của prụtờin
Cấu trỳc của prụtờin
a) Cấu trỳc hoỏ học:
- Là hợp chất hữu cơ gồm 4 nguyờn tố cơ bản C, H, O, N thường cú thờm S va` đụi lỳc cú P.
- Thuộc loại đại phõn tử, phõn tử lớn nhất dài 0,1 micromet, phõn tử lượng cú thể đạt tới 1,5 triệu đ.v.C.
- Thuộc loại đa phõn tử, đơn phõn là cỏc axit amin.
- Cú hơn 20 loại axit amin khỏc nhau tạo nờn cỏc prụtờin, mỗi axit amin cú 3 thành phần: gốc cacbon (R), nhúm amin (-NH2) và nhúm cacbụxil (-COOH), chỳng khỏc nhau bởi gốc R. Mỗi axit amin cú kớch thước trung bỡnh 3Å .
- Trờn phõn tử cỏc axit amin liờn kết với nhau bằng cỏc liờn kết peptit tạo nờn chuỗi pụlipeptit. Liờn kết peptit được tạo thành do nhúm cacbụxil của axit amin này liờn kết với nhúm amin của axit amin tiếp theo và giải phúng 1 phõn tử nước. Mỗi phõn tử prụtờin cú thể gồm 1 hay nhiều chuỗi pụlipeptit cựng loại hay khỏc loại.
- Từ 20 loại axit amin kết hợp với nhau theo những cỏch khỏc nhau tạo nờn vụ số loại prụtờin khỏc nhau (trong cỏc cơ thể động vật, thực vật ước tớnh cú khoảng 1014 – 1015 loại prụtờin). Mỗi loại prụtờin đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trỡnh tự sắp xếp cỏc axit amin trong phõn tử. Điều đú giải thớch tại sao trong thiờn nhiờn cỏc prụtờin vừa rất đa dạng, lại vừa mang tớnh chất đặc thự.
b) Cấu trỳc khụng gian
Prụtờin cú 4 bậc cấu trỳc cơ bản.
- Cấu trỳc bậc 1: do cỏc axit amin liờn kết với nhau bằng liờn kết peptit, đứng ở đầu mạch pụlipeptit là nhúm amin, cuối mạch là nhúm cacboxyl.
- Cấu trỳc bậc 2: cú dạng xoắn trỏi, kiểu chuỗi anpha, chiều cao một vũng xoắn 5,4Å với 3,7 axit amin / 1 vũng xoắn cũn ở chuỗi bờta mỗi vũng xoắn lại cú 5,1 axit amin. Cú những prụtờin khụng cú cấu trỳc xoắn hoặc chỉ cuộn xoắn ở một phần của pụlipeptit. - Cấu trỳc bậc 3: Là hỡnh dạng của phõn tử prụtờin trong khụng gian ba chiều, do xoắn cấp 2 cuốn theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại prụtờin, tạo thành những khối hỡnh cầu. - Cấu trỳc bậc 4: Là những prụtờin gồm 2 hoặc nhiều chuỗi pụlipeptit kết hợp với nhau. Vớ dụ, phõn tử hờmụglụbin gồm 2 chuỗi anpha và 2 chuỗi bờta, mỗi chuỗi chứa một nhõn hem với một nguyờn tử Fe.
Cơ chế tổng hợp prụtờin.
Gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Tổng hợp ARN để chuyển thụng tin di truyền từ gen sang sản phẩm prụtờin (xem phần tổng hợp ARN)
Giai đoạn 2: Tổng hợp prụtờin ở tế bào chất gồm 4 bước cơ bản
+ Bước 1: Hoạt hoỏ axit amin. Cỏc axit amin tự do cú trong bào chất được hoạt hoỏ nhờ gắn với hợp chất giàu năng lượng ađenụzintriphụtphat (ATP) dưới tỏc dụng của một số loại enzim. Sau đú, nhờ một loại enzim đặc hiệu khỏc, axit amin đó được hoạt hoỏ lại liờn kết với tARN tương ứng để tạo nờn phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN).
+ Bước 2: Mở đầu chuỗi pụlipeptit cú sự tham gia của ribụxụm , bộ ba mở đầu AUG, tARN axit amin mở đầu tiến vào ribụxụm đối mó của nú khớp với mó mở đầu trờn mARN theo NTBS. Kết thỳc giai đoạn mở đầu
+ Bước 3: Kộo dài chuỗi pụlipeptit, tARN vận chuyển axit amin thứ nhất tiến vào ribụxụm đối mó của nú khớp với mó mở đầu của mARN theo nguyờn tắc bổ sung. aa1 – tARN tới vị trớ bờn cạnh, đối mó của nú khớp với mó của axit amin thứ nhất trờn mARN theo nguyờn tắc bổ sung. Enzim xỳc tỏc tạo thành liờn kết peptit giữa axit amin mở đầu và axit amin thứ nhất. Ribụxụm dịch chuyển đi một bộ ba trờn mARN (sự chuyển vị) làm cho tARN mở đầu rời khỏi ribụxụm. Tiếp đú, aa2 – tARN tiến vào ribụxụm, đối mó của nú khớp với mó của axit amin thứ hai trờn mARN theo nguyờn tắc bổ sung.
Liờn kết peptit giữa aa1 và aa2 được tạo thành. Sự chuyển vị lại xảy ra, và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi ribụxụm tiếp xỳc với bộ ba tiếp giỏp với bộ ba kết thỳc phõn tử chuỗi polipeptit lỳc này cú cấu trỳc
aaMĐ – aa1 – aa2 ... aan vẫn cũn gắn với tARN axit amin thứ n.
+ Bước 4: Kết thỳc chuỗi pụlipeptit, Ribụxụm chuyển dịch sang bộ ba kết thỳc lỳc này ngừng quỏ trỡnh dịch mó 2 tiểu phần của ribụxụm tỏch nhau ra tARN, axit amin cuối cựng được tỏch khỏi chuỗi polipeptit. Một enzim khỏc loại bỏ axit amin mở đầu giải phúng chuỗi pụlipeptit.
Cần lưu ý trờn mỗi mARN cựng lỳc cú thể cú nhiều ribụxụm trượt qua với khoảng cỏch là 51Å → 102Å. Nghĩa là trờn mỗi mARN cú thể tổng hợp nhiều prụtờin cựng loại.