zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Công nghệ protein và enzyme: Chương 1 - TS. Nguyễn Xuân Cảnh

Chia sẻ: Caphesuadathemmatong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Báo xấu

50
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ protein và enzyme: Chương 1 Protein cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm protein; Phân loại protein; Cấu trúc phân tử protein; Các liên kết hóa học trong phân tử protein; Tính chất của protein; Phương pháp định tính và định lượng protein. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ protein và enzyme: Chương 1 - TS. Nguyễn Xuân Cảnh

9/18/2020 CÔNG NGHỆ PROTEIN-ENZYME PROTEIN-ENZYME TECHNOLOGY • Giảng viên: TS. Nguyễn Xuân Cảnh • Email: nxcanh@vnua.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH • Hóa sinh học. Phạm Thị Chân Châu, Trần Thị Áng. Nhà xuất bản Giáo dục. 2005. • Hóa sinh công nghiệp. Lê Ngọc Tú. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 2004. • Enzyme ứng dụng. Phạm Thị Chân Châu, Phan Tuấn Nghĩa. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 2007. • Biochemistry (Fifth edition). Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. W. H. Freeman and Company. 2001 • Biochemistry : The chemical reaction of living cells (Fifth edition). David E. Metzler. ELSEVIER. 2003 • Enzyme in Industry: Production and Applications. Wolfgang Aehle. WILLEY-BLACKWELL. 2004. 1
9/18/2020 NỘI DUNG CHÍNH • Protein • Enzyme • Các phương pháp nghiên cứu protein và enzyme • Ứng dụng của protein và enzyme • Công nghệ trong nghiên cứu và sản xuất protein/ enzyme • Công nghệ AND tái tổ hợp trong sản xuất và cải biến protein/ enzyme • Enzyme cố định Chương 1.Protein 1.1. Khái niệm protein 1.2. Phân loại protein 1.3. Cấu trúc phân tử protein 1.4. Các liên kết hóa học trong phân tử protein 1.5. Tính chất của protein 1.6. Phương pháp định tính và định lượng protein 2
9/18/2020 1.1. Khái niệm chung • Protein là những đại phân tử sinh học, được tìm thấy trong tất cả các tế bào sống • Protein tham gia vào tất các các quá trình và chức năng sống của cơ thể • Protein được tạo bởi các amino acid (chuỗi polypeptide), chúng liên kết với nhau bởi liên kết peptide –CO-NH- • Chỉ có 20 amino acid tiêu chuẩn tồn tại trong các sinh vật sống. • 20 amino acid  vô vàn các protein khác nhau dựa vào các tổ hợp sắp xếp của các amino acid  số lượng vô cùng lớn các cấu trúc khác nhau. • Trình tự các amino acid được xác định bởi ADN Đơn vị Dalton ? Nhà hóa học, vật lý học, thiên văn học người Anh Tiên phong trong thuyết nguyên tử hiện đại Nghiên cứu bệnh mù màu Da là đơn vị khối lượng được định nghĩa là 1/12 khối lượng của một nguyên tử C (ở trạng thái cơ bản). 1 Da có giá trị =1.660538782(83)×10−27 kg 1 Da xấp xỉ bằng khối lượng của 1 proton hoặc 1 neutron. John Dalton (1766-1844) 3
