Bai giang protein cơ sở hóa sinh

1/24/2015
1
Hóa Sinh Học
TS. Nguyễn Đình Thắng
Nội dung
Chương 1: Protein
Chương 2: Enzyme
Chương 3: Carbohydrate
Chương 4: Lipid
Chương 5: Acid nucleic
Chương 6: Vitamin
Chương 7: Các PP phân tích trong thực tập hóa sinh học
Chương 8: Giới thiệu chung về trao đổi chất và năng lượng
Chương 9: Trao đổi carbohydrate
Chương 10: Trao đổi lipid
Chương 11: Trao đổi acid nucleic
Chương 12: Trao đổi protein
1/24/2015
2
Tài liệu tham khảo
Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng, (2009). Hóa sinh
học. NXB Giáo Dục.
Nelson DL., Cox M.M., (2008). Lehninger Principles of
Biochemistry. Worth Publishers, New York.
Garrett and Grisham. Biochemistry, 4
th
edition, 2010.
Saunders College Publishers.
Freeman. Biological Science, 2
nd
edition, 2004.

Prentice Hall Publishers.
Nguyễn Quang Vinh, Bùi Phương Thuận, Phan Tuấn
Nghĩa, (2004). Thực tập Hóa sin học. NXB ĐHQGHN.
Định nghĩa
 Hóa sinh học: là môn học nghiên cứu về
thành phần hóa học của các tế bào cơ thể
sống, cùng với các phản ứng và các quá
trình mà chúng trải qua.
1/24/2015
3
 Nhiệm vụ của hoá sinh: Mô tả và giải thích ở mức độ phân
tử tất cả các tiến trình hóa học xảy ra trong các tế bào sống.
 Tách riêng biệt tất cả các phân tử có trong tế bào.
 Xác định cấu trúc của các phân tử này.
 Xác định chức năng của từng phân tử.
 Đối tượng: sinh vật sống (động vật, thực vật, vi sinh vật…).
Trên mỗi đối tượng, hoá sinh nghiên cứu song song hai mặt
“tĩnh” và “động”.
 Kiến thức hóa sinh cần thiết cho tất cả các ngành
khoa học về sự sống:
 Vi sinh vật học, động vật học, thực vật học
 Di truyền
 Sinh lý học
 Miễn dịch học
 Dược học và dược lực học
 Bệnh lý học
1/24/2015
4
Chương I: Protein
Nội dung

 Aminoacid
 Liên kết peptide
 Vai trò của các liên kết yếu
 Cấu trúc bậc I
 Cấu trúc bậc II
 Cấu trúc bậc III
 Cấu trúc bậc IV
 Chức năng của protein
 Câu hỏi ôn tập
1/24/2015
5
Aminoacid
Aminoacid - thành phần
cấu tạo của protein
α
1/24/2015
6
Các amino acid thông dụng
1/24/2015
7
Phân loại aminoacid
1- Aminoacid trung tính
2- Các aminoacid có tính acid
3- Các aminoacid có tính kiềm
4- Aminoacid mạch thẳng chứa lưu huỳnh
5- Các hydroxyl aminoacid mạch thẳng
6- Iminoacid
7- Các aminoacid chứa nhân thơm
1/24/2015
8

Aminoacid trung tính
Các aminoacid có tính acid
1/24/2015
9
Các aminoacid có tính kiềm
Aminoacid mạch thẳng chứa lưu huỳnh
1/24/2015
10
Các hydroxyl aminoacid mạch thẳng
Iminoaccid
1/24/2015
11
Các aminoacid chức nhân thơm
Một số tính chất của aminoacid
 Tính tan
 dễ tan trong nước
 khó tan trong alcohol và ether (trừ proline và
hydroxyproline)
 dễ hoà tan trong acid và kiềm loãng (trừ tyrosine)
 Biểu hiện tính quang học
 biểu hiện hoạt tính quang học (trừ glycine)
 hầu hết hấp thụ tia cực tím ở khoảng 220-280 nm
 Tính lưỡng tính
1/24/2015
12
Hoạt tính quang học
Hầu hết các amino acid khác hấp thụ tia cực
tím ở bước sóng (λ) khoảng từ 220 - 280 nm
1/24/2015
13

 Tính chất lưỡng tính
 Aminoacid là những chất đệm tốt
 Tuỳ theo pH của dung dịch mà aminoacid thể
hiện tính kiềm hoặc tính acid
 Ở điểm đẳng điện pI (isoelectric point) phân tử
aminoacid trung hoà về điện, không dịch
chuyển trong điện trường, độ hòa tan trong
nước kém nhất
 Dựa vào tính chất này để định tính và định
lượng các aminoacid trong dung dịch nghiên
cứu bằng phương pháp điện di, sắc ký
 Điểm đẳng điện và sự ion hóa aminoacid
pH < pI pH = pI pH > pI
1/24/2015
14
 Phản ứng tạo muối (acid, base)
 Phản ứng tạo phức chelate
 Phản ứng tạo ester
 Phản ứng oxy hoá khử
(do nhóm -SH và nhóm -S-S-)
Một số tính chất của aminoacid
Phản ứng tạo muối (acid, base)
1/24/2015
15
Phản ứng tạo phức chelate
Phản ứng tạo phức ester
Phản ứng oxy hoá khử
Cysteine và cystine đóng vai trò quan trọng trong
việc vận chuyển e
-

