Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn đã tổng hợp được các β-amino acid (tăng 1 nguyên tử C) từ các α-amino acid mà không làm thay đổi mạch chính của α-amino acid hay gặp (Leucine, Isoleucine, PheAlanine, Alanine, Proline) thông qua các chuyển hóa hóa học cụ thể,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------ Phùng Phan Huyền Quyên TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT BETA- PEPTIDOMIMETIC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------ Phùng Phan Huyền Quyên TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT BETA- PEPTIDOMIMETIC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 8440112.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Mạc Đình Hùng
Hà Nội - 2019
LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Mạc Đình Hùng đã tin tưởng giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tập thể thầy cô giáo khoa Hóa trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN và các cô chú kĩ thuật viên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và các bạn sinh viên ở phòng thí nghiệm Hóa dược đã động viên, ủng hộ trong suốt thời gian nghiên cứu vừa qua. Hà Nội, ngày 19 tháng 11 năm 2019 Học viên Phùng Phan Huyền Quyên 1.1.1. MỤC LỤ
MỞ ĐẦU..................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN...................................................................................3 1.1. Peptide............................................................................................................3 1.1.1. Danh pháp và đồng phân.........................................................................3 1.1.2. Phương pháp điều chế peptide phổ biến..................................................4 1.1.3. Phương pháp điều chế peptide của Merrifield.........................................5 1.1.4. Phương pháp điều chế peptide của Bergman...........................................5 1.1.5. Phương pháp điều chế peptide của Scheechan.........................................6 1.1.6. Cấu trúc phân tử và tính chất vật lý.........................................................6 1.1.7. Tính chất hóa học.....................................................................................6 1.2. Protein............................................................................................................7 1.2.1. Phân loại protein......................................................................................7 1.2.2. Cấu trúc phân tử protein..........................................................................8 1.2.3. Thuyết về cấu trúc của protein.................................................................8 1.3. Peptidomimetic.............................................................................................10 1.3.1. Khái niệm peptidomimetic.....................................................................10 1.3.2. Phân loại peptidomimetic.......................................................................11 1.3.3. Nguyên tắc tổng hợp peptidomimetic....................................................12 1.3.4. Phương pháp thiết kế peptidomimetic...................................................14 1.3.5. Ứng dụng peptidomimetic.....................................................................18 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............21 2.1. Đối tượng và mục đích nghiên cứu...............................................................21 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................21 2.1.2. Mục đích nghiên cứu.............................................................................21 2.2. Dụng cụ và hóa chất.....................................................................................21 2.2.1. Dụng cụ.................................................................................................21 2.2.2. Hóa chất.................................................................................................21 2.3. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................22 2.3.1. Khử carboxyl thành alcohol...................................................................22
