câu 14: Những yếu tố nào xác định cấu trúc của protein? Gợi ý đáp án: - Chuçi polipeptit víi số lượng, thành phần và tr×nh tù axit amin x¸c ®Þnh (theo thông tin di truyền) cã thÓ tù ®éng s¾p xÕp thµnh d¹ng 3 chiÒu vµ duy tr× h×nh 36 d¹ng ®ã nhê çc mèi t¬ng t¸c quy ®Þnh cÊu tróc bËc II vµ bËc III. Sù cuén xo¾n thêng x¶y ra khi protein ®îc tæng hîp trong tÕ bµo. - Sự cuộn xoắn tạo cấu trúc không gian xác định còn nhờ các protein chapperon. - CÊu tróc protein còng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn vËt lÝ vµ ho¸ häc cña m«i trêng. Câu 15: So sánh trình tự axit amin có thể làm sáng tỏ sự phân li tiến hóa của các loài họ hàng. Theo em, tất cả các protein của của các loài đều có mức độ phân li như nhau không? Tại sao? Gợi ý đáp án: Không. Câu 16: Bậc cấu trúc nào của protein chịu ảnh hưởng ít nhất bởi sự phá hủy liên kết hidro? Tại sao? Gợi ý đáp án: Cấu trúc bậc I. Cấu trúc này được tạo thành nhờ các liên kết peptit giữa các axit amin. Câu 17: Kể tên các loại liên kết hóa học tham gia duy trì cấu trúc prôtêin? Gợi ý đáp án: Các loại liên kết hóa học tham gia duy trì cấu trúc prôtêin: – Liên kết peptit hình thành giữa 2 axit amin. Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi pôlipeptit tạo nên cấu trúc bậc 1 của prôtêin. – Liên kết hiđrô. Cấu trúc bậc 2 của prôtêin được giữ vững nhờ liên kết hiđrô giữa các axit amin ở gần nhau. – Liên kết kỵ nước. Khi các gốc kỵ nước (ví dụ gốc -CH3 của các axit amin) ở gần nhau, giữa chúng hình thành lực hút, đó là lực hút kỵ nước tạo nên liên kết kỵ nước. – Liên kết đisunphua (-S-S-), góp phần hình thành cấu trúc bậc 3 và bậc 4 của prôtêin. Câu 18: Tơ nhện, sừng trâu, tóc, thịt gà và thịt bò đều được cấu tạo từ prôtêin nhưng chúng khác nhau về nhiều đặc tính, em hãy cho biết sự khác nhau đó là do đâu? Gợi ý đáp án: – Trình tự các axit amin trên chuỗi pôlipeptit sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi pôlipeptit, từ đó tạo nên hình dạng không gian 3 chiều của prôtêin và do đó quyết 37 định tính chất cũng như vai trò của prôtêin. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của prôtêin. Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi pôlipeptit quyết định tính đa dạng và đặc thù của prôtêin. – Tơ nhện, sừng trâu, tóc, thịt gà và thịt bò mặc dù đều được cấu tạo từ prôtêin nhưng chúng khác nhau về nhiều đặc tính là do chúng khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin. Câu 19: Tại sao nuclesôm được cấu tạo từ prôtêin histôn chủ yếu chứ không phải prôtêin loại khác? Gợi ý đáp án: Protein histon là protein có tính kiềm, chúng có tác dụng trung hòa tính axit và điện tích của ADN, từ đó giúp ADN có thể cuộn lại trong NST. Nếu protein nào đó khác cũng đảm bảo được những điều kiện trên nó vẫn có thể thực hiện được chức năng như trên. (NST vi khuẩn, cổ khuẩn). Theo quá trình tiến hóa, cấu trúc của protein histon là phù hợp cho việc đóng xoắn nên ko bị đào thải. KẾT LUẬN 1. Những vấn đề quan trọng của đề tài Chuyên đề “Protein – đại phân tử sinh học thiết yếu trong tế bào” đã trình bày những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao