Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 5: Chuyển hóa protein và acid amin

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 5 Chuyển hóa protein và acid amin cung cấp cho người học những kiến thức như: Nhu cầu năng lượng trong quá trình tổng hợp protein; Một số kháng sinh và độc tố ức chế quá trình sinh tổng hợp protein; Operon cảm ứng mã hóa cho các enzyme dị hóa.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 5: Chuyển hóa protein và acid amin

CHƢƠNG 5. TRAO ĐỔI PROTEIN VÀ ACID AMIN - N/dung chủ yếu của q/trình sống trong th/giới SV, chiếm vị trí q/trọng nhất trong nc TĐC. Thông qua q/trình này, aa và protein (chất h/cơ mang s/sống được h/thành. - Khi nc q/trình này, hiểu được c/chế của q/trình s/trưởng và ph/triển, hiểu được hàng loạt những ng/nhân rối loạn TĐ. … → K/thức về vấn đề này vừa có ý nghĩa về lý luận, vừa có ý nghĩa về th/hành. - Sự ch/hoá protein được th/hiện liên tục trong cơ thể SV với nh/điệu và cường độ thay đổi, tuỳ theo t/chất của các mô bào và gi/đoạn ph/triển của SV.
5.1. TRAO ĐỔI AMINOACID 5.1.1. Tổng hợp acid amin Vòng luân chuyển nitơ trong tự nhiên
- Nguồn gốc N trong mọi cơ thể sống là N2 (nitơ phân tử) có trong khí quyển. Nitơ ph/ tử trơ về mặt hoá học, phần lớn các SV không sử dụng được. SV nhận nitơ dưới dạng các h/chất như NO3-, NH4+ hay dưới dạng các h/chất ph/tạp hơn như các aa. - Các VSV cố định nitơ có kh/năng khử N2 thành NH4+. Rồi NH4+ lại được các VSV nitrite hoá và nitrate hoá chuyển thành NO2- và NO3-. NO3- là dạng hợp chất chính của nitơ mà th/vật có thể hấp thu được. Trong cơ th/vật, NO3- lại bị khử thành NH4+, rồi từ đây hình thành nên các aa, protein và các hợp chất chứa nitơ khác. - Đv s/dụng protein th/vật và protein đv khác làm nguồn nitơ. Đv lại thải NH4+ và ure (là SP bài tiết của sự trao đổi các h/chất N). Ure lại bị phân giải cho ra NH4+, trong đất NH4+ cũng là SP ph/giải xác đv, th/vật chết. Ở đất, các SP này lại bị các VSV nitrite hoá và nitrate hoá ôxy hoá thành NO2- và NO3- và chất này lại được th/vật h/thu và s/dụng.
Người và đ/vật không s/dụng được các h/chất chứa N vô cơ. Th/vật có thể s/d các h/chất chứa N vô cơ để tạo các h/chất chứa N, trong đó có các aa. Q/trình này gồm nhiều g/đ: - Chuyển N vô cơ thành amoniac (NH3), - Gắn amoniac vào khung C tạo các aa sơ cấp và - Sự chuyển nhóm amin từ các aa sơ cấp cho ketoacid để tạo aa khác. Nguồn N vô cơ: nitrate và N2 trong không khí. Q/t chuyển nitrate → amoniac = q/trình khử nitrate, Q/t chuyển N2 → amoniac = q/trình cố định nitơ. Ngoài ra, th/vật có thể lấy trực tiếp amoniac từ sự phân giải aa và protein hoặc lấy từ phân bón.
a. Quá trình khử nitrate Ở thực vật bậc cao, nguồn N cơ bản để tạo amoniac là nitrate. Nitrate được hấp thụ và bị khử nhanh chóng tại rễ. Sự khử nitrate thành amoniac trải qua 2 g/đ: - Khử nitrate thành nitrite và - Khử nitrite thành ion amonium. Nitrate reductase x/t cho g/đ 1: NO3- + 2 H+ + 2 e-  NO2- + H2O Nitrite reductase xúc tác cho g/đ 2: NO2- + 8 H+ + 6 e-  NH4+ + H2O NADH+H+ hoặc NADPH+H+, chất cho điện tử được lấy từ q/t quang hợp và hô hấp của cây.