2.3.2. Chuyển hóa nhóm amino thành carbamate (urethane)...........................22 2.3.3. Chuyển hóa nhóm OH thành dẫn xuất iodua bằng phản ứng Appel.......24 2.3.4. Thế dẫn xuất halogenua bằng xianua.....................................................24 2.3.5. Tổng hợp β-amino acid từ α-amino acid................................................26 2.3.6. Tổng hợp các mảnh peptide...................................................................26 2.4. Sắc kí............................................................................................................29 2.4.1. Định nghĩa.............................................................................................29 2.4.2. Phân loại................................................................................................29 2.4.3. Sắc kí cột...............................................................................................30 2.4.4. Sắc ký bản mỏng....................................................................................31 2.5. Phương pháp vật lý hiện đại xác định cấu trúc phân tử.................................32 2.5.1. Phân tích cấu trúc hợp bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).........33 2.5.2. Phổ proton 1H-NMR..............................................................................33 2.5.3. Phổ 13C-NMR.........................................................................................33 2.5.4. Phổ HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence).......................34 2.5.5. Phổ HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Correlation).......................34 2.5.6. Phổ COSY (Correlation spectroscopy)..................................................34 2.5.7. Phổ NOESY (Nuclear Overhauser Enhancement Spectroscopy)...........34 2.6. Điều kiện thực nghiệm..................................................................................34 2.6.1. Tổng hợp β-amino alcohol.....................................................................35 2.6.2. Bảo vệ nhóm amino của β-amino alcohol..............................................35 2.6.3. Tổng hợp dẫn xuất iodua từ β-amino alcohol........................................36 2.6.4. Tổng hợp dẫn xuất nitrile từ dẫn xuất iodine.........................................36 2.6.5. Thủy phân các dẫn xuất nitrile...............................................................36 2.7. Tổng hợp beta-peptidomimetic.....................................................................37 2.7.1. Tổng hợp beta-dipeptidomimetic...........................................................37 2.7.2. Tổng hợp beta-tripeptidomimetic...........................................................37 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................38 3.1. Tổng hợp dẫn xuất este của β-amino alcohol................................................38 3.2. Tổng hợp beta-peptidomimetic.....................................................................43
3.2.1. Tổng hợp beta-dipeptidomimetic...........................................................43 3.2.2. Tổng hợp beta-tripeptidomimetic...........................................................46 KẾT LUẬN............................................................................................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................49 PHỤ LỤC............................................................................................................... 54
