CHUYEN HOA PROTEIN VA ACID AMIN

8 TRAO ĐỔI PROTEIN VÀ ACID AMIN - Nội dung chủ yếu q/trình sống th/giới SV, chiếm vị trí q/trọng nc TĐC - Thông qua q/trình này, aa protein (chất h/cơ mang s/sống h/thành Khi nc q/trình này, hiểu c/chế q/trình s/trưởng ph/triển, ng/nhân rối loạn TĐC … → Các k/thức vấn đề có ý nghĩa lý luận + th/tiễn 8.1 Đặc điểm trao đổi protein động vật + Ở động vật, aa hấp thu theo tương quan tỷ lệ định, đồng với + Cơ thể đ/vật kh/năng dự trữ aa protein Cơ thể đv có ba trạng thái thăng nitơ : thăng dương, cân bằng, thăng âm + Mặc dù có nét chung, aa có trao đổi riêng + STH protein có nét đặc trưng, khác với STH đường lipid: Các aa gắn với theo trình tự định mã di truyền qui định 8.2 Tiêu hoá hấp thu protein 8.2.1 Tiêu hoá - Protein TĂ hay mô bào có tính đ/hiệu cao Các protein TĂ (ngoại sinh) muốn hấp thu, protein mô bào (nội sinh) muốn vào vòng chuyển hoá, trước hết phải ph/giải thành aa tự - Q/t t/hoá protein q/t th/phân lk peptide, làm tính đ/hiệu protein - Các enzyme có tính đ/hiệu, ph/thuộc vào vị trí lk peptide chất gốc R aa th/gia lk peptide Th/phân h/toàn protein cần nhiều enzyme, enzyme t/động vào nhiều vị trí chuỗi polypeptide - Nơi protein bắt đầu t/hoá dày Dạ dày có pepsin, (các TB chính) tiết dạng pepsinogen chưa h/đ Pepsinogen HCl h/hoá thành pepsin h/đ Enzyme h/đ pH 1,5-2,5; ph/giải protein thành peptide nhỏ Pepsin endopeptidase (th/phân lk peptide bên chuỗi), tính đ/hiệu thấp, ưu tiên cắt lk peptide aa có nhân thơm (Tyr, Phe), đặc biệt aa tạo lk với COOH Asp Glu - Trong dày g/súc non th/kỳ bú sữa có chymosin (rennin) endopeptidase, ưu tiên cắt lk Phe Met protein sữa (casein) tạo paracasein không tan cắt lk peptide đầu C glycoprotein → chymosin làm đông vón sữa Dịch tuỵ có: - Các endopeptidase: trypsin, chymotrypsin, elastase - Exopeptidase: carboxypeptidase Mỗi enzyme có tính đặc hiệu khác Các enzyme tuỵ t/hợp dạng zimogen, tiết theo phương thức xuất bào, dịch tuỵ v/c tới ruột, ruột chuyển sang dạng h/đ Enterokinase (enteropeptidase) TB niêm mạc ruột hoạt hóa trypsinogen thành trypsin trypsin h/động h/hoá zimogen khác, kể trypsinogen (các enzyme h/động tự h/hoá dạng không h/động mình) Trypsin h/động hình thành nhờ để lộ TTHĐ trypsinogen bị enterokinase cắt đoạn hexapeptide Trypsin cắt số lk peptide chymotrypsinogen, c/trúc ph/tử chất s/xếp lại làm h/thành nên TTHĐ - Trypsin h/động pH8, th/phân protein nguyên vẹn mảnh peptide từ dày xuống, cắt lk peptide có nhóm carbonyl (-CO-) Arg Lys - Chymotrypsin cắt lk peptide Tyr- , Trp- , Phe- Leu- - Carboxypeptidase cắt lk peptide aa đầu C Dịch ruột có: - Aminopeptidase (cắt lk aa đầu N) - Dipeptidase (cắt dipeptide thành aa) Cathepsin: Loại protease ph/giải protein mô bào, có lysoxom, ph/giải protein mô bào chết Tóm lại, nhờ enzyme: - pepsin (dạ dày), - trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase (tuỵ) - aminopeptidase dipeptidase (ruột), → nhiều loại protein TĂ ph/giải thành aa, dipeptide tripeptide 8.2.2 Hấp thu - Các aa h/thu ruột non - Qt h/thu aa qt v/c tích cực (nhờ protein vc tiêu tốn NL) Sự h/thu aa xảy theo chế tương tự h/thu glucose (được đồng vc vào TB niêm mạc ruột ion Na+) Một số dipeptide (Gly-Trp, Gly-Tyr), tripeptide vc vào TB niêm mạc ruột nhờ h/thống vc khác