Bài giảng về: Protein

TS. Vũ Thị Thơm Khoa Y Dược ĐHQGHN Protein Mục tiêu bài học  Nêu được tên, cấu trúc cơ bản, cách phân loại acid amin  Nêu được sự tạo thành liên kết peptid  Trình bày được các bậc cấu trúc của protein, phân loại, chức năng chính của protein  Trình bày được các tính chất cơ bản của acid amin và protein, cũng như ứng dụng của các tính chất này trong nghiên cứu chúng Tổng quan  Giới thiệu tổng quát  Acid amin  Phân loại  Tính chất  Phương pháp phân tích  Protein  Cấu trúc  Phân loại  Chức năng  Tính chất  Phương pháp phân tích Giới thiệu tổng quát  Protein là đại phân tử thường gặp nhất trong tế bào sống  Protein là cơ sở cấu trúc của tế bào, mô, và là cơ sở vật chất của hoạt động sống của mọi cơ thể sống  Tham gia hàng nghìn phản ứng sinh học, đảm nhận rất nhiều chức năng quan trọng của tế bào và cơ thể  Rất đa dạng, cấu tạo từ chỉ 20 loại acid amin liên kết với nhau thông qua liên kết peptid Acid amin Acid amin (amino acid)  Acid amin điển hình tham gia vào cấu trúc protein có hai nhóm chức chính: nhóm carboxyl và nhóm amin, cùng gắn với Cα  Tính chất của mỗi acid amin phụ thuộc vào mạch bên R  Ngoài 20 acid amin điển hình (mã hóa bởi ADN), protein còn có thể chứa một số acid amin cải biến Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Acid amin : Phân loại Các acid amin điển hình có thể được phân thành 5 nhóm, dựa vào cấu trúc mạch bên R:  Mạch bên aliphatic không phân cực (7)  Mạch bên chứa nhân thơm (3)  Mạch bên phân cực, không tích điện (5)  Mạch bên mang điện dương (3)  Mạch bên mang điện âm (2) Mạch bên aliphatic, không phân cực (Nonpolar, aliphatic R groups) Các mạch bên này có tính kỵ nước (hydrophobic) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Mạch bên chứa nhân thơm (Aromatic R groups) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Các mạch bên này thường có tính kỵ nước (hydrophobic) Mạch bên phân cực, không tích điện (Polar, uncharged R groups) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Các mạch bên này có tính ưa nước (hydrophylic) Mạch bên mang điện dương (Positively charged R groups) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Các mạch bên này có tính ưa nước (hydrophylic) Mạch bên mang điện âm (Negatively charged R groups) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Các mạch bên này có tính ưa nước (hydrophylic) Acid amin : Phân loại Nhóm Acid amin Tính chất Mạch thẳng Gly, Ala, Val, Leu. Ile Không phân cực, Kỵ nước Chứa nhân thơm Phe, Trp, Tyr Không hoặc ít phân cực, kỵ nước, hấp thụ quang Chứa lưu huỳnh Cys, Met Không hoặc ít phân cực, kỵ nước. Cys có thể tạo liên kết disulfur Chứa nhóm hydroxyl Ser, Thr, Tyr Phân cực, ưa nước, có thể bị phosphoryl hóa Chứa nhóm carboxyl hay amid Asp, Glu, Asn, Gln Phân cực, ưa nước, có thể tích điện âm Có tính kiềm Lys, Arg, His Phân cực, ưa nước, tích điện dương Imin Pro Không phân cực, kỵ nước Acid amin “không chuẩn”  Protein có thể chứa một số acid amin “không chuẩn”, do sự cải biến acid amin trong quá trình tổng hợp: hydroxyproline (collagen), γcarboxyglutamat (prothrombin), phosphoserin (casein), …  Một số acid amin “không chuẩn” không tham gia vào cấu tạo protein: ornitin, citrulin, taurin, …  Đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc, chức năng của protein, cũng như trong nhiều quá trình sinh học  Một số acid amin và dẫn xuất của acid amin là các chất có hoạt tính và chức năng sinh học: glutamat, GABA (γ aminobutyric acid), … Acid amin : Tính chất Hầu hết các acid amin có đồng phân lập thể (dạng D và dạng L) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Hầu như tất cả các acid amin trong protein đều thuộc dạng L Acid amin : Tính chất  Dễ tan trong nước, không tan trong ete, ít tan trong alcohol  Trong dung dịch thường tồn tại ở dạng ion lưỡng tính (zwitterion: tiếng Đức cho “hybrid ion”), mang cả điện tích dương và điện tích âm Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed Zwitterion: Base (nhận H+) Zwitterion: Acid (cho H+) Lehninger Principles of Biochemistry, 4ed pHpI Một số phương pháp phân tích acid amin  Phương pháp sắc ký trao đổi ion: tách và định lượng các acid amin trong hỗn hợp dựa trên mức độ ion hóa của acid amin  Phản ứng màu đặc hiệu: định tính, phát hiện acid amin dựa vào các phản ứng hóa học tạo màu đặc hiệu  Phương pháp đo quang: định tính, định lượng acid amin dựa vào tính hấp thụ ánh sáng của các acid amin hay của các hợp chất tạo thành giữa acid amin và thuốc thử Một số phản ứng màu đặc hiệu Phát hiện Tên phản ứng Thuốc thử Màu Acid amin Ninhydrin Ninhydrin Xanh tím Arg Sakaguchi Naphtol, Natri hypoclorid Đỏ Cys Tạo sulfur chì Chì acetat, Natri hydroxid Xám His Pauly Acid diazo sulfanilic, kiềm Đỏ Tyr, Trp, Phe Xanhtoprotein Acid nitric, nhiệt độ sôi, kiềm VàngCam Tyr Millon Thủy ngânacid nitric Đỏ Protein Liên kết peptid  Liên kết peptid là liên kết cộng hóa trị, hình thành giữa nhóm α carboxyl của acid amin này và nhóm αamin của acid amin khác  Chuỗi polypeptid ngắn (