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG A-Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Cấu trúc phân tử Oxytocin.........................................................................3 Hình 1.2:Cấu trúc phân tử Bradykinin.......................................................................4 Hình 1.3: Sơ đồ tổng hợp dipeptide theo bằng phương pháp phổ biến......................4 Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp polypeptide theo phương pháp Merrifield........................5 Hình 1.5: Cấu trúc xoắn α..........................................................................................9 Hình 1.6: Cấu trúc gấp β..........................................................................................10 Hình 1.7: Một peptidomimetic loại I.......................................................................11 Hình 1.8: (A) Cấu trúc Hormone giải phóng Thyrotropin.......................................12 Hình 1.9: Các nguyên tắc tổng hợp peptidomimetic................................................13 Hình 1.10: Một số α-aminocycloalkane carboxylic acid..........................................14 Hình 1.11: 5,5-dimethylthiazolidine-4-carboxylic acid (Dtc) trong Angiotensin II. 14 Hình 1.12: Một số kiểu đóng vòng trong peptide....................................................15 Hình 1.13: Sự bắt chước cấu trúc xoắn α.................................................................16 Hình 1.14: Sự bắt chước gấp β................................................................................17 Hình 1.15: Sự bắt chước gấp vòng ngược β (β-turn)...............................................18 Hình 1.16: Peptidomimetic ức chế chuyển hóa angiotensin ACE............................19 Hình 1.17: Peptidomimetic ức chế thrombin...........................................................20 Hình 2.1: Sơ đồ chung để khử nhóm carboxyl thành nhóm OH (Alcohol)..............22 Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp β-amino acid từ α-amino acid.........................................26 Hình 2.3: Sơ đồ hình thành liên kết peptide khi sử dụng tác nhân DCC..................27 Hình 2.4: Cơ chế phản ứng giữa HOBt và sản phẩm trung gian khi sử dụng DCC. 29 Hình 2.5: Các bước tiến hành sắc ký cột.................................................................31
Hình 2.6: Cách chuẩn bị một bản mỏng trong TLC.................................................31 Hình 2.7: Các bước tiến hành sắc ký lớp mỏng.......................................................32 Hình 3.1. Sơ đồ tổng hợp ester của β-amino alcohol từ α-amino acid.....................38 Hình 3.2: Sơ đồ tổng hợp beta-dipeptidomimetic....................................................44 Hình 3.3: Sơ đồ tổng hợp beta-dipeptidomimetic....................................................46 B-Danh mục bảng Bảng 2.1: Tác nhân và điều kiện phản ứng bảo vệ nhóm amino dưới dạng tert- butoxycarbamate.....................................................................................................23 Bảng 2.2: Tác nhân và điều kiện phản ứng phân cắt nhóm bảo vệ tert- butoxycarbamate của nhóm amino..........................................................................23 Bảng 2.3: Tác nhân và điều kiện phản ứng bảo vệ nhóm amino dưới dạng benzyloxycarbamate................................................................................................23 Bảng 2.4: Tác nhân và điều kiện phản ứng phân cắt nhóm bảo vệ Cbz...................23 Bảng 3.1: Hiệu suất tổng hợp dẫn xuất ester của β-amino acid...............................39 Bảng 3.2: Dữ liệu phổ các dẫn xuất 2a-c.................................................................39 Bảng 3.3: Dữ liệu phổ các dẫn xuất 3a-e.................................................................40 Bảng 3.4: Dữ liệu phổ các dẫn xuất 4a-e.................................................................41 Bảng 3.5: Dữ liệu phổ dẫn xuất 5a-e.......................................................................42 Bảng 3.6: Dữ liệu phổ các dẫn xuất 6a-e.................................................................43 Bảng 3.7: Công thức dẫn xuất beta-dipeptidomimetic.............................................44 Bảng 3.8: Dữ liệu phổ của beta-dipeptidomimetic..................................................45 Bảng 3.9: Các dẫn xuất beta-tripeptidomimetic dự kiến sẽ tổng hợp.......................47 Bảng 3.10: Dữ liệu phổ hợp chất 14........................................................................48
