CHUYỂN HOÁ PROTEIN ACID AMIN

  CHUYỂN HOÁ PROTEIN - ACID AMIN   TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ − Endo peptidase: Là enzym xúc tác thủy phân liên kết peptid chuỗi polypeptid + Pepsin  Được tiết từ tế bào niêm mạc dày dạng pepsinogen không hoạt động Ở môi trường acid, pepsinogen tự xúc tác biến thành pepsin  Pepsin hoạt động mạnh pH = 1,7 –  Pepsin đặc hiệu với liên kết peptid có gốc NH acid amin thơm (tyrosin, phenylalanin) Pepsin thủy phân liên kết peptid khác như: Leu-Val, Leu-Glu… với mức độ thấp + Trypsin  Là enzym peptidase quan trọng tụy tạng động vật cao cấp Dạng tiền enzym trypsinogen tiết tụy đổ vào ruột  Trypsinogen biến thành trypsin hoạt động phản ứng tự xúc tác enterokinase tá tràng  Trypsin hoạt động tốt pH = thủy phân liên kết peptid có nhóm carboxyl acid amin kiềm arginin, lysin TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ − Endo peptidase + Chymotrypsin  Cũng peptidase tụy tạng tiết dạng tiền enzym chymotrypsinogen  Chymotrypsinogen chuyển thành chymotrypsin hoạt động tác dụng xúc tác trypsin  Chymotrypsinogen hoạt động mạnh pH =  Thủy phân liên kết peptid có dạng: Tyrosin – CO – NH – Chymotrypsin  Tyrosin thay phenylalanin, tryptophan, methionin, leucin  Như tính đặc hiệu chymotrypsinogen rộng rãi so với trypsin TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ − Exopeptidase: enzym xúc tác thủy phân liên kết peptid đầu chuỗi polypeptid Các polypeptid sản phẩm tiêu hóa protein tác dụng endopeptidase kể lại tiếp tục chịu tác dụng exopeptidase sau: + Carboxypeptidase  Là peptidase dịch tụy, hoạt động môi trường kiềm, thủy phân liên kết peptid gồm có gốc carboxyl tự tận  Carboxypeptidase hoạt động mạnh acid amin tận phenylalanin không hoạt động acid amin prolin hay hydroxyprolin + Aminopeptidase: Là enzyme dịch ruột hoạt động môi trường kiềm thủy phân liên kết peptid có gốc NH tự tận + Dipeptidase: enzyme dịch ruột thủy phân dipeptid giải phóng acid amin tự  Tóm lại, tác dụng liên tiếp nhiều enzym tiêu hóa khác nhau, protein thức ăn bị phân hủy thành acid amin số peptid ngắn Hầu hết acid amin vài peptid ngắn hấp thụ qua màng ruột vào tĩnh mạch cửa tới gan tổ chức  Các đồng phân tự nhiên dạng L acid amin vận chuyển tích cực qua thành ruột vào máu Quá trình cần ATP cung cấp lượng tham gia pyridoxal phosphat, đồng phân dạng D khuếch tán tự qua thành ruột Có tượng cạnh tranh hấp thụ acid amin Một acid amin ăn vào thừa làm chậm hấp thu acid amin khác TIÊU HOÁ PROTEIN – CÁC ENZYME TIÊU HOÁ − Enzym thủy phân protein tổ chức + Những tổ chức có enzym thủy phân protein mà chế tác dụng tính chất đặc hiệu tương tự với enzym tiêu hóa + Những enzym thủy phân protein tổ chức gọi catepsin + Xác định loại A, B, C với chế tác dụng tương đương với pepsin, trypsin chymotrypsin + Tế bào chứa carboxypeptidase aminopeptidase + Các enzym tiêu hoá tế bào chứa lysosome Khi màng lipoprotein lysosome nguyên vẹn, enzym Khi màng bị vỡ, enzym lysosome giải phóng vào bào tương thủy phân protein tế bào phá hủy tế bào Hiện tượng tự tiêu tế bào tế bào chết giải thích có mặt enzym  Hạn chế trình tự phân hủy tế bào cách ngâm tổ chức chết vào thuốc thử formol, cồn để làm biến tính khả hoạt động tất protein kể enzym THOÁI HOÁ ACID AMIN − Enzym thủy phân protein tổ chức + Những tổ chức có enzym thủy phân protein mà chế tác dụng tính chất đặc hiệu tương tự với enzym tiêu hóa + Những enzym thủy phân protein tổ chức gọi catepsin + Xác định loại A, B, C với chế tác dụng tương đương với pepsin, trypsin chymotrypsin + Tế bào chứa carboxypeptidase aminopeptidase + Các enzym tiêu hoá tế bào chứa lysosome Khi màng lipoprotein lysosome nguyên vẹn, enzym Khi màng bị vỡ, enzym lysosome giải phóng vào bào tương thủy phân protein tế bào phá hủy tế bào Hiện tượng tự tiêu tế bào tế bào chết giải thích có mặt enzym  Hạn chế trình tự phân hủy tế bào cách ngâm tổ chức chết vào thuốc thử formol, cồn để làm biến tính khả hoạt động tất protein kể enzym THOÁI HOÁ ACID AMIN – KHỬ AMIN OXY HOÁ − Sự khử amin q trình quan trọng, nitơ tách khỏi phân tử acid amin dạng NH3 − Có đường khử amin, thực tế thể động vật, trình khử amin acid amin α trình khử amin oxy hóa, tạo thành acid α cetonic NH3 − Các giai đoạn: THOÁI HOÁ ACID AMIN – PHẢN ỨNG CHUYỂN NHĨM AMIN − Khơng có giải phóng NH3 mà có di chuyển gốc amin từ acid amin sang acid α-cetonic nên phản ứng gọi trao đổi amin − Chịu tác dụng xúc tác enzym gọi chung transaminase (coenzym pyridoxal phosphat) COOH | (CH )2 | CH - NH | COOH Acid glutamic CH3 + | CO | COOH CH3   → ←   Acid pyruvic | CH - NH | COOH Alanin COOH | (CH2 )2 + | C=O | COOH Acid α-cetoglutaric THỐI HỐ ACID AMIN – PHẢN ỨNG CHUYỂN NHĨM AMIN − Cơ chế: gồm giai đoạn + Giai đoạn CHO COOH (CH2)2 H2N CH COOH Acid glutamic + Giai đoạn P OH2C COOH OH (CH2)2 + O N Pyridoxal P CH3 CH2-NH P OH2C C COOH Acid α-cetoglutaric OH + N Pyridoxamin P CH3 SỰ LIÊN QUAN GiỮA KHỬ AMIN OXY HOÁ – PHẢN ỨNG CHUYỂN AMIN − Cơ chế: gồm giai đoạn + Ở tổ chức động vật có loại transaminase phổ biến hoạt động mạnh là:  Glutamic oxaloacetic transaminase (GOT = ASAT = Aspartic transaminase) xúc tác phản ứng: Acid glutamic + Acidoxaloacetic Acid α-ceto glutaric + Acid aspartic  Glutamic pyruvic transaminase (GPT = ALAT = Alanin transminase) xúc tác phản ứng: Acid glutamic + Acid pyruvic Acid α-ceto glutaric + Alanin + Việc định lượng hoạt độ enzym GOT GPT ứng dụng lâm sàng để chẩn đoán số bệnh gan, tìm số bệnh khác Gan: GOT bình thường từ 15 – 29 U/L GPT bình thường từ 11 – 26 U/L + Trong bệnh viêm gan cấp tính nhiễm virus, nhiễm độc, GPT tăng nhiều, có gấp 100 lần, GOT tăng hơn, thường transaminase tăng lớn, từ thời kỳ ủ bệnh trước xuất vàng da nên giá trị chẩn đốn lâm sàng có giá trị dịch tễ lớn bệnh viêm gan virus + Transaminase tăng bệnh xơ gan, ung thư gan, viêm túi mật Transaminase tăng bệnh khác đáng ý bệnh nhồi máu tim Trong bệnh GOT tăng cao, GPT tăng hơn, tỷ số SINH TỔNG HỢP PROTEIN – CÁC YẾU TỐ THAM GIA − Vai trò ARN thơng tin (ARNm) + ARNm chất trung gian chuyển thông tin từ ADN đến chuỗi polypeptid Với nguyên liệu mononucleotid tương ứng, enzym xúc tác ARN polymerase phụ thuộc ADN, ARNm sinh tổng hợp dựa khuôn mẫu sợi ADN Sự sinh tổng hợp tuân theo quy luật đôi base để tạo nên phân tử lai ARNm – ADN Đó trình phiên mã + Như thơng tin ADN cấu trúc protein định chuyển sang ARNm ARNm coi “bản sao” khúc ADN tương ứng Sau sinh tổng hợp xong, ARNm tách khỏi phân tử lai tế bào chất để đến ribosom nơi xảy trình sinh tổng hợp protein ARNm chứa khoảng 5% tổng số ARN tế bào SINH TỔNG HỢP PROTEIN – CÁC YẾU TỐ THAM GIA − Vai trò ARN vận chuyển (tARN) + Vận chuyển acid amin cách đặc hiệu đến nơi sinh tổng hợp protein  Vì có 20 loại ARNt Ngày nay, người ta biết khoảng 60 loại ARNt xác định cấu trúc bậc 1, 2, nhiều loại ARNt + Phân tử ARNt có khoảng 75-85 mononucleotid M=25.000 – 30.000 + Cấu trúc tổng quát gồm  Đầu 5’ thường gốc acid guanylic (GMP) đầu ba C-C-A, A (AMP) tận nơi trực tiếp gắn acid amin (3’OH adenin ester hóa với acid amin  đặc hiệu)  Anticodon (đối mã): cuộn gồm mononucleotid, có ba mononucleotid tương ứng với acid amin mà ARNt có nhiệm vụ vận chuyển cách đặc hiệu  ARNt sinh tổng hợp ARNm nghĩa dựa khuôn mẫu sợi ADN Chúng chiếm khoảng 15% tổng số ARN tế bào SINH TỔNG HỢP PROTEIN – CÁC YẾU TỐ THAM GIA SINH TỔNG HỢP PROTEIN – CÁC YẾU TỐ THAM GIA − Vai trò ARNribosom (ARNr) ribosom + ARNr chiếm khoảng 80% tổng số ARN tế bào Chúng sinh tổng hợp hạch nhân theo kiểu ARNm đến lưới nội sinh chất để tham gia cấu tạo ribosom nơi xảy trình sinh tổng hợp protein + Ribosom tiểu thể ribonucleoprotein trạng thái tự tế bào chất hay dính vào màng lưới nội sinh chất Ribosomcủa tế bào không nhân nhỏ tế bào có nhân + Ribosom gồm bán đơn vị có số lắng khác  Ở tế bào khơng nhân (vi khuẩn): Ribosom tiểu thể có số lắng 70s gồm hai bán đơn vị 50s 30s dạng tự hay kết hợp thành ribosom 70s  Ở tế bào có nhân: Ribosom tiểu thể có số lắng 80s gồm hai bán đơn vị 60s 40s, phân ly kết hợp lại với  Polysom: trình tổng hợp protein, nhiều ribosom gắn phân tử ARNm tạo nên polyribosom hay gọi polysom SINH TỔNG HỢP PROTEIN – CÁC YẾU TỐ THAM GIA − Vai trò ARNribosom (ARNr) ribosom 50s + Ribosom 50s có vị trí Rã nh gaé n ARNm 30s  A nơi tiếp nhận aminoacyl-ARNt  P nơi tiếp nhận peptidyl-ARNt + Ribosom 30s có khả gắn ARNm Vòtrí P Vòtrí A Ribosom 70s SINH TỔNG HỢP PROTEIN – CÁC YẾU TỐ THAM GIA − Vai trò enzym + Aminoacyl – ARNt synthetase  Xúc tác việc tạo thành phức hợp aminoacyl – ARNt (aa – ARNt)  Có tính đặc hiệu cao với acid amin lẫn ARNt tương ứng Tính đặc hiệu ARNt cao với acid amin + Peptidyl transferase: có bán đơn vị lớn ribosom, xúc tác phản ứng tạo thành liên kết peptid trình tổng hợp protein − Vai trò lượng ion + GTP cung cấp lượng cho chuyển vị (peptid – ARNt vị trí A sang vị trí P ribosom) ; cần cho việc gắn formyl-methionin (f-Met) aminoacyl – ARNt vào ribosom + ATP cung cấp lượng cho sinh tổng hợp aa – ARNt + Creatin phosphat cần cho tái tạo ATP nhờ xúc tác creatinkinase (CK) ADP + Creatin phosphat ATP + Creatin + Mg++ : – 10 mM cần cho gắn f–Met hay Met (ở tế bào có nhân) ; aa – ARNt ARNm vào ribosom, làm ổn định ribosom − Vai trò yếu tố mở đầu, kéo dài kết thúc + Yếu tố mở đầu IF (Initiation factor): cần cho gắn f–Met–ARNt (hay Met–ARNt tế bào có nhân) vào ribosom + Yếu tố kéo dài EF (Elongation factor): tạo phức hợp với GTP aa–ARNt; cần cho gắn aa–ARNt vào ribosom + Yếu tố kết thúc RF (Release factor): chấm dứt sinh tổng hợp protein tách chuỗi polypeptid khỏi ribosom SINH TỔNG HỢP PROTEIN – QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ − Vai trò enzym + Aminoacyl – ARNt synthetase  Xúc tác việc tạo thành phức hợp aminoacyl – ARNt (aa – ARNt)  Có tính đặc hiệu cao với acid amin