Trong tế bào chúng lại dipeptidase tripeptidase ph/giải thành aa - Các aa qua vách ruột, vào tĩnh mạch cửa đưa gan Một phần gan s/d phần lớn vòng t/hoàn chung để ph/phối cho mô bào - Nói chung, protein phải ph/giải tới aa hấp thu Riêng đv sơ sinh, vòng 48 đầu, ruột h/thu trực tiếp γ-globulin (KT thể mẹ truyền qua sữa đầu cho con) Trong thực hành, bú sữa đầu bắt buộc trẻ sơ sinh gia súc non Sau tuần đầu, gia súc non tự sản sinh KT Chứng tỏ: có enzyme thích hợp, hoàn toàn truyền tái tạo lại thông tin dạng AN khác giống Do phát trên, năm 1970 luận thuyết trung tâm Crick bổ sung thêm: Theo luận thyết trung tâm s/học ph/tử, th/tin gen chứa AN truyền cho hàng loạt hệ Phổ biến cho hàng loạt tế bào, thông tin truyền theo hướng: ADN → ADN; ADN → ARN → protein Khả ARN → ARN; ARN → ADN đặc trưng cho gen virus (xảy đ/kiện đ/biệt TB nhiễm virus) Th/tin DT lưu giữ truyền lại cho th/hệ sau theo chế tái tạo ADN Theo q/điểm h/đại, qt STH protein t/hiện TB SV dựa theo khuôn mẫu di truyền định AN Thứ tự codon chuỗi polynucleotid q/định trình tự aa chuỗi polypeptid Khi nc qt này, người ta phân bước : - Sao chép mã di truyền - Phiên dịch mã di truyền 8.6.1 Sao chép mã di truyền (tổng hợp mARN) - Sao chép mã dt: qt tạo mARN làm khuôn mẫu cho t/hợp chuỗi polypeptide - Ở VSV, qt tiến hành trực tiếp ADN, nhờ h/thống enzyme ARN-polymerase mARN hình thành đến đâu dùng làm khuôn mẫu để t/hợp protein đến Do đó, VSV có q/t sinh trưởng, phát triển nhanh chóng - Ở sinh vật cấp cao, TB có nhân, qt chép th/hiện nhân TB thường tạo dạng mARN chưa hoàn chỉnh (gọi pro-mARN) Sau ph/tử pro-ARN phải trải qua q/trình hoàn thiện (splicing): phần không mang thông tin (intron) bị loại bỏ, đoạn mang mã (exon) lắp ghép lại để tạo thành ph/tử mARN hoàn chỉnh (Xem phần acid Nucleic) - Một thành tựu rực rỡ cúa SHPT: phát mã di truyền, ghi dạng ba nucleotide - Mã di truyền chung cho toàn sinh giới base thứ (đầu 5’) U C A G base thứ hai U C A G base thứ ba (đầu 3’) UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys U UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys C UUA Leu UCA Ser UAA Stop UGA Stop A UUG Leu UCG Ser UAG Stop UGG Trp G CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg U CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg C CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg A CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg G AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser U AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser C AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg A AUG Met* ACG Thr AAG Lys AGG Arg G GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly U GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly C GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly A GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly G 8.6.2 Phiên dịch mã di truyền E coli Quá trình có giai đoạn: - Hoạt hoá acid amin - Tạo phức hợp mở đầu - Kéo dài chuỗi peptide - Kết thúc Giai đoạn hoạt hoá aa: - enzyme aminoacyl-tRNA-synthetase - Có hai bước: Bước 1: Tạo h/chất tr/gian aminoacyladenylate Trong pứ này, nhóm carboxyl aa tạo l/kết anhydrid với 5’ phosphate AMP, g/phóng PPi, hợp chất gắn với TTHĐ enzyme Aminoacid + ATP → aminoacyl-AMP + PPi Bước 2: Tạo aminoacyl-tARN Trong pứ này, nhóm aminoacyl chuyển sang tARN tương ứng Aminoacyl-AMP + tRNA → aminoacyl-tRNA + AMP Enzyme x/tác cho g/đoạn h/hoá aa, tạo aminoaxyl-tARN, đặc hiệu cho aa Mỗi aminoacyl-tARN-synthetase nhận aa tARN aa Mỗi aa trước vào chuỗi polypeptide phải h/hoá (gắn với tARN tương ứng) Giai đoạn tạo phức hợp mở đầu: Khi chưa hđ (chưa xảy qt phiên dịch mã), hai tiểu phần 30S 50S riboxôm 70S (ở E coli) tách rời G/đoạn tạo ph/hợp mở đầu có thành viên th/gia: tiểu phần 30S, yếu tố mở đầu IF (bản chất protein) IF3, IF2 IF1, mARN aa mở đầu hoạt hoá Ở E coli, aa mở đầu f.Met (metionin formyl hoá) SV bậc cao (tế bào Eukaryote), Met không bị formyl hoá - Khi IF3 gắn với tiểu phần 30S, cấu trúc tiểu phần thay đổi, làm cho mARN gắn vào - IF2 protein gắn với GTP (là loại protein G), có hoạt tính GTP-ase, có nhiệm vụ gắn aa mở đầu h/ hoá đưa vào tiểu phần 30S Khi GTP bị thuỷ phân, NLphân giải GTP làm cho tiểu phần 30 th/đổi cấu hình, 50S gắn vào Giai đoạn kéo dài chuỗi peptide có ba bước: - Định vị aa2-tRNA khu A - Tạo liên kết peptide - Chuyển vị Aa thứ hai (tiếp theo) vào ribosome nhờ yếu tố kéo dài EF.Tu (một protein không bền với nhiệt -temperature unstable), gắn với GTP Sau aa thứ hai định vị khu A, NL th/phân GTP làm EF.TuGDP bị đẩy EF.Ts yếu tố kéo dài bền với nhiệt (temperature stable) có v/trò xúc tiến việc tái tạo lại EF.Tu-GTP Sau aa2-tARN (sau aa-tARN đó) định vị khu A, liên kết peptide hình thành nhờ enzyme peptidyltransferase fMet (sau peptidyl) chuyển sang khu A, góp nhóm COOH để kếp hợp với nhóm NH2 aa vào sau tạo liên kết peptid Sự chuyển vị có yếu tố EF.G th/gia (cũnng protein gắn GTP) Khi EF.G-GTP vào mARN chuyển dịch cho x/hiện codon khu A : Khi GTP bị th/phân c/cấp NL cho ribosome t/đổi cấu hình, peptidyltRNA bị chuyển từ khu A sang khu P Khu A gi/phóng để aa-tRNA vào tRNA Met (hay tRNA aa vào trước) bị đẩy Sau EF.G tách ra, ribosome sẵn sàng nhận aa3-tRNA (hay aa-tRNA tiếp theo) Giai đoạn kết thúc : - Khi x/hiện codon UAA, UAG hay UGA khu A qt STH protein dừng Các yếu tố kết thúc RF1 RF2 nhận biết mã kết thúc mRNA (RF1 nhận UAA UAG, RF2 nhận UAA UGA) - Enzyme peptidyl-transferase với vai trò tạm thời esterase thuỷ phân liên kết chuỗi peptide tRNA khu P - Chuỗi peptide gi/phóng khỏi ribosome; tRNA mRNA tách - Ribosome lại phân li thành hai tiểu phần tách rời [...]... PLP gắn với enzyme được tái tạo lại Kết quả là nhóm amine từ aa1 được chuyển cho ketoacid 2 Trong cơ thể SV, đặc biệt là ở đv, q/trình chuyển amin được th/hiện rất mạnh bởi GOT và GPT Phản ứng của GOT (Glutamate -Oxaloacetate Transaminase) hay AST (Aspartate transaminase) Phản ứng của GPT (Glutamate – Pyruvate Transaminase) hay ALT (Alanine transaminase) 8.3.3 Phản ứng khử nhóm carboxyl - Enzyme decarboxylase,... thù Ba loại phản ứng điển hình trong phân giải aa: - Phản ứng khử nhóm amin - Phản ứng chuyển nhóm amin, và - Phản ứng khử nhóm carboxyl 8.3.1 Phản ứng khử nhóm amin Hai cách thực hiện pứ khử amin phổ biến trong thế giới SV (đv và thvật bậc cao): - Khử amin ôxy hoá do oxidase th/hiện - Khử amin ôxy hoá do dehydrogenase th/hiện Khử amin ôxy hoá do oxidase có nhóm ghép FMN hay FAD thực hiện Oxidase có... mỗi aa → một amin hữu cơ tương ứng Phân giải các