9/18/2020 Thành phần cấu tạo Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố: C: 50-55% O: 21-24% H: 6,5-7,3% N: 15-18% S: 0-0,24% (chỉ có mặt ở một số protein) Ngoài các nguyên tố trên, một số protein còn chứa một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca Lịch sử nghiên cứu protein • PROTEIN, tiếng Hy Lạp (prota) có nghĩa là “quan trọng trước tiên”. • Năm 1838, Jons Jakob Berzelius đã sử dụng để mô tả những phân tử hữu cơ có khối lượng phân tử lớn. Protein được sử dụng để mô tả những hợp chất hữu cơ có tầm quan trọng trong dinh dưỡng động vật • 1926, James B. Sumner chứng minh các enzyme có thể được phân lập và kết tinh. • 1955, Sir Frederick Sanger xác định trình tự insulin. Đây là bằng chứng chứng tỏ rằng các protein có cấu trúc đặc thù. • 1958, cấu trúc 3 chiều của haemoglobin và myoglobin được làm sáng tỏ bởi Max Perutz và Sir John Cowdery Kendrew bằng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X. 4
9/18/2020 Thành tựu nghiên cứu Protein Đến nay hơn 10.000 cấu trúc protein đã được làm sáng tỏ ở mức độ nguyên tử. Hàng triệu đột biến cho phép nghiên cứu phương thức các protein thay đổi các đặc điểm. Mô phỏng bằng máy tính cho phép mô hình hóa các đặc điểm của protein.  Vấn đề tồn đọng? Protein problems !!! 1. Protein structure or folding of protein Amino acid sequence  folding  3 D structure  Dự đoán cấu trúc dựa vào trình tự amino acid? 2. Protein evolution Bao nhiêu protein được hình thành trong suốt quá trình tiến hóa? 3. Protein crystallisation Dự đoán cấu trúc trong các điều kiện khi mà protein được kết tinh? 5
9/18/2020 1.2. Phân loại Protein • Vi khuẩn E.coli nhỏ bé, mỗi tế bào cũng có khoảng 3000 protein khác nhau. • Cho đến nay không thể dự đoán được tổng số các protein khác nhau có mặt trong tự nhiên • Phân loại protein? Phân loại protein dựa vào chức năng • Enzymes: • Hormones: insulin, lipotropin, prolactin, nọc độc rắn • Protein vận chuyển: cytochrome C, haemoglobin và myoglobin, albumin vận chuyển axit béo trong máu, các protein đóng vai trò vận chuyển ion (bơm, kênh) • Immunoglobulin hoặc kháng thể • Điều hòa hoạt động gen (transcription factor) • Protein cấu trúc: duy trì cấu trúc của các thành phần sinh học: Collagen, elastin, α- keratin, sklerotin, fibroin, peptidoglican (vi khuẩn) • Protein vận động: Chuyển năng lượng hóa học thành năng lượng cơ học (Actin và myosin), tubulin. • Thụ thể (receptors): Nhận tín hiệu và truyền tín hiệu (glycoprotein, transmembrane protein) • Protein tín hiệu: Các protein này thay đôi cấu hình khi có mặt của các phân tử tín hiệu (GTPases) • Protein dự trữ: ovalbumin trứng, casein sữa 6
9/18/2020 Phân loại protein dựa vào sự cải biến sau dịch mã • Native proteins: Không có sự thay đổi sau dịch mã • Glico-proteins: gắn với các oligosaccharide mạch thẳng hay mạch nhánh • Cleaved proteins: sau dịch mã sẽ bị cắt thành 2 hay nhiều mảnh • Proteins with disulphide bonds: các cặp amino acid cysteins được nối với nhau qua cầu S-S • Protein complexes: tồn tại ở dạng homo hoặc hetero • Chemically modified proteins: gốc amino acid bị cải biến hóa học (gắn cộng hóa trị với các hợp chất hóa học) • Prions: bị cuộn gấp nếp theo một cách khác thường hoặc thay đổi cấu hình ngay khi được dịch mã Phân loại protein dựa vào cấu trúc và khả năng hòa tan Dựa vào hình dạng và khả năng hòa tan Protein dạng sợi (fibrous protein) Protein hình cầu (Globular proteins) Dựa vào tính phức tạp và khả năng kết hợp với các thành phần khác Protein phức hợp (protein kết hợp với các thành phần khác) 7