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Cbz : Carboxybenzyl DCC : N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide DCM : Dichloromethane DMAP : 4-Dimethylaminopyridine DMF : Dimethylformamide DMSO : Dimethyl sulfoxide EDCI : 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide HOBt : Hydroxybenzotriazole NMR : Nuclear magnetic resonance THF : Tetrahydrofuran TLC : Thin-layer chromatography
MỞ ĐẦU Trong ba thập niên gần đây, nhiều cấu trúc cũng như các chức năng sinh học vượt trội của các peptide, các hormone, một số peptide đặc thù như vasoactive peptide và neuropeptide được công bố trên nhiều tạp chí khoa học uy tín và đã được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y tế, dược phẩm [8, 33]. Một trong những chức năng đáng chú ý của peptide là có thể tương tác với thụ thể gắn ở trên màng tế bào, do đó chúng có thể tác động trực tiếp đến quá trình giao tiếp ở cấp độ “tế bào – tế bào” và kiểm soát các chuyển hóa quan trọng trong cơ thể [8]. Do đó, việc sử dụng peptide trong việc điều trị bệnh đang là chủ đề hấp dẫn, thu hút nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực hóa dược ngày nay. Việc tổng hợp các peptidomimetic có thể được xem xét từ nhiều góc độ, phương pháp và mục đích khác nhau [8, 10, 11, 12, 13] ví dụ như: việc tạo ra các dẫn xuất peptidomimetic cùng tính chất sinh học trong tổng hợp các chất ức chế enzyme HIV-1 [8, 12, 13], tổng hợp pha rắn các dẫn xuất của pyrolidin cho việc xác định các chất ức chế ACE mạnh [15], phương pháp sử dụng phản ứng “click” để tạo thành vòng 1, 2, 3-triazol cho các chất ức chế ACE [15, 25], ức chế HIV [12] và ức chế MMP. Hiện nay, đã có một số lượng lớn peptide được tổng hợp và tiến hành thử hoạt tính trong các phòng thí nghiệm, mở ra một tương lai mới đầy triển vọng trong việc điều trị bệnh tật [13, 14, 16]. Tuy nhiên, việc sử dụng peptide trong dược phẩm cũng có những nhược điểm nhất định. Một số nhược điểm hay gặp đó là sự hấp thụ kém khi peptide được phân giải trong quá trình tiêu hóa, sự khuếch tán thấp ở một số cơ quan, mô đặc biệt (ví dụ: hệ thống thần kinh trung ương), quá trình đào thải peptide nhanh chóng ở gan và thận [8]. Ngoài ra, các tương tác giữa peptide và các thụ thể tương thích trong cơ thể có thể tạo ra những sản phẩm không mong đợi. Chính các yếu tố này làm giảm đáng kể tác dụng của peptide trong dược phẩm. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học đã đề xuất một giải pháp nghiên cứu và phát triển mới [28, 29]. Đó là các nhà khoa học chỉ sửa đổi cấu trúc so với peptide ban đầu mà vẫn đảm bảo duy trì các hoạt tính sinh học hoặc thích hợp với các đích sinh học như các peptide ban đầu [8, 29, 31]. Xuất phát từ ý tưởng này, một lĩnh vực mới trong hóa dược được phát triển, đó là tổng hợp các phân tử peptidomimetic. 1
Ở Việt Nam hiện nay, tổng hợp các phân tử peptidomimetic còn khá là mới mẻ. Trong khi đó, tiềm năng ứng dụng của peptidomimetic thì vô cùng lớn. Nhằm mục đích làm quen với đối tượng nghiên cứu mới này đồng thời trau dồi thêm các kĩ năng, kiến thức tổng hợp hữu cơ đã được học, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu trong luận văn này “Tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic”. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Peptide 1.1.1. Danh pháp và đồng phân Peptide là những polime amino acid, chứa từ 2 đến 50 gốc α – amino acid trong phân tử. Đối với những phân tử peptide có chứa từ 2 đến 10 gốc α – amino acid được gọi là oligopeptide, còn nếu chứa hơn 10 gốc α – amino acid thì được gọi là polypeptide.  Danh pháp peptide: Tên các peptide được gọi bằng cách ghép tên gốc axyl của α – amino acid theo thứ tự sắp xếp của chúng trong phân tử, đọc từ phía “đầu N” sang “đầu C”, riêng α – amino acid “đầu C” thì được giữ nguyên tên [3, 7]. Ví dụ: Alanylphenylalanylglyxin (Ala-Phe-Gly) Một số peptide thiên nhiên có tên riêng như Oxytocin một loại hormone tình yêu (Hình 1.1), Bradykinin có tác dụng làm giảm huyết áp (Hình 1.2). 3
