vai trò của protein trong cuộc sống

Lời nói đầu Từ lâu người ta đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt động sống trong cơ thể sinh vật, từ việc tham gia xây dưng tế bào, mô, tham gia hoạt động xúc tác và nhiều chức năn

Lời nói đầu



Từ lâu người ta đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt

động sống trong cơ thể sinh vật, từ việc tham gia xây

dưng tế bào, mô, tham gia hoạt động xúc tác và nhiều

chức năng sinh học khác Ngày nay, khi hiểu rõ vai trò

to lớn của protein đối với cơ thể sống, người ta càng

thấy rõ tính chất duy vật và ý nghĩa của định nghĩa

thiên tài của Engels P “Sống là phương thức tồn tại

của những thể protein” Với sự phát triển của khoa

học, vai trò và ý nghĩa của protein đối với sự sống càng được khẳng định Cùng với nucleic acid, protein là cơ

sở vật chất của sự sống

Protein là gì



Protein là hợp chất cao phân tử giữ nhiều vai trò nòng cốt trong cơ thể Hầu hết chúng làm việc trong tế bào đáp ứng yêu cầu của các bào quan và mô trong cơ thể về cấu trúc, chức năng và điều hòa

Protein có dạng mạch thẳng hình thành từ hàng trăm hoặc hàng

ngàn đơn vị nhỏ gọi là amino acid liên kết với nhau Có 20 loại

amino acid khác nhau có thể được kết hợp để hình thành một

protein Trình tự amino acid xác định cấu trúc không gian 3 chiều của protein và chức năng chuyên biệt của chúng

.

I -ĐẶC TÍNH CHUNG VÀ VAI TRÒ SINH

HỌC CỦA PROTEIN, NGUỒN PROTEIN

Protein là thành phần không thể thiếu được của

tất cả các cơ thể sinh vật nhưng lại có tính đặc

thù cao cho từng loài, từng cá thể của cùng một

loài, từng cơ quan, mô của cùng một cá thể

Protein rất đa dạng về cấu trúc và chức năng , là

nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể

sống

a Chức năng



1 -

phức tạp như sao chép mã di truyền v v đều do

enzyme xúc tác Enzyme đóng vai trò quan trọng xác định kiểu biến đổi hóa học trong hệ thống sống Đến nay đã biết và phân loại được hơn 3500 enzyme

Enzyme là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là

protein

2 Vận tải

xương sống ), hemoxianin(ở động vật có xương

sống) kết hợp với oxy và tải chúng đến khắp các mô

và cơ quan trong cơ thể Nhờ các chất tải oxy này , mặc dù độ hòa tan trong nước của oxy thấp , vẫn

đảm bảo thỏa mãn nhu cầu oxy của cơ thể Có

hemoglobin trong máu đã làm tăng dung tích " tải " oxy của máu Hemoglobin còn có vai trò quan trọng

trong vận tải CO2 , H

+.

3 Chuyển động



Nhiều protein trực tiếp tham gia trong quá trình

chuyển động như : co cơ , chuyển vị trí các nhiễm sắc

thể trong quá trình phân bào

….



Ở động vật có xương sống, sự co cơ vẫn được thực

hiện nhờ chuyển động trượt trên nhau của hai loại sợi protein : sợi to chứa protein miozin và sợi mảnh chứa protein actin, tropomiozin và troponin Ngày nay người

ta cũng đã biết được rằng actin và miozin có vai trò co

cơ ở hầu hết các tế bào Eukaryote khác

.

4

Bảo vệ

Các kháng thể trong máu động vật có xương sống là những

protein đặc biệt có khả năng nhận biết và "bắt" các chất lạ vào cơ thể như protein lạ , vỉut, vi khuẩn hoặc tế bào lạ Như vậy ở đây ta thấy protein như những "lính gác ", nhận biết được những vật thể

lạ để loại trừ chúng ra khỏi cơ thể

Các inteferon là những protein do tế bào động vật có xương sống tổng hợp và tiết ra để chống lại sự nhiễm vỉut Tác dụng của các

inteferon rất mạnh , chỉ cần ở nônggf độ 10-11 M đã có hiệu quả

kháng vỉut rõ rệt Inteferon kết hợp vào màng nguyên sinh của

các tế bào khác trong cơ thể và cảm ứng trạng thái kháng vỉut của chúng

Các protein tham gia trong quá trình đông máu có vai trò bảo vệ cho

cơ thể sống khỏi bị mất máu

Ở một số thực vật có chứa các protein có tác dụng độc với động vật ngay cả ở liều lượng rất thấp Chúng có tác dụng bảo vệ thực vật

Globulin miễn dịch G là loại kháng thể lưu thông trong máu

và nhận biết hạt ngoại lai gây hại Foreign particle binding site : điểm bám của hạt ngoại lai

5

Truyền xung thần kinh

6 Điều hòa

Một số protein cóchức năng điều hòa quá trình truyền thông tin di truyền, điều hòa quá trình trao đổi chất

.

