Hóa học acid amin và protein

HĨA HỌC ACID AMIN VÀ PROTEIN Outline Trình bày cấu tạo, phân loại acid amin Trình bày liên kết phân tử protein, bậc cấu trúc protein Trình bày tính chất lý hóa protein ứng dụng Trình bày vai trị sinh học protein HĨA HỌC ACID AMIN  Định nghĩa: Acid amin chất hữu phân tử có hai nhóm chức carboxyl amin gắn với carbon   Trong tự nhiên có 20 aa thường gặp cấu tạo nên protein  Phân loại: Dựa vào gốc R chia làm nhóm: Acid amin có gốc R khơng phân cực, R phân cực khơng tích điện, R nhân thơm, R base, R acid Cấu trúc đặc tính acid amin  -carbon carbon bất đối (trừ Glycine)  Tại pH 7.0 acid amin ion lưỡng tính  Acid amin có cấu trúc hình tứ diện Nhóm carboxyl Nhóm amino -carbon Chuỗi bên Đồng phân quang học acid amin Các sinh vật tổng hợp sử dụng L- acid amin Acid amin có gốc R khơng phân cực Tính kỵ nước •Prolin (pro, P) – vịng “imino acid” •Glycin (gly, G)– acid amin khơng có đồng phân quang học, khơng kỵ nước •Alanin (ala, A) – R = nhóm methyl •Valin (Val, V) •Leucin (Leu, L) •Isoleucin (Ile, I) - carbon bất đối Acid amin có gốc R chứa nhân thơm  Tất kỵ nước  Gốc R nhân thơm  Hấp thụ UV 280 nm  Phenylalanin (Phe, F)  Tyrosin (Tyr, Y) -OH có khả ion hóa (pKa = 10.5)  Tryptophan (Trp, W) vịng gồm vịng indol Acid amin acid  Chứa nhóm carboxyl (tính acid yếu nhóm carboxyl)  Tích điện âm pH sinh lý  Aspartat (Asp)  Glutamat (Glu) Acid amin kiềm  Ưa nước, tích điện dương pH sinh lý  Histidin (His) – nhân imidazol tồn dạng ion dương, acid amin có khả đệm pH sinh lý  Lysin (Lys) – tích điện dương pH 7.0  Arginin (Arg) - guanidinium ion ln tích điện dương, acid amin có tính kiềm H+ H pKa = 6.0 +: Acid amin có gốc R phân cực khơng tích điện  R phân cực, ưa nước, tạo liên kết H  Hydroxyl Ser Thr có khả ion hóa yếu  Serin (Ser, S) – giống Ala thêm nhóm –OH  Threonin (Thr, T) – có carbon bất đối  Asparagin (Asn, N) – amid acid aspartic  Glutamin (Gln, Q) – amid acid glutamic  Methionin (Met, M) – “start” amino acid, kỵ nước, S tồn dạng liên kết thioester  Cystein (Cys,C) – S dạng sulfhydroyl (thiol), quan trọng tạo cầu disulfur tính acid yếu Tính chất acid amin  Có α-amin: Phản ứng HNO2 (Van Skyle)  Có α-carboxyl: Tạo muối, tạo ester  Tính chất lưỡng tính  Phản ứng ninhydrin: đun nóng acid amin phản ứng với ninhydrin tạo phức màu xanh tím (trừ prolin cho màu vàng)  Các phản ứng màu đặc hiệu acid amin  Phân tích acid amin: Đo quang, điện di, sắc ký Hóa học protein  Phân loại:Theo hình dạng Protein hình sợi: tỷ lệ chiều dài/chiều rộng > 10 Là protein cấu trúc Protein hình cầu: tỷ lệ chiều dài/ chiều rộng < 10 Là protein chức  Phân loại: Theo cấu tạo Protein thuần: Chỉ aa cấu tạo lên Protein tạp: ngồi aa cịn có thành phần khác khơng phải aa (nhóm ngoại) CẤU TRÚC