chứng minh protein là nền tảng của sự sống

MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG 2.4 Cấu tạo hóa học : PHẦN I MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Giữa kỷ thứ 19, nhà hoá học người Đức Gerardus Mulder chiết loại hợp chất đặc biệt, chúng vừa có mặt tế bào động vật, vừa có mặt tế bào thực vật Hợp chất đóng vai trò quan trọng tồn tế bào sinh vật trái đất Theo đề nghị Berzelius - nhà hoá học Thụy Điễn noi tiếng, G Mulder đặt tên chất protein - theo tiếng la tinh "proteos" có nghĩa quan trọng hàng đầu Protein có phân tử lượng lớn, cấu thành từ axit amin Các axit amin phân tử protein liên kết với liên kết peptit mặt cấu trúc tính chất, protein có đặc tính hợp chất hữu đặc tính bảo đảm chức "cơ sở sống" protein Trình tự xếp axit amin mạch phân tử protein mã hoá máy di truyền tế bào, protein tổng hợp tế bào sống Protein hợp chất hữu có ý nghĩa quan trọng bậc thể sống, mặt số lượng, protein chiếm không 50% trọng lượng khô tế bào; thành phần cấu trúc, protein tạo thành chủ yếu từ amino acid vốn nối với liên kết peptide gọi chuỗi polypeptide Các chuỗi xoắn cuộn gấp theo nhiều cách để tạo thành bậc cấu trúc không gian khác protein Cho đến người ta thu nhiều loại protein dạng tinh thể từ lâu nghiên cứu kỹ thành phần nguyên tố hoá học phát thông thường cấu trúc protein gồm bốn nguyên tố C, H, O, N với tỷ lệ C ≈ 50%, H ≈ 7%, O ≈ 23% N ≈ 16% Đặc biệt tỷ lệ N protein ổn định (lợi dụng tính chất để định lượng protein theo phương pháp Kjeldahl cách tính lượng N nhân với 6,25) Ngoài protein gặp số nguyên tố khác S ≈03% P, Fe, Zn, Cu Phân tử protein có cấu trúc, hình dạng kích thước đa dạng, khối lượng phân tử (MW) tính Dalton (1Dalton = 1/1000 kDa, đọc kiloDalton) loại protein thay đổi giới hạn rộng, thông thường từ hàng trăm hàng triệu ví dụ: insulin có khối lượng phân tử 5.733 Da; glutamat-dehydrogenase gan bò có khối lượng phân tử 1.000.000 Da, v.v Từ lâu người ta biết protein tham gia hoạt động sống thể sinh vật, protein có chức quan trọng cấu tạo nên thể thể sống động vật Tất enzyme, hầu hết hoóc môn, phần lớn hệ thống miễn dịch chúng ta, tất nhiều mô khác thể tạo nên protein Ngày nay, hiểu rõ vai trò to lớn protein thể sống, người ta thấy rõ tính chất vật ý nghĩa định nghĩa thiên tài Engels P “Sống phương thức tồn thể protein” Với phát triển khoa học, vai trò ý nghĩa protein sống khẳng định Cùng với acid nucleic, protein sở vật chất sống Protein thành phần thiếu tất thể sống Protein tảng cấu trúc chức thể sinh vật Chúng ta tìm mối quan hệ chặt chẽ tế bào - acid nucleic – Protein để chứng minh “ Protein tảng trình sống.” PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ PROTEIN 1.1 Lịch sử nghiên cứu protein Từ “Protein” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp (proteios) có nghĩa “tầm quan trọng số một” Cái tên sử dụng Jons Jakob Berzelius năm 1938 để nhấn mạnh tầm quan trọng phân tử thể sinh vật Năm 1955 ông Frederick Sanger xác định chuỗi axit amin hoàn chỉnh protein insulin Đây lần khoa học chứng minh tất phân tử protein có cấu trúc riêng biệt Proten lớp chất bắt buộc phải có vật sống có với tỷ lệ ổn định Ví dụ gia súc người hàm lượng protein khoảng 40 - 45% vật chất khô Protein có tất loại tế bào với hàm lượng khác nhau: Bảng 1.1 Hàm lượng protein số mô động, thực vật Mô Protein (% so với khối lượng vật chất khô) 57 28 80 - 12 - 13 29 - 50 Gan Xương Cơ vân Hạt lúa Hạt ngô Đậu nành 1.2 Định nghĩa Về mặt hoá học: Protein polyme tự nhiên cấu tạo từ monome acid amin