amin hữu cơ SỰ PHÂN GiẢI BỘ KHUNG CARBON CỦA AA 8.4 CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ Ở LOÀI NHAI LẠI 8.5 Sự bài tiết cặn bã của phân giải protein - NH3 - Acid hữu cơ 8.5.1 Tổng hợp và bài tiết ure Động vât có vú bài tiết các chất cặn bã của sự phân giải protein chủ yếu dưới dạng ure 8.5.2 Tổng hợp và bài tiết acid uric Chim, bò sát bài tiết acid uric... (nhờ pứ chuyển amin) Trong cơ thể đ/vật và th/vật, pứ tương tự diễn ra với Ala và Asp (tầm q/trọng, cường độ không lớn như với Glu) 8.3.2 Phản ứng chuyển nhóm amin - pứ chính trong trao đổi aa - nhóm amin không bị gi/phóng thành NH3 tự do mà được chuyển từ aa sang một ketoacid Pứ này có 2 ý nghĩa: • Là cơ chế chủ yếu để tạo ra aa mới (c/chế STH aa) • Là ph/tiện để thu thập các nhóm amin của các aa... khử amin loại này chỉ xảy ra mạnh khi ăn nhiều protein Tầm quan trọng hay ý/n của loại ph/ứng này không lớn Enzyme oxidase này sở dĩ được gọi là oxidase vì cặp hydro tách ra không vào chuỗi h/hấp mà được nhường ngay cho ôxy tạo H2O2 (peroxid hydro), rồi H2O2 lại bị catalase phân giải thành nước và ôxy Khử amin ôxy hoá do dehydrogenase thực hiện: Riêng Glu được khử amin một cách đặc biệt Glu đóng vai... trọng trong trao đổi protein Phản ứng khử amin của aa này được enzyme glutamatedehydrogenase có coenzyme là NAD+ xúc tác, và có tính thuận nghịch cao: Phản ứng thuận là trường hợp bình thường; điều chú ý: chiều nghịch của pứ (nitơ vô cơ trong amoniac → nitơ h/cơ trong nhóm amin của Glu Đây là c/chế bón phân đạm ở cây trồng Glu chiếm vị trí đ/biệt q/trọng trong TĐ đổi protein và aa, giữ vai trò q/định trong... trực trong cơ thể có từ: - tiêu hoá protein của TĂ (nguồn ngoại sinh, khoảng 1/3) - các protein của cơ thể SV Sinh vật có khả năng chuyển đổi thậm chí tổng hợp các aa Nguồn aa nội sinh (từ protein cơ thể và tổng hợp trong cơ thể) chiếm khoảng 2/3 tổng lượng aa trong c/thể Các aa trên được s/dụng như sau: - Phần lớn các aa được s/dụng làm ng/liệu để x/dựng nên những protein mới của mô bào - Nhiều aa... mô bào Phản ứng được th/hiện nhờ các transaminase có pyridoxalphosphate (PLP) là d/xuất của vit.B6 PLP (gắn với enzyme) phản ứng với aa1, tạo ra một kiểm Schiff (có l/kết đôi giữa C và N) Sau khi thay đổi vị trí l/kết đôi, kiềm Schiff bị th/phân giải phóng αketoacid 1 và tạo thành pyrydoxamine phosphate Sau đó pyridoxalmine phosphate tạo kiềm Schiff với αketoacid 2 Sau khi sắp xếp lại nối đôi, aa 2... và NO3- Các ion NO3- là dạng hợp chất chính của nitơ mà th/vật có thể hấp thu được Trong cơ th/vật NO 3- lại bị khử thành NH4+, rồi từ đây hình thành nên các aa, protein và các hợp chất chứa nitơ khác Động vật sử dụng protein thực vật và protein động vật khác làm nguồn nitơ Động vật lại thải NH4+ và ure (là sản phẩm bài tiết của trao đổi các hợp chất chứa nitơ) Ure lại bị phân giải cho ra NH4+, đồng... Tổng hợp và bài tiết ure Động vât có vú bài tiết các chất cặn bã của sự phân giải protein chủ yếu dưới dạng ure 8.5.2 Tổng hợp và bài tiết acid uric Chim, bò sát bài tiết acid uric 8.6 Sinh tổng hợp acid amin 8.6.1.Vòng luân chuyển nitơ trong tự nhiên Nguồn gốc nitơ trong mọi cơ thể sống là nitơ phân tử có trong khí quyển Nitơ ph/ tử trơ về mặt hoá học, phần lớn các SV không sử dụng được SV nhận nitơ