Protein (Protit hay Đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axít amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.

Mục lục

[ẩn]

• 1 Cấu trúc của Protein

• 2 Chức năng của protein

• 3 Sự biến tính của protein

• 4 Tham khảo

• 5 Liên kết ngoài

[sửa]Cấu trúc của Protein

 Axit amin - đơn phân tạo nên protein

Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin. Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin. Người ta đã phát hiện ra được tất cả 20 axit amin trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống. Các axit amin được liệt kê đầy đủ dưới bảng sau:

Tên axit amin Viết tắt Tính chất

Glycine Gly Không phân cực, kỵ nước

Alanine Ala

Valine Val

Leucine Leu

Isoleucine Ile

Methionine Met

Phenylalanine Phe

Tryptophan Trp

Proline Pro

Serine Ser Phân cực, ưa nước

Threonine Thr

Cysteine Cys

Tyrosine Tyr

Asparagine Asn

Glutamine Gln

Aspartic acid Asp Tích điện (axit)

Glutamic acid Glu

Lysine Lys Tích điện (bazơ)

Arginine Arg

Histidine His

 Các bậc cấu trúc của protein

Người ta phân biệt ra 4 bậc cấu trúc của protein.



 Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi polypepetide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của axit amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein.

 Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở gần nhau. Các protein sợi như keratin, Collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.

 Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide. Chẳng hạn nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử... Các liên kết yếu hơn như liên kết hyđro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu.

 Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hyđro.

[sửa]Chức năng của protein

Loại protein Chức năng Ví dụ

Protein cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén

Protein Enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóa Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, Enzyme Pepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân giải Lipid

Protein Hormone Điều hòa các hoạt động sinh lý Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống

Protein vận chuyển Vận chuyển các chất Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào

Protein vận động Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào

Protein thụ quan Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu

Protein dự trữ Dự trữ chất dinh dưỡng Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amin cho con. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm

a) Cấu trúc hoá học của ADN

- ADN tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào, cũng có mặt ở ti thể, lạp thể. ADN là một loại axit hữu cơ có chứa các nguyên tố chủ yếu C, H, O, N và P (hàm lượng P có từ 8 đến 10%)

- ADN la' đại phân tử, có khối lượng phân tử lớn, chiều dài có thể đạt tới hàng trăm micromet, khối lượng phân tử có từ 4 đến 8 triệu, một số có thể đạt tới 16 triệu đơn vị cacbon.

- ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, mỗi đơn phân là một loại nuclêôtit, mỗi nuclêôtit có 3 thành phần, trong đó thành phần cơ bản là bazơ - nitric. 4 loại nuclêôtit mang tên gọi của các bazơ - nitric, trong đó A và G có kích thước lớn, T và X có kích thước bé.

- Trên mạch đơn của phân tử các đơn phân liên kết với nhau bằng liên kết hoá trị là liên kết hình thành giữa đường C5H10O4 của nuclêôtit này với phân tử H3PO4 của nuclêôtit bên cạnh, (liên kết này còn được gọi là liên kết photphodieste). Liên kết photphodieste là liên kết rất bền đảm bảo cho thông tin di truyền trên mỗi mạch đơn ổn định kể cả khi ADN tái bản và phiên mã.

- Từ 4 loại nuclêôtit có thể tạo nên tính đa dạng va' đặc thù của ADN ở các loài sinh vật bởi số lượng, thành phần, trình tự phân bố của nuclêôtit.

b) Cấu trúc không gian của ADN

- Vào năm 1953, J.Oatxơn và F.Cric đã xây dựng mô hình cấu trúc không gian của phân tử ADN.

- Mô hình ADN theo J.Oatxown và F.Cric có đặc trưng sau:

+ Là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch pôlinuclêôtit xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải như một thang dây xoắn, mà 2 tay thang là các phân tử đường (C5H10O4) và axit phôtphoric sắp xếp xen kẽ nhau, còn mỗi bậc thang là một cặp bazơ nitric đứng đối diện và liên kết với nhau bằng các liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung, nghĩa là một bazơ lớn (A hoặc G) được bù bằng một bazơ bé (T hoặc X) hay ngược lại. Do đặc điểm cấu trúc, ađenin chỉ liên kết với timin bằng 2 liên kết hiđrô và guanin chỉ liên kết với xitôzin bằng 3 liên kết hiđrô.