Về mặt sinh học: Protein chất mang sống Điều Angel viết: “Sự sống phương thức tồn thể protein phương thức tồn này, thực chất, đổi thường xuyên cấu tử hoá học thể protein này” Thật xét mặt thể sống, gặp tham gia protein di chuyển không gian sinh vật nhờ chức co dãn protein có dạng sợi, dạng cầu tơ miozin actin Sự tiêu hoá, chuyển hoá chất nhờ protein enzyme Sự tự vệ thể nhờ protein loại bạch cầu, kháng thể Vậy Protein hợp chất polymer cao phân tử cấu tạo cấu tạo từ hay nhiều chuỗi axit amin không phân nhánh axit amin liên kết với liên kết peptit (-CO-NH-) Protein điển hình chứa 200 – 300 axit amin, số protein có số axit amin (protein có số lượng axit amin gọi peptit) số protein có số lượng axit amin lớn (protein lớn biết titin vân tim chứa tới 26926 axit amin chuỗi đơn) Protein lớp chất quan trọng bậc sống, vật mang sống Đặc điểm lớn protein là: - Phân tử có chứa Nitơ (N) - Khối lượng phân tử lớn CHƯƠNG II PROTEIN LÀ NỀN TẢNG CỦA SỰ SỐNG Protein tảng sống thân có Axit Nucleic 2.1 Axit nucleic Axit Nucleic hợp chất tự nhiên cao phân tử mang mã di truyền thực mã di truyền sinh vật Hàm lượng Axit Nucleic tế bào cao, dao động khoảng – 15% vật chất khô Trong tế bào có hai loại Axit Nucleic: axit ribonucleic (RNA) axit desoxyribonucleic (DNA) Các đơn phân Axit nucleic nucleotit Mỗi nucleotit bao gồm hai thành phần: Nucleotit = Nucleosit + Axit photphoric Tùy theo trọng lượng phân tử Axit Nucleic mà chuỗi nucleotit dài ngắn khác Trong chuỗi nucleotit, nucleotit xếp theo trình tự định tạo nên đặc trưng sinh học Axit Nucleic, tức tạo nên gen di truyền Thứ tự nucleotit thường xét theo ba base Một codon đơn vị mã di truyền, có chức mã hóa cho axit amin Axit Nucleic thiết kế protein bảng thiết kế viết mã di truyền Thứ tự mã quy định thứ tự axit amin protein, định đặc trưng sinh học protein Mỗi Axit Nucleic trình hình thành hoạt động luôn trì vững vàng trình tự nucleotit Một rối loạn trình dẫn tới rối loạn tính di truyền, tức gây nên tượng biến dị 2.2 Cấu trúc protein Thành phần nguyên tố protein (% theo trọng lượng) C: 50 - 54 O: 20 - 23 H: - N: 15 - 18 (trung bình khoảng 16%) S: - 2,4 Trong số protein chứa P, Fe, I, Co, Zn số nguyên tố khác hàm lượng nguyên tố thấp có ý nghĩa lớn sống Để tạo nên trạng thái sống nguyên tố trước hết liên kết với tạo nên axit amin ( Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Phenylalanine, Threonine, Tryptophan, Valine, Arginine, Histidine, Cysteine, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine, Alanine, Glutamate, Asparagine, Aspartate) Đơn vị cấu tạo protein axit amin Axit amin dẫn xuất axit hữu mà phân tử nguyên tử hydro (đôi 2) gốc ankil thay gốc amin Công thức chung sau: R-CH-COOH NH2 Có thể định nghĩa khác là: axit amin gồm nguyên tử Cac bon α liên kết với: - Một nguyên tử Hydro - Một nhóm Amin - Một nhóm Carboxyl - Một 20 gốc R, 20 gốc R khác tạo nên 20 axit amin định tính chất đặt trưng chúng Axit amin hình bên Alanin Axit amin monomer cấu tạo nên protein Trong tự nhiên có khoảng 250 axit amin protein thể sống chứa 20 axit amin gọi axit amin sinh protein (proteinogenic amino acids) Dựa vào nhu cầu dinh dưỡng động vật, người ta chia axit amin thành loại: - Loại axit amin không thay được: loại cần cho phát triển bình thường thể động vật, thể động vật tự tổng hợp không tổng hợp đủ nhu cầu, phải thường xuyên cung cấp từ thức ăn Ở người vật nuôi có axit amin không thay là: Leuxin, Isoleuxin, Valin, Lyzin, Methionin, Triptophan, Threonin, Histidin, Phenylalanin - Loại