Chương IX: Sự chuyển hóa protein đơn giản

Chia sẻ: Nguyễn Đăng Khoa | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

405
lượt xem 67
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về sự chuyển hóa protein đơn giản...Những protein lạ khi vào máu người hay dộng vật bậc cao hình thành kháng thể và dị ứng.Khi đưa các sản phẩm phân thủy cao của sự thủy phân protein các pepton vào mạch máu ta cũng thấy các triệu chứng của sự ngộ độc gọi là choáng pepton

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương IX: Sự chuyển hóa protein đơn giản

CHƯƠNG XI: SỰ CHUYỂN HOÁ PROTEIN ĐƠN GIẢN Khái niệm chung: Những protein lạ khi vào máu người hay động vật bậc cao gây nên sự hình thành kháng thể và dị ứng. Khi đưa các sản phẩm phân tử cao của sự thủy phân protein các pepton vào mạch máu ta cũng th ấy các triệu ch ứng của sự ngộ độc gọi là choáng pepton. Bởi vậy, khi protein cùng thức ăn vào cơ th ể không bao giờ tham gia trực tiếp vào thành phần mô cơ th ể mà ph ải trải qua sự phân giải trước đã. Cơ thể sử dụng cho việc dinh dưỡng không phải bản thân protein mà là các thành phần cấu trúc của nó, các aminoacid và chắc chắn là các polipeptit đơn giản.
Sự loại trừ tính đặc hiệu loài của các protein lạ bằng cách thủy phân chúng là một trong những chức năng sinh lý đáng k ể của quá trình tiêu hoá. Bằng thực nghiệm người ta đã xác định chắc chắn vai trò của aminoacid như đạm dinh dưỡng cơ bản. Cũng khẳng định rằng trong dinh dưỡng người và động vật có thể thay thế hoàn toàn nhu cầu protein bằng m ột lượng t ương ứng các sản phẩm thủy phân protein hoặc bằng hỗn hợp nhân tạo các aminoacid có thành phần tương ứng. Hỗn hợp các aminoacid được hấp thu tốt và đảm bảo dinh dưỡng protein có thể không chỉ bằng cách đưa qua miệng, mà có thể bằng tiêm truyền.
1. Các enzym phân giải protein: Quá trình phân giải hay tiêu hoá protein được gọi là s ự lyzis (tiếng Hy Lạp có nghĩa là hoà tan) từ đó có danh t ừ proteoliz và các enzym proteolitic. Chúng có trong m ọi cơ th ể sống và thủy phân tất cả protein tế bào. Ngoài ra, chúng còn phân hủy protein cùng thức ăn đi vào cơ thể thành các aminoacid và từ đó tổng hợp nên các protein mới cần cho sự tồn tại của cơ thể. Như vậy, các enzym proteolitic của đường tiêu hoá gắn liền với chức năng quan trọng của cơ thể đó là sự đồng hoá chất dinh dưỡng.
Việc thủy phân các phần tử dẫn đến làm đứt các liên kết peptit nối nguyên tử carbon của một gốc aminoacid này với nguyên tử nit ơ của gốc kia. (enzym proteolitic = peptidaza). Peptidaza xúc tác sự cắt đứt sợi peptit khi có nước tham dự. Ion hydroxyl (OH-) gắn vào chỗ đứt sợi peptit ở đầu C, còn ion hydro (H+) đầu N. Có thể mô tả quá trình này trên sơ đồ sau: R R H COOH C C N COOH C CH + H2N H2N H H R O goá cuû sôï polipeptit cai Amino axit
2. Những nguyên tắc cơ bản của cơ chế các enzym proteolyz (Theo G. Neurat): Sự thủy phân protein cũng như mọi phản ứng hoá học khác đều theo sự trao đổi điện tử giữa các nguyên tử nhất định của các phân tử phản ứng. Khi thủy phân các polipeptit sự cắt đứt hoá học liên kết là do yếu tố nucleophyl tạo nên nó hoạt động nh ư hợp chất có thừa điện tử. Khi nguyên tử carbon của liên kết peptit gắn các điện tử thì liên kết giữa các nguyên tử carbon và nitơ bị đứt và nhóm amin được giải phóng. Trên sơ đồ cho thấy yếu tố nucleophyl (y) thừa điện tử tác động tương hỗ với cơ chất. (R – CO – X) y y R C +:X R C X +: RCX y O O O Ở đây chất trung gian hình thành mà cả 4 liên kết nguyên tử carbon đều g ắn với một chất thay thế nào đó. Do sự đứt liên kết C – X mà X được giải phóng (đó là nguyên tử nitơ trong polipeptit hoặc nguyên tử oxy trong các ester phức tạp). Theo quan điểm hiện tại người ta cho rằng enzym Chymotripxin xúc tác việc thủy phân các liên kết peptit nhờ vài nhóm trên bề mặt phân tử này có thừa điện tử và vì vậy chúng là các chất cho điện tử rất hữu hiệu.
Các nhóm xúc tác của enzym và cơ chất sát gần nhau tạo nên ph ức chất rồi sau mới phân rã ra. Đồng thời liên kết peptit cũng bị đứt. Sự thủy phân các liên kết peptit xảy ra nhanh hơn khi có các ion hoặc các ion hydroxyl (OH). Về mặt hoá học, các liên kết peptit đều như nhau và các peptidaza đều xúc tác cắt đứt liên kết peptit, nhưng không một peptidaza nào có khả năng cắt tất cả mọi peptit. Có thể hợp chất này bị thủy phân bởi peptidaza nào đó rất mạnh, nhưng với peptidaza khác lại bị thủy phân yếu. S ở dĩ vậy vì các peptidaza có tính đặc hiệu cao. Yếu tố quyết định tính lựa chọn này không phải là kích th ước phân t ử cơ chất mà là bản chất các mạch bên và các nhóm nằm bên liên kết bị thủy phân. Tóm lại, enzym có những yêu cầu nhất định với cơ chất và chỉ th ủy phân các liên kết peptit trong protein thoả mãn với các yêu cầu đó.
Các peptidaza phá liên kết peptit ở giữa sợi polipeptit gọi là các endopeptidaza. Đó là pepxin, tripxin, chymotrypxin và papain. Các enzym phá liên kết peptit 2 đầu sợi là các ekzopeptidaza. Nhóm này gồm các carboxypeptidaza aminopeptidaza và các dipeptidaza.
3. Sự tiêu hoá protein trong dạ dày: Sự tiêu hoá protein trong dạ dày bắt đầu dưới ảnh hưởng các enzym dịch dạ dày. Dịch dạ dày này là chất lỏng không màu 99% là nước, acid clohydric (0,4 – 0,5%) và enzym pepxin. Ở động vật non dịch dạ dày có ch ứa enzym chymosin (renin). Acid clohydric có vai trò quan trọng trong vi ệc tiêu hoá. Pepxin chỉ có hoạt tính ở pH thấp (pH thích h ợp cho pepxin là 1,5 – 2,5) do acid clohydric tạo nên. Các nghiên cứu của I.P.Paplốp cho thấy việc tiết dịch dạ dày là do h ệ thần kinh trung ương điều khiển. Hệ các phản ứng có điều kiện với hình dạng, mùi vị thức ăn, điều hoà việc thải dịch dạ dày và thành ph ần của nó. Lượng dịch dạ dày ở người khoảng 2 lít, ở chó 2 – 4 lít, ở cừu khoảng 4 lít, ở đ ộng v ật lớn còn nhiều hơn. Các tuyến màng nhầy của dạ dày thải enzym pepxinnogen. Hàm lượng pepxin trong 1ml dịch dạ dày người khoảng 1mg. N ếu trung bình mỗi người tiết 2 lít dịch thì cũng có nghĩa tế bào màng nhầy dạ dày mỗi ngày tiết ra 2g pepxin. Lượng này sau khi chuyển thành dạng hoạt động có kh ả năng phân giải rất lớn.
Tác động của pepxin lên các liên kết peptit r ất đặc hiệu v ề cấu hình quang học của các gốc aminoacid ở hai phía liên kết bị thủy phân. Sự có mặt của vòng thơm trong mạch bên aminoacid tạo điều kiện cho tác động của enzym. Tác động của pepxin sẽ thuận lợi nếu bên phải liên kết bị cắt đứt là gốc axid amin thơm, còn bên trái là gốc acid glutamic. Pepxin cắt các liên kết bên trong phân tử protein. Đi ều đó giải thích tại sao các sản phẩm phân giải bởi pepxin lại nhiều polipeptit chứa 4 – 8 gốc aminoacid. Đồng thời cũng có các polipeptit với trọng lượng phân tử nhỏ hơn và một số ít aminoacid. Sản phẩm phân giải các phân tử protein có tên gọi là các alburmoz và pepton. Ngày nay người ta thường gọi hơn là các polipeptit (hoặc các peptit).
4. Sự tiêu hoá protein và polypeptit trong ruột: Các polipeptit sinh ra khi thủy phân protein trong dạ dày còn là những hợp chất phức tạp không hấp thu trong d ạ dày. Cùng thức ăn nghiền nát, chúng đi xuống ruột và bị phân h ủy tiếp. Ở ruột, các protein chưa bị tác động của proteaza cũng bị phân giải. Để phân giải protein và polipeptit trong ru ột có hai lo ại chất lỏng tiêu hoá tham gia: dịch tuyến tụy và dịch ru ột. Tuyến tụy, như chúng ta đã biết thực hiện hai ch ức năng. Dịch tiêu hoá hình thành trong mô của tuyến t ụy (chi ếm 99% trong lượng tuyến) tiết vào hành tá tràng. Dịch tuyến tụy có thành phần hoá học phức tạp và là chất lỏng kiềm yếu (pH 7,3 – 8,7) nhờ chứa bicarbonat natri (NaHCO3).
Trong dịch tuyến tụy có enzym xúc tác thủy phân protein và các polipeptit (tripxin, chymotrypxin, protaminaza, carbo xilpolipeptidaza) thủy phân hydratcarbon (amylaza, lactaza, maltaza) thủy phân chất béo (lipaza), thủy phân acid nucleic (nucleaza) các enzym proteolytic của tuyến tụy được tổng h ợp ở dạng không có hoạt tính – dạng zimogen. Do không có ho ạt tính nên chúng không phân giải các protein trong mô của tuy ến cũng như phần protein các enzym amylaza, lipaza. Khi vào ruột tripxinogen dưới tác động của Enterokinaza đường ruột chuyển thành dạng tripxin hoạt động.
Enterokinaza được hình thành trong tế bào vỏ nhầy ruột cũng ở dưới dạng không hoạt tính và được hoạt hoá trong dịch ruột bởi các enzym proteolytic khác trong đó có tripxin. Sự chuyển hoá của tripxinogen thành tripxin liên quan đến sự thay đổi cấu trúc phân tử của nó. Liên kết giữa lysin và izolơxin ở phần đầu phân tử bị đứt và tách ra polypeptit không lớn gồm 6 amino acid. Sau khi tách hexapeptit ra khỏi tripxinogen không hoạt động thì nó trở nên tripxin hoạt động. Tripxin tiến hành thủy phân không triệt để. Chỉ 1/3 các liên kết peptit trong phân tử protein bị tripxin cắt mà thôi. Có pH tối ưu cho tripxin là 7,8. Dưới ảnh hưởng của tripxin aminoaxit tự do cũng được hình thành.
Chymotrypxin: Đó là enzym có trong dịch tuyến tụy ở trạng thái không hoạt động dưới dạng chymotrypxinogen. Chất này chịu tác động của trypxin biến thành chymotrypxin hoạt động. Trong phân tử chymotrypxin không có nhóm amin hoạt động. Trong phân tử chymotrypxin không có nhóm amin và nó là một peptit vòng. Khi trypxin tác động, liên kết của cấu trúc peptit vòng chymotrypxin đứt Chymotrypsin ra làm xuất hiện nhóm amin. Đó là bản chất quá trình hoạt hoá chymotrypxinogen để trở thành chymotrypxin hoạt động.
Chymotrypxin cũng giống trypxin, xúc tác sự th ủy phân protein và các polipeptit cao phân tử hình thành nên các peptit phân tử thấp. Nó cắt các liên kết peptit mà trypxin không tác đ ộng đến. Như chúng ta đã nói, dưới ảnh hưởng của trypxin liên kết peptit giữa nhóm carbonxyl của arginin hoặc lizin và nhóm amin của một aminoacid nào đó bị đứt. Còn dưới ảnh hưởng của chymotrypxin các liên kết peptit có nhóm carboxyl của aminoacid vòng (tyrozin, phenilalanin) bị thủy phân. Nhờ kết quả tác động cùng lúc của trypxin và chymotrypxin có trong ruột lên protein và các polipeptit cao phân tử hình thành các polipeptit phân tử nhỏ hơn: Đồng th ời có m ột số ít aminoacid xuất hiện.
5. Sự hấp thu sản phẩm thủy phân protein: Phần lớn aminoacid từ ruột được trực tiếp vào máu. Qua các mạch dẫn limpha chưa đến 5% đạm dinh dưỡng được hấp thu. Cùng máu động mạch các aminoacid trước hết đưa tới gan, ở đây phần lớn được sử dụng để tổng hợp protein hoặc chịu các chuyển hoá khác. Một phần xâm nhập vào dòng tuần hoàn chung. Cũng có các aminoacid từ các cơ quan khác tham gia vào dòng tuần hoàn chung. Đồng thời tất cả các mô lại hấp thu aminoacid từ máu để cấu tạo nên các protein đặc hiệu của mình và các sản phẩm của sự trao đổi đạm. Do có các quá trình ngược chiều nhau như vậy nên hàm lượng aminoacid (và các peptit ngắn) trong máu luôn ở mức độ tương đối ổn định.
6. Sự chuyển hoá aminoacid trong cơ thể: Những aminoacid không dùng để tổng hợp protein và các dẫn xuất khác, không thể tích lại nhiều trong cơ thể. Chúng chịu các enzym chuy ển hoá khác nhau, để cuối cùng bị phân hủy hoàn toàn. Một phần aminoacid mất nhóm amin bằng cách khử amin và biến thành các xetoacid, oxyacid. Đ ạm các aminoacid này biến thành các sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi đạm (ammoniac, urê, acid uric…). Bộ khung carbon (của cetoacid, oxyacid) có th ể bị oxy hoá hoàn toàn hay chuyển hoá thành hydratcarbon và ch ất béo. Ph ần nào đó bộ khung carbon này lại được sử dụng trong mô cho việc tổng hợp các aminoacid bằng cách gắn thêm nhóm NH2 (amin hoá). Ngoài ra, trong sự trao đổi đạm, các quá trình chuyển aminoacid này thành aminoacid khác nh ờ enzym qua các phản ứng chuyển amin hoặc các nhóm khác cũng đóng vai trò quan trọng trong sự trao đổi đạm nói chung. Do cấu trúc các aminoacid khác nhau là không giống nhau nên con đường phân giải chúng cũng không như nhau. Dù sao thì cũng có nh ững nguyên tắc chuyển hoá chung cho các aminoacid trong cơ th ể.
Sơ đồ tổng quát sự biến dưỡng protein Lipid Nucleotide Phe, Tyr, Leu, Lys, Tryp Coenzyme Glucid U rã CoA, β Val, Cys, Gly -ala, Gly, A la, Ser, Tre, Val, A sp, Arg, His, Pro NH 3 A CID AMIN CO2 Caï acid amin khaï c c Hormone Pocfirin, Gly Protein, polypeptide Choline Nhæ g con âæ ng cå baí chuyãø hoaïacid amin n î åì n n
Sự khử amin: Phản ứng làm mất đi nhóm amin của aminoacid và dẫn đến sự hình thành phân tử amoniac gọi là sự khử amin. Có nhiều con đường khử amin. 1) Khử amin bằng con đường khử. Trong trường hợp này từ aminoacid hình thành acid hữu cơ và amoniac. 2) Khử amin bằng con đường thủy phân. Khi liên kết với nước, aminoacid tạo nên α-oxyxetoacid và amoniac. H 2O R-CH -COOH R-CH -COOH NH3 Oxy acid NH2 OH
3) Khử amin nội phân tử tạo acid béo không no. R-CH 2-CH -COOH R-CH =CH -COOH A cid khäng no NH2 NH3
Chuyển amin: Phản ứng chuyển amin (transamin) là phản ứng vận chuyển thuận ngh ịch nhóm amin giữa các aminoacid và xetoacid mà không có sự hình thành amoniac trung gian. Trong phản ứng này nguyên một gốc của hợp chất này được chuyển đến hợp chất kia. Thí dụ: alanin và acid cetoglutaric rất dễ tham gia vào phản ứng chuy ển amin. Nhờ enzym aminotransferaza aminoacid alanin chuyển đến acid xetoglutaric tạo nên hai sản phẩm mới của phản ứng là acid glutamic và pyruvic. COOH COOH CH 3 CH 3 CH -N H 2 C=O CH -N H 2 + + C=O CH 2 CH 2 COOH COOH CH 2 CH 2 COOH COOH A cid pyruvic A la Glu A cid αcetoglutaric −