III. Một số phƣơng pháp nghiên cứu hoá sinh
1.3.5. Sự biến tính của protein
1.3.5.1. Khái niệm về biến tính
Dƣới tác dụng của các tác nhân vật lý (tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học) hoặc hoá học (axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng, tanin), protein bị biến đổi các cấu hình bậc
30
hai, ba và bốn không phá huỷ cấu trúc bậc nhất, kèm theo các tính chất tự nhiên ban đầu của nó bị mất đi, hiện tƣợng đó gọi là sự biến tính protein.
Tính chất của protein sau khi bị biến tính: - Độ hoà tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nƣớc - Khả năng giữ nƣớc bị giảm
- Mất hoạt tính sinh học ( tính chất enzim hay tính chất miễn dịch )
- Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do xuất hiện các liên kết peptit ứng với vùng tác dụng đặc hiệu của enzim.
- Tăng độ nhớt
- Mất khả năng kết tinh.
Biến tính có thể là thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch. Thƣờng khi cầu disunfit bị phá huỷ thì biến tính là bất thuận nghịch.
1.3.5.2. Tác nhân biến tính
a. Nhiệt độ
Dƣới tác dụng của nhiệt độ thì phân tử protein bị giãn mạch. Ví dụ, phân tử
serumalbumin có hình elip với tỷ lệ dài / rộng = 3, khi bị biến tính tỷ lệ đó tăng lên 5,5. Tốc độ biến tính phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Ví dụ, khi tăng lên 100C thì vận tốc một phản ứng hoá học bình thƣờng tăng lên 2 lần trong khi đó vận tốc biến tính protein tăng lên 600 lần.
Sự biến tính protein do nhiệt phụ thuộc vào: bản chất và nồng độ protein, hoạt độ nƣớc, pH, lực ion cũng nhƣ bản chất của các ion có mặt. Sau biến tính nhiệt độ hoà tan của protein giảm xuống.
Protein bị biến tính cả trong trƣờng hợp nhiệt độ thấp. Ví dụ, protein của đậu tƣơng, gliadin, protein của trứng và sữa thƣờng bị kết tủa khi ở nhiệt độ lạnh đông. Các protein có tỷ lệ axitamin kỵ nƣớc / axitamin có cực cao thì rất dễ bị biến tính ở nhiệt độ thấp.
b. Xử lý cơ học: nhƣ nhào trộn hoặc cán bột mì, tạo ra các lực cắt cũng làm biến tính protein, Động tác kéo lặp đi lặp lại nhiều lần cũng làm biến tính protein.
c. Tia bức xạ: các bức xạ tia cực tím thƣờng bị hấp thụ bởi các gốc axit amin thơm, do đó có thể dẫn đến làm biến đổi hình thể và nếu mức năng lƣợng đủ cao thì làm đứt đƣợc các cầu disulfua. Các bức xạ của tia và các tia ion hoá cũng làm biến đổi hình thể, oxyhoá một số gốc axit amin, phá huỷ cầu đồng hoá trị, ion hoá và tạo thành các gốc protein tự do, cũng gây ra phản ứng tái tổ hợp và trùng hợp protein.
d. pH: khi thay đổi pH quá cao hoặc quá thấp cũng làm biến tính protein.
e. Ion kim loại: các ion kim loại kiềm (Na, K) chỉ tác dụng một cách hạn chế với protein, các ion kim loại kiềm thổ Ca, Mg hoạt động hơn. Các ion kim loại chuyển tiếp Cu, Fe, Hg, Ag phản ứng nhanh với protein, một số chất tạo phức bền.
g. Dung môi hữu cơ: các dung môi hữu cơ là tác nhân biến tính protein. Các dung môi hữu cơ không cực có thể xâm nhập vào các vùng kỵ nƣớc, phá huỷ các tƣơng tác kỵ nƣớc do đó dễ dàng làm cho biến tính protein. Các hợp chất hữu cơ nhƣ urê, guanidin có khả năng phá huỷ các liên kết hydro do đó cũng làm biến tính protein.
Các chất hoạt động bề mặt phá huỷ các liên kết kỵ nƣớc làm giãn mạch protein. Các chất khử (xistein, vitamin C) phá huỷ cầu disunfua làm biến đổi hình thể protein.