Bài giảng hóa sinh đại cương - protein

CHƯƠNG I:PROTEIN
VÀ AMINO ACID
2/1/2014 1
NỘI DUNG
 I. ĐẠI CƢƠNG VỀ PROTEIN
◦ Định nghĩa
◦ Chức năng sinh học
 II. CẤU TẠO CỦA PROTEIN
◦ 2.1. Thành phần nguyên tố
◦ 2.2. Amino acid
 Khái niệm
 Phân loại
 Một số tính chất của amino acid
◦ III. Các bậc cấu trúc của protein
◦ IV. Phân loại protein
I. ĐẠI CƢƠNG VỀ PROTEIN
Định nghĩa
 Hoá học: protein là những polymer sinh
học cao phân tử được cấu tạo bởi
monomer là các α-amino acid liên kết với
nhau bằng liên kết peptide và không tan
trong trichloracetic acid (TCA) 10%
 Sinh hoc: protein là chất hữu cơ mang sự
2/1/2014 3
Chức năng sinh học
 Xúc tác
 Vận chuyển
 Dinh dưỡng và dự trữ
 Vận động
 Cấu trúc
 Bảo vệ

 Điều hòa
 Cung cấp năng lượng
2/1/2014 4
2/1/2014 5
Nguồn protein
 Động vật:
◦ Thịt, cá, trứng, sữa
◦ Bột cá, bột thịt xương, bột thịt, bột lông
vũ…
 Thực vật:
◦ Các hạt họ đậu: đậu tương…
◦ Các khô dầu: đỗ tương, lạc…
2/1/2014 6
II. CẤU TẠO CỦA PROTEIN
1. Thành phần nguyên tố (% VCK)
2/1/2014 7
C: 50-
55%
O: 21-
24%
S: 0.3-
2.5%
N: 15-
18% (TB
16%)
P, Fe, Cu,
Zn…
H: 6.5-
7.3%
2. Amino acid – Đơn vị cấu tạo

cơ bản của protein.
◦ 2.1. Định nghĩa
 Dẫn xuất của 1 acid hữu cơ, trong đó 1 H ở C
được thay thế bằng nhóm amin (NH
2
), gọi là -
aminoacid.
 CTTQ: (trừ Prolin)
2/1/2014 8
2/1/2014 9
2/1/2014 10
• 2.2. Phân loại amino acid
Theo độ phân cực của gốc R
Theo cấu tạo hóa học của gốc R
Theo quan điểm dinh dưỡng
2/1/2014 11
Glycine
Alanine
Leucine
Trytophane
Isoleucine
Methionine
Proline
Phenylalanine
Valine
Không
phân cực
(kỵ nước)
Glutamine
Acid glutamic

Arginine
Cysteine
Acid aspartic
Asparagine
Threonine
Tyrosine
Serine
Lysine
Histidine
Phân cực
(ưa nước)
2/1/2014 12
Theo độ phân cực của gốc R
2/1/2014 13
Cấu tạo
hóa học
của gốc R
AA
mạch
thẳng
AA chứa
nhóm
OH
AA chứa
lưu
huỳnh
AA toan
tính
AA kiềm
tính

AA chứa
nhân
thơm
Nhóm
imine
2/1/2014 14
Glycine (Gly)
Alanine (Ala)
Valine (Val)
Leucine (Leu)
Isoleucine (Ilu)
Serine (Ser)
Threonine (Thr)
Methionine (Met)
Cysteine (Cys)
Aspatate (Asp)
Asparagine (Asn)
Glutamate (Glu)
Glutamine (Gln)
Lysine (Lys)
Arginine (Arg)
Histidine (His)
Phenylalanine (Phe)
Tyrosine (Tyr)
Trytophane (Try)
*
Proline (Pro)
Theo cấu tạo hoá học của gốc R
Theo quan điểm dinh dưỡng