Protein điều hòa quá trình biểu hiện gen như các protein repressor ở vi khuẩn có thể làm ngừng sinh tổng hợp enzyme của các gen tương ứng Ở các cơ thể bậc cao

sự điều hòa hoạt động biểu hiện gen theo một cơ chế phức tạp hơn nhưng các protein cũng đóng vai trò

ví dụ: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

7 Kiến tạo chống đỡ cơ học

Các protein này thường có dạng sợi như : sclerotin

có trong lớp vỏ ngoài ccủa sâu bọ, fibroin của tơ

tằm, tơ nhiện; colagen elastin của mô liên kết, mô

xương Colagen đảm bảo độ bền và tính mềm dẻo của mô liên kết

8

sữa, feritin (protein dự trữ sắt) trong lá lách

Enzyme phenylalanine hydroxylase được hình thành từ 4 tiểu đơn vị Enzyme sẽ chuyển hóa amino acid phenylalanine thành amino acid tyrosine

b Nguồn protein



Nguồn protein động vật phổ biến là các loại thịt gia súc gia cầm, cá,tôm, trứng, sữa Các động vật khác như cua, cáy, tép, các động vật thân mền cũng là

nguồn protein đáng kể

.



Nguồn protein thực vật quan trọng là các hạt loại

đậu, đặc biệt là đậu tương Các loại bèo dâu, tảo,

nấm cũng là những nguồn protein quý giá đang

được chú ý khai thác

BẢNG HÀM LƯỢNG PROTEIN TRONG MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU ĐỘNG VẬT VÀ THỰC VẬT

Nguyên liệu (%) protein

C- Giá trị dinh dưỡng của protein

-

Protein lmà hợp phần chủ yếu, quyết định toàn bộ các đặc trưng của

khẩu phần thức ăn Chỉ trên nền tảng protein cao thì tính chất sinh

học của các cấu tử khác mới thể hiện đầy đủ

-Khi thiếu protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức khỏe như suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn (đối với trẻ em), giảm khả năng miễn dịch, khả năng chống đỡ của cơ thể đối

với một số bệnh

.

-

Thiếu portein sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường của

nhiều cơ quan chức năng như gan, tuyến nội tiết và hệ thần kinh

.

-

Thiếu protein sẽ làm thay đổi thành phần hoấ học và cấu tạo hình thái của xương(lượng canxi giảm, lượng magie tăng cao ) Do vậy mức

protein cao chất lượng tốt (protein chứa đủ các acidamin không thay

thế ) là cần thiết trong thức ăn cho mọi lứa tuổi

-

Thành phần nguyên tố của prrotein

-

Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố C, H, O, N Một số còn

chứa một lượng nhỏ S Tỷ lệ phần trăm khối lượng của các

nguyên tố này trong phân tử protein như sau

Axit amin - đơn phân tạo nên protein

Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin Axit amin được cấu tạo bởi ba thành

:

2 Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein là các Amino acid

Công thức cấu tạo chung của các amino acid

Tên axit amin Viết tắt Tính chất

3 Các amino acid thường gặp

Các amino acid thường gặp là những amino acid thường có mặt trong thành phần của các loại protein Chúng có khoảng 20 loại và được thu nhận khi thuỷ phân protein Các loại amino acid này có tên gọi, khối lượng phân tử và ký hiệu được trình bày bảng trên

4 Các amino acid không thể thay thế

Các amino acid được hình thành bằng nhiều con đường khác nhau Như đã biết, trong phân tử protein có khoảng 20 loại amino acid, tuy nhiên trong cơ thể người và động vật không tổng hợp được

tất cả các loại đó mà phải đưa từ ngoài vào qua thức ăn Những

amino acid phải đưa từ ngoài vào được gọi là các amino acid

không thể thay thế Người ta biết được có khoảng 8-10 loại amino acid không thể thay thế bao gồm: Met, Val, Leu, Ile, Thr,Phe, Trp, Lys, Arg và His và ngày nay người ta còn xem Cys cũng là một

amino acid không thể thay thế

của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của

axit amin cuối cùng Cấu trúc bậc một của protein thực chất

là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì

trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện

tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, 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

.