và chuyên sâu về protein đối với yêu cầu nghiên cứu thành phần hóa học của tế bào. Từ đó, giúp học sinh: 38 - Hiểu biết về cấu tạo của axit amin – đơn phân cấu tạo nên phân tử protein, cấu tạo của chuỗi polipeptit và của phân tử protein (gồm cả cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian), các yếu tố chi phối sự hình thành cấu trúc của phân tử protein và rút ra những ứng dụng thực tiễn liên quan. - Thông qua hiểu biết về cấu trúc sẽ hiểu rõ hơn về tính chất, từ hiểu rõ về tính chất sẽ hiểu sâu hơn về chức năng của chúng. Bên cạnh đó, chuyên đề cũng gắn yêu cầu hiểu rõ về tính chất với việc giải thích một số hiện tượng thí nghiệm. - Biết tiến hành thí nghiệm cũng như giải thích hiện tượng thí nghiệm trong các phản ứng nhận biết, định tính, định lượng protein, nhận biết một số loại axit amin,.. Vì vậy, bên cạnh kiến thức về lí thuyết, chuyên đề cũng gắn với việc sử dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các tính chất, vai trò của protein cũng như mô tả, thiết kế và giải thích những phản ứng sinh hóa liên quan; đồng thời cũng gắn với những ứng dụng thực tiễn nhằm bồi dưỡng niềm say mê nghiên cứu và sáng tạo khoa học, kĩ thuật ở học sinh. 2. Đề xuất Kiến thức về protein được đề cập trong chuyên đề mới dừng ở yêu cầu nghiên cứu về protein- một trong những thành phần hóa học quan trọng cấu tạo nên tế bào. Đây là nền tảng ban đầu để học sinh nghiên cứu tiếp cấu tạo tế bào và các nội dung khác liên quan. Vì thế, khi nghiên cứu các thành phần, các bào quan cấu tạo tế bào, để học sinh ghi nhớ tốt hơn, hiểu sâu hơn, giáo viên nên làm rõ vai trò của protein trong từng thành phần cấu tạo đó. Ví dụ: protein tham gia cấu tạo màng sinh chất như thế nào? Gồm những loại nào? Vai trò của mỗi loại?... Hoặc khi tìm hiểu về phần dịch mã tổng hợp protein, giáo viên lại đề cập về protein dưới một góc nhìn khác, như: Sự hình thành cấu trúc không gian của chuỗi polipeptit trong khoang lưới nội chất, sự vận chuyển protein từ mạng lưới nội chất về đích, vận chuyển protein màng, tín hiệu dẫn protein tổng hợp tự do trong tế bào chất về đích,… nhưng để học sinh dễ hiểu hơn, cần gắn với hiểu biết của học sinh về protein – thành phần hóa học của tế bào. 39 Tuy nhiên, nội dung được đưa ra trong chuyên đề là sự nghiên cứu, tổng hợp và tích lũy kinh nghiệm giảng dạy của bản thân nên còn mang tính chủ quan và không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các quý thầy cô để chuyên đề được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………………………………….1 1.Lí do chọn đề tài……………………………………………………………………....1 2.Mục đích của đề tài……………………………………………………………………1 NỘI DUNG……………………………………………………………………………...2 40 I.Cấu tạo phân tử protein………………………………………………………………...2 1.Thành phần nguyên tố của protein………………………………………………….....2 2.Axit amin………………………………………………………………………………2 3.Các bậc cấu trúc của protein…………………………………………………………..7 3.1.Cấu trúc bậc I của phân tử protein…………………………………………………..8 3.2.Cấu trúc bậc II của phân tử protein………………………………………………...10 3.3.Cấu trúc bậc III của phân tử protein………………………………………………..12 3.4.Cấu trúc bậc IV của