 AA thiết yếu (không thay thế)
◦ Động vật, VSV không thể tự tổng hợp được
 AA không thiết yếu (thay thế)
◦ Động vật, VSV có thể tổng hợp được
2/1/2014 17
2/1/2014 18
Một AA được gọi là thay thế hay
không thay thế phụ thuộc vào:
 Loài và giai đoạn phát triển của cơ thể
◦ Lợn con: 10 AA không thay thế: Phe, His, Ile, Leu, Lys,
Val, Met, Arg, Thr và Trp
◦ Người trưởng thành: 8 AA không thay thế trong 10
AA kể trên trừ His và Arg
◦ Tr ẻ em: 10 AA không thay thế giống như trên
 Sự có mặt hay không có mặt của AA khác
◦ Met  Cys; nếu thiếu Met thì Cys là AA thiết yếu
◦ Phe  Tyr; nếu thiếu Phe thì Tyr là AA thiết yếu
◦ Ý nghĩa: cung cấp đầy đủ AA thiết yếu theo nhu cầu
của từng giống, loài và giai đoạn phát triển của cơ thể
2/1/2014 19
2.3. Một số tính chất của amino acid
 Tính đồng phân quang học
◦ Các aa (trừ Gly) đều chứa C bất đối xứng
(C
*
),nên có hoạt tính quang học (có khả năng quay
mặt phẳng phân cực của ánh sáng sang trái hoặc
phải).
◦ Nếu nhóm NH
2

gắn bên phải C
*
 D
(dextrorotatory)  ghi dấu (+) trước aa
◦ Nếu nhóm NH
2
gắn bên trái C
*
 L
(Levorotatory)  ghi dấu (-) trước aa
◦ Số đồng phân = 2
n
(n: C
*
)
2/1/2014 20
Trong tự nhiên:
D-aa  tìm thấy trong vi khuẩn, peptide kháng sinh
L-aa  trong protein động vật, thực vật
2/1/2014 21
COO
–
+ l
H
3
N – C* – H
l
CH
3
L- Alanin

COO
–
l +
H – C* – NH
3
l
CH
3
D - Alanin
•Tính lƣỡng tính
 Amino acid có:
◦ Nhóm carboxyl (-COOH)  nhường proton (H
+
) 
acid  ion (-)
◦ Nhóm amine (- NH
2
)  nhận proton (H
+
)  base 
ion (+)
2/1/2014 22
H
2
N - CH -COOH
l
R
H
2
N – CH – COO

-
l
R
+H
+
+ H
+
H
3
N
+
– CH-COOH
l
R
H
2
N - CH -COOH
l
R
(1)
(2)
Từ (1) và (2), có thể tính được 2 hằng số phân ly:
K
1
=
COO
-
 . H
+


COOH
và
K
2
=
NH
2
 . H
+

NH
3
+

2
Giá trị K
1
và K
2
khác nhau ở các aa khác nhau:
K
1
= 10
- 4
– 10
- 6
; K
2
= 10
- 8

– 10
-10
.
Với mỗi aa, khi biết các giá trị
pK
1
= - log
10
K
1
pK
2
= - log
10
K
2
Có thể xác định được tỷ lệ các phân tử bị ion hóa tại một giá trị pH
(pH = - log
10
H
+
) nào đó bằng cách thay giá trị H
+
 vào các biểu thức
của K
1
và K
2
. Như vậy, mức độ ion hóa của aa phụ thuộc pH môi
trường. Khi pH thay đổi, aa tích điện (-) hoặc (+)

2/1/2014 23
o Trong môi trường acid  aa (+), nếu pH  aa nhường 1
proton  aa trung hòa về điện, nếu pH  aa nhường
proton 2  aa (-)
o Khi pH thay đổi, AA chuyển dần từ cation sang anion.
Có 1 giá trị pH, tại đó AA trung hòa về điện, gọi là điểm
đẳng điện pI (isoelectric point) hay pH
i
.
2/1/2014 24
H
3
N
+
– CH-COOH
l
R
H
3
N
+
–CH-COO
-
l
R
H
2
N – CH – COO
-
l

R
-H
+
-H
+
+H
+
+H
+
pH<pI pI pH>pI
o Khi dòng điện 1 chiều chạy qua dd chứa aa
opHm/t = pI  aa lưỡng cực, không di chuyển
opHm/t < pI  aa (+), di chuyển về cực (-)
opHm/t > pI  aa (-), di chuyển về cực (+)
o pI của AA phụ thuộc số nhóm NH
2
và COOH trong
ph/tử, AA nhiều nhóm amine có pI cao, và ngược lại.
o Các monoamino-monocarboxylic acid, pH
đẳng điện được xác định nhờ c/thức:
o pI = pH
i
= ½(pK
1
+ pK
2
)
o Khả năng ph/ly lưỡng tính của aa có đường
cong chuẩn độ đặc trưng.
2/1/2014 25