Cấu trúc bậc một

:

Cấu trúc bậc ba

Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức

năng của protein Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide Chẳng hạn nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định

điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân

tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử Các

liên kết yếu hơn như liên kết hyđro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu

Cấu trúc bậc bốn

Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hyđro

Sơ đồ các bậc cấu trúc của protein

Hình mô phỏng cấu trúc không gian của

myoglobin

1 Hình dạng và phân tử lượng của protein

-Protein hình sợi như: Keratin của lông, tơ, tóc, Fibroin của cơ,

miozin của cơ Protein hình sợi thường không tan trong nước

.

-Protein hình cầu như allbumin trứng, globulin sữa, hemoglobin

máu….Protein hình cầu thường tan trong nước hay dung dịch

muối loãng

-

Sự phân chia trên chỉ có tính tương đối, vì trong những điều kiện

III-Tính chất đặc trưng của protein

Phân tử lượng (M)

Protein là hợp chất cao phân tử, có phân tử lượng lớn, M nằm trong khoảng 17 000-68 000 có lúc lên tới hàng triệu dalton

3 Tính chất quang học của protein

Dung dịch protein có tính chất khuếch tán ánh sáng, bởi vì dung

dịch protein thực chất có chứa những hạt protein rất bé, kích

thước nhỏ hơn ½ độ dài của ánh sáng tới rất nhiều nên chúng

không phản chiếu mà khuếch tán ánh sáng tới

Dung dịch protein còn có tính khúc xạ ánh sáng Chỉ số khúc xạ còn gọi là chiết xuất phụ thuộc vào nồng độ protein trrong dung dịch

Chiết xuất của dung dịch protein lớn hơn chiết xuất của nước

Đung dịch protein có khả năng hấp thụ các tia trong vùng tử ngoại Quang phổ thu được phụ thuộc vào các acid amine có vòng như phenyllalanin, tyozin trytofan trong phân tử protein

Dung dịch protein còn có khả năng hấp thu ánh sáng vùng hồng

ngoại

4

Phản ứng màu đặc trưng của mọi

5 Tính chất lưỡng tính của protein

Vì trong phân tử protêin chứa đồng thời nhóm chức acid COOH)và nhóm chức base(-NH2) Do vậy mà protein là chất điện ly lưỡng tính

Ngược lại trong môi trường kiềm sự phân ly của nhóm

base bị kìm hãm protein có tác dụng như một acid, tích điện – và chuyển về cực + trong điện trường

.

6 Tính chất biến tính

Dưới tác dụng của các tác nhân lý học ( tia cực tím, siêu âm, tác nhân cơ học…) và tác nhân hóa học

( acid, base, kim loại nặng…) protein sẽ mất tính tự nhiên ban đầu, trong phân tử sẽ có sự sắp xếp lại

.

Mất khả năng kết tinh và thay đổi một số tính chất lý hóa khác(độ nhớt, sức căng bề mặt)

IV- Phân loại protein

Protein đơn giản

Có hai loại protein

: Protein đơn giản Protein phức tạp

Kết luận chung

-

Protêin là thành phần không thể thiếu trong cơ thể sống Nó tham gia vào mọi hoạt động sống của cơ thể Trong cơ thể sinh vật protein tham gia xây dựng nên các tế bào, tổ chức các cơ quan, thành phần chủ yếu của các men, các nội tiết tố, kháng thể

….

Vì vậy việc cung cấp đầy đủ protein sẽ giúp cho cơ thể

hoạt động bình thường, phát triển tốt,có sức khỏe dồi dào và

có khả năng phòng chống bệnh tật Khi cơ thể thiếu protein

sẽ dẫn đến rối loạn chuyển hóa trong cơ thể, giảm trọng

lượng cơ thể

.

-Ngoài giá trị về sinh học protein còn có ý nghĩa rất lớn

trong công nghiệp sản xuất thực phẩm

Ngày nay trong công nghệ sản xuất thực phẩm đã sản xuất

ra được nhiều loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, và

1

Vũ Văn Vụ, Vũ Đức Lưu, Nguyễn Như Hiền, Ngô Văn Hưng,

Nguyễn Đình Quyến, Trần Quý Thắng, Sinh học 10 nâng cao,

(Sách giáo khoa lớp 10), Bộ Giáo dục và Đào tạo, Nhà xuất bản Giáo dục

2

Nguyễn Như Hiền,Giáo trình sinh học tế bào Nhà xuất bản Giáo

dục

.

3

Đồng Thị Thanh Thu.2001 Giáo trình sinh hóa cơ bản, Đại học

quốc gia tự nhiên

.

4

Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng.1999 Hóa sinh học NXB

Giáo dục, Hà Nội

Tài liệu tham khảo