+ Do các cặp nuclêôtit liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung đã đảm bảo cho chiều rộng của chuỗi xoắn kép bằng 20 Å , khoảng cách giữa các bậc thang trên chuỗi xoắn bằng 3,4Å, phân tử ADN xoắn theo chu kỳ xoắn, mỗi chu kỳ xoắn có 10 cặp nuclêôtit có chiều cao 34Å .

- Ngoài mô hình của J.Oatxơn, F.Cric nói trên đến nay người ta còn phát hiện ra 4 dạng nữa đó là dạng A, C, D, Z các mô hình này khác với dạng B (theo Oatxơn, Cric) ở một vài chỉ số: số cặp nuclêôtit trong một chu kỳ xoắn, đường kính, chiều xoắn...

Tinh sạch protein bằng phương pháp tủa (27-12-2006)

Phương pháp tủa được sử dụng tương đối rộng rãi để thu nhận các phân tử sinh học mà nhất là protein. Để tủa, người ta có thể dùng nhiều cách khác nhau: tủa bằng muối, tủa bằng các dung môi hữu cơ hoặc thay đổi pH của dung dịch có chứa protein.

- Ở một số loài virut và thể ăn khuẩn ADN chỉ gồm một mạch pôlinuclê

2.1. Quan hệ giữa vitamin và enzym

Hầu hết các vitamin tham gia cấu tạo của enzym và nằm trong vị trí trung tâm hoạt động của enzym. Ví dụ:

- vitamin Bl có trong nhóm ghép của enzym decarboxylase

- vitamin B2 có trong nhóm ghép của enzym dehydrogenase hiếu khí

- vitamin PP có trong nhóm ghép của enzym dehydrogenase yếm khí.

- vitamin B6 có trong nhóm ghép của enzym aminoferase...

Một cơ thể khoẻ mạnh bình thường tức là khi quá trình trao đổi vật chất tiến hành đều đặn Quá trình trao đổi chất bao gồm hàng ngàn phản ứng sinh hoá học diễn ra thường xuyên liên tục và ăn khớp nhịp nhàng. Các phản ứng tiến hành được là nhờ sự xúc tác của enzym, bản chất của enzym là protein, song phần lớn nhóm ghép lại là các vitamin. Nếu thiếu một vitamin thì một enzym không hình thành được, do đó sẽ ảnh hưởng tới toàn bộ sợi dây chuyền trong các phản ứng sinh hoá học.

Ví dụ: * Giải thích cơ chế phù thũng khi thiếu vitamin Bl :

Vitamin Bl trong thành phần nhóm ghép của enzym decarboxylase.

Khi thiếu vitamin Bl, enzym decarboxylase không hình thành được. Nếu thiếu decarboxylase thì CH3CO COOH không được khử CO2 sẽ vào máu và ở đây do nhóm COOH phân ly mạnh thành COO- nên độ ngâm nước cao. Đồng thời áp suất thẩm thấu trong máu giảm, áp suất ở mô bào cao hơn. Do đó nước trào ra mô bào sinh ra bệnh phù thũng.

* Giải thích sự dẫn truyền xung động thần kinh:

Cơ thể cảm giác nóng lạnh, co cơ được là do sự cảm giác thần kinh. Nhờ dân truyền của dây thần kinh truyền ra và dây thần kinh truyền vào tới các xung động thần kinh. Sự dẫn truyền này qua màng sinap, mà màng này chứa thể dịch acetyl - choán.

Khi thiếu vitamin B1 , không xúc tác việc thành lập acetyl - choán, đồng thời B1

ức chế enzym cholinesterase không phá huỷ acetyl-cholin.