Bài giảng Hóa sinh và thí nghiệm hóa sinh: Chương 2 - Protein

Chương 2. Protein


Axit amin: thành phần cơ bản cấu tạo protein
Công thức tổng quát:

 Axit amin

pK1  2.2
pK2  9.4

• Axit amin khác nhau do nhóm R
• Ở pH sinh lý, axit amin ở trạng thái ion hóa:
ion âm hoặc dương
• L- axit amin: cấu trúc protein

“CORN“


20 L- axit amin cấu trúc protein
• 20 (22) L- axit amin tạo nên protein
AA1 - AA2
- dipeptid (2 amino acids):
- Tripeptid (3 amino acids):

- Protein from 100aa:

-

AA1

AA2

20 x 20 = 400 peptids

AA3

20 x 20 x 20 = 8000 peptids

20100 = 1.27 x10130


Phân loại axit amin
1. Theo mức độ cần thiết:
Axit amin không thiết yếu

Axit amin thiết yếu

Histidin


Axit amin không thay thế
Không được tổng hợp trong cơ thể

Axit amin không thay thế
(essential)
Phải được cung cấp trong khẩu phần ăn

Axit amin
Được tổng hợp trong cơ thể
Axit amin thay thế

(non-essential)

Không buộc phải cung cấp trong khẩu phần ăn


2. Theo cấu trúc mạch bên R

Có cực

Khơng có cực

-Khơng hoặc ít tan/H2O
-Tạo tương tác Val Der walls .
-Cuộn bên trong mạch protein
-Tạo cầu S-S (cộng hóa trị) ổn định cấu hình
protein

Khơng ion hóa:

Ion hóa:

Acidic:

Basic:

-Possible forming hydrogen bonds, stabilizes
protein conformation dissolves in water

Tạo liên kết giữa các gốc R -anion/cation, tạo lket cầu
muối, ổn định cấu hình protein

6


20 L- axit amin tiêu chuẩn (cấu trúc protein)


Selenocysteine (Sec, U): axit amin thứ 21
• Axit amin hiếm gặp, giống cyctein trong đó thay thế S = Se
• Axit amin có trong một vài lồi thuộc eukaryotic and
prokaryotic, phát hiện 1970s
• Có trong trung tâm hoạt động một số enzyme (formate
dehydrogenase của E. coli và glutathione peroxidase động
vật có vú)
• Mã hóa bởi stop codon UGA
• Pka thấp và thế oxy hóa khử thấp ( thấp hơn cyyctein)
• Tính nucleophile mạnh

Tham gia cấu trúc protein, thể hiện
tính chống oxy hóa


Pyrrolysin (Pyl, O): axit amin thứ 22
• Axit amin Lysin thay thế NH2 bằng
NH-vịng pyrrole
• Mã hóa bởi stop codon: UAG
• Phát hiện năm 2002
• Có trong TTHĐ của enzym…. trong
một số cổ khuẩn lên men methan
(khơng có ở người)

Vai trò Axit amin
Vai trò sinh học:
✓ Cấu trúc protein: Quyết định cấu trúc protein (liên kết giữa các gốc R
trong mạch peptit
✓ Peptit hoạt tính sinh học: Kháng sinh, chống oxy hóa, chống ung thư, bảo
vệ cơ thể ….
❑ Vai trị trong cơng nghiệp thực phẩm
✓ Nguồn năng lượng
✓ Phụ gia thực phẩm: gia vị, hương, chức năng (VD L-Theanin)
✓ Tạo protein cấu trúc thực phẩm
✓ Axit amin không thay thế
✓ Tạo Enzym
❑ Công nghiệp dược
✓ Axit amin không thay thế đóng vai trị thuốc
❑ Chăn ni
✓ Axit amin không thay thế
❑


TT

Axit amin khơng thay thế Vai trị
ở người

1

Phenylalanine

Tiền chất chất dẫn truyền thần kinh tyrosine, dopamine, epinephrine, norepinephrine. Cấu
trúc nên enzym và đảm bảo chức năng enzym tổng hợp các axit amin khác

2

Valine

Tăng cường tái tạo cơ, tham gia quá trình tổng hợp năng lượng trong cơ thể

3

Threonine

Cấu trúc phần quan trọng của protein collagen và elastin, thành phần da và mơ liên kết.
Tham gia tổng hợp lipit và có chức năng miễn dịch

4

Tryptophan

Duy trì cân bằng nitơ, tiền chất của serotonin, một chất dẫn truyền thần kinh điều chỉnh sự
thèm ăn, giấc ngủ và tâm trạng

5

Methionine

Có vai trị quan trọng trong quá trình trao đổi chất và giải độc, phát triển mơ, hấp thụ kẽm,
selen, các khống chất

6

Leucine

Quan trọng cho tổng hợp protein và sửa chữa cơ bắp; giúp điều chỉnh lượng đường máu,
kích thích chữa lành vết thương và sản xuất hormone tăng trưởng

7

Isoleucine

Liên quan đến chuyển hóa trong mơ cơ, bắp; vai trị trong chức năng hệ miễn dịch, sản xuất
huyết sắc tố và điều tiết năng lượng