b. Quá trình cố định nitơ phân tử - B/chất hóa sinh của q/t cố định nitơ phân tử là sự khử nitơ phân tử thành amoniac. - Do vi khuẩn hiếu khí (Azotobacter) và kỵ khí (Clostridium) trong đất hay vi khuẩn quang hợp hoặc vi khuẩn Rhizobium sống cộng sinh ở nốt sần rễ cây họ đậu thực hiện. - NL cần thiết cho v/c 1 điện tử đến khử nitơ phân tử là 2ATP, → ph/trình tổng quát là: N2 + 8 H+ + 8 e- + 16 ATP  2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi - Enzyme x/tác: nitrogenase
c. Nguồn mạch carbon của các aminoacid Các con đường tổng hợp từng aa rất khác nhau, song sự tổng hợp các aa có những nét chung: - Bộ khung C của aa bắt nguồn từ các SPTG của q/t đường phân, vòng pentosephosphate hay vòng Krebs. - Sự t/hợp một số aa bắt nguồn từ những tiền chất chung và qua nhiều SPTG giống nhau. - Nhìn chung có 6 con đường STH các acid amin:
Khả năng t/hợp aa không giống nhau ở các sv khác nhau. 1) Thực vật có kh/năng t/hợp tất cả các aa từ các nguồn nitơ như NH4+, NO3- hay NO2-. (loài cây họ đậu, nhờ các vsv cố định nitơ cộng sinh, có thể t/hợp được aa từ N2 2) Ở VSV, kh/năng t/hợp aa khác nhau. Phần lớn cần NH4+ làm nguồn nitơ; một số vsv giống như th/vật, có kh/năng s/dụng NO3- , t/hợp được tất cả các aa. Với một số loài, một số aa cũng là EAA. 3) Động vật sử dụng N hữu cơ trong các aa (hình thành trong qt th/phân protein TĂ hay của TB) để t/hợp các aa. Nhiều loại aa không được t/hợp ở ĐV; ĐV nhận các aa này qua TĂ. Đây là các aa thiết yếu, esential amino acid (EAA).
AA đầu tiên hình thành từ khung C của α-ketoglutarate ( SPTG của chu trình Krebs) là Glu và Gln. Hai AA này có hàm lượng cao hơn các AA khác trong cơ thể SV. - Tổng hợp Glu Glu được t/hợp nhờ pư gắn trực tiếp NH4+ vào α-KGL (chiều nghịch của pư khử amin OXH Glu) nhờ GDH và nhờ qt chuyển amine cho α-KGL.
- Tổng hợp Gln: Glu k/hợp với NH4+, nhờ glutamine synthetase. Glu + NH4+ + ATP  Gln + ADP + Pi
Nhờ glutamate synthase, nhóm amine được chuyển từ Gln đến α- ketoglutarate (α-KGL) tạo thành hai phân tử Glu. Gln + α-KGL + NADPH + H +  2 Glu + NADP+
Glu cũng được tạo ra từ α-ketoglutarate nhờ phản ứng chuyển amin do GOT và GPT xúc tác: GPT GOT GOT = Glutamate – Oxaloacetate - Transaminase PLP = Pyridoxalphosphate, GPT = Glutamate – Pyruvate - Transaminase Dx của vitamin B6
Ala hoặc Asp cũng có thể được tạo thành bằng cách amine hóa pyruvate hoặc oxaloacetate, là SPTG của qt ch/hóa glucid. Các AA hình thành theo đường hướng này gọi là các AA sơ cấp (vì được tạo ra trước và có thể là ng/liệu để t/hợp các aa khác). STH các aa thứ cấp: tạo thành chủ yếu theo đường hướng chuyển amine giữa aa và ketoacid nhờ x/tác của transaminase (aminotransferase. Ph/trình ph/ứng như sau:
5.1.2. Sự biến đổi các aminoacid Tự đọc trong giáo trình
5.2. SỰ TRAO ĐỔI PROTEIN 5.2.1. Sự tổng hợp protein - Cơ chế đầu tiên được n/c ở E. coli sau đó được n/c ở t/bào có nhân thật (động vật, thực vật). - Q/trình về cơ bản là giống nhau ở mọi cơ thể. Chuỗi polypeptide luôn được tổng hợp từ đầu N đến đầu C và được cải biến để thành ph/tử protein có hoạt tính sinh học. Bộ bản mã di truyền được áp dụng cho mọi cơ thể sống. Q/trình t/hợp sợi polypeptide là qt dịch mã DT trên khuôn mRNA, có sự th/gia của nhều yếu tố và các enzyme.