axit amin thay được: Là axit amin mà thể có khả tự tổng hợp từ sản phẩm chuyển hóa trung gian khác Hai số axit amin không thay thế, lysin tryptophan, có thực vật chho nên người ăn chay trường cần bổ sung axit amin 2.3 Phân loại Protein Dựa vào lý hóa tính, chủ yếu tính hoà tan khối lượng phân tử mà chia làm loại : Protein đơn giản: dựa vào tính hòa tan khác chúng - Albumine: tan nước, khối lượng phân tử nhỏ; ví dụ albumine trứng, thực vật thường có hạt ( 0,1 – 0,5% ) Leucosine ( lúa mì, lúa mạch, lúa đại mạch ), Legumeline ( đậu nành ), Ricinine ( hạt thầu dầu ) - Globuline: tan dung dịch loãng muối trung tính (KCl, NaCl 4- 10% )có nhiều thực vật, chủ yếu hạt họ đậu; khối lượng phân tử M = 100.000 – 300.000 - Prolamine: tan rượu ethylic 70-80% có nhiều thân thảo ( chứa nhiều prolin, amid & acide glutamique ); lúa mì lúa mạch đen chứa prolamine có tên gliadine, khối lượng phân tử prolamine M = 26.000 – 40.000 - Gluteline: tan dung dịch acid hay kiềm loãng ( 0.22% ), có hạt ( 1-3% trọng lựơng hạt ) - Protamine: khối lượng phân tử nhỏ M = 8.000 – 10.000, có tính bazơ rõ hàm lượng arginine lớn, diện nhiều phấn hoa, protamine tan nước bazơ Protein phức tạp : gọi Proteide, có cấu tạo thành phần acid amin có nhóm protein - Phosphoproteide: proteine + acid phosphoric ,ví dụ Casein có sữa động vật - Lipoproteide : proteine + dẫn xuất Lecithine, cephaline lipid khác - Glucoproteide : gọi mucoproteide gồm protein + glucid - Metalloproteide : proteine + kim loại; cấu tạo enzyme ví dụ Catalase, Peroxydase, Cytochrome có chứa Fe ; ascorbatoxydase p- diphenoloxydase có chứa Cu - Cromoproteide : proteine + nhóm phi proteine ví dụ hợp chất chlorophyll quang hợp thường kết hợp với proteine - Nucleoproteide : proteine + acid nucleic 2.4 Cấu tạo hóa học : 2.4.1 Acid amin : Acid amin đơn vị cấu tạo protein; acid amin dẫn xuất acid hữu cơ, đồng thời có chức acid ( COOH ) chức kiềm ( NH2 ) Acid amin có công thức tổng quát là: H2N COOH CH R Các acid amin có nhóm NH2 nhóm COOH ; nhóm R nhóm alkyl, aryl …vv Các acid amin Aspararin Cystin phát vào năm 1806 1810, vào kỷ người ta biết gần 20 acid amin có mặt thành phần phân tử protein đến cuối năm 40 kỷ ngưới ta biết gần 40 acid amin thiên nhiên 2.4.1.1 Các acid amin thường gặp protein:  Acid amin trung tính : nhóm R nhóm trung tính O H2N CH C OH H Glycine (Gly) (G ) O H2N CH C OH CH2 SH O H2N CH C OH CH3 Alanine (Ala) (A) Serine (Ser) (S) O H2N CH C OH CH2 S Cystine (CysS-S) (CS-S) Cysteine (CysSH) (CSH) O H2N CH C OH CH2 OH O H2N CH C OH CH2 S O H2N CH C OH CHOH CH3 O H2N CH C OH CHCH3 CH3 Threonine (Thr) (T) Valine (Val) (V) O H2N CH C OH CH2 CH2 S CH3 O H2N CH C OH CH2 CHCH3 CH3 Leucine (Leu) (L) Methionine (Met) (M) O H2N CH C OH CH CH3 CH2 CH3 Isoleucine (ILeu) ( IL) O H2N CH C OH CH2 Phenylalanine (Phe) (F) O H2N CH C OH CH2 HN 10 Tryptophane (Try) O H2N CH C OH CH2 CH2 CH3 Nor-Valine (N-Val) (N-V) O H2N CH C OH CH2 CH3 Nor- Leucine (N- Leu) (N-L) O H2N CH C OH CH2 OH Tyrosine (Tyr) (Y) α tử sinh học, protein mô bào Gấp nếp β: 21 Cấu trúc gấp nếp β, khác với xoắn α chỗ dạng Chuỗi polypeptit gấp nếp β duỗi thẳng cuộn lại hình lò xo xoắn α Điều khác cấu trúc gấp nếp β ổn định liên kết hyđro nhóm =C=O =N-H Hình 3: Cấu trúc gấp nếp β chuỗi polypeptit khác Cấu trúc gấp nếp β thường đặc trưng cho nhiều protein dạng sợi, ví dụ colagen Trong thể, xét cấu trúc bậc 2, protein chia làm loại: - Loại hoàn toàn cấu tạo từ xoắn α - Loại hoàn toàn cấu tạo từ gấp nếp β - Loại chứa xoắn α gấp