9/18/2020 Protein dạng sợi và dạng cầu Protein khung tế bào (Cytoskeletal proteins) Actin Arp2/3 (Actin related protein 2, 3) Coronin Dystrophin FtsZ % (Filamenting temperature-sensitive mutant Z) Keratin Myosin Spectrin Tau (protein) Tubulin 1.3. Cấu trúc của protein Cấu trúc 3-D của phân tử Myoglobin 8
9/18/2020 Các bậc cấu trúc của protein Bậc I Bậc II Bậc III Bậc IV 9
9/18/2020 Tên Acid Amin Ký hiệu Ký hiệu Tên Acid Amin Ký hiệu Ký hiệu 03 ký tự 01 ký tự 03 ký tự 01 ký tự Alanine Ala A Leucine Leu L Arginine Arg R Lysine Lys K Asparagine Asn N Methionine Met M Aspartic acid Asp D Phenylalanine Phe F Cysteine Cys C Proline Pro P Glutamine Gln Q Serine Ser S Glutamic Acid Glu E Threonine Thr T Glycine Gly G Tryptophan Trp W Histidine His H Tyrosine Tyr Y Isoleucine Ile I Valine Val V Đặc điểm cấu tạo và phân loại amino acid L-isomer là dạng axit amin phổ biến tìm thấy trong các protein 10
9/18/2020 Các amino acid dạng Nonionic và Zwitterion Zwitterion = Lưỡng tính Axit yếu Base yếu Các amino acid không phân cực (Nonpolar)/ kỵ nước (Hydrophobic) Glycine (Gly) Methionine (Met) Alanine (Ala) Phenylalanine (Phe) Valine (Val) Proline (Pro) Leucine (Leu) Tryptophan (Trp) Isoleucine (Ile) 11
9/18/2020 Các amino acid phân cực (Polar)/ ưa nước (Hydrophilic) Serine (Ser) Cysteine (cys) Threonine (Thr) Asparagine (Asn) Glutamine (Gln) Tyrosine (Tyr) Các amino acid mang điện âm Aspartic acid (Asp) Glutamic acid (Glu) Các amino acid mang điện dương Lysine (Lys) Arginine (Arg) Histidine (His) His đóng vai trò quan trọng trong chức năng xúc tác của enzyme, thường thấy ở trung tâm hoạt động 12
9/18/2020 Các amino acid cần thiết ở người Essential Amino Acids in Humans Trong số 20 axit amin thường gặp trong phân tử protein có một số axit amin mà cơ thể người và động vật không thể tự tổng hợp được mà phải đưa từ ngoài vào qua thức ăn được gọi là axit amin cần thiết hoặc axit amin không thay thế. Arginine* Lysine Histidine* Methionine Isoleucine Threonine Leucine Phenylalanine Valine Tryptophan * Cần thiết ở trẻ em, nhưng không cần thiết ở cơ thể trưởng thành Đồng phân của các amino acid Tồn tại ở dạng đồng phân lập thể (dạng D hay dạng L) L: quay trái (levorotatory); D: quay phải (dextrorotatory) 13
9/18/2020 Một số amino acid không phổ biến tìm thấy trong protein Cấu trúc bậc I 1. Là thành phần và trình tự sắp xếp các gốc amino acid trong mạch polypeptide. Cấu trúc này được giữ bền vững dựa vào liên kết cộng hóa trị. 2. Liên kết peptide được tạo thành do phản ứng kết hợp giữa nhóm alpha carboxyl của một amino acid này và một nhóm alpha amine của một amino acid khác. Phản ứng loại đi một phân tử nước. 3. Sản phẩm của phản ứng giữa 2 amino acid gọi là dipeptide...nhiều hơn được gọi là tri-, tetra-, penta-peptide và polypeptide. 14