phân tử protein……………………………………………….13 4. Çc yÕu tè ¶nh hëng ®Õn cÊu tróc cña ph©n tö protein……………………………..14 5. Sù cuén xo¾n protein trong tÕ bµo…………………………………………………...15 ii. Mét sè đặc điểm quan träng cña protein……………………………………………16 1.Khối lượng và hình dạng phân tử…………………………………………………....16 2. Sự biến tính của protein……………………………………………………………..17 3.Tính kị nước của protein……………………………………………………………..17 4.Tính chất của dung dịch keo…………………………………………………………18 5.Tính chất lưỡng tính………………………………………………………………….19 6. Kh¶ n¨ng hÊp thô tia tö ngo¹i cña protein…………………………………………...19 7. Kh¶ n¨ng kÕt hîp víi çc phÇn kh«ng ph¶i lµ protein……………………………….20 iii. Vai trß sinh hoc cña protein………………………………………………………...22 iv. Çc ph¶n øng thêng dïng ®Ó ®Þnh tÝnh, ®Þnh lîng axit amin vµ protein…………26 1.Ph¶n øng Biure……………………………………………………………………….26 2. Ph¶n øng Ninhi®rin………………………………………………………………….26 3. Ph¶n øng xanto protein………………………………………………………………27 4. Ph¶n øng Adamkievie………………………………………………………………..28 5. Ph¶n øng t¹o ch× sulfua………………………………………………………………28 6. Ph¶n øng víi thuèc thö Folin-Xiocanto (Ph¬ng ph¸p Lowry ®Þnh lîng protein)…29 CÂU HỎI KIỂM TRA…………………………………………………………………31 KẾT LUẬN………...………………………………………………………………….39 41 1.Những vấn đề quan trọng của đề tài…………………………………………………39 2.Đề xuất……………………………………………………………………………….39 Nguồn: http://www.thuviensinhhoc.com/chuyen-de-sinh-hoc/sinh-hoc-te-bao/1653-phan-loaiprotein.html#ixzz3BmxMDRC3 42 [...]... chuỗi polipeptit khỏi tác động có hại của môi trờng trong tế bào khi nó cuộn xoắn tự nhiên 14 Gần đây, các nhà khoa học đã tìm ra các hệ thống phân tử trong tế bào tơng tác với chaperonin và kiểm tra xem sự cuộn xoắn có diễn ra đúng hay không ii một số C IM quan trọng của protein 1 Khi lng v hỡnh dng phõn t Protein cú khi lng phõn t tng i ln v thay i trong mt di rngt hn mi nghỡn n hng trm nghỡn dalton... trong tế bào Tuy nhiên, cấu trúc protein cũng phụ thuộc vào điều kiện vật lí và hoá học của môi trờng Nếu độ pH, nồng độ muối, nhiệt độ hoặc các yếu tố khác của môi trờng thay đổi thì protein có thể gỡ xoắn ra và mất đi hình dạng vốn có, sự biến đổi đó đợc gọi là biến tính Vì bị biến dạng nên protein biến tính không hoạt động sinh học Các tác nhân khác gây biến tính: dung môi hữu cơ, các chất hoá học. .. cú quan im cho rng nú gi vai trũ tớch cc trong trao i vt cht 24 Globulin hu nh nm cựng vi albumin v rt ph bin trong t nhiờn Nú cú nhiu trong mỏu ng vt, trong cỏc c quan, t bo, trong cỏc dch lng ca c th Globulin khú tan hoc hon ton khụng tan trong nc, nhng tan trong cỏc dung dch ca mui trung tớnh, kim, axit Globulin gm , , Chớnh y - globulin l ngun gc khỏng th trong c th - Tubulin: Vi ng c cu to t cỏc... nhau cú th iu chnh pH mụi trng tỏch cỏc protein ra khi hn hp ca chỳng 6 Khả năng hấp thụ tia tử ngoại của protein Dung dịch protein có khả năng hấp thụ tia tử ngoại ở 2 vùng bớc sóng khác nhau là 180-220 nm và 250-300 nm * ứng dụng : Định lợng protein đã tinh sạch hoặc để xác định phân tử protein trong các phân đoạn nhận đợc khi sắc kí tách các protein qua cột 7 Khả năng kết hợp với các phần không... protein trong phân tử