CHUYỂN hóa PROTEIN và ACID AMIN (hóa SINH ĐỘNG vật)

CHUYỂN HÓA PROTEIN VÀ ACID AMIN TRAO ĐỔI PROTEIN VÀ ACID AMIN - Nội dung chủ yếu q/trình sống th/giới SV, chiếm vị trí q/trọng nc TĐC - Thơng 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 khơng có 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 mơ bào có tính đ/hiệu cao Các protein TĂ (ngoại sinh) muốn hấp thu, protein mô bào (nội sinh) muốn vào vịng chuyển hố, 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/hố 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 đơng 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 khơng 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 mơ 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 Chứng tỏ: có enzyme thích hợp, hồn tồn 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 hồn 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 Q trình có giai đoạn: - Hoạt hố 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 hố) SV bậc cao (tế bào Eukaryote), Met khơng 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/trị 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 tRNAMet (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 ... Các protein TĂ (ngoại sinh) muốn hấp thu, protein mô bào (nội sinh) muốn vào vịng chuyển hố, trước hết phải ph/giải thành aa tự - Q/t t/hoá protein q/t th/phân lk peptide, làm tính đ/hiệu protein. .. có đường STH acid amin: 8.7 Sinh tổng hợp protein - Cùng với AN, protein chất liệu sống STH protein vấn đề c/bản s/học ph/tử Vai trị s/học protein vơ q/trọng ph/phú C/năng hàng đầu protein x/tác... Phản ứng khử nhóm amin - Phản ứng chuyển nhóm amin, - Phản ứng khử nhóm carboxyl 8.3.1 Phản ứng khử nhóm amin Hai cách thực pứ khử amin phổ biến giới SV (đv thvật bậc cao): - Khử amin ơxy hố oxidase