SINH TỔNG HỢP PROTEIN

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
KHOA CHĂN NUÔI THÚ Y
&
Bài tiểu luận
Chuyên đề: SINH TỔNG HỢP PROTEIN
Sinh viên thực hiện: Trần Trung Hậu
Lớp: Chăn Nuôi Thú Y 44
Giảng viên: Nguyễn Thị Lộc
Huế, ngày 01 tháng 12 năm 2011
1
Đặt vấn đề:
Các protein có hoạt tính sinh học đang ngày càng được sử dụng rộng rãi để
làm thuốc như các hormon, enzym...trước đây nguồn nguyên liệu để sản
xuất các loại protein này chủ yếu là chiết từ các bộ phận của động vật. Tuy
nhiên do nhu cầu ngày càng cao trong khi nguồn cung từ động vật rất hạn
chế, giá thành lại đắt nên việc tổng hợp protein được đặt ra một cách cấp
thiết.
Trong những thập niên gần đây, với những bước tiến lớn trong công nghệ
sinh học phân tử việc tổng hợp protein không còn khó khăn như trước nhờ
phương pháp tổng hợp sinh học. Mặc dù một số protein có thể tổng hợp
bằng con đường hoá học song phương pháp tổng hợp sinh học thể hiện tính
tối ưu và thực tiễn cao. Thực tế hiện nay phương pháp này đã được áp dụng
rộng rãi không những để tổng hợp một số loại protein làm thuốc như insulin,
growht,hormon...mà còn để tổng hợp rất nhiều hợp chất khác mà nguồn
nguyên liệu hạn chế hoặc con đường tổng hợp hoá học gặp khó khăn.
I. PROTEIN.
1. Khái niệm: protêin là một nhóm các hợp chất đại phân tử sinh học ,cùng
với polysacchaide, lipid và nuclêic acid ,tạo nên các hợp phần chủ yếu của
cơ thể sống .protein là cơ sở vật chất của sự sống.Cấu tạo từ 4 nguyên tố
chính là C,O,N,H ngoài ra còn có các nhóm photphat.

2. Cấu tạo hóa học.
+ Protein là 1 đại phân tử, cấu tạo đa phân do nhiều đơn phân axit amin (aa)
hợp thành.
+ có 20 loại đơn phân aa
Công thức chung:
Các amino acid liên kết vơi nhau bằng chuỗi liên kết peptide.
Liên kết peptit được tạo thành do nhóm cacboxyl (-CO-) của aa này nối với
nhóm amin (-NH-) của aa kế cận, đồng thời giải phóng 1

H2O
Protein có thể gồm 1 hay nhiều chuỗi polypeptit cùng loại hay khác loại.
Tính đặc thù và đa dạng của Protein được thể hiện ở:
- Số lượng axit amin
- Thành phần và trình tự sắp xếp các amino acid trong chuỗi
polypeptit
- Cấu trúc không gian của protein.
2
3. Cấu trúc không gian của protein: 4 bậc
o Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành
nên chuỗi polypeptide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin
thứ nhất và cuối mạch là nhóm carboxyl 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.
o
o 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.
o
o 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 cysteine có khả năng tạo cầu
đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline 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 hydro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm
-R có điện tích trái dấu.
o
o 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.
o
o Chúc năng của protein.
o + Cấu tạo nên tế bào và cơ thể. Chúng đóng vai trò cốt lõi trong cấu trúc của
nhân, của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao.
Ví dụ: côlagen tham gia cấu tạo nên các mô liên kết, histon tham gia cấu trúc
nhiễm sắc thể....
+ Vận chuyển các chất. Một số prôtêin có vai trò như những “xe tải” vận
3
chuyển các chất trong cơ thể. Ví dụ: hêmôglôbin...
+ Bảo vệ cơ thể. Ví dụ: các kháng thể (có bản chất là prôtêin) có chức năng

bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh...
+ Thu nhận thông tin. Ví dụ: các thụ thể trong tế bào...
+ Xúc tác cho các phản ứng sinh hóa. Ví dụ: các enzim (có bản chất là
prôtêin) đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học...
+ Điều hoà quá trình trao đổi chất. Các hoocmôn - phần lớn là prôtêin – có
chức năng điều hoà quá trình trao đổi chất trong tế bào và trong cơ thể. Ví
dụ: insulin điều hoà lượng đường trong máu...
+ Vận động. Nhiều loại prôtêin tham gia vào chức năng vận động của tế bào
và cơ thể. Ví dụ: miozin trong cơ, các prôtêin cấu tạo nên đuôi tinh trùng...
+ Dự trữ. Lúc thiếu hụt cacbohiđrat và lipit, tế bào có thể phân giải prôtêin
dự trữ cung cấp năng lượng cho tế bào và cơ thể hoạt động. Ví dụ: albumin,
cazêin, prôtêin dự trữ trong các hạt của cây.
o
o
o II.QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP PRÔTÊIN TRONG TẾ BÀO.
o Sao mã.
o 1. Khái niệm: Là quá trình truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang
ARN mạch đơn.
o Quá trình phiên mã chỉ xảy ra trên 1 mạch của gen, mạch này được gọi là mạch gốc.
2. Yếu tố tham gia
- Enzim: cần nhiều enzim khác nhau, và các yếu tố trợ giúp. Vai trò chính là của ARN
polimeraza (ARN pol)
- Khuôn: 1 mạch của ADN. Chiều tổng hợp mạch mới từ 5'-3'.
- Nguyên liệu: Các riboNu và nguồn cung cấp năng lượng (ATP, UTP, GTP...)
3. Diễn biến
a. Mở đầu:
- ARN pol nhận biết điểm khởi đầu phiên mã.
Việc ARN pol nhận biết điểm khởi đầu phiên mã của 1 gen là cực kì quan trọng đối với sự
phiên mã của gen. 1 khi ARN pol đã bám vào ADN, gần như chắc chắn nó sẽ phiên mã.
ARN pol thì luôn rà soát dọc sợi ADN, trong khi gen thì có gen được phiên mã nhiều, gen

phiên mã ít. Căn bản của sự khác nhau này là ở cái gọi là ái lực của gen đối với ARN pol.
Ái lực càng cao, gen càng có nhiều ARN pol chạy qua, càng nhiều phân tử protein được
tổng hợp. Ái lực này phụ thuộc vào hàng loạt protein, và đặc biệt là trình tự ở vùng điều
hòa của gen.
4
- ADN tháo xoắn, tách mạch tại vị trí khởi đầu phiên mã.
- Các riboNu tới vị trí ADN tách mạch, liên kết với ADN mạch khuôn theo nguyên tắc bổ
sung, cụ thể:
A (ADN) liên kết với U môi trường (mt)
T (ADN) liên kết với A mt
G (ADN) liên kết với X mt
X (ADN) liên kết với G mt
- Hình thành liên kết photphođieste giữa các riboNu -> tạo mạch.
b. Kéo dài:
- ARN pol di chuyển trên mạch gốc theo chiều 3'-5', cứ như thế, các riboNu liên kết tạo
thành phân tử ARN.
- ARN tách dần khỏi mạch ADN, 2 mạch ADN sau khi ARN pol đi qua lại liên kết trở lại.
c. Kết thúc:
Nhờ tín hiệu kết thúc, ARN pol kết thúc việc tổng hợp ARN, rời khỏi ADN.
Phân tử ARN được tạo ra ở sinh vật nhân sơ, qua 1 vài sơ chế nhỏ có thể làm khuôn để
tổng hợp protein. Trên thực tế, ở sinh vật nhân sơ, quá trình phiên mã (tổng hợp mARN) và
quá trình dịch mã (tổng hợp protein) gần như xảy ra đồng thời.
Còn ở sinh vật nhân thực, do gen là gen phân mảnh (có xen kẽ exon và intron), nên phân tử
ARN được tạo ra có cả đoạn tương ứng intron, exon. Phân tử này được gọi là tiền mARN.
Tiền mARN sẽ được cắt bỏ các intron để tạo thành phân tử mARN trưởng thành. Phân tử
mARN trưởng thành này mới làm khuôn tổng hợp protein.
Việc cắt bỏ intron khá phức tạp. Cần có những đoạn trình tự đặc biệt để phức hệ cắt intron
có thể nhận biết được. Do vậy, nếu có đột biến xảy ra làm thay đổi trình tự này, khiến phức
hệ cắt intron không nhận ra intron, không cắt intron, đều có thể dẫn đến thay đổi cấu trúc
protein. Vì vậy, không hoàn toàn đúng khi nói rằng đột biến ở intron là không gây hại.

Sau khi cắt intron, việc sắp xếp lại các exon cũng là vấn đề. Sự sắp xếp khác nhau có thể
dẫn đến các phân tử mARN trưởng thành khác nhau, và đương nhiên là quy định các
5