Giáo trình Hóa sinh đại cương: Phần 1

Chia sẻ: Túcc Vânn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hóa sinh đại cương được biên soạn dựa trên sự lồng ghép, tích hợp với một số môn thuộc khoa học cơ bản, y học cơ sờ và y học lâm sàng theo dự án “Đồi mới chương trinh đào tạo bác sĩ đa khoa” năm 2017 cúa Bộ Y tế. Nội dung giáo trình được chia thành 2 phần, mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 cuốn sách.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hóa sinh đại cương: Phần 1

PGS.TS. NGUYỄN THỊ HOA (Chủ biên) TS. BÙI THỊ THU HƯƠNG, ThS. LÊ THỊ MINH HIÊN. BS. PHẠM THỊ THÙY (Tham gia biên soạn)
P G S.T S N G U Y Ê N T H Ị H O A (C hú biên) T S. B Ìl| THỊ T H U H Ư Ơ N G , T h S . LÊ T H Ị M IN H H IÊN , BS. PH Ạ M T H Ị T H Ủ Y (T h am gia biên soạn ) GIÁO TRÌNH HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG NHÀ X LÁ T BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NĂM 2018
MÃ SỎ: ° 2 ' 23? ĐHTN-2018 2
MỤC LỤC Trang Lòi nói đầu 4 Bài 1: Hóa học Protein 5 Bài 2: Enzym 25 Bài 3: Năng lượng sinh học 50 Bài 4: Chuyển hóa Protein 69 Bài 5: Hóa học và chuyền hóa Glucid 91 Bài 6: Hóa học và chuyền hóa Lipid 128 Bài 7: Chuyển hóa nước và các chất vô cơ 155 Bài 8: Hóa sinh các dịch cơ thề 176 Tài liệu tham kháo 191 3
LỜI NÓI ĐÀU Hóa sinh đại cương là môn học nghiên cứu về cơ sớ phân tứ cùa sự sống, nghỉa là nghiên cứu về cấu tạo các chất cũng như chuyển hóa các chất trong cơ thế sống. Mục tiêu của học phần hóa sinh đối với sinh viên y khoa là cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về cấu tạo và chuyển hóa các chất, nồng độ các chất đó trong cơ thể, cơ chế tạo thành cùng quá trinh vận chuyển, thoái hóa các chất, sự trao đối năng lượng đề duy tri sự sống. Hóa sinh đại cương giúp sinh viên phân tích được sự thay đổi, cơ chế của sự thay đổi các chất và lựa chọn được các xét nghiệm hóa sinh cơ bản trong một số bệnh lý thường gặp. Giáo trinh “Hóa sinh đại cương” sử dựng cho sinh viên y khoa. Giáo trinh được biên soạn dựa trên sự lồng ghép, tích hợp với một số môn thuộc khoa học cơ bản, y học cơ sờ và y học lâm sàng theo dự án “Đồi mới chương trinh đào tạo bác sĩ đa khoa” năm 2017 cúa Bộ Y tế. Nội dung giáo trình gồm 3 phần: - Hóa sinh tĩnh gồm cấu tạo, tính chất và vai trò của các chất cấu tạo nên cơ thế sống như glucid, lipid, protein, vitamin cũng như cấu trúc và chức năng cúa enzym và những khái niệm cơ bán về năng lượng sinh học. - Hóa sinh động gồm chuyển hóa của các chất như chuyền hóa glucid, lipid, protein. - Hóa sính mô và cơ quan bao gồm sự chuyến hóa các chất xảy ra ở các mô và cơ quan như chuyển hóa nước và các chất vô cơ, hóa sinh các dịch cơ thể. Đây là lần biên soạn đầu tiên, mặc dù rất cố gắng song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi mong nhận được sự càm thông và những ý kiến đóng góp quý báu của Quý bạn đọc đề lần biên soạn sau, nội dung tài liệu được phong phú và hoàn chình hơn. Trân trọng cảm ơn! Thay mặt các tác giả PGS.TS Nguyễn Thị Hoa 4