8

Lysine

Đóng vai trị chính trong tổng hợp protein, sản xuất hormone, enzyme và hấp thu canxi;
trong sản xuất năng lượng, chức năng miễn dịch, tổng hợp collagen và elastin

9

Histidine

Tham gia sản xuất histamine, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng đối với phản ứng
miễn dịch, tiêu hóa, chức năng tình dục và chu kỳ ngủ-thức; quan trọng trong việc duy trì vỏ
myelin, hàng rào bảo vệ bao quanh các tế bào thần kinh

Axit amin
không tham
gia cấu
trúc protein


D axit amin
- Một vài D-aa cấu tạo kháng
sinh (gramidicine-S,
Actinomycine-D…)
- D-glutamic axit và D-alanin
trong thành tế bào vi khuẩn
- D-Serin và D- aspartate
trong mô não


Axit amin ít gặp


Tính chất Axit amin
1. Tính chất vật lý:
– Tính tan
– Điểm nóng chảy
– Tính chất quang học:
• Đồng phân quang học (L/D-axit amin, cis/trans- axit amin)
• Hấp thụ ánh sáng vùng tử ngoại

2. Tính chất hóa học
– Tính chất nhóm –COOH (xem lại kiến thức)
– Tính chất –NH2 (xem lại kiến thức)

– Tính chất kết hợp –COOH & -NH2:
•
•
•
•

Tính phân ly lưỡng tính
Tạo liên kết peptit
Phản ứng ninhydrin
Tham gia phản ứng Maillard


Tính tan
• Tính tan: Hầu hết AA tan
trong nước
• Độ tan phụ thuộc:
– Cấu trúc gốc R
– pH môi trường: tại pI,
độ tan nhỏ (xem Tính
phân ly lưỡng tính)

– Loại dung môi: phụ
thuộc độ phân cực của
gốc R và dung môi


Tính chất quang học
Cấu trúc lập thể: L- và D-Quyết định tính chất sinh học của protein
-Quyết định tính đặc hiệu Enzym

Cis-Trans axit amin
-Độ bền của mạch protein
-Quyết định tính đặc hiệu Enzym

“CORN“


Hấp thụ tia UV
• Axit amin hấp thụ tia UV
aa. thơm: Phenylalanine, tyrosine,
tryptophane
max at
250-290 nm
200-230 nm
Histidine, cysteine, methionine
max at
200-210 nm

OD

• Law Lambert beer: A= .L.C
A = εLC

C mg/ml


Nhắc lại định luật Lambert Beer
P0
ánh sáng đơn
sắc

P
L
Độ truyền qua, T = P / P0
%T = 100 T
Độ hấp thụ (Absorbance, A, OD)
A = log10 P0 / P
A = log10 1 / T
A = log10 100 / %T
A = 2 - log10 %T

A=L.C

: hệ số hấp thụ phân tử (mol-1.cm-1)


Ứng dụng định luật Lambert-Beer trong phân tích

• Xác định nồng độ dung dịch chất tan Cx
Thực hiện phản ứng với dung dịch Cx
Đo Ax của dung dịch
Xác định Cx dựa vào đồ thị đường
chuẩn

Ax

A

• Lập đường chuẩn (A-C): quan hệ nồng
độ và độ hấp thụ dd chất tan

– Dung dịch chất chuẩn gốc: C0 mg/ml
– Pha hệ nồng độ C1-C5 (phạm vi tỉ lệ
thuận), thực hiện phản ứng
– Dựng đường thẳng A=kC

C (mg/ml)

Cx


Tính phân ly lưỡng tính
R-COOH <-------->
+

R-COO-

R-NH3 <---------> R-NH2 +
-

pI

0

+

+

H+

H+

Lưu ý: các nhóm trong gốc –R có
thể phân ly, quyết định pI
Độ tan của axit amin nhỏ nhất tại
pI của nó


Tính chất Hóa học
• Xem lại tính chất nhóm –COOH
– Phản ứng với kiềm (tạo muối)
– Phản ứng với alcol (tạo este)
– Khử -CO2 (tạo amin)
– Phản ứng với –NH3 (tạo amid)

• Xem lại tính chất nhóm –NH2
– Chuyển nhóm –NH2 tạo axit amin mới
– Khử nhóm –NH2, (giải phóng –NH3)


TẠO LIÊN KẾT
PEPTIT

• Liên kết cộng hóa trị giữa nhóm –NH2
ở vị trí C của axit amin thứ nhất và
nhóm -COOH ở vị trí C của axit
amin thứ 2
• Bốn nguyên tử CONH cùng nằm trên
một mặt phẳng

Phản ứng ninhydrin (đặc trưng của axit amin)
a.a 1

Phản ứng định
tính, định lượng
axit amin (-NH2)
a.a 2

570 nm

Phương pháp đo
quang (ứng
dụng định luật
Lamber Beer


Tính chất cảm quan
Chất cảm vị:

• Vị ngọt: Glycerin, Alanin, Valin
• Vị đắng: Arignin, Isoleucin
gây vị đắng??
• Vị ngọt thịt: Glutamic-Na

• Khơng vị: Leucin

Khi thủy phân protein