Cao Đăng Nguyên, Hồ Trung Thông 1 Protein và vai trò sinh học của chúng



tải về 1.88 Mb.
trang1/21
Chuyển đổi dữ liệu28.04.2018
Kích1.88 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21
Chương 1        

HÓA HỌC PROTEIN

Cao Đăng Nguyên, Hồ Trung Thông

 

1.1 Protein và vai trò sinh học của chúng


1.1.1 Khái niệm về protein

Protein là một nhóm các hợp chất đại phân tử sinh học, cùng với polysaccharide, lipid và nucleic acid, tạo nên các hợp phần chủ yếu của cơ thể sống. Một cách cụ thể, protein là các polymer được tạo nên từ các trình tự xác định các amino acid. Protein là hợp chất hữu cơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất trong cơ thể sống. Về mặt số lượng, protein chiếm không dưới 50% trọng lượng khô của tế bào. Từ lâu người ta đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt động sống trong cơ thể sinh vật. Ngoài vai trò là thành phần chính trong cấu trúc của tế bào và mô, protein còn có nhiều chức năng phong phú khác quyết định những đặc điểm cơ bản của sự sống như sự truyền đạt thông tin di truyền, sự chuyển hoá các chất. Thật vậy, các enzyme, các kháng thể chống lại bệnh tật, các hormon dẫn truyền các tín hiệu trong tế bào, ... đều có bản chất là protein. Ngày nay, khi hiểu rõ vai trò to lớn của protein đối với cơ thể sống, người ta càng thấy rõ tính chất duy vật và ý nghĩa của định nghĩa thiên tài của Engels P.: “Sự sống là phương thức tồn tại của những thể protein”. Với sự phát triển của khoa học, vai trò và ý nghĩa của protein đối với sự sống ngày càng được khẳng định. Cùng với nucleic acid, protein là cơ sở vật chất của sự sống.

1.1.2 Vai trò sinh học của protein

1.1.2.1 Tạo hình

Ngoài các protein làm nhiệm vụ cấu trúc như vỏ virus, màng tế bào, còn gặp những protein thường có dạng sợi như: sclerotin có trong lớp vỏ ngoài sâu bọ; fibrolin của tơ tằm, nhện; collagen, elastin của mô liên kết, mô xương. Collagen đảm bảo cho độ bền và tính mềm dẻo của mô liên kết.

1.1.2.2 Xúc tác

Hầu hết tất cả các phản ứng xảy ra trong cơ thể đều do các protein đặc biệt đóng vai trò xúc tác. Những protein này được gọi là các enzyme. Mặc dầu gần đây người ta đã phát hiện được một loại RNA có khả năng xúc tác quá trình chuyển hoá tiền RNA thông tin (pre-mRNA) thành RNA thông tin (mRNA), nghĩa là enzyme không nhất thiết phải là protein. Tuy nhiên, hầu hết các phản ứng diễn ra trong các cơ thể sống đều được xúc tác bởi các enzyme có bản chất protein. Bởi vậy, định nghĩa có tính chất kinh điển: enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hoá học, là chất xúc tác sinh học vẫn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Hiện nay người ta biết được khoảng 3.500 enzyme khác nhau, trong số đó nhiều enzyme đã được tinh sạch, kết tinh và nghiên cứu cấu trúc.

1.1.2.3 Bảo vệ

Ngoài vai trò là chất xúc tác và tạo cấu trúc cho tế bào và mô, protein còn có chức năng chống lại bệnh tật để bảo vệ cơ thể. Đó là các protein tham gia vào hệ thống miễn dịch. Đặc biệt nhiều loại protein thực hiện các chức năng riêng biệt tạo nên hiệu quả miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu. Các protein miễn dịch được nhắc đến nhiều hơn cả là các kháng thể, bổ thể và các cytokine. Ngoài ra, một số protein còn tham gia vào quá trình đông máu để chống mất máu cho cơ thể. Một số loài có thể sản xuất ra những độc tố có bản chất protein như enzyme nọc rắn, lectin,  ... có khả năng tiêu diệt kẻ thù để bảo vệ cơ thể.

1.1.2.4 Vận chuyển

Trong cơ thể động vật có những protein làm nhiệm vụ vận chuyển như hemoglobin, mioglobin, hemocyanin vận chuyển O2, CO2 và H+  đi khắp các mô, các cơ quan trong cơ thể. Ngoài ra còn có nhiều protein khác như lipoprotein vận chuyển lipid, seruloplasmin vận chuyển đồng (Cu) trong máu ... Một trong những protein làm nhiệm vụ vận chuyển được nhắc đến nhiều nhất đó là hemoglobin.

1.1.2.5 Vận động

Nhiều protein làm nhiệm vụ vận động co rút như myosin và actin ở sợi cơ, chuyển vị trí của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào, ...