nếp β 2.5.3 Cấu trúc bậc ba protein (Tertiary protein structure) Là cấu hình không gian phức tạp chuỗi polypeptit gấp khúc, cuộn lại cấu trúc bậc tạo cho protein có hình thù định đặc trưng cho loại protein hình thù đặc trưng định từ cấu trúc bậc Sự xếp gọn lại không gian phân tử protein có cấu trúc bậc giúp cho phân tử protein ổn định môi trường sống 22 Hình 4: Mô hình cấu trúc bậc protein Cấu trúc bậc tồn ổn định nhờ liên kết lực sau: a Liên kết disulfid Liên kết disulfid hình thành nhóm -SH (sulphydryl) gốc xystein phân bố rải rác chuổi peptit, gần không gian Hình 5: Mô hình liên kết disulfid Đây liên kết đồng hóa trị, bền, chiếm số lượng không nhiều: phân tử protein với khoảng 100 - 200 axit amin có khoảng - liên kết disulfid 23 Ví dụ: Insulin hormon tuyến tụy tham gia điều hòa hàm lượng đường máu Khi thiếu insulin, hàm lượng đường máu tăng cao, dẫn tới bệnh đái đường Insulin cấu tạo từ chuỗi peptit: chuỗi A gồm 21 axit amin, chuỗi B gồm 30 axit amin, hai chuỗi gắn với liên kết disulfid b Các liên kết yếu - Liên kết hydro: Liên kết xuất nhóm mang điện tích âm có nguyên tử hydro - Liên kết ion: Liên kết hình thành ion trái dấu gốc axit amin nằm xa theo thứ tự chuỗi peptit, gần không gian cấu trúc bậc ba Ví dụ: Gốc axit glutamic chuỗi polypeptit có nhóm -COOH tự do, môi trường định thể nhóm phân ly thành -COO- Trong cấu trúc bậc gốc nằm gần gốc NH2 tự do, nhóm NH2 có khả nhận H+ tạo thành NH3+ Do hai ion trái dấu hút Loại liên kết nằm rải rác phân tử có số gốc axit amin có nhóm - COOH -NH2 - Lực hấp dẫn Van der Vaals: Khi có chất nhóm hóa hóa học nằm cạnh với khoảng cách - lần đường kính chúng có lực hấp dẫn lẫn - Lực liên kết nhóm kỵ nước: Những nhóm không phân cực (thành phần có C, H) ví dụ: -CH2; -CH3 valin, leuxin, isoleuxin phenyl phenylalanin nhóm không ưa nước (kỵ nước) không tích điện Nước tế bào đẩy chúng lại với tạo thành búi kỵ nước phân tử protein Loại lực chiếm 60% - 70% lực ổn định cấu trúc bậc nhiều phân tử protein dạng cầu Các liên kết yếu có ý nghĩa chúng có nhiều phân bố khắp nơi phân tử protein Nhờ liên kết (đặc biệt lực liên kết nhóm kỵ nước) mà cấu trúc bậc protein ổn định môi 24 trường Tuy nhiên lượng liên kết liên kết nói yếu cấu trúc bậc dễ bị biến đổi thay đổi yếu tố môi trường Các yếu tố nhiệt độ, pH tác động tới protein tức ảnh hưởng lên liên kết yếu này, ví dụ: nhiệt độ tăng cao (>= 500C) làm protein bị biến tính giảm thấp làm protein ngừng hoạt động; pH môi trường thay đổi làm thay đổi độ điện ly -NH2 -COOH biến đổi có ảnh hưởng tiêu cực tích cực đến chức protein Do có cấu trúc bậc protein có hình thù đặc trưng phù hợp với chức chúng Ở protein chức enzym, kháng thể, protein hệ thống đông máu, thông qua cấu trúc bậc mà hình thành trung tâm hoạt động, nơi thực chức protein Sự trì hình dạng giúp protein trạng thái nguyên vẹn, tức trạng thái sinh học trì Mỗi biến đổi hình dạng kéo theo biến đổi hoạt tính 2.5.4 Đô men cấu trúc (structural domain) Đô men cấu trúc nghiên cứu từ năm 1976 Sự hình thành đô men cấu trúc phổ biến chuỗi peptid dài Đômen cấu trúc phận, khu vực phân tử protein cuộn gấp không gian giống phân tử protein nhỏ hoàn chỉnh thường nơi thực chức liên kết, chức lắp ráp đại phân tử protein hoạt động chức Trong nhiều protein, đômain gắn liền với chức kết hợp đặc hiệu nhiều enzym cấu tạo từ đô men, trung tâm hoạt động bố trí biên giới hai hay nhiều đô men Sự hình thành đômen phân tử protein tạo khả tương tác linh hoạt đại phân tử, khả động, dịch chuyển tương ứng phận trình thực chức sinh học Xét mặt đô mencấu trúc, phân tích hoạt động hầu hết phân tử protein biết, chia chúng thành nhóm: 25 a Protein nhóm có đô men cố định nối với đoạn dài dẻo chuỗi peptit, cho phép chúng xê dịch với khoảng rộng b Protein nhóm hai có đô men cố định nối với kiểu ‘’bản lề’’ nên phạm vi xê dịch hạn chế đòi hỏi tương tác phải xác, chặt chẽ c Protein nhóm ba có tính vận động chức đa dạng, giúp cho tiếp cận, lắp ghép chúng với đối tượng hoạt động sinh học trở nên phong phú, đa dạng Ví dụ: Protein kháng thể (Ig) sử dụng mềm dẻo cấu trúc để đômen gắn kháng nguyên, tương tác tối ưu với kháng nguyên hợp chất đa dạng Ở protein có nguồn gốc khác nhau, có chức tương tự đô men có cấu trúc tương đối giống 2.5.5 Cấu trúc bậc bốn protein (Quaternary protein structure) Các protein chứa phân tử từ chuỗi polypeptit trở lên thể phức tạp mức độ cấu trúc phân tử gọi cấu trúc bậc Protein có trạng thái tổ hợp hình thành từ nhiều tiểu phần protein gọi protein olygomeric Mỗi chuỗi plypeptit protein gọi là tiểu đơn vị (sub unit) protomer Mỗi tiểu đơn vị có cấu trúc bậc 1, 2, riêng Một số protein có xu hướng kết hợp lại với thành phức hợp, thành đại phân tử, không kéo theo biến đổi hoạt tính sinh học Vả lại, nhiều trường hợp protein phải tổ hợp lại có hoạt tính sinh học Trong trường hợp này, cấu trúc bậc điều kiện để hình thành nên tính cho protein Ví dụ: Hemoglobin (huyết sắc tố - Hb) gồm tiểu phần protein tiểu phần (và tiểu phần ( Nếu tiểu phần tách rời tiểu phần không vận chuyển phân tử o xy Khi kết hợp lại thành trạng 26 thái tetramer tạo thành khối không gian đặc thù (gần hình tứ diện) có khả kết hợp vận chuyển o xy Một phân tử Hb vận chuyển phân tử oxy Enzym Glycogen photphorylase (ở cơ, gan) xúc tác cho trình phân giải glycogen thành glucose: Ở trạng thái không hoạt động enzym dạng ‘’b’’: dạng dimer tách rời Ở trạng thái hoạt động (khi có tín hiệu thể cần đường) enzym dạng ‘’a’’: dạng dimer tổ hợp lại thành dạng tetramer Khi nhu cầu giải phóng glucose giảm đi, tetramer lại tách thành dimer enzym trở lại trạng thái không hoạt động Tùy theo protein, số lượng monomer thay đổi từ 2, 4, 6, phổ biến, cá biệt có protein có 50 monomer Sự hình thành cấu trúc bậc tạo điều kiện cho trình điều tiết sinh học thêm tinh vi, xác 27 Hình 6: Sơ đồ tổng quát cấu trúc thứ bậc protein 2.6 Chức protein Với cấu trúc mô tả phần trên, Protein đảm nhận số chức quan trọng thể sinh vật sau: - Chức di truyền: Protein chứa thông tin di truyền cho hệ sau thông qua acid nucleic - Chức tạo hình : Protein thành phần cấu tạo tế bào kể từ siêu vi khuẩn đến tế bào có nhân, mô dịch sinh vật Ngoài protein làm nhiệm vụ cấu trúc vỏ virus, màng tế bào, gặp protein thường có dạng sợi như: sclerotin có lớp vỏ sâu bọ; fibroin tơ tằm, nhện; collagen, elastin 28 mô liên kết, mô xương Collagen đảm bảo cho độ bền tính mềm dẻo mô liên kết Ví dụ: Collagen Elastin tạo nên cấu trúc sợi bền mô liên kết, dây chẳng, gân Keratin tạo nên cấu trúc da, lông, móng Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững tơ nhện, vỏ kén - Chức xúc tác Hầu hết phản ứng xẩy thể protein đặc biệt đóng vai trò xúc tác, protein gọi enzyme Mặc dù gần người ta phát loại RNA có khả xúc tác trình chuyển hoá tiền RNA thông tin (pre-mRNA) thành RNA thông tin (mRNA), nghĩa enzyme không thiết phải protein Nhưng định nghĩa có tính chất kinh điển: enzyme protein có khả xúc tác đặc hiệu cho phản ứng hoá học, chất xúc tác sinh học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Hiện