IV. Các đại phân tử sinh học.
5.Chức năng của protein.
5.1. Vai trò xúc tác:
Các enzyme là nhóm protein lớn nhất, có hàng nghìn enzyme khác nhau. Chúng xúc tác cho mỗi phản ứng sinh hóa nhất định. Mỗi một bước trong trao đổi chất đều được xúc tác bởi enzyme. Enzyme có thể làm tăng tốc độ phản ứng lên 1016 lần so với tốc độ phản ứng không xúc tác. Các enzyme tương đồng từ các loài sinh vật khác nhau thì không giống nhau về cấu trúc hóa học.
Ví dụ : tripsine của bò khác tripsine của lợn
5.2. Vai trò cấu trúc:
Protein là yếu tố cấu trúc cơ bản của tế bào và mô như protein màng, chất nguyên sinh, collagen và elastin- protein chủ yếu của da và mô liên kết; keratin - trong tóc, sừng, móng và lông...
5.3. Vai trò vận chuyển:
Làm nhiệm vụ vận chuyển chất đặc hiệu từ vị trí này sang vị trí khác, ví dụ vận chuyển O2 từ phổi đến các mô do hemoglobin hoặc vận chuyển acid béo từ mô dự trữ đến các cơ quan khác nhờ protein trong máu là serum albumin.
Các chất được vận chuyển qua màng được thực hiện bằng các protein đặc hiệu, ví dụ vận chuyển glucose hoặc các amino acid qua màng.
5.4. Vai trò vận động:
Một số protein đưa lại cho tế bào khả năng vận động, tế bào phân chia và co cơ. Các protein này có đặc điểm: chúng ở dạng sợi hoặc dạng polymer hóa để tạo sợi, ví dụ actin, myosin là protein vận động cơ. Tubolin là thành phần cơ bản của thoi vô sắc, có vai trò vận động lông, roi.
5.5. Vai trò bảo vệ:
Protein bảo vệ có một vai trò lớn trong sinh học miễn dịch. Động vật có xương sống có một cơ chế phức tạp, phát triển cao, với cơ chế này chúng ngăn ngừa những tác nhân vi sinh vật gây bệnh (virus, vi khuẩn, nấm, chất độc vi khuẩn). Chức năng này có phần liên quan đến đặc tính của chuỗi polypeptide. Hệ thống tự vệ toàn bộ, sinh học miễn dịch là một lĩnh vực khoa học phát triển độc lập. Một protein lạ (virus, vi khuẩn, nấm) xâm nhập vào máu hoặc vào mô thì cơ chế tự vệ được huy động rất nhanh. Protein lạ được gọi là kháng nguyên (antigen). Nó có một vùng gồm một trật tự xác định các nguyên tử, với vùng này nó kết hợp với tế bào lympho và kích thích tế bào này sản sinh ra kháng thể. Những tế bào lympho tồn tại trong hệ thống miễn dịch với số lượng 109 và có trên bề mặt của nó những vùng nhận, nơi mà antigen được kết hợp vào. Những vùng nhận này rất khác nhau và “phù hợp” mỗi vùng cho một antigen xác định. Những tác nhân khác nhau có những tế bào lympho xác định khác nhau với những vùng nhận phù hợp. Khi một antigen kết hợp với tế bào lympho thì nó bắt đầu sản sinh kháng thể đặc hiệu đối với tác nhân gây
bệnh. Những tế bào lympho khác không được kích thích cho việc sản sinh ra kháng thể. Có sẵn một số lượng lớn các tế bào lympho khác nhau, chúng có thể tổng hợp được rất nhanh những kháng thể khác nhau khi kháng nguyên xuất hiện. Những loại kháng thể khác nhau này là xác định, tồn tại với số lượng không đếm được, có thể một vài triệu, ở đây mỗi một loại có một vị trí kết hợp duy nhất đặc trưng. Khả năng lớn không thể tưởng tượng được của hệ thống miễn dịch đã làm cho protein lạ, protein của tác nhân gây bệnh trở thành vô hại. Những kháng thể này được gọi là globulin miễn dịch. Chúng chiếm khoảng 20% protein tổng số trong máu.
Một nhóm protein bảo vệ khác là protein làm đông máu thrombin và fibrinogen, ngăn cản sự mất máu của cơ thể khi bị thương.
5.6. Vai trò dự trữ:
Các protein là nguồn cung cấp các chất cần thiết được gọi là protein dự trữ. Protein là polymer của các amino acid và nitơ thường là yếu tố hạn chế cho sinh trưởng, nên cơ thể phải có protein dự trữ để cung cấp đầy đủ nitơ khi cần. Ví dụ, ovalbumin là protein dự trữ trong lòng trắng trứng cung cấp đủ nitơ cho phôi phát triển. Casein là protein sữa cung cấp nitơ cho động vật có vú còn non. Hạt ở thực vật bậc cao cũng chứa một lượng protein dự trữ lớn (khoảng 60%), cung cấp đủ nitơ cho quá trình hạt nảy mầm. Hạt đậu (Phaseolus vulgaris) chứa một protein dự trữ có tên là phaseolin.
Protein cũng có thể dự trữ các chất khác ngoài thành phần amino acid (N, C, H, O, và S), ví dụ ferritin là protein tìm thấy trong mô động vật kết hợp với Fe. Một phân tử ferritin (460 kDa) gắn với 4.500 nguyên tử Fe (chiếm 35% trọng lượng). Protein có vai trò là giữ lại kim loại Fe cần thiết cho sự tổng hợp những protein chứa Fe quan trọng như hemoglobin
5.7. Các chất có hoạt tính sinh học cao:
Một số protein không thực hiện bất kỳ sự biến đổi hóa học nào, tuy nhiên nó điều khiển các protein khác thực hiện chức năng sinh học, điều hòa hoạt động trao đổi chất. Ví dụ insulin điều khiển nồng độ đường glucose trong máu. Đó là một protein nhỏ (5,7 kDa), gồm hai chuỗi polypeptide nối với nhau bằng các liên kết disulfite. Khi không đủ insulin thì sự tiếp nhận đường trong tế bào bị hạn chế. Vì vậy mức đường trong máu tăng và dẫn đến sự thải đường mạnh mẽ qua nước tiểu (bệnh tiểu đường).
Một nhóm protein khác tham gia vào sự điều khiển biểu hiện gen. Những protein này có đặc tính là gắn vào những trình tự DNA hoặc để hoạt hóa hoặc ức chế sự phiên mã thông tin di truyền sang mRNA, ví dụ chất ức chế (repressor) đình chỉ sự phiên mã.