Bài I HÓ A H Ọ C PR O TE IN Lẽ Thị M inh Hiển MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài này, sinh viên có kha năng: /. Trình bày được vai trò cua acid amìn và một sổ peptid quan trọng trong Vhọc. 2. ứ n g dting được mội số tinh chai cua protein vào tro n g y học. 3. Trình bày được vai trò cua nucleoliJ với cơ thê. 4. Trình bày được linh chaI cua hemoglobin và ứng dựng trong lâm sàng. NỘI DUNG Protein là những phân tứ lớn nhất trong tế bào sống. Protein có mặt ở tất cá mọi tế bào và các phần của te bào. Trong một tế bào cũng có hàng ngàn loại protein, chiếm khoáng 50% trọng lượng khô cùa tế bào. Protein đóng vai trò cơ bàn trong sự hình thành, duy tri cấu trúc và chức năng cùa cơ the song. Protein qui định tinh đặc thù cùa tế bào, đặc thù cá thể cũng như dặc thù về loài. Protein được cấu tạo từ 20 acid amin. Các aciđ amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid. Trọng lượng phân từ cùa chúng từ 6000 đvC đến 1.000.000 đvC hoặc lớn hơn nũa. Ngày nay, người ta ước tính có khoáng 101" đến 1012 protein khác nhau nhưng chi do 20 acid amin khác nhau tạo thành. 1. Acid amin 1.1. Cấu tạo cùa acid am in Acid amin là đon vị cấu tạo nên protein, tất cả acid amin đều có trong phân từ nhóm carboxyl (-COOH) và nhóm amin (-NH-,) cùng liên kết với một nguyên tứ carbon gọi là carbon a. Công thức tồng quát của acid amin: R— CH — COOH I NH2 R là gốc hữu cơ, thành phần nguyên 10 cùa gốc R là c, H, o, N, s Ngoài hai nhóm chức chinh là nhóm carboxyl và nhóm amin. Trong phân từ protein còn có thể có nhóm hoá chức khác như hydroxyl (-OH) hoặc thiol (-SH). 5
* Dồng phân quang hục của a d d amirt Trừ glycin còn tất cả các acid amin đều chứa carbon bất đối (C*) trong phân tứ nên có đồng phân quang học. Tuỳ theo vị trí của nhóm amin (-NH 2) đirợc gắn vào bẽn phải hay bên trái cùa carbon bất đối a mà acid amin thuộc dãy D hoặc L. Trong tự nhiên phô biên là acid amin dãy L COOH COOH H2N - ^ — H R R D-acidamin L -acidam in 1.2. Phân loại acid amin Dựa vào cấu tạo gốc R đề phân loại 20 acid amin cấu tạo protein thành 2 nhóm: - Acid amin mạch thẩng. - Acid amin mạch vòng. Trong acid amin mạch thang phân ra thành các dưới nhóm tùy thuộc vào số lượng nhóm -N H 2 và -C O O H mà có acid amin trung tính, acid amin acid và acid amin kiềm. A c id am in K í hiệu C ô n g thức A c id am in tru n g tính H -Ọ H -C O O H Glycin G ly -G nh2 C H 3 -9 H -C O O H Alanin Ala - A NH2 H 3C'C H -C H -C O O H H3c NH2 Valin: Giúp ngăn chặn sự phân hùy cùa cơ bắp bằng Valin V a l-V cách cung cấp thêm đường cho các cơ bắp đê sán xuất năng lượng trong quá trinh hoạt động thề lực. Valine cũng giúp loại bò nitơ dư thừa độc hại từ gan, và có khá năng vận chuyển nitơ đến các mô khác trong cơ 6
thế khi cần thiết. Giúp điều trị bệnh gan và túi mật, cũng như những tốn hại gây ra bới chúng nghiện rượu và ma túy, giúp điều trị hoặc thậm chí đáo ngược bệnh não gan, hoặc tổn thương não liên quan đến rượu. Sự cân bang lý tưởng cùa 3 acid amin quan trọng trong chế độ ăn cùa người tập the dục nhiều là 2 :1:1 (leucin:valin:isoleucin). Nguồn thực phầm chứa valin: Sữa, thịt, ngũ cốc, nấm, đậu tương và lạc. H3C CH-CH2“ CH-COOH h 3c Íh 2 Leucin: là acid amin duy nhất có khả năng điều hòa sụ tổng hợp protein của cơ, iàm giảm sự thoái hoái và tăng sự tống hợp các protein của cơ. Đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn cùa các vận động viên Leucin Leu - L trong việc rèn luyện cơ bắp bên cạnh acid amin isoleucin và valin. Leucin cần nhiều ở gan, mô mỡ và mô cơ để tổng hợp các sterol, thành phần cấu tạo nên hormon, giúp duy trì lượng hormon tăng trưởng để thúc đẩy quá trinh phát triển mô cơ. Nguồn thực phẩm chứa leucin: Đậu tương, lòng đò trứng, hạnh nhân, cá, lạc, tôm. H3C -H 2Cn CH-ỌH-COOH 3 NH2 Isoleucin: Đóng vai trò sống còn trong quá trình phục hồi sức khỏe sau thời gian luyện tập thể dục thể thao. Isoleucin Ile - 1 Đồng thời giúp điều tiết lượng đường glucose trong máu, hỗ trợ quá trinh hình thành hemoglobin và đông máu. Nguồn thực phẩm chứa isoleucin: Thịt gà, cá, hạnh nhân, hạt điều, trứng, gan, đậu lăng và thịt bò. HO-CHj-ỌH-COOH Serin S e r-S nh2 H;,C' CH- ỢH-COOH HO NH2 Threonin T h r-T Threonin: Giúp duy trì sự cân bằng protein thích hợp trong cơ thể. Là chất cần thiết để tạo ra glycin và serin, hai loại acid amin cần thiết cho việc sản xuất 7
collagen, elastin, và các mô cơ, giúp giữ cho các mô liên kết và cơ bắp khắp cơ thế khóe mạnh và đàn hồi, bao gồm cá tim. Nó cũng giúp xuơng và men răng chắc khoè, có thể tăng tốc độ chữa lành vết thương hoặc hồi phục sau chấn thương. Threonin còn kết họp với các acid amin acid aspartic và methion để giúp gan có chức năng lipotropic (kích thích cơ thể sư dụng mỡ), hoặc tiêu hóa chất béo và acid béo, nếu không có đù threonin chất béo có thể tích tv trong gan và cuối cùng gây suy gan. Ngoài ra, nó giúp hỗ trợ sản xuất các kháng thế, tăng cường miễn dịch, hữu ích trong điều trị một số loại bệnh trầm cảm. Nguồn thực phấm chúa nhiều threonin nhất: thịt, cá, trứng. HS-CH ị -ỌH-COOH Cystein C y s-C nh2 H3C -S -(C H 2)2-ỌH-COOH nh2 Methionin: Do có chứa lưu huỳnh, cần thiết cho sán xuất chất các acid amin (như cystein và taurin) và glutathion - là chống oxy hóa tự nhiên giúp trung hòa các độc tố trong gan. M ethionin còn là một lipoừopic (kích thích cơ thể sử dụng mỡ) giúp ngăn chặn sự tích Methionin Met - M tụ mỡ trong gan. Là chất cần thiết để tạo creatine, cung cấp năng lượng cho cơ bắp để tăng hiệu suất thể thao trong thời gian ngắn, tập cường độ cao, hỗ trợ hoạt động bình thường của tim và hệ tuần hoàn. Methionin còn ẸÍúp cho sự hình thành cùa collagen được sử dụng đề tạo thành da, móng, mô liên kết, và giúp giảm mức độ dị ứng viêm ưong cơ thể. Thịt, cá, đậu đỗ tươi, trứng, đậu lăng, hành, sữa chua, các loại hạt là những thực phẩm chứa menthionin. Acid amin Kí hiệu Công thức Acid amin acid h o o c - ch 2- ọh - co o h Aspartic acid Asp - D nh2 h 2n - ọ - c h 2- ọ h - c o o h Asparagin Asn - N ỏ nh2
HOOC-CH2- CH2- ỌH-COOH Glutamic acid Glu E nh2 h 2n - c - c h 2- c h 2- ọ h - c o o h Glutamin G ln - Q Ỗ nh2 Acid amin kiềm h n - c h 2 - c h 2- c h 2- c h - c o o h Arginin A rg -R 9- NH NH2 nh2 H2N-(CH2)4-ỌH-COOH nh2 Lysin: Là một thành phần quan trọng của tất cả các protein trong cơ thể. Lysin đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu canxi, tạo cơ bắp, phục hồi sau Lysin Lys - K chấn thương hay sau phẫu thuật; sự tổng họp các hormon, enzym và các kháng thể. Lysln còn tham gia cấu tạo camitin chất vận chuyển acid béo vào ty thể Lysin là một chất đối vận cùa serotonin ở ống tiêu hóa, có tác dụng giái lo âu do làm giảm tác dụng của các thụ thể serotonin. Lysin có trong phô mai, khoai tây, sữa, trứng, thịt đò, các sán phẩm men. Acid amin nhân thom ( V - C H 2- 9H-COOH w nh 2 Phenylalanin: Là một acid amin có tính giảm đau và Phenylalanin P h e -F chống trầm càm. Phenylalanin có trong sữa, hạnh nhân, bơ, lạc, các hạt vừng. Nếu tăng phenylalanin trong máu ờ ừ ẻ nhỏ cần chú ý đến bệnh thuộc nhóm bệnh di truyền (Bệnh phenylketon niệu) Tyrosin T y r-Y h o ^ ^ V c h 2- 9h - c o o h x=/ NH2 Acid am in dị vòng ___1 -CHg-ỌH-COOH HNk^N: NH2 Histidin H is - H Histidin: Là thành phần quan trọng cùa lóp vò myelin cùa tế bào thẩn kinh, đám bào việc truyền tải các 9
thông tin từ não đến các bộ phận khác nhau cùa cơ the. Có the hữu ích cho việc điều trị các rối loạn tâm thần cũng như một số loại rối loạn chức năng tình dục bởi vỉ nó được chuyển đổi thành histamin, một chất hóa học cần thiết để kích thích hưng phấn tình dục đặc biệt khi dùng cùng với vitamin B3 và vitamin B6. Mức histidin trong cơ thể phải được cân đối vì nếu cao quá sẽ gây các rối loạn tâm lý như lo âu và tâm thần phân liệt, trong khi mức độ thấp của histidin sẽ gây ra bệnh viêm khớp dạng thấp và các loại điếc mà kết quả từ tồn thương thần kinh. Histidin rất quan trọng cho việc sản xuất tế bào máu (hồng cầu và bạch cầu). Giúp cơ thể phát triển và liên kết mô liên kết cơ bắp với nhau. Thực phẩm giàu histidin như thịt và các sản phẩm sữa, ngũ cốc, gạo, lúa mi, lúa mạch đen. -----j-CHj-CH-COOH I ^ Ấ NJ nh 2 H T ry p to p h a n : CÓ hai chức năng quan trọng, một là đuợc gan chuyển hóa thành niacin (vitam in B3), hai là Tryptophan Trp - w cung cấp tiền chất của serotonin, một chất dẫn truyền thần kinh giúp cơ thể điều hòa giấc ngủ và tâm trạng, làm giảm cảm giác thèm ăn, hỗ trợ giảm cân cho người béo phì. Các thực phẩm giàu chất tryptophan là chuối, đậu phộng, hạt sen, gạo, thịt gà tây, bí đỏ (bi đò chứa một lượng tryptophan rất dồi dào). Prolin Pro - p COOH H' H 1.3. Tính chất cùa acid amin 1.3.1. Tính chất lý học Độ hoà tan: - Đa số hòa tan trong nước. ít tan trong alcol, không tan trong ete, acid amin tan trong alcol và ete như prolin và hydroxyprolin. - Các acid amin khác nhau có độ hoà tan khác nhau trong cùng một dung môi. ứ n g dụng tính chất này để phân tích acid min bằng phương pháp sắc ký trên giấy. - M ột so acid amin ít tan trong dung dịch kiềm và acid loãng. Ví dụ: prolin. M ù i vị: + Vị ngọt: alanin, histidin, glutamic, valin, prolin, trytophan. 10
+ Vị đẳng: arginin. 1.3.2. Tinh chất hoá học *K hư nhóm carboxyl: acid atnin khứ nhóm carboxyl tạo thành amin tương ứng. a R— C H — COOH ----------------- ► R — CH2— NH, + C 02 NH2 Acid amin Amin tương úng Ví dụ: histidin ----- ► histamin. Histamin gây hạ huyết áp và dị ứng. Glutamic -----► GABA (yaminobutync acid, là chat ức chế dẫn truyền xung động thần kinh). *Khư nhỏm amin: - Trong cơ thế acid amin khứ nhóm amin bang cách oxy hóa tạo acid a cetonic a R— CH— COOH ------------------► R — C O — COOH + NH3 NH2 A c id am in A c ìd a cetonic Ngoài cơ thể cho tác dụng với HNO2 tạo acid alcol tương ứng a ____ ____ L R— CH— COOH ---------------- *- R— C H — COOH + N2 t + H20 NH2 OH Acid am in Acid alcol ứ n g dụng: định luợng nitơ của acid amin băng phương pháp Vanslyke. *Tạo base shiff: a R— CH— COOH + O HC-R' --------------- *- R — CH — COOH + H20 NH2 n = c h -r' Acid amin Acid alcol ứ n g dụng: định lượng acid amin bằng phương pháp Sorensen. * Phán ứng lạo phức hợp với muối kim loại: Các acid amin có thề kết họp với muối kim loại nặng như: Cu 2, Hg \ Mn 2, Pb 11
h2 ứ n g dụng: định lượng acid amin, độ chính xác khác nhau tùy acid amin. *Phàn ứng ninhydrin: Acid amin tác dụng với ninhydrin tạo thành ninhydrin dạng khù Ninhydrin dạng khừ kết họp với ninhydrin dạng oxy hóa và NH3 tạo phức hợp màu xanh tím. OH cá 0 OH N in h y d rin ứ n g dụng: hiện màu acid amin trên giấy sẳc ký 1.4. Tính chát luữ ng tính của acid am in 1.4.1. Tinh chất lưỡng tính Acid amin có tinh chất lưỡng tính vi trong phân tứ có 1 nhóm chức acid (-COOH) và một nhóm chức base (-NH2). Vì vậy acid amin trong các môi trường khác nhau acid amin sẽ hoạt động khác nhau. Trong cơ thể các acid amin tồn tại dưới dạng ion lưỡng cực. Trong môi trường acid (H ): acid amin tác dụng như một base và tồn tại dưới dạng ion (+), khi có dòng điện chạy qua chúng di chuyển về âm cực. Trong môi trường kiềm (OH'): acid amin tác dụng như một acid và tồn tại dưới dạng ion (-), khi có dòng điện chạy qua chúng di chuyển về dương cực. NH2 +NH3 + NH3 I OH' OH I H' -ỌH ^ R -----ỘH „ R -----ỌH ỉ ¿ 0 0 ■ h 2° I coo 1 cooh Anion lon lirõ'ng cực Cation
Điêm đăng điện cua a a d amin (pHi): pHi cùa acid amin là pH cua môi trường mà ớ đó đối với mỗi acid amin tồn tại duới dạng ion lưỡng tính nhiều nhất Còn hai dạng ion (+) và ion (-) là ít nhất và bang nhau Mỗi acid amin có pHi tương ứng: Ví dụ: glycin: 5,7 aspactic: 2,77 alanin: 6,00 cystein: 5,05 glutamic: 3,22 arginin: 10,76 Úng dựng: phân tách acid amin bằng phương pháp điện di 2. Peptid 2 .1. cáu tạo và tính chất của peptid 2.1.1. ( au lạo Peptid là hợp chất tự nhiên hay tổng hợp có trong phân tư tù hai hay nhiều acid amin. Các acid amin được liên kết với nhau bang liên kết peptid (-CO-HN) thuộc loại liên kết đồng hóa trị Hình 1.1. Liên kết peptid 1 H R2 I I H3N1— CH — c — OH + H— N— CH2— c o o O h 2o - ^ ^ h 2o S ố Hên kết peptid số a cid amin -1 2.1.2. Tính chắt cùa peplid Tính chất hoá học, tính chất lưỡng tính, tính chất hoá lí giống protein. 2.2. M ột số peptid quan trọng 2.2.1. Glutalhion: là một tripeptid, là chất chống oxy hóa không có bản chất enzym. - Nguồn gốc: gan, thận, phổi, tim, hồng cầu. - Cấu tạo: gồm 3 acid amin là glutamic, giycin và cystein 'O o~ glutam ate glycine cysteine 13
- Vai trò: + Glutathion là chất chống oxy hóa mạnh, trung hòa gốc tự do cua cơ thề qua quá trinh cho nhận hydro thuận nghịch. + Glutathion tăng cường hệ miễn dịch cùa cơ thể đế cơ thế mạnh mẽ hơn trong việc tning hòa các chất gốc tự do có hại và chống lại bệnh lây nhiễm, nhiễm vi trùng, virus, ung thư Glutathion giài độc cơ thể thông qua gan nhờ gan kết với các độc chất trong gan, chuyến hóa chúng và đào thài ra ngoài. Người ta nhận thấy GSH có lợi trong các trường hợp ngộ độc thuốc: paracetamol, phosphor hữu cơ, ngộ độc kim loại, kể cả những trường hợp đang điều trị ung thư bang hóa trị, xạ tr ị... 2.2.2. Ocytocin: polypeptid (9 acid amin). - Nguồn gốc: thùy sau tuyến yên - Cấu tạo: gồm 9 acid amin một câu disulfur ớ vị ưí so 1 và số 6. Vị tri số 3 là isoleucin và vị tri số 8 là leucin. Vai trò: tăng co bóp cơ cổ tứ cung. 2.2.3. Vasopessin fAntidiuretic hormon - ADH) - Nguồn gốc: thuỳ sau tuyến yên - Cấu tạo. 9 acid amin. Một cầu disulfur ờ vị tri số 1 VỚI vị trí số 6. VỊ tri số 3 là phenylalanin và vị trí số 8 là arginin. - Vai ữò: tăng huyết áp, tăng tái hấp thu nước ờ ống thận. Neu ADH giàm sẽ gây ra bệnh đái nhạt. 2.2.4. Insulin - Nguồn gốc: tuyến tụy được tồng hợp ở tế bào beta cùa tiếu đáo Langerhans ờ dạng preproinsulin (11.500 Da). Các enzym trong ty lạp thể sè chuyển preproinsulin thành proinsulin (9000 Da). Các proinsulin được dự trữ trong các hạt cùa bộ Golgi, khi các hạt chín sẽ tách một phân tử Insulin và một phân từ Peptid c . Hai phân tú này được sán xuất với mức độ ngang nhau về tý số phân tử và đồ vào tuần hoàn cừa - Công thức hóa học: C 257H i83N65077S(, - Trọng lượng phân từ: 5808 Da 14
- c ấ u tạo: 51 acid atnin gồm 2 chuỗi polypeptid: chuỗi polypeptid A có 21 acid amin và chuỗi B là 30 acid amin được gắn với nhau bằng 2 cầu disulfur và 1 cầu đơn disulfur ờ chuỗi A - Vai trò: kiểm soát chuyển hóa glucose trong máu Hình 1.2. Quá trình tạo insulin từ preproinsulin 2.2.5. P ep tid C - Nguồn gốc: tuyến tụy - Cấu tạo: là chuỗi đơn có 31 acid amin nối với chuỗi A và B cùa insulin trong phân tử proinsulin - Vai trò: đảnh giá chức năng tế bào beta còn lại và tiến triển của bệnh ờ bệnh nhân ĐTĐ tuýp 1 được điều trị bằng insulin, chẩn đoán phân biệt ĐTĐ tuýp 1 và tuýp 2, chân doán hạ glucose máu giả, u te bào tiết insulin 15
3. Protein .?. /. Cấu tạo của protein 3. /. /. ( 'ấu lạo hóa học - Thành phần nguyên tố tham gia cấu tạo: c, H, o, N, s. - Protein được xây dựng từ một hay nhiều chuỗi polypeptid liên kết vớinhau. ỉ. 1.2. ( 'ác loại liên két - Liên kết peptic! (-C ’O-HN-): la loại liên kết được thành lập giữa nhóm carboxyl với nhóm amin cùa hai acid amin kế cận bang cách loại đi một phân từ HiO. Đó ià liên kết dọc và là liên kết cơ ban nhất, liên kết này không bị cắt đứt khi protein bị biến tinh. Còn các liên kết khác bị cắt đứt khi protein biến tính. Liên kêt peptid ị II R2 ĩ' H3N^—CH — ( — N— CH,— c o o - Liên két disulfur (-S-S-): là loại liên kết được thành lập giữa hai nhóm thiol cua hai phân tư H H ♦h3n —C1 — + H3N—C—cv Ị //° l o l o ỹ H2 s H ĩ c h2 I —c\ h3n —C I o ỉ o H H - Liên kết hydro (-CO...HN-): là lực hút tĩnh điện giữa một bên là nguyên tử H thừa điện tích dương và một bên là nguyên tử nitơ hoặc oxy thừa điện tích âm. H «- H ô+ / O 1 1 1 1 1 1 1 1 iH — —o / s - 6 H s+ Liên kết hydro - Liên kết muối (hên kết ion) (-COCT ' H ị N-): là lực hút tĩnh điện giữa nhóm carboxyl cùa acid amin acid và nhóm amin cùa acid amin kiềm trong chuỗi polypeptid. - Liên kết kị nước: là sự tương tác giữa các Iilióiiì không phân cực như gốc phenyl, nhóm -CH , 3.1.3. ('an Irtíc cua protein * ( 'ầu trúc hộc I : là sô lượng, thành phân và trinh tự săp xêp các acid amin trong chuỗi polypeptid cua phân tứ protein. Trinh tự cùa acid amin trong chuỗi 16
polypeptid quyết định câu trúc không gian cua chuỗi đông thời quyết định tinh chất sinh học cùa protein Phương pháp nghiên cứu cấu trúc bậc I là phương pháp hóa học. Ví dụ: Insulin có 51 acid amin gồm 2 cluiồi: chuỗi A có 21 acid amin và chuỗi B có 30 acid amin Hai chuỗi nối với nhau bơi 2 can disulfur: câu thir nhất giữa gốc cystein ơ vị tri 20 cua chuỗi A và vị tri 19 cua chuồi B; cầu tliir hai giữa gốc cystein ơ vi tư thứ 7 cua ca 2 chuỗi. Trong chuỗi A con có một cầu disulfur giữa 2 gốc cystein ơ vị tri thứ 6 và I 1. Giữa các loài khác nhau o vị trí A8, A9, A 10 và B30 H ình 1.3. T rật tụ các acid am in trong phân tử insulin ò' nguòi s 3 / rhrYLyí , P"»J Y t>v Y t y* XPi» T (*, '»X >6 :i II it ì* n :• H II * ( 'ấu trúc bậc 2: là câu trúc xoăn một cách đêu đặn hoặc gâp nẽp một cách có chu kỳ cùa chuỗi polypetid trong phân tử protein. Câu trúc bậc 2 do các liên ket hydro quyết định. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc bậc 2 là phương pháp nhiễu xạ tia X. Cấu trúc xoắn a protein có cấu trúc xoăn a là a - keratin c ấ u trúc này được ôn định nhờ liên kết hydro giữa nhóm -N H - và nhóm -C O - cua các acid amin ttrong cúng một chuỗi polypeptid. c ấ u trúc xoắn có đặc điêm là cứ một vòng xoắn 360° thi có 3,6 gốc acid amin, do nhóm -NH- cùa acid atnin thír nhat liên kết với nhóm -C O - cùa acid amin thứ tư tạo ra, xoắn có thê theo chiều phai hoặc xoắn trái, nhưng xoan phái thường ổn định hơn. Cấu trúc gấp nếp (3: protein có cấu trúc gấp nếp p điên hình là p-keratin của tóc. Cấu trúc gấp nếp p được ổn định nhờ các liên kết hydro giữa hai chuỗi polypeptid. Các chuỗi polypeptid trong cấu trúc p có thể là song song hoặc đối song với chuỗi bên. Nhiều liên kết hydro trong các chuỗi tạo ra những nếp gấp Hình 1.4. C ấu trú c bậc 2: xoắn a helix và gấp nếp p ( 'h n o i Ite lH 17
* ( 'ấu trúc bậc 3: là sự sẳp xếp vừa xoẳn vừa gấp khúc một cách dày đặc và phức lạp cua chuỗi polypeptid. Các liên kết ngang, đặc biệt là các liên kết disulfua, liên kết ion, tirơng tác kỵ nước quyết định cấu trúc bậc 3 cua protein. Những protein có cẩu trúc bậc 3 điển hình là myosin, trypsin và các chuỗi polvpeptid cua hemoglobin Hình 1.5. Cấu trúc bậc 3 Mk N ưoc #B azo 0 C ưc ưa nươc (p h â n cưc) ____________ I A xM 0 K I nưac (k h ú ng p h a n cu t) J S - lưu h u ý n h * Cấu trúc bậc 4: protein chứa trong phân từ từ hai chuỗi polypeptid trớ lèn, thê hiện sự phức tạp hơn về mức độ cấu trúc phân từ. Vi dụ: hemoglobin gồm 4 tiêu phần protein: hai tiêu phân a và hai tiêu phần p. Nếu 4 tiều phần tách rời Iihau thi mỗi tiểu phần không thể vận chuyển được một phân từ 0 2. Khi kết hợp lại thành trạng thái tetramer tạo thành một khối không gian đặc thù gần như hình tứ diện thì mới có kha năng kết hợp và vận chuyển khi oxy. Hình 1.6. Cấu trúc bậc 4 trong hemoglobin 3.2. Tính chất cùa protein 3.2.1. Trọng lượng phân lư cua protein Có nhiều phương pháp xác định trọng lượng phân từ protein * Phương pháp hoú hục: dựa trên sự xác định hàm lượng một nguyên to nào đó đà biết rõ tỷ lệ ừong phản tứ từ đo tính ra trọng lượng phân tư cùa protein. * phương pháp ihâm than: đo áp suất thâm thấu cua dung dịch protein tinh ra trọng lượng phân tư protein 18
* Phương phíìp đo độ nhát: trọng lượng phân từ protein tý lệ thuận với độ nhớt cua dung dịch chứa protein đó * 1’hương pháp siêu ly lâm: xác đ;nh độ lang cua protein trong dung dịch chịu sự ly tâm với tốc độ rất lớn rồi tính ra trọng lirợng cùa phân từ protein * Phtnmg pháp sàng phàn lư: bằng phương pháp này có thê xác định trọng lượng liphàn tứ băng cácli ngoại suy đối chiếu với một so protein mẫu đà biết trọng hrợng phân từ. 3.2.2. Tinh chắt hoá học cua protein * Phan ứng Hiure: NaOH Protein + CuSOj > Phức hợp màu tír^ hồng 0 — CH— C — N— + C u *2 Xu H n Úng dụng: định lượng protein trong máu. H * '¡'huy phàn: protease Protein + nH20 acid, kiêm (n + 1 ) acid amin 3.2.3. Tính chất hóa lý cua protein * Tính chất hoà lan: đa số protein hoà tan trong dung dịch muối loãng, protein dạng sợi thường hoà tan dung dịch muối đậm đặc hơn. Protein hoà tan trong nuớc tạo thành dung dịch keo có kich thước phân từ lớn hon 11-1111. Các tiều phân này không qua được màng thẩm tích. Dạng keo này tồn tại nhờ hai yếu tố: - Lớp áo nước bao quanh tiểu phân protein làm ngăn cách giữa tiểu phân này với tiểu phân khác. - Các protein mang điện cùng dấu nên đẩy nhau. * Tính chất kết tua: khi làm mất hai yếu tố hoà tan ờ trên thi protein tụ lại và kết tủa - Làm mất lớp áo nước: có thể dùng (NH4)2S0 4, alcol, aceton (tách âm biến tính) - Trung hoà điện tích: có thề dùng chất điện giải NaCI hoặc đưa pH cùa môi trường ve pHi cùa protein đó. * Tính chai biến tính: biến tính là hiện tượng đáo lộn cấu trúc bên trong phân tử protein các liên kết ngang bị cát đứt (trừ liên kết peptid). c ấ u trúc bậc 2, 3 và 4 cũng bị thay đôi làm giam độ hoà tan, làm giảm hoặc mất tính sinh vật học. - Tác nhàn gây biến tinh: 19