người ta biết khoảng 3.500 enzyme khác nhau, nhiều enzyme tinh sạch, kết tinh nghiên cứu cấu trúc Ví dụ: Các Enzyme thủy phân dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase nước bọt phân giải tinh bột chín, Enzyme Pepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân giải Lipid - Chức bảo vệ Cơ thể sống có khả tổng hợp protein đặc hiệu, biệt hóa cao gọi kháng thể, chúng có khả nhận biết kết hợp với yếu tố ngoại lai (các kháng nguyên) virus, vi khuẩn, độc tố vi khuẩn Các protein miễn dịch nhắc đến nhiều kháng thể, bổ thể cytokine Ngoài protein tham gia vào trình đông máu để chống máu cho thể số loài sản xuất độc tố có chất protein enzyme nọc rắn, lectin v.v ,có khả tiêu diệt kẻ thù để bảo vệ thể 29 - Chức vận chuyển chất: Trong thể có protein làm nhiệm vụ vận chuyển hemoglobin, mioglobin, hemocyanin vận chuyển O2, CO H+ khắp mô, quan thể Ngoài có nhiều protein khác lipoprotein vận chuyển lipid, ceruloplasmin vận chuyển đồng (Cu) máu v.v Một protein làm nhiệm vụ vận chuyển nhắc đến nhiều hemoglobin Ví dụ: Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu nuôi tế bào - Chức co duỗi, vận động: Protein thành phần chủ yếu Sự co thực chuyển động trượt loại protein sợi: actin miosin Sự chuyển động chromosom phân bào vận động tinh trùng nhờ vận động tập hợp co rút chứa protein Ví dụ: Actinin, Myosin có vai trò vận động Tubulin có vai trò vận động lông, roi sinh vật đơn bào - Chức dự trữ dinh dưỡng: Protein hợp phần chủ yếu, định toàn đặc trưng phần thức ăn Cung cấp nguyên liệu cho tạo máu, bạch huyết, hocmon, enzyme, kháng thể… Cần thiết cho chuyển hóa bình thường chất dinh dưỡng khác, đặc biệt vitamin chất khoáng Là nguồn lượng cho thể: đáp ứng 10 - 15% lượng phần 1g protein đốt cháy thể cho Kcal Về nhiệm vụ cung cấp lượng thay protein chất dinh dưỡng khác mặt tạo hình chất dinh dưỡng thay Protein chiếm 19% trọng lượng thể 30 + Protein thành phần thiếu thể sống, chúng giữ vai trò quan trọng phát triển, trì sống phục hồi tế bào mô + Khi thiếu protein chế độ ăn ngày dẫn đến nhiều biểu xấu cho sức khỏe suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn (đối với trẻ em), giảm khả miễn dịch, khả chống đỡ thể số bệnh + Thiếu protein gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường nhiều quan chức gan, tuyến nội tiết hệ thần kinh + Thiếu protein làm thay đổi thành phần hóa học cấu tạo hình thái xương (lượng canxi giảm, lượng magie tăng cao) Do mức protein cao chất lượng tốt (protein chứa đủ acid amin không thay thế) cần thiết thức ăn cho lứa tuổi Albumin lòng trắng trứng nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển Casein sữa mẹ nguồn cung cấp Acid Amin cho Trong hạt có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm - Chức dẫn truyền tín hiệu thần kinh Protein chất thụ cảm hormon phân tử báo hiệu khác Nhiều loại protein tham gia vào việc dẫn truyền tín hiệu thần kinh kích thích đặc hiệu như: sắc tố thị giác rodopsin màng lưới mắt Protein nguồn dinh dưỡng thay động vật dị dưỡng - Điều hòa chuyển hóa: Một số peptit protein có khả tăng cường kìm hãm hoạt động enzym, tham gia điều hòa tốc độ cân trình sinh học thể Ví dụ hocmon glucagon, adrenalin làm tăng cường phân giải glycogen thông qua adenylatcyclase, photphorylase AMP vòng - Chức cung cấp lượng 31 Protein nguồn cung cấp lượng quan trọng cho hoạt động sống thể Trong thể protein bị phân giải thành amino acid Sự chuyển hóa khung cacbon axit amin chu trình Krebs đóng góp phần lượng cho thể Trong thể sinh vật sống có nhiều