Hình 1.1: Cấu trúc phân tử Oxytocin. Hình 1.2:Cấu trúc phân tử Bradykinin.  Đồng phân: Số đồng phân cấu tạo của peptide là bằng n! (n: số α – amino acid trong phân tử). Nếu trong phân tử peptide có i cặp amino acid giống nhau thì số đồng phân sẽ n! i là 2 [3, 7]. 1.1.2. Phương pháp điều chế peptide phổ biến Để tổng hợp một peptide có các gốc α – amino acid trật tự xác định thì đầu tiên ta cần phải bảo vệ nhóm chức –NH2 và –COOH nào đó trước khi chúng tham gia các phản ứng tạo liên kết peptide. Sau khi đã bảo vệ nhóm amino và nhóm cacboxyl, tiến hành thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa hai amino acid nhờ chất xúc tác DCC thì thu được các peptide. Cuối cùng, loại bỏ các nhóm bảo vệ bằng phản ứng hydro phân [3, 7]. Ví dụ: 4
Hình 1.3: Sơ đồ tổng hợp dipeptide theo bằng phương pháp phổ biến. 1.1.3. Phương pháp điều chế peptide của Merrifield Phương pháp tổng hợp peptide trong pha rắn, nhờ chất mang rắn là loại polistiren clometyl hóa mà mỗi 100 vòng benzene lại có một nhóm –CH2Cl thế vào vị trí para [3, 7]. Phản ứng được tiến hành giữa hai dung dịch amino acid đã được bảo vệ nhóm amin và dung dịch polime. Sản phẩm thu được là ester của amino acid có chứa polime. Sau đó lọc kết tủa rồi cho tác dụng với acid để tách nhóm bảo vệ (Boc, Cbz, …). Cho ngưng tụ tiếp với amino acid đã khóa nhóm amin có mặt chất xúc tác là DCC. Sau đó lại loại bỏ nhóm bảo vệ bằng acid, lặp đi lặp lại quá trình này để phát triển mạch cho đến khi tạo thành polypeptide với hiệu suất cao [3, 7]. Ưu điểm: sản phẩm dễ tinh chế, các nhóm bảo vệ dễ dàng tách ra khi thực hiện phản ứng hydro phân, hiệu suất phản ứng khá cao và tránh được sự raxemic hóa. Ví dụ: Phá Ester hóa bảo vệ Chất mang rắn Chất mang rắn Chất mang rắn Phá bảo vệ Chất mang rắn Chất mang rắn Chất mang rắn 5
Phá bảo vệ Chất mang rắn Chất mang rắn Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp polypeptide theo phương pháp Merrifield 1.1.4. Phương pháp điều chế peptide của Bergman Nhóm amino được bảo vệ bằng cách cho amino acid phản ứng với cacbobenzoxiclorua, sau đó cho khóa nhóm cacboxyl bằng SOCl2 và cho ngưng tụ với amino acid khác, cuối cùng thực hiện phản ứng hydro phân [3, 7]. 1.1.5. Phương pháp điều chế peptide của Scheechan Cho anhydride phtalic tác dụng với amino acid, tiếp tục cho phản ứng với amino acid thứ hai có mặt HCl và sau đó hydrazit hóa. 1.1.6. Cấu trúc phân tử và tính chất vật lý  Cấu trúc phân tử: Phân tử peptide gồm hai hoặc nhiều gốc amino acid kết hợp với nhau nhờ liên kết peptide [3, 7]: Cấu trúc lập thể của peptide được Linus Pauling nghiên cứu từ cuối năm 1930 và ông đã phát hiện ra rằng nhóm peptide có cấu trúc phẳng. Nguyên tử H của nhóm NH nằm ở phía anti với nguyên tử C trong nhóm cacbonyl; góc liên kết giữa nguyên tử carbon-cacbonyl và nguyên tử nitơ gần bằng 1200. Liên kết peptide C-N mang một phần đặc điểm của liên kết đôi C=N do sự liên hợp của cặp electron tự do ở N về phía cacbonyl. Chính vì thế liên kết peptide khó quay xung quanh trục C-C [3, 7]. Điều này là nguyên nhân dẫn đến cấu trúc xoắn của phân tử. 6
 Tính chất vật lý: Những peptide có phân tử khối nhỏ là những chất kết tinh, tan tốt trong nước, không tan trong ancol tinh khiết. Các peptide có phân tử khối lớn là những chất rắn vô định hình tạo thành dung dịch keo trong nước [3, 7]. Các peptide cũng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, chúng cũng là hợp chất lưỡng tính. 1.1.7. Tính chất hóa học  Tính acid-base của peptide Peptide là những chất lưỡng tính vì trong phân tử còn có cả nhóm amino và nhóm cacboxyl tự do.  Phản ứng thủy phân  Phản ứng thủy phân hoàn toàn: Đun nóng các peptide với dung dịch kiềm hoặc dung dịch acid thu được sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp các amino acid (hoặc muối của các amino acid nếu tiến hành trong môi trường kiềm).  Phản ứng thủy phân không hoàn toàn: Nhờ các enzyme đặc hiệu, các peptide được thủy phân không hoàn toàn thành những phân tử peptide nhỏ hơn. Enzyme aminopeptidaza xúc tác cho phản ứng thủy phân, thu được amino acid “đầu N” và phân tử peptide nhỏ hơn. Trong khi đó, enzyme cacboxydaza xúc tác cho phản ứng thủy phân peptide thu được amino acid “đầu C” và phân tử peptide nhỏ hơn.  Phản ứng màu biure Những peptide có từ hai nhóm peptide trở lên đều có phản ứng với dung dịch CuSO4 loãng trong môi trường kiềm tạo thành dung dịch phức có màu tím. Màu là do ion Cu2+ tạo phức với các nhóm peptide. Dipeptide cho màu xanh, tripeptide cho màu tím và polypeptide cho màu đỏ tím. Do đó phản ứng biure được dùng để phân tích định tính và định lượng peptide và protein.  Phản ứng với 2,4-dinitroflorobenzene 7
Nhóm amino của gốc amino acid “đầu N” phản ứng với 2,4-dinitroflorobenzen thu được dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl. 1.2. Protein 1.2.1. Phân loại protein  Dựa vào thành phần hóa học: Protein đơn giản: những protein khi thủy phân hoàn toàn chỉ cho hỗn hợp các L- α – amino acid. Protein phức tạp: những protein khi thủy phân hoàn toàn tạo thành không chỉ hỗn hợp L-α-amino acid mà còn có thành phần phi protein (không chứa amino acid). Tùy theo thành phần phi protein, ta có các protein phức tạp như sau:  Photphoprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide và gốc acid phosphoric nhờ liên kết ester giữa acid phosphoric với các nhóm –OH của amino acid [3, 7].  Glycoprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide và oligosaccarit hoặc polysaccarit nhờ các liên kết O-glicozit hoặc N-glicozit.  Nucleoprotein: gồm deoxyribonucleoprotein và ribonucleoprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide và deoxyribonucleic hoặc ribonucleic.  Metaloprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide với một số ion kim loại như Fe2+, Mg2+, Ca2+ nhờ các kiểu liên kết trong hợp chất phức.  Theo hình dạng phân tử protein:  Protein hình cầu là những phân tử có dạng hình cầu, tan trong nước.  Protein hình sợi là những phân tử có dạng hình sợi, không tan trong nước. 1.2.2. Cấu trúc phân tử protein Thành phần của protein gồm trên 20 loại α–amino acid và trong đó có khoảng 10 loại amino acid rất ít gặp. Phân tử khối của protein rất lớn từ hàng nghìn đến hàng chục triệu đvC. Thành phần nguyên tố chủ yếu là C (50-52%), H (6,8-7,7%), O(23-24%), N (15-18%), S (0.5%-2%) cùng với lượng nhỏ kim loại. Fisher và Hopmaist đã đưa ra giả thiết chuỗi polypeptide về cấu tạo của protein, thuyết này cho rằng phân tử protein được tạo thành bởi một hoặc vài chuỗi 8
polypeptide. Các chuỗi peptide trong phân tử protein có thể tồn tại ở dạng mạch không nhánh, mạch phân nhánh hoặc mạch vòng. 1.2.3. Thuyết về cấu trúc của protein Năm 1958, Linder Stromlang và Bernal khi nghiên cứu cấu trúc của protein đã đưa ra 4 dạng cấu trúc: Cấu trúc bậc 1, cấu trúc bậc 2, cấu trúc bậc 3 và cấu trúc bậc 4.  Cấu trúc bậc 1: Cấu trúc bậc một là trật tự sắp xếp của các gốc amino acid trong các chuỗi polypeptide. Cấu trúc này được duy trì nhờ các liên kết peptide. Do sự sắp xếp khác nhau nên 20 L- α – amino acid trong thiên nhiên tạo ra vô số các phân tử protein có cấu trúc khác nhau [3, 7].  Cấu trúc bậc 2: Cấu trúc bậc hai là cấu dạng của phân tử protein, trong đó mỗi amino acid chiếm một vị trí không gian xác định trong mạch polypeptide. Pauling và Corey đã đưa ra hai loại: cấu dạng xoắn α và cấu dạng gấp β. Cấu trúc bậc 2 được duy trì bền vững nhờ liên kết hydro giữa các nhóm peptide khác nhau. Ở cấu trúc xoắn α (Hình 1.5), đoạn mạch polypeptide xoắn lại thành ống hình trụ, gốc R của các amino acid hướng ra phía ngoài ống hình trụ. Mỗi vòng 0 xoắn có khoảng 3,6 gốc amino acid và khoảng cách giữa các vòng khoảng 5,4 A . Mạch peptide có thể xoắn theo chiều kim đồng hồ (xoắn phải) hoặc ngược chiều kim đồng hồ (xoắn trái) [3, 7]. Cấu trúc xoắn α được duy trì nhờ liên kết hydro giữa nhóm C=O của một nhóm peptide với N-H của nhóm peptide thứ 4 sau nó (cách nhau 3 gốc amino acid). Chiều dài các đoạn xoắn α trong phân tử protein 0 thường ngắn hơn 40 A . 9
Cấu trúc bậc 1 Cấu trúc xoắn α Hình 1.5: Cấu trúc xoắn α Cấu trúc gấp β (Hình 1.6) là cấu trúc cơ bản của protein trong các mô sừng, móng, xương…Cấu trúc gấp β có các mạch polypeptide đều duỗi dài theo đường zich-zac và nằm trên những mặt phẳng gấp [3, 7]. Các mạch polypeptide này được sắp xếp cạnh nhau và liên kết với nhau nhờ liên kết hydro giữa các nhóm peptide của mạch này với nhóm peptide của mạch bên cạnh. Cấu trúc bậc 2 Gấp β Xoắn α 10