1.1.2.6 Dự trữ và dinh dưỡng

Các protein làm nhiệm vụ dự trữ như casein của sữa, ovalbumin của trứng, feritin của lách (dữ trữ sắt) v.v... Protein dự trữ này chính là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho các tổ chức mô, phôi phát triển.

1.1.2.7 Dẫn truyền tín hiệu thần kinh

Nhiều loại protein tham gia vào quá trình dẫn truyền tín hiệu thần kinh đối với các kích thích đặc hiệu như sắc tố thị giác rodopsin ở võng mạc mắt.

1.1.2.8 Điều hoà

Nhiều protein có khả năng điều hoà quá trình trao đổi chất thông qua việc tác động lên bộ máy thông tin di truyền như các hormon, các protein ức chế đặc hiệu enzyme … Một ví dụ điển hình là các protein repressor ở vi khuẩn có thể làm ngừng quá trình sinh tổng hợp enzyme từ các gene tương ứng.

1.1.2.9 Cung cấp năng lượng

Protein là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể sống. Khi thủy phân protein, sản phẩm tạo thành là các amino acid, từ đó tiếp tục tạo thành hàng loạt các sản phẩm trong đó có các keto acid, aldehyd và carboxylic acid. Các chất này đều bị oxy hoá dần dần tạo thành CO2 và H2O đồng thời giải phóng ra năng lượng.

1.2 Cấu tạo của phân tử protein


1.2.1 Thành phần nguyên tố

Cho đến nay người ta đã thu được nhiều loại protein tinh khiết ở dạng tinh thể. Đã từ lâu thành phần các nguyên tố hoá học của các protein phân lập đã được nghiên cứu kỹ. Thông thường trong cấu trúc của protein gồm bốn nguyên tố chính là C, H, O và N với tỷ lệ C  50%, H  7%, O  23% và N  16%. Điều đáng lưu ý là tỷ lệ N trong protein khá ổn định. Lợi dụng tính chất này, để định lượng protein theo phương pháp Kjeldahl người ta tính lượng N rồi nhân với hệ số vốn đã được quy định tùy theo đối tượng nghiên cứu. Ngoài ra trong protein còn gặp một số nguyên tố khác như S ( 0-3%), P, Fe, Zn, Cu, ...



C





1.2.2 Amino acid - đơn vị cấu tạo cơ bản của protein

1.2.2.1 Cấu tạo chung

Amino acid là chất hữu cơ mà phân tử chứa ít nhất một nhóm carboxyl (-COOH) và ít nhất một nhóm amin (-NH2), trừ prolin chỉ có nhóm NH (thực chất là một imino acid). Trong phân tử các amino acid tồn tại trong tự nhiên, các nhóm -COOH và -NH2 đều gắn với carbon ở vị trí . Hầu hết các amino acid thu nhận được khi thuỷ phân protein đều ở dạng L-. Như vậy các amino acid chỉ khác nhau ở mạch nhánh (được ký hiệu là R trong hình 1.1).

1.2.2.2 Phân loại theo quan điểm hoá học

Hiện nay người ta phân loại amino acid theo nhiều cách khác nhau. Mỗi cách phân loại đều có ý nghĩa và mục đích riêng. Tuy nhiên, các cách phân loại này đều dựa trên cấu tạo hóa học hoặc một số tính chất của gốc R. Ví dụ: có người chia các amino acid thành 2 nhóm chính là nhóm mạch thẳng và nhóm mạch vòng. Trong nhóm mạch thẳng lại tùy theo sự có mặt của số nhóm carboxyl hay số nhóm amin mà chia ra thành các nhóm nhỏ, nhóm amino acid trung tính (chứa một nhóm -COOH và một nhóm -NH2); nhóm amino acid kiềm tính (chứa một nhóm -COOH và hai nhóm -NH2); nhóm amino acid có tính acid (chứa hai nhóm -COOH và một nhóm -NH2). Trong nhóm mạch vòng lại chia ra thành nhóm vòng thơm hay dị vòng, ... Có người lại dựa vào tính phân cực của gốc R từ đó chia các amino acid thành 4 nhóm: nhóm không phân cực hoặc kỵ nước, nhóm phân cực nhưng không tích điện, nhóm tích điện dương và nhóm tích điện âm.

Ở đây chúng tôi xin được giới thiệu cách phân loại các amino acid một cách chung nhất. Theo cách này dựa vào gốc R, các amino acid được chia thành 5 nhóm:

Nhóm I: Gồm 7 amino acid có gốc R không phân cực và kỵ nước, đó là: glycine, alanine, proline, valine, leucine, isoleucine và methionine.



Nhóm II: Gồm 3 amino acid có gốc R chứa nhân thơm, đó là phenylalanine, tyrosine và tryptophan.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương