Thạch Văn Mạnh TYD-K55
ĐỀ CƢƠNG ÔN THI HẾT HỌC PHẦN
MÔN: Hóa sinh đại cƣơng
Học kỳ II năm học 2012-2013
Chƣơng I. PROTEIN
1. Định nghĩa protein
Định nghĩa:
Về mặt hoá học: protein là những polymer sinh học cao phân tử được cấu tạo bởi
monomer là các α-amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide và không tan
trong trichloracetic acid (TCA) 10%
Về mặt sinh hoc: protein là chất hữu cơ
Chức
năng
sinh
học:
Xúc tác
Vận chuyển
Dinh dưỡng và dự trữ
Vận động
Cấu trúc
Bảo vệ
Điều hòa
Cung cấp năng lượng
2. Cấu tạo của protein:
Thành
phần
nguyên
tố
(%
VCK)
H:
6.5-7.3%
C:
50-55%
P,
Fe,
Cu,Zn…
O:
21-24%
N:
15-18%(TB
16%)
S:
0.3-2.5%
3. Thế nào là 1 acid amin? Phân loại acid amin?
Acid amin: Đơn vị cấu tạo cơ bản của protein.
Dẫn xuất của 1 acid hữu cơ, trong đó 1 H ở Cđược thay thế bằng nhóm amin (NH2)
gọi là aminoacid
Phân loại acid amin
-
Theo độ phân cực của gốc R
-
Theo cấu tạo hóa học của gốc R
-
Theo quan điểm dinh dưỡng
Theo độ phân cực của gốc R
Không
phân cực
(kỵ nước) :
Glycine,
Alanine, Leucine, Trytophane, Isoleucine,
Methionine, Proline, Phenylalanine, Valine
Phân cực(ưa nước)
: Glutamine
,
Acid glutamic
,
Arginine
,
Cysteine
,
Acid aspartic
,
Asparagine
,
Threonine
,
Tyrosine
,
Serine
,
Lysine
,
Histidine
Theo quan điểm dinh dưỡng
Thạch Văn Mạnh TYD-K55
AA thiết yếu (không thay thế):
Động vật, VSV không thể tự tổng hợp được
AA không thiết
yếu (thay thế)
Động vật, VSV có
thể tổng hợp
được
4.
Peptide
và
thuyết
polypeptide
Peptide Peptide là chuỗi aa l/kết với nhau bằng l/kết peptide
L/kết peptide là l/k đồng hoá trị, hình thành nhờ sự loại nước (ngưng tụ) giữa nhóm α-COOH
của AA đứng trước với nhóm α-NH2 của AA sau.
Hai aa nối với nhau → 1 l/k peptide → dipeptide.
Ba aa nối với nhau → 2 l/k peptide → tripeptide.
Một số aa l/kết với nhau → oligopeptide.
Chuỗi polypeptide có 2 aa ở 2 đầu:
Đầu chứa NH+3 tự do gọi là aa đầu N và mang số 1, các aa tiếp theo là số 2, 3, 4, ….
AA cuối chứa nhóm COO- tự do là aa đầu C
Phản ứng đặc trưng của liên kết peptide là pứ biure
Thuyết polypeptide về cấu tạo phân tử protein
Danhilepsky (1988): Liên kết –CO – NH – đóng vai trò quan trọng trong cấu tạo protein.
Fisher (1990): khẳng định sự tồn tại của liên kết –CO – NH –
(gọi là lk peptide), đề ra thuyết polypeptide về c/tạo ph/tử protein:
“Ph/tử protein là 1 hoặc nhiều chuỗi polypeptide khổng lồ,
được tạo nên từ hàng chục hoặc hàng trăm gốc aa nối với nhau bằng lk peptide”.
Các thí nghiệm chứng minh thuyết peptide
Protein ở trạng thái nguyên vẹn có rất ít nhóm NH2 và COOH tự do.
Khi protein bị thủy phân, các nhóm NH2 và COOH được tạo ra với tỷ lệ 1/1.
Protein tham gia phản ứng Biure trong protein có các lk peptide.
Bản chất polypeptide của protein được khẳng định khi
tổng hợp được protein (insulin từ 51 aa, ribonuclease từ 124 aa).
Phương pháp nhiễu xạ tia X: trong chuỗi polypeptide,
các aa được sắp xếp liên tục đặc trưng cho từng phân tử protein
5. Cấu trúc bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4 của protein?
Cấu trúc bậc 1.
Khái niệm: Trình tự và số lượng các aa trong chuỗi polypeptide của protein, giúp ph/biệt
protein này với protein kia.
Trình tự và số lượng các aa quyết định:
Tính đặc hiệu, chức năng sinh học của protein:
protein là enzyme, hormon, protein cấu trúc
E. coli có ~ 3000, người 50.000 - 100.000 protein có cấu
trúc khác nhau và thực hiện các chức năng sinh học khác nhau.
Cấu trúc không gian ba chiều của protein chức năng của protein
Trình tự aa trong do mã di truyền quyết định
Thạch Văn Mạnh TYD-K55
sự di tryền ở sv là sự tryền lại cho đời sau cb1 của prtein
Qui ước nhóm amin ở bên trái và đánh số thứ
tự aa từ trái sang phải chuỗi polypeptide.
Liên kết quyết định cấu trúc bậc 1 là liên kết
peptide
Ở ph/tử có nhiều chuỗi, ngoài lk peptide còn
có các lk disulfide, lk hydro và lk ion, .. để gắn các chuỗi lại với nhau.
Ý nghĩa của cấu trúc bậc 1 ở protein:
ấu trúc cơ bản, quan trọng nhất quyết định:
ất của protein
ấn đề về nòi giống, phẩm chất, khả năng khángbệnh…
ố lượng và trình tự các aa trong chuỗi đặc tính sinh học của protein:
ỗi loài, mỗi mô bào của một cơ thể, mỗi thành phần của TB đều có những protein
có cấu trúc và chức năng đặc hiệu tương ứng. Sự thay đổi về cấu trúc → thay đổi hoạt
tính và chức năng.
ố lượng aa trong chuỗi polypeptide q/định TLPT của nó.
ự sắp xếp của các aa là l{ do tạo cho thế giới SV có số lượng và các kiểu
protein khổng lồ mà chỉ xuất phát từ 20 loại - aa
ự thay đổi về trình tự sắp xếp aa có thể dẫn đến những trường hợp bệnh l{. VD điển
hình: bệnh hồng cầu hình lưỡi liềm. Hb cấu tạo từ 2 chuỗi và 2 chuỗi . Ở người bệnh, aa
thứ 6 trên chuỗi là Glu được thay bằng Val
Ở các loài khác nhau, những protein thực hiện cùng một chức năng sinh học có cấu trúc
hơi khác nhau
– hormone gồm 2 chuỗi: chuỗi A (21 aa) và chuỗi B (30 aa). Ở các loài
khác nhau, aa tại các vị trí 8; 9 và 10 trên chuỗi A không giống nhau.
Cấu trúc bậc 2
Khái niệm: Là sự tương tác không gian của các
gốc aa gần nhau hay cạnh nhau trong từng
đoạn của chuỗi, mô tả cấu trúc không gian bên trong của từng phần trong phân tử.
Gồm 2 dạng: xoắn α và gấp nếp β.
Xoắn α
Chuỗi polypeptide cuộn lại theo hình lò xo -> bước xoắn.
Mạch lk peptide của chuỗi polypeptide được sắp xếp thẳng đứng x/quanh trục
ph/tử, R của các aa đẩy ra vòng ngoài trục xoắn của chuỗi.
Một vòng xoắn có 3,6 gốc aa; kh/cách giữa hai gốc aa cạch
nhau là 1,5 A°; chiều cao một
bước xoắn 5,4 A°.
Sự tồn tại bước xoắn là nhờ l/kết hydro; hình thành giữa – CO- của aa này với –NH
của aa
đứng trước nó 4 gốc aa.
Thạch Văn Mạnh TYD-K55
Đặc trưng cho những proteindạng cầu: protein của cơ, máu; trứng, sữa.
Gấp nếp β
-
Gấp nếp có cấu trúc hình dạng tấm, chuỗi polypeptide duỗn thẳng.
-
Khoảng cách giữa các aa cạnh nhau theo đường trục là 3,5A° (1,5A° trong xoắn α).
-
Gấp nếp được ổn định nhờ lk hydro giữa nhóm –NH- và –CO- trong các chuỗi
-
polypeptide khác nhau (hoặc giữa những đoạn khác nhau trong một chuỗi).
-
Thường gặp ở protein dạng sợi như protein trong tơ tằm, hoặc xương sống.
-
Trong cấu hình gấp nếp , các chuỗi polypeptie nằm song song hoặc đối song song.
-
Các protein dạng sợi chỉ có một dạng ctb2, các
protein hình cầu (enzyme, protein v/c, một số
hormone và immunoglobulin) lại có thể kết hợp nhiều dạng ctb2 trong cùng một ph/tử
Cấu trúc bậc 3
Khái niệm: Là sự tương tác không gian của từng đoạn của chuỗi đã có
ctb2 hoàn chỉnh phân tử có hình dáng ổn định và đặc trưng.
Có sự tương tác xa của các gốc aa trong ctb1.
Các aa có thể xa nhau trên chuỗi polypeptide (ctb1), nhưng lại gần
nhau về kh/gian trong ctb3.
Là sự sắp xếp vừa xoắn vừa gấp khúc một cách dày đặc của chuỗi polypeptie.
Đặc thù cho từng loại protein và th/hợp cho việc th/hiện các
ch/năng của ph/tử protein.
Các lực (tương tác, liên kết) ổn định cấu trúc bậc 3
Có hai loại:
(cộng hoá trị)
liên kết yếu:
kết ion (tĩnh điện, muối)
kết hydro
tác kỵ nước
ực Van der Waal
Ý nghĩa của cấu trúc bậc 3 ở protein:
Nhờ ctb3, chuỗi được bố cục gọn hơn trong không gian và ổn định hơn trong mt TB
Tiền đề tạo nên TTHĐ ở các protein ch/năng (enzyme, KT…)
ở enzyme, TTHĐ: nơi gắn c/chất và xảy ra pứ hh; tạo thành từ 1 số nhóm chức
của các gốc aa bình thường cách xa nhau trên chuỗi, nhưng gầnnhau trong kh/gian nhờ
sự cuộn lại, gấp nếp lại của chuỗi (ctb3) để cùng ph/hợp thực hiện c/n x/tác.
Cấu trúc bậc 4
Khái niệm: là sự tụ hợp lại của các chuỗi đã có ctb3 hoàn chỉnh tạo thành tổ hợp phức tạp nhằm
thực hiện những chức năng sinh học.
ử protein oligomer hay multimer thường có nhiều chuỗi cùng loại hay khác loại l/k
với nhau.
ợng các lk disulfide rất ít. Các monomer (chuỗi) gắn kết với nhau chủ yếu
nhờ các lk yếu ở những vùng gọi là giao diện bổ sung.
Thạch Văn Mạnh TYD-K55
VD: Kháng thể, Hb
Ý nghĩa của cấu trúc bậc 4 ở protein:
Giúp cho c/thể SV kh/năng điều tiết rất linh
hoạt. Những qt h/hoá hay ức chế (khoá enzyme, khoá hormone…) đều thực hiện
thông qua việc t/động lên ctb4.
VD: Glycogen phosphorylase (ph/giải glycogen)
Chƣơng III. ENZYME
1. Khái niệm enzym, ƣu và nhƣợc điểm enzym?
Khái niệm: Enzyme: là chất xúc tác sinh học (biocatalyst), làm tăng tốc độ các phản
ứng hoá sinh. Bản chất: protein (trừ ribozyme - ARN có khả năng xúc tác)
Ưu điểm : Làm tăng tốc độ phản ứng, không tham gia vào sản phẩm cuối cùng
-
Hiệu quả xúc tác lớn: Ví dụ, 2H2O2 2H2O + O2
-
Không xúc tác, hằng số t.độ ph.ứng là 0,23/s, NLHH: 18kcal/mol
-
Pt xúc tác: 1,3 x 103/s; NLHH: 11,7kcal/mol
-
catalase xúc tác: 3,7.107/s; NLHH: 2kcal/mol
-
Có tính đặc hiệu theo kiểu phản ứng và cơ chất
-
Xúc tác trong những điều kiện môi trường tương đối ổn định (to khoảng 20-
40o C, áp suất khoảng 1 at, pH = 7).
-
Tác dụng của enzyme có thể được điều khiển
Nhược điểm:
-
Rất mẫn cảm với hàng loạt yếu tố
-
Thường xuyên được sử dụng rất nhiều, nhưng luôn bị phân giải và tổng
hợp trở lại theo nhu cầu.
2. Các cofactor, nhóm ghép, coenzym?
Phân loại enzyme theo kiểu phản ứng
Lớp 1:Oxidoreductase
-
Bản chất: protein ph.tạp
-
Vận chuyển: hydro, e-, gắn oxy vào cơ chất
-
Phân thành cácphân lớp theo nhóm chức năng nhừờng hydro hay e-
-
Lớp lớn nhất
-
Xúc tác cho các phản ứng oxy hoá khử
Lớp 2: Transferase
-
Bản chất: protein ph.tạp
-
Phân thành các phân lớp theo nhóm được vận chuyển
-
Vận chuyển nhóm (CH3, NH2, vv…)
Lớp 3: Hydrolase
-
bản chất: protein đơn giản
-
Thuỷ phân các liên kết vốn hình thành nhờ sự ng
ƣ
ng tụ nh
ƣ
peptide,
glycoside, ester …
-
Xúc tác chocác phản ứng thuỷ phân