lẫn ARNt tương ứng Tính đặc hiệu ARNt cao với acid amin + Peptidyl transferase: có bán đơn vị lớn ribosom, xúc tác phản ứng tạo thành liên kết peptid q trình tổng hợp protein − Vai trò lượng ion + GTP cung cấp lượng cho chuyển vị (peptid – ARNt vị trí A sang vị trí P ribosom) ; cần cho việc gắn formyl-methionin (f-Met) aminoacyl – ARNt vào ribosom + ATP cung cấp lượng cho sinh tổng hợp aa – ARNt + Creatin phosphat cần cho tái tạo ATP nhờ xúc tác creatinkinase (CK) ADP + Creatin phosphat ATP + Creatin + Mg++ : – 10 mM cần cho gắn f–Met hay Met (ở tế bào có nhân) ; aa – ARNt ARNm vào ribosom, làm ổn định ribosom − Vai trò yếu tố mở đầu, kéo dài kết thúc + Yếu tố mở đầu IF (Initiation factor): cần cho gắn f–Met–ARNt (hay Met–ARNt tế bào có nhân) vào ribosom + Yếu tố kéo dài EF (Elongation factor): tạo phức hợp với GTP aa–ARNt; cần cho gắn aa–ARNt vào ribosom + Yếu tố kết thúc RF (Release factor): chấm dứt sinh tổng hợp protein tách chuỗi polypeptid khỏi ribosom SINH TỔNG HỢP PROTEIN – QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ − Kích hoạt acid amin + Trước sinh tổng hợp, acid amin phiên mã nhân tế bào chất acid amin kích hoạt Sự kích hoạt gồm giai đoạn:  Acid amin phối hợp với adenin tạo thành adenylat-acid amin-enzyme pyrophosphat (PP) Enzyme + R-CH-COOH NH2 + ATP (Aminoacyl synthetase) R-CH-COO ~ AMP Enzyme NH2 Adenylat acid amin enzyme + PP  Sau đó, acid amin chuyển sang ARNt 3’OH chuyên biệt, tạo thành aminoacyl ARNt (aa-ARNt) R-CH-COO ~ AMP Enzyme NH2 + ARNt aa-ARNt + AMP + Enzyme SINH TỔNG HỢP PROTEIN – QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ − Sự sinh tổng hợp + Enzym aminoacyl-ARNt synthetase gắn acid amin vào ARNt chuyên biệt ARNt chứa đầu codon bổ sung với codon ARNm  Acid amin đặt theo thứ tự ấn định ARNm giữ nhiệm vụ khuôn + Sự định vị aa-ARNt thực vị trí “P” (Peptidyl) “A” (Aminoacyl) bán đơn vị 50s (hay 60s tế bào có nhân) Chính ribosom xúc tác thành lập liên kết peptid acid amin − Sự khởi đầu + Gắn ARNm vào 30s: Hai bán đơn vị 30s 50s dạng riêng lẻ tế bào chất Khi bắt đầu sinh tổng hợp ARNm gắn vào 30s từ đầu 5’ nơi có codon AUG (mã khởi đầu) với hổ trợ yếu tố khởi đầu IF để có phức chất 30s-ARNm-IF3 + Gắn acid amin đầu tiên: yếu tố IF2, GTP aa-ARNt nối với phức chất Ở tế bào không nhân, acid amin formyl methionin (f-Met) (N-amin methionin bị formyl hóa) Aminoacyl-ARNt ( nghĩa formyl-methionin-ARNt) gắn vào vị trí P 30s, anticodon nằm với codon khởi đầu AUG + Gắn ribosom 50s: IF1 gắn vào phức chất 50s phối hợp với 30s với phóng thích IF Sau đó, GTP thủy giải thành GDP + Pi với phóng thích IF1 IF2  Phức chất khởi đầu 70s gồm: Ribosom 70s + ARNm + f-Met-ARNt vị trí P SINH TỔNG HỢP PROTEIN – QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ − Sự kéo dài: phức chất khởi đầu 70s bắt đầu kéo dài cách thêm vào acid amin, gắn đầu N-amin đến acid amin cuối có nhóm –COOH tự Sự thêm vào acid amin gồm pha liên tục lập lại lần có acid amin chuỗi polypeptid tổng hợp + Sự cố định aa-ARNt2:  Thực vị trí A ribosom, anticodon nằm codon thứ ARNm  Yếu tố EF-Tu EF-Ts GTP cần thiết cho pha  Sau GTP thủy giải có phóng thích EF-Tu EF-Ts + Sự thành lập liên kết peptid  Liên kết peptid nối liền –COOH f-Met N-amin aa-ARNt xúc tác peptidyl transferase 50s với phóng thích EF-Tu EF-Ts  Sau phản ứng này, vị trí A có ARNt2 acid amin thứ hai nối liền với f-Met; acid amin (f-Met) tách khỏi ARNt 1, ARNt2 mang acid amin thứ hai f-Met (chuỗi peptid) gọi peptidyl-ARNt Vị trí P ARNt1 + Sự hốn vị  Yếu tố EF-G (G=GTPase) GTP cần thiết cho hoán vị  ARNt1 f-Met rời khỏi ribosom với phóng thích GDP EF-G Peptidyl-ARNt hốn vị từ A sang P lần với xê dịch codon ARNm di chuyển ribosom  Một chu kỳ phản ứng bắt đầu: cố định aa-ARNt A; thành lập liên kết peptid thứ 2, hoán vị lập lại… Ribosom phiên dịch ARNm theo chiều từ 5’  3’ SINH TỔNG HỢP PROTEIN – QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ − Sự kết thúc + Sự sinh tổng hợp chấm dứt ribosom nhận biết codon stop Codon tùy loại ARNm UAA, UAG hay UGA đầu 3’ + Để cho ribosom nhận diện codon stop, cần có yếu tố R (Releasing factor); R1 nhận UAA UAG, R2 nhận UAA UGA + Sau hoán vị lần cuối qua P, peptidyl-ARNt bị thủy phân peptidyl transferase (tác động hydrolase) kích hoạt R Liên kết bị cắt, đẩy polypeptid khỏi ARNtn phóng thích vào tế bào chất ARNtn rời khỏi ribosom, đồng thời ribosom rời khỏi ARNm phân ly thành 30s 50s + Trong phiên dịch, ribosom di chuyển theo chiều dài ARNm Ribosom kéo theo với chuỗi polypeptid kéo dài sinh tổng hợp chấm dứt, ribosom tách khỏi ARNm lúc với chuỗi polypeptid phóng thích Ở Colibacille, thời gian sinh tổng hợp lối 15-30 giây cho chuỗi polypeptid 150 acid amin + Một phân tử ARNm phiên dịch lúc nhiều ribosom: phối hợp theo chiều dài ARNm nhiều ribosom gọi polysom Kích thước polysom tùy thuộc vào chiều dài ARNm Trung bình người ta tính ribosom cho 80 mononucleotid, tương ứng có từ 5-6 ribosom cho ARNm dùng làm khuôn để tổng hợp chuỗi 150 acid amin SINH TỔNG HỢP PROTEIN – HẬU DỊCH MÃ − Chuỗi polypeptid sau tách khỏi ribosom có acid amin đầu amin tận formyl Met Dưới tác dụng deformylase, nhóm formyl tách khỏi chuỗi polypeptid chuỗi polypeptid có đầu amin tận Met Hoặc Met tiếp tục bị tách khỏi chuỗi polypeptid nhờ methionyl-aminopeptidase − Chuỗi polypeptid vừa tổng hợp cấu trúc bậc I protein Tính chất sinh lý protein (dầu enzym hay protein cấu trúc) tùy thuộc vào cấu trúc bậc II (sự gấp chuỗi polypeptid liên kết khơng đồng hóa trị : liên kết hydro) cấu trúc bậc III (liên kết đồng hóa trị khác với liên kết peptid: liên kết disulfur liên kết khử nước) cấu trúc bậc IV (sự phối hợp bán đơn vị) − Sự gấp chuỗi polypeptid để thành dạng có tính chất sinh lý diễn tiến tự nhiên Cấu trúc bậc I nghĩa thứ tự acid amin chuỗi polypeptid ấn định kiểu gấp protein − Khi sinh tổng hợp xong protein khơng chịu ảnh hưởng gen gấp GIAI ĐOẠN MỞ ĐẦU GIAI ĐOẠN KÉO DÀI GIAI ĐOẠN KẾT THÚC ... CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA NH3 SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA ACID α - CETONIC − Acid α-cetonic... CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA NH3 SẢN PHẨM CUỐI CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN – CHUYỂN HOÁ CỦA NH3 − Sự tạo thành Ure (chu trình Oritin): giai đoạn + Chuyển. .. CÙNG CỦA SỰ THOÁI BiẾN ACID AMIN COOH – CHUYỂN HOÁ C NH − Sự tạo thành O CỦA CHUYỂN HOÁ CỦA ACID AMIN NH glutamin NH3 + CH2 ATP ADP+Pi CH2 CH2 CH2 Glutamin synthetase H2 N Acid glutamin CH COOH