9/18/2020 Sự hình thành liên kết peptide Ca COO- NH3+ Ca amino acid 1 amino acid 2 Cấu trúc bậc 2 • Các cấu trúc không gian (bậc 2, 3, 4) hình thành nên các cấu trúc gọi là motifs và domains. • Cấu trúc bậc 2 thường xảy ra ở những vùng cục bộ, được duy trì chủ yếu nhờ các liên kết hydro giữa các nguyên tử trong mạch peptide. • Những cấu trúc gọi là: xoắn ngẫu nhiên (random coil), xoắn thòng lọng (loop) thường không có cấu trúc bậc 2 ổn định. • Có 2 cấu trúc xoắn bậc 2 ổn định: Xoắn alpha (a-Helix) và phiến gấp nếp beta (-sheet). • Hai cấu trúc xoắn này thường thấy ở trong lõi của các protein, điều đó giải thích tại sao các xoắn lòng lọng thường nhìn thấy ở vùng bên ngoài của phân tử. 15
9/18/2020 Phiến gấp nếp Beta (-Sheet) Đặc điểm phiến β • β-sheets được hình thành bởi 2 hoặc nhiều vùng kéo dài (5  10 amino acid) • Sự gấp nếp và sắp xếp 2 phía của các vùng trình tự kéo dài hình thành nên phiến beta. • Cấu trúc được giữ ổn định nhờ các liên kết H • Các β-sheet có thể hoặc là song song hoặc đối song • Song song: các chuỗi peptide cạnh nhau cùng sắp xếp theo 1 chiều (cùng đầu N  C hoặc từ C  N) • Đối song: Ngược lại. 16
9/18/2020 NC anti-parallel loop or turn NC CN CN parallel NC NC crossover NC NC Ví dụ một phiến β gồm 4 sợi đối song trong cấu trúc tinh thể của enzym catalase a: Nhìn mặt đứng: các liên kết hydro hình thành dạng đối song giữa các nhóm NH và CO trên các sợi kế cận nhau. Nguyên tử O (đỏ), N (xanh). b: Nhìn mặt bên: Có 2 phiến β nằm gần như chồng lên nhau. Dạng gấp nếp được quan sát rõ. 17
9/18/2020 Cấu trúc xoắn alpha (a-Helix) • Một vòng xoắn gồm 3,6 gốc amino acid • Các gốc bên (R) hướng ra ngoài • Cấu trúc α-helix thường gặp ở các protein hình cầu (nhóm hòa tan). • Các liên kết hidro giữa các nhóm carboxyl của amino acid n và nhóm amin của amino acid n + 4 Các amino acid và xoắn alpha • Không phải tất cả các amino acid có xu hướng hình thành xoắn alpha • Các amino acid A, D, E, I, L và M có xu hướng hình thành xoắn alpha • Các amino acid G, P có xu hướng phá vỡ xoắn alpha • Proline hạn chế khả năng quay xung quanh trục (liên kết peptide) dẫn đến không thể kéo dài cấu trúc xoắn). • Sự phá vỡ xoắn alpha  tạo ra những kiểu gấp nếp khác góp phần hình thành nên cấu trúc hình cầu. 18
9/18/2020 myoglobin Bacteriorhodopsin Anti-parallel -sheets of lectin Parallel -sheets carbonic anhydrase 37 Super-Secondary Structure • Một số protein có những kiểu sắp xếp cấu trúc bậc 2 tạo ra các vùng domain hoặc cấu trúc motif. • Chẳng hạn như các cấu trúc helix-turn-helix (domain) có vai trò điều hòa phiên mã ở vi khuẩn. Cấu trúc leucine zipper, helix-loop-helix và zinc finger (domain) có vai trò điều hòa phiên mã ở eukaryote 19
9/18/2020 Motif và domain • Motif và domain là sự tổ hợp của các cấu trúc bậc 2. • Motif: chỉ bao gồm một vài cấu trúc bậc 2, không nhất thiết phải thực hiện chức năng • Domain: gồm nhiều cấu trúc bậc 2, phức tạp hơn và thường được định nghĩa như một đơn vị chức năng nhất định • Trong một số trường hợp motif và domain có ý nghĩa như nhau 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.