Chương 2: Protein Sinh học và môi trường

Chương 2: PROTEIN
 Axit amin
 Công thức chung
 Phân loại aa
 Tính chất lý hóa
 Peptide

Cấu tạo và tính chất

Cấu tạo và tính chất
 Một số peptide quan trọng
 Protein
 Định nghĩa, chức năng protein
 Liên kết hóa học trong phân tử protein
 Cấu trúc phân tử protein
 Phân loại protein
 Sự biến tính protein
α- Axit amin
• Chức năng
– Đơn vị cấu trúc của protein
– Chất dẫn truyền thần kinh
(neurotransmitter)
• Cấu trúc chung
– Nhóm carboxylic
– Nhóm Amine
– Nhóm ngoại R
– Tại vị trí C
α
• Có 20 axit amin tham gia vào cấu
trúc protein
α-axit amin

• Phân loại axit amin dựa vào:
– Tính phân cực (polarity)
– Nhóm chức năng (functional groups)
–
Tính axit
-
bazơ
-
trung tính
–
Tính axit
-
bazơ
-
trung tính
Tính chất của axit amin
• Hóa học lập thể
– Axit amin là chất hoạt động quang học, có khả năng quay mặt
phẳng ánh sáng
– Hầu hết axit amin của protid thuộc dãy L
Tớnh cht ca axit amin
Tớnh lng tớnh
Trong mụi trng nc, axit amin phõn li hon ton
Tỏc dng vi axit v baz mnh to thnh mui
in tớch axit amin ph thuc vo in tớch ca mụi trng
im ng in pI l im pH nht nh m ti ú t (-) bng dt (+)

Axit amin khụng tn ti dng t do m di dng mui ni

Axit amin khụng tn ti dng t do m di dng mui ni
C
H
NH
2
R
COOH
C
H
NH
3
+
R
COO
-
C
H
NH
2
R
COO
-
C
H
NH
3
+
R
COOH
O

H
2
+
+
+
H
+
HO
-
Ion lửụừng cửùc pH=7
Daùng anion pH>7
Daùng cation pH<7
Bảng 1: Giá trị pK
a
và pI của các axit amin
Amino acid
pK
1
α-COOH
pK
1
α-NH
3
pK
1
R group
pI
Glycine 2.34 9.6 6.07
Alanine 2.34 9.69 6.07
Leucine 2.36 9.60 6.64

Isoleucine 2.32 9.76 6.64
Serine 2.21 9.15 5.68
Threonine 2.63 10.43 6.16
Asparagine 2.02 8.80 5.41
Tryptophan 2.38 9.39 5.88
Valine
2.29
9.72
6
.
00
Valine
2.29
9.72
6
.
00
Glutamine 2.17 9.13 5.70
Methionine 2.28 9.21 5.74
Phenylalanine 2.58 9.24 5.91
Proline 2.00 10.60 6.30
Aspartic acid 2.09 9.82 3.86 2.80
Glutamic acid 2.19 9.67 4.25 3.22
Histidine 1.82 9.17 6.6 7.59
Cysteine 1.71 10.78 8.33 5.02
Tyrosine 2.20 9.11 10.07 5.66
Lysine 2.18 8.95 10.53 9.74
Arginine 2.17 9.04 12.48 10.76

Tính chất của axit amin
• Tính chất lý học
– Tính tan trong dung môi phân cực: nước, ethanol 75-80%,…
– Không hấp thu bước sóng Vis hoặc UV có λ > 240nm, ngoại trừ
các aa vòng như tryptophan, tyrosin, histidin, phenylalanin
– Thường có vị ngọt kiểu đường
• Tính chất hóa học
– Phản ứng do nhóm α-carboxyl và α-amin
– Phản ứng của nhóm α-amin
– Phản ứng của nhóm α-carboxyl
• Phản ứng Ninhydrin
– Nhiệt độ cao ~100
o
C
– NH
3
, các peptide phản ứng chậm hơn so với axit amin
– Prolin, hydroprolin tạo phức màu vàng với Ninhydrin
– Phát hiện α-axit amin (phương pháp sắc kí giấy)
Phản ứng do nhóm α-carboxyl và α-amin
Phản ứng do nhóm α-carboxyl và α-amin (tt)
• Phản ứng ngưng tụ tạo liên
kết peptide
– α-amin của aa này với α-
carboxyl của aa khác
– Tạo chuỗi peptide
Phản ứng của nhóm α-amin
• Phản ứng Sorensen
– Với formaldehyde

C
R
N H
2
H
COOH
+
H
C
R
,
O
C
R
N=CH-R
,
H
C
O
O
H
+
O
H
2
Foocmaldehyt
• Khóa nhóm -NH
2
của axit amin
• Định lượng –COOH bằng phương pháp chuẩn độ