và H
+
của quá trình oxy hoá
khử nói riêng và quá trình trao đổi chất nói chung
1/24/2015
16
Phản ứng tạo amide (do nhóm -COOH)
Phản ứng khử amine hoá bởi HNO
2
(do nhóm -NH
2
)
Phản ứng đặc trưng của vòng thơm
 nitro hoá
 halogen hoá
 một số phản ứng đặc trưng của
aminoacid: phản ứng với aldehyd
formic, với ninhydrin
1/24/2015
17
Liên kết peptide
Peptide
 Peptide có cấu trúc đoạn ngắn khoảng từ hai đến vài
chục amino acid nối với nhau
 Có khối lượng phân tử thường dưới 6.000 Dalton
 Chúng có thể được tổng hợp trong tự nhiên hoặc được
hình thành do sự thoái hoá protein
 Trong các peptide, các amino acid được liên kết với nhau
thông qua liên kết peptide
amino acid

amino
group
amino
group
carboxylic
acid
group
amino acid peptide
water
peptide
bond
H
H
H H
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
+ +
O
O
O
R

O
N
NN
R
C C C C
O
O
R
C C
N
O
O
R
C C
1/24/2015
18
Liên kết peptide
Đặc tính của liên kết peptide
 Liên kết peptide là một liên kết lai giữa liên
kết đơn và một liên kết đôi
 Hoạt tính kém hơn so với liên kết đơn
 Cấu trúc tương đối cứng và gần như phẳng
 Mô-men lưỡng cực lớn, phù hợp với sự hình
thành cấu trúc dạng trans
1/24/2015
19
Liên kếp peptide: Cis - Trans
Hầu hết các aminoacid đều ở dạng cấu hình trans
Oxygen của nhóm carbonyl một
phần mang điện âm và nitrogen

của nhóm amide một phần
mang điện dương, hình thành
một lưỡng c ực điện nhỏ
Cấu trúc phẳng của nhóm peptide
1/24/2015
20
 Sự quay xung quang liên kết peptide là không
được phép
 Sự quay quanh nối liên kết với carbon alpha thì
được phép
 φ (phi): góc quay quanh liên kết giữa carbon
alpha và nitrogen của nhóm amide
 ψ (psi): góc quay quanh liên kết giữa carbon
alpha và carbon của nhóm carbonyl
 Chuỗi polypeptide được duỗi hoàn toàn khi cả ψ
và φ đều bằng 180°
Các góc nhị diện fvà y
Các góc nhị diện fvà y
1/24/2015
21
Vai trò của các liên kết yếu
Các lực yếu và vai trò của chúng
trong sự hình thành cấu trúc protein
 Liên kết hydrogen: 12-30 kJ/mol
 Lực van der Waals: 0.4 - 4 kJ/mol
 Tương tác tĩnh điện: 20 kJ/mol
 Tương tác kỵ nước: <40 kJ/mol
1/24/2015
22
Liên kết hydrogen

Liên kết hydrogen
1/24/2015
23
Tương tác kỵ nước
 Trong dung dịch, các phân tử nước luôn đẩy
các nhóm không phân cực ra xa hay là hiện
tượng các nhóm không phân cực luôn tự sắp
xếp sao cho chúng không tiếp xúc với các
phân tử nước.
 Các tương tác kị nước có ý nghĩa quan trong
việc duy trì tính định hình của các phân tử
protein.
 Những tương tác này chiếm khoảng 1/2 tổng
năng lượng tự do của quá trình đóng gói các
protein.
Tương tác kỵ nước
1/24/2015
24
Lực van der Waals
 Lực Van der Wals gồm lực hút và lực đẩy.
 Lực hút Van der Waals gồm:
 Lực định hướng: Các phân tử phân cực hút lẫn nhau
bằng các lực ngược dấu của lưỡng cực phân tử. Nhờ
vậy mà phân tử này định hướng lại với phân tử kia
theo một trật tự xác định.
 Lực cảm ứng: Khi phân tử không phân cực tiến gần
phân tử phân cực thì dưới ảnh hưởng của điện trường
gây ra bởi lưỡng cực, các phân tử không phân cực bị
cảm ứng điện và xuất hiện lưỡng cực cảm ứng.
 Lực khuyếch tán (phân tán london): Là lực hút xuất

hiện nhờ các lưỡng cực tạm thời trong phân tử.
Tương tác tĩnh điện
1/24/2015
25
Cấu trúc bậc I
Cấu trúc của protein
 Phân tử protein hình thành cấu trúc
không gian 3-D ở trong dung dịch nước
 Cấu trúc như vậy làm cho protein có các
chức năng sinh học đặc biệt