protein phức tạp gọi là apoprotein Ph thuc vo nhúm ghộp m protein phc tp cú tờn gi tng ng Sau õy ta xột tng loi: Nhóm protein phức tạp Nhó m ngoạ i Glucoprot ein Dn Đặc điểm Nơi có Nhóm ngoại liờn kt vi phn protein bng nhng liờn Hay gp kt ng hoỏ tr trong c Glucoprotein cú vai trũ quan trng trong cu to ca nhiu loi mụ chng v bo v th ng vt thng 18 xut mt s glucoprotein cú chc nng sinh. .. mi sinh vt nh tớnh di truyn, bin Nucleopro Axit nucle d, kh nng tng hp protein tein ic ở mọi sinh vật đều có iii Vai trò sinh hc của protein Loi protein Chc nng Vớ d Collagen v Elastin to nờn cu trỳc si rt bn ca mụ Protein cu trỳc Cu trỳc, nõng liờn kt, dõy chng, gõn Keratin to nờn cu trỳc chc ca da, lụng, múng Protein t nhn, t tm to nờn bn vng ca t nhn, v kộn Xỳc tỏc sinh hc: Cỏc Enzyme thy phõn trong. .. protein biến tính không bị hoà tan, nó thờng có thể phục hồi lại khi các điều kiện hoá học và vật lí của môi trờng trở lại bình thờng Hiện tợng này gọi là sự hồi tính của protein 5 Sự cuộn xoắn protein trong tế bào Các nhà khoa học đã phát hiện ra Chaperonin (hay protein chaperon) giúp cuộn xoắn các protein khác Ngay trong khi ang c tng hp, si peptit c chapperon bỏm vo ngn cn liờn kt gia cỏc axit amin... ca mi c th sng Cu trỳc ca prụtờin quy nh chc nng sinh hc ca nú Prụtờin cú cu trỳc v chc nng sinh hc a dng nht trong s cỏc hp cht hu c cú trong t bo S a dng ca c th sng do tớnh c thự v tớnh a dng ca prụtờin quyt nh Prụtờin cú mt s chc nng chớnh sau: + Cu to nờn t bo v c th Chỳng úng vai trũ ct lừi trong cu trỳc ca nhõn, ca mi bo quan, c bit l h mng sinh hc cú tớnh chn lc cao Vớ d: cụlagen tham gia... nhanh, chn Enzyme Amylase trong nc bt phõn gii tinh bt chớn, Enzyme lc cỏc phn ng Enzyme Pepsin phõn gii Protein, Enzyme Lipase phõn sinh húa Protein iu hũa cỏc hot Hormone ng sinh lý Protein vn chuyn Vn chuyn cỏc cht gii Lipid Hormone Insulin v Glucagon do t bo o ty thuc tuyn ty tit ra cú tỏc dng iu hũa hm lng ng Glucose trong mỏu ng vt cú xng sng Huyt sc t Hemoglobin cú cha trong hng cu ng vt cú xng... lyseine v c cho l cú liờn quan trong vic hỡnh thnh cu trỳc nhim sc bc cao bng cỏch gn vo vựng tớch in khỏc - Albumin v globulin L hai loi protein dng cu rt ph bin trong cu to ca mụ bo ng vt v thc vt Thnh phn gm hon ton cỏc axit amin trong ú t l axit amin cú tớnh axit khỏ cao Albumin l protein n gin ph bin nht Nú tỡm thy trong mỏu, dch t bo, dch tu sng Albumin ho tan trong nc v cỏc dung dch mui Albumin ... axit amin Thuỷ phân hoàn toàn phân tử protein, chủ yếu thu đợc L--axit amin Trong phân tử axit amin này, nguyên tử C vị trí so với nhóm cacboxyl kết hợp với nhóm amin, nguyên tử H gốc R Công... tạo phân tử protein Thành phần nguyên tố protein Mọi phân tử protein chứa nguyên tố C, O, N, H; số chứa S Tỉ lệ phần trăm khối lợng nguyên tố phân tử protein là: Thành phần nguyên tố phân tử protein... xác định cấu trúc bậc I phân tử protein: - Là bớc quan trọng để xác định sở phân tử hoạt tính sinh học tính chất hoá lí protein - Là sở xác định cấu trúc không gian phân tử protein, ví dụ dự đoán

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	690,5 KB