CỦA PROTEIN Các loại liên kết phân tử protein:  Liên kết peptid: -CO-NH-  Liên kết disulfur: –S-S-  Liên kết hydro: H (-NH-) và O (–CO-)  Liên kết ion (liên kết muối, liên kết tĩnh điện): -COO- (aa acid) và –NH3+ (aa base)  Tương tác kỵ nước (Van der Walls): Các gốc R Sự tạo thành liên kết Peptid Các liên kết bình ổn cấu trúc protein Tĩnh điện/ion Tương tác kỵ nước Liên kết Hydrogen Liên kết Disulfur Cấu trúc bậc  Cấu trúc bậc protein số lượng, loại trình tự xếp acid amin chuỗi polypeptid tạo nên  Liên kết định cấu trúc bậc liên kết peptid  Các protein khác có cấu trúc bậc khác Cấu trúc bậc hai Cấu trúc xoắn  (Alpha helix) Cấu trúc gấp nếp beta (b-sheet) Cấu trúc xoắn alpha (-helix) •Phổ biến protein •Liên kết H bình ổn cấu trúc bậc •Xoắn trái gặp tự nhiên! Cấu trúc xoắn alpha Gấp nếp Beta  Cấu trúc gấp nếp Beta tạo thành từ nhiều chuỗi beta xếp cạnh  Các chuỗi song song đối song  Cấu trúc đối song ổn định Cấu trúc bậc ba Tất protein hình cầu có cấu trúc bậc Các phân tử protein có cấu trúc bậc bẻ gập lại tạo cấu trúc khơng gian chiều hình cầu NHÂN HEM PHÂN TỬ MYOGLOBIN Myoglobin protein có tế bào Các liên kết sulfur, liên kết ion, tương tác kỵ nước cầu disulfur bình ổn cấu trúc bậc Cấu trúc bậc beta chain beta chain Chỉ protein có từ chuỗi Polypeptid trở lên có cấu trúc bậc bốn Các liên kết ion, tương tác kỵ nước bình ổn cấu trúc bậc bốn alpha chain alpha chain iron-containing haem group Phân tử Hemoglobin Tính chất lý hóa protein  Tính chất lưỡng tính: Tùy theo pH mơi trường mà protein tồn dạng tích điện âm, dương hay trung hòa điện  pH đẳng điện protein pH môi trường mà đó protein tồn dạng trung hịa điện  Tính hịa tan: Protein hình cầu tan nước hay dung dịch muối lỗng tạo dung dịch keo Dung dịch keo bền vững nhờ tích điện dấu tiểu phân keo lớp áo nước Tính chất lý hóa protein  Tính kết tủa: Loại bỏ lớp áo nước trung hịa điện tích protein kết tủa  Sự biến tính: cấu trúc bậc 2, 3, bị phá vỡ (các liên kết bị phá vỡ trừ liên kết peptid) Chức sinh học protein  Vai trò cấu trúc  Vai trò xúc tác: enzym  Vai trò vận chuyển  Vai trò bảo vệ  Vai trò vận động  Vai trò điều hòa  Các vai trò khác ... loại acid amin Trình bày liên kết phân tử protein, bậc cấu trúc protein Trình bày tính chất lý hóa protein ứng dụng Trình bày vai trị sinh học protein HÓA HỌC ACID AMIN  Định nghĩa: Acid amin. .. Đồng phân quang học acid amin Các sinh vật tổng hợp sử dụng L- acid amin Acid amin có gốc R khơng phân cực Tính kỵ nước •Prolin (pro, P) – vịng “imino acid? ?? •Glycin (gly, G)– acid amin khơng có... xanh tím (trừ prolin cho màu vàng)  Các phản ứng màu đặc hiệu acid amin  Phân tích acid amin: Đo quang, điện di, sắc ký Hóa học protein  Phân loại:Theo hình dạng Protein hình sợi: tỷ lệ chiều