• Suy ra hàm lượng của axit amin
C
O
O
H
Foocmaldehyt
Phương pháp xác định thứ tự amino acid
• Phương pháp Sanger
– Phát hiện 1953
– Xác định aa đầu N bằng
1-fluoro-2,4-dinitrobenzen
(FDNB)
–
Dễ đứt sợi polypeptide
–
Dễ đứt sợi polypeptide
• Phản ứng với axit nitơ, HNO
2
 Định lượng axit amin theo lượng khí N
2
tạo thành
Phản ứng của nhóm α-amin
CH
R
NH
2
C
O
O
H

+
HNO
2
CH
R
OH
C
O
O
H
+
N
2
+
O
H
2
• Phản ứng oxy hóa khử nhóm amin tạo thành xetoaxit
C
O
O
H
C
O
O
H
C
NH
2
C

O
O
H
H
R
+
1/2
O
2
C
C
O
O
H
R
O
+
NH
3
Phản ứng của nhóm α-carboxyl
• Phản ứng khử nhóm α-COOH
C
R
N H
2
H
COOH
C
R
N H

2
H
COOH
+
CO
2
-CO
2
Peptide
• Cấu tạo
– Phân tử cấu thành từ 2 hay nhiều axit amin liên kết với nhau
bằng liên kết petide
– Vd: Insulin: 51 aa; Lysozyme: 129 aa; trypsinogen: 231 aa
Peptide
• Phân loại
– Dipeptide: 2 aa
– Tripeptide: 3 aa
– Oligopeptide: < 10 aa
– Polypeptide: ≥ 10 aa
Peptide
• Tính chất
– Phản ứng Biure
Protein
Peptide
(≥ 3 aa)
Cu
2+
OH
-
• Một số peptide quan trọng

– Carnosine
• Dipeptide: beta-alanin-L-histidine
• Mô cơ và não
•
Anti
-
oxidant, anti
-
glycation, chelator of metal cation (Cu
2+
)
Peptide
•
Anti
-
oxidant, anti
-
glycation, chelator of metal cation (Cu
2+
)
– Glutathion
• Tripeptide có công thức: γ-glutamyl-cysteinyl-glycin
• Nhóm hoạt động: nhóm SH của cystein
• Tham gia vào hệ oxy hóa-khử
• Có nhiều ở gan, thận, lá lách
Protein
• Định nghĩa
– Một trong những đại phân tử sinh học không thể thay thế của cơ
thể sống
– Protein có thể gồm một hay nhiều chuỗi polypeptide sắp xếp

theo một trật tự xác định.
– Chuỗi polypeptide là một polymer với đơn vị cấu trúc là các phân
tử axit amin
Protein
• Chức năng
– Xúc tác: enzyme
– Vận tải: hemoglobin
– Chuyển động
• Sự co cơ: chuyển động trượt lên nhau của 2 lạo sợi protein: sợi to-
miozin, sợi mảnh
-
actin,troponiozin và troponin
miozin, sợi mảnh
-
actin,troponiozin và troponin
– Bảo vệ: kháng thể, interferon
– Truyền xung thần kinh: rodopxin ở màng mắt
– Điều hòa: truyền thông tin, trao đổi chất, biểu hiện gen
– Kiến tạo chống đỡ cơ học: sclerotin trong lớp vỏ ngoài của côn
trùng
– Dự trữ dinh dưỡng: cung cấp aa cho sự phát triển của phôi
Protein
• Tính chất
– Phân tử lượng lớn
– Chất điện li lưỡng tính (nhóm ngoại R)
– pI là pH mà tại đó tổng số đt(-) = đt(+), protein trung hòa về điện
• pH<pI, protein tích điện dương
•
pH<pI, protein tích điện âm
•

pH<pI, protein tích điện âm
– Tinh chất dung dịch keo protein
• Trong nước, protein bi hydrat hóa, vỏ hydrat có bề dày 3Å  dung
dịch keo
• Pp thẩm tích tinh sạch protein
• Độ bền dung dịch keo phu thuộc:
– Sự tích điện cùng dấu của protein (pH ≠ pI)
– Lớp vỏ hydrat bao quanh phân tử protein
• (?) Kết tủa protein
Protein M, dalton pI
Xitocrom C
Ribonuclease
Tripxin
Pepsin
11 600
12 700
24 000
36 000
10.6
7.8
10.5
1.0
Khối lương phân tử và pI của một số protein
Hemoglobin
Albumin huyết thanh
64 500
69 000
6.8
4.9