cấu trúc hình thành từ protein: - Tóc móng tạo thành từ keratin chuỗi protein dài chứa hàm lượng cao (15%-17%) axit amin cysteine Keratin thành phần vuốt, sừng, lông, vảy móng động vật - Collagen loại protein phổ biến thể bao gồm khoảng 20-30% tổng protein thể Hợp chất có mặt in gân, dây chằng, nhiều mô chức cấu trúc học Collagen bao gồm đoạn amino axit cuộn thành cấu trúc xoắn ba (triple helical structure) để tạo nên sợi Gelatin hình thành cách đun sôi collagen thời gian dài tan nước tạo keo - Men xương cấu tạo protein khuôn (chủ yếu collagen) với tinh thể khoáng phân tán apatite, dạng phosphat canxi - Mô cấu tạo từ khoảng 65% protein actin protein myosin protein co dãn nhằm cho phép chuyển động - Casein protein dinh dưỡng chứa phosphor, có mặt sữa động vật Hợp chất cấu thành khoảng 80% protein sữa động vật chứa tất axit amin thông thường PHẦN III KẾT LUẬN 32 Protein yếu tố tạo hình chính, tham gia vào thành phần bắp, máu, bạch huyết, hocmôn, men, kháng thể, tuyến tiết nội tiết Do vai trò này, protein có liên quan đến chức sống thể (tuần hoàn, hô hấp, sinh dục, tiêu hóa, tiết hoạt động thần kinh tinh thần ) Protein cần thiết cho chuyển hóa bình thường chất dinh dưỡng khác, đặc biệt vitamin chất khoáng Khi thiếu protein, nhiều vitamin không phát huy đầy đủ chức chúng không thiếu số lượng Protein nguồn lượng cho thể, thường cung cấp 10%15% lượng phần, 1g protein đốt cháy thể cho Kcal, mặt tạo hình chất dinh dưỡng thay protein Protein kích thích thèm ăn giữ vai trò tiếp nhận chế độ ăn khác Thiếu protein gây rối loạn quan trọng thể ngừng lớn chậm phát triển, mỡ hóa gan, rối loạn hoạt động nhiều tuyến nội tiết (giáp trạng, sinh dục), thay đổi thành phần protein máu, giảm khả miễn dịch sinh học thể tăng tính cảm thụ thể với bệnh nhiễm khuẩn Vì việc cung cấp đầy đủ protein giúp cho thể hoạt động bình thường, phát triển tốt,có sức khỏe dồi có khả phòng chống bệnh tật Khi thể thiếu protein dẫn đến rối loạn chuyển hóa thể, giảm trọng lượng thể Ngoài giá trị sinh học protein có ý nghĩa lớn công nghiệp sản xuất thực phẩm Ngày công nghệ sản xuất thực phẩm sản xuất nhiều loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, tiện lợi sử dụng Trong trồng trọt, chăn nuôi y học người ngày sâu vào chất sinh học, mà chất protein tế bào 33 34 35 [...]... cao (>= 500C) làm protein bị biến tính hoặc giảm q thấp làm protein ngừng hoạt động; pH của mơi trường thay đổi sẽ làm thay đổi độ điện ly của -NH2 hoặc -COOH những biến đổi này có ảnh hưởng tiêu cực hoặc tích cực đến chức năng của protein Do có cấu trúc bậc 3 các protein có hình thù đặc trưng và phù hợp với chức năng của chúng Ở các protein chức năng như các enzym, các kháng thể, protein của các hệ... giống Thiết kế protein được mã hóa qua tiết kế mã di truyền trong axit nucleic Vậy cấu trúc bậc 1 là sự biệt hóa của tế bào gốc mang thơng tin di truyền riêng biệt của từng lồi, từng cá thể 2.5.2 Cấu trúc bậc hai của protein (Secondary protein structure) 19 Cấu trúc bậc 2 của protein là cấu trúc chu kỳ của chuỗi polypeptit Chuỗi polypeptit được sắp xếp gọn lại trong khơng gian nhất là trong mơi trường... trong những protein làm nhiệm vụ vận chuyển được nhắc đến nhiều nhất đó là hemoglobin Ví dụ: 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 ni các tế bào - Chức năng co duỗi, vận động: Protein là thành phần chủ yếu của cơ Sự co cơ được thực hiện bởi chuyển động trượt của 2 loại protein sợi: actin và miosin Sự chuyển động của các chromosom... chuyển hóa của bộ khung