a. Các yếu tố tham gia sinh tổng hợp protein mRNA (RNA thông tin) và mã di tryền: - Sợi đơn polynucleotide, h/thành theo ng/tắc bắt cặp b/sung với các base của 1 mạch DNA trong qt phiên mã. - Th/phần nucleotide rất khác nhau, d/động từ vài chục - vài nghìn nucleotide. MW 3.105- 4.106 Da, dài 5.104-50.104 Å. Th/gian sống ngắn, 2-3 phút (ở prokaryote) và 2-4h (ở eukaryote). - mRNA mang th/tin d/truyền x/định tr/tự các aa của chuỗi polypeptide cần tổng hợp. Th/tin chép từ DNA  mRNA trong qt phiên mã. Có một „mật mã“ để chuyển từ tr/tự các nucl. trên NA  tr/tự các aa trên chuỗi polypeptide. - Ở prokaryote, mRNA mã cho nhiều chuỗi polypeptide (polycystronic). Ở eukaryote, mRNA là monocistronic (mã cho 1 chuỗi). - Mã DT là chung cho tất cả mọi cơ thể, ngoại trừ một vài trường hợp đặc biệt.
(1): Ký hiệu cho nucleotide thứ nhất, thứ hai và thứ ba trong một codon. AUG là codon mở đầu, mã cho Met. (2): Trong ty thể đv có vú, AUA mã cho Met và UGA mã cho Trp; AGA và AGG là những mã kết thúc, không mã cho Arg.
- Ở s/v eukaryote từ thấp tới cao, gồm cả người, các tRNA ty thể đọc 4 codon khác với các tRNA trong tế bào chất của cùng TB . Codon AUA trong ty thể đv có vú được đọc cho Met, và UGA cho Trp. Trong ty thể, AGA và AGG là codon k/thúc (không mã cho Arg). Từ đó, ty thể chỉ cần 22 ph/tử tRNA, còn hệ thống phiên dịch của tế bào chất có tới 31 loại tRNA. - Dù có ngoại lệ trên, song mã DT là phổ quát, chung. - Tần suất s/dụng mỗi codon khác nhau giữa các loài và giữa các mô trong cùng một loài. - Bảng mã DT đang trở nên chính xác hơn, khi số gen và bộ gen được giải trình tự ngày càng tăng. Điều này có ý/n đ/biệt, vì từ ctb1 của protein, suy ra c/trúc của mRNA, để có thể có thể t/hợp những mẫu oligonucleotde ứ/dụng trong c/nghệ tái tổ hợp DNA. Insulin, … đã được sx ở q/mô lớn nhằm m/đích đ/trị, nhờ c/nghệ DNA tái tổ hợp.
tRNA (RNA vận chuyển) -tRNA có ph/tử tương đối nhỏ, cấu tạo từ 73-93 nucleotide, MW 23-30 kDa, hằng số lắng 4S, - Nhiệm vụ: v/c đặc hiệu các aa trong qt t/hợp chuỗi polypeptide.