cacbon của axit amin trong chu trình Krebs cũng đóng góp một phần năng lượng cho cơ thể Trong cơ thể của sinh vật sống có rất nhiều cấu trúc được hình thành từ protein: - Tóc và móng được tạo thành từ keratin là những chuỗi protein dài chứa hàm lượng cao (15%-17%) axit amin cysteine Keratin cũng là thành phần của vuốt, sừng, lơng, vảy và móng của động vật - Collagen là loại protein. .. tâm hoạt động, là nơi thực hiện các chức năng của protein Sự duy trì hình dạng giúp protein ở trạng thái ngun vẹn, tức là trạng thái sinh học được duy trì Mỗi biến đổi của hình dạng sẽ kéo theo sự biến đổi của hoạt tính 2.5.4 Đơ men cấu trúc (structural domain) Đơ men cấu trúc được nghiên cứu từ năm 1976 Sự hình thành đơ men cấu trúc khá phổ biến ở các chuỗi peptid dài Đơmen cấu trúc là những bộ phận,... nhiều tiểu phần protein gọi là protein olygomeric Mỗi chuỗi plypeptit trong một protein như vậy được gọi là là tiểu đơn vị (sub unit) hay là một protomer Mỗi tiểu đơn vị đều có cấu trúc bậc 1, 2, 3 riêng của nó Một số protein có xu hướng kết hợp lại với nhau thành những phức hợp, thành những đại phân tử, khơng kéo theo sự biến đổi về hoạt tính sinh học Vả lại, rất nhiều trường hợp protein phải tổ hợp... 2.5 Cấu trúc Protein 2.5.1 Cấu trúc bậc một của protein (Primary protein structure) Cấu trúc bậc 1 của protein là sự liên kết giữa các axit amin với nhau thành chuỗi thơng qua liên kết peptit (-CO - NH-), Mạch liên kết này hình thành giữa nhóm COOH của axit amin trước với nhóm NH 2 của axit amin bên cạnh Hình 1: Sự hình thành liên kết peptit 17 Liên kết peptit là liên kết đồng hóa trị rất bền vững (năng... các chromosom trong phân bào và sự vận động của tinh trùng là nhờ sự vận động của các tập hợp co rút chứa các protein Ví dụ: Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ Tubulin có vai trò vận động lơng, roi của các sinh vật đơn bào - Chức năng dự trữ và dinh dưỡng: Protein là hợp phần chủ yếu, quyết định tồn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn Cung cấp các ngun liệu cho sự tạo máu, bạch huyết, hocmon,... Vasopressin có chức năng làm tăng huyết áp động mạch, chống lợi niệu: Xys - Tyr - Phe - Glu - Asn - Xys - Pro - Arg - Gly 3 8 Việc phát hiện ra cấu trúc bậc 1 là một thành tựu khoa học rất lớn trong hóa học protein Nó là cấu trúc quan trọng nhất quyết định mức độ phức tạp, tính mn hình mn vẻ và hoạt tính sinh học của protein Ngun nhân của sự đặc trưng, đặc thù của sinh vật, tức là sự khác nhau về lồi,... trúc bậc 2, protein có thể chia ra làm 3 loại: - Loại hồn tồn cấu tạo từ xoắn α - Loại hồn tồn cấu tạo từ gấp nếp β - Loại chứa cả xoắn α và gấp nếp β 2.5.3 Cấu trúc bậc ba của protein (Tertiary protein structure) Là cấu hình khơng gian phức tạp của chuỗi polypeptit do sự gấp khúc, cuộn lại của cấu trúc bậc 2 tạo cho protein có hình thù nhất định đặc trưng cho từng loại protein và hình thù đặc trưng này ... đơn) Protein lớp chất quan trọng bậc sống, vật mang sống Đặc điểm lớn protein là: - Phân tử có chứa Nitơ (N) - Khối lượng phân tử lớn CHƯƠNG II PROTEIN LÀ NỀN TẢNG CỦA SỰ SỐNG Protein tảng sống. .. chẽ tế bào - acid nucleic – Protein để chứng minh “ Protein tảng q trình sống. ” PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ PROTEIN 1.1 Lịch sử nghiên cứu protein Từ Protein có nguồn gốc từ tiếng... triển khoa học, vai trò ý nghĩa protein sống khẳng định Cùng với acid nucleic, protein sở vật chất sống Protein thành phần khơng thể thiếu tất thể sống Protein tảng cấu trúc chức thể sinh vật