SỰ BIẾN DƯỠNG PROTEIN và AMINO ACID (SINH hóa THÚ y SLIDE)

CHƯƠNG VI

SỰ BIẾN DƯỠNG PROTEIN VÀ AMINO ACID
(Metabolism of protein and amino acids)


1.ĐẠI CƯƠNG
2.SỰ BIẾN DƯỠNG TRUNG GIAN CỦA AMINO ACID
2.1.Sự vận chuyển nhóm amin của amino acid
2.2.Sự oxid hố khử amin của amino acid
2.3.Sự khử độc ammonia tự do trong máu
2.4.Sự khử carboxyl của amino acid
3.TIẾN TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN
3.1.Sự tổng hợp DNA, RNA
3.2.Sự hoạt hoá amino acid
3.3.Các giai đoạn trong tiến trình tổng hợp protein
3.4.Cơ chế kiểm sốt tiến trình tổng hợp

2


1.ĐẠI CƯƠNG
(1). Chức năng sinh học
- Sự vận động
- Sự đáp nhận những kích thích bên ngồi
- Bảo vệ cơ thể
- Sự sinh trưởng và phát dục
- Sự di truyền và biến dị
- Sự biến dưỡng nội tại và trao đổi với môi trường
- Cung cấp 10-15% nhu cầu năng lượng cho cơ thể

(2). Đặc điểm biến dưỡng protein và amino acid
- Vai trị tạo hình, tổng hợp chất

cấu tạo tế bào, mô bào

- Không được dự trữ trong cơ thể động vật

3


Bảng 1. Các enzyme phân giải protein (Sự tiêu hóa)

Ng̀n gốc

Dạ dày

Enzyme

Y.T K.H

Pepsins (pepsinogens)

HCl

Trypsin (trypsinogen)

Enteropeptidase

Cơ chất

Sản phẩm

Proteins và Polypeptides

Cắt lk peptide của AA nhân vòng

Proteins và Polypeptides

Cắt lk peptide ở đầu carboxyl của amino acids (Arginine or
Lysine)

Chymotrypsin (chymotrypsinogen)

Trypsin

Proteins và Polypeptides

Elastase (proelastase)

Trypsin

Elastin và Proteins khác

Cắt lk peptide ở đầu carboxyl của AA có vòng

Cắt lk peptide bonds ở đầu carboxyl của amino acids béo (R: H
Tuyến tụy

hoặc CH3)

Carboxypeptidase A (procarboxypeptidase

Proteins and
Trypsin

A)

Cắt lk peptide ở đầu carboxyl tận cùng
Polypeptides

Carboxypeptidase B (procarboxypeptidase

Proteins and
Trypsin

B)

Cắt lk peptide ở đầu carboxyl tận cùng
Polypeptides

4


Bảng 1. Các enzyme phân giải protein (Sự tiêu hóa)
Ng̀n gốc

Enzyme

Y.T K.H

Cơ chất

Sản phẩm

Enteropeptidase

...

Trypsinogen

Trypsin

Aminopeptidases

...

Polypeptides

Cắt lk peptide ở đầu amin tận cùng của polypeptide

Carboxypeptidases

...

Polypeptides

Cắt lk peptide ở đầu carboxyl tận cùng của polypeptide

Endopeptidases

...

Polypeptides

Cất lk peptide ở giữa của polypeptide

Dipeptidases

...

Dipeptides

Màng nhầy ruột
non

Cắt lk peptide giữa 2 amino acids

Sự hấp thu và vận chuyển protein và amino acid phụ thuộc vào các yếu tố tuổi, loại amino acid, đường cung
cấp...
Cơ chế hấp thu:
-Sự ẩm bào

-

Sodium dependent co-transporters
+
H ion dependent co-transporter

5

Amino acid

Peptide lớn

Peptide nho

Protein

2

3

1

1.Ẩm bào (pinocytosis)

2. Sodium dependent co-transporters

+
3. H ion dependent co-transporter

(Đồng hành phụ thuộc vào sodium)

+
(Đồng hành phụ thuộc vào H )

Hình 1. Sự hấp thu amino acid và peptid

6

Cường độ biến dưỡng protein - Cân bằng nitrogen
Cân bằng Nitrogen = Số N thu – Số N thải
Nitrogen index

Cân bằng N > 0

N income

N output

Cân bằng N = 0

Cân bằng N < 0

Bảng 1. Lượng protein tới thiểu
Lồi động vật

Lượng Protein tới thiểu
gr Pr/kg P/ngày đêm

Cừu

1.00

Heo

1.00

Ngựa

0.72-1.42

Bị cạn sữa

0.60-0.70

Bị đang cho sữa

1.00

Người

1.00-1.50
7


2.SỰ
2.SỰ BIẾN
BIẾN DƯỠNG
DƯỠNG TRUNG
TRUNG GIAN
GIAN CỦA
CỦAAMINO
AMINO ACID
ACID
2.1.Sự chuyển nhóm amin của amino acid (Transamination)
SGOT-Serum Glutamate-Oxaloacetate Transaminase
SGPT-Serum Glutamate-Pyruvate Transaminase

8


CHO

COOH
CH2

HO

CH2

H3C

CH-

NH2

COOH
Glutamate

O
CH2-O-P-OH

CH3

OH

CH-

N

NH2

COOH

Pyridoxal phosphate

Alanine
Glutamate Pyruvate Transaminase

COOH
CH2
CH2
C=O
COOH
α-Keto glutarate

CH2HO

NH2

CH3

O

C=O

CH2-O-P-OH

H3C

COOH

OH
Pyruvate

N
Pyridoxamine phosphate
9


2.2.Sự oxid hoá khử amin của amino acid (Oxidative deamination)

2.2.1.Sự oxid hoá khử amin trực tiếp

10


α-Amino acid Oxidase

R

R

HNC-COOH

H
H NC -COOH

2
α-Amino acid

α-Imino acid
Fp

Fp.H2
H2O

NH3
H2O2

O2

Ammonia
R

Catalase

½ O2

O C-COOH
α-Keto acid

H2O
11


2.2.2. Sự oxid hoá khử amin gián tiếp

Chuyển hoá N vô cơ

N hữu cơ

12


COOH
CH2
Alanine

C=O

CH3
CH-

NH3

CH2

NH2

COOH

COOH

NAD(P)

α- Keto glutarate

Glutamate Pyruvate Transaminase

Glutamate
Dehydrogenase

COOH
CH2
CH3
C= O
COOH
Pyruvate

CH2
CHCOOH

+
NAD(P)

NH2
H2O

Glutamate

13

H.H

+

2.3. Sự vận chuyển và khử độc ammonia tự do trong máu

•
•
•

Trúng độc kiềm (Alkalosis)
Sự khử độc ở não: Tổng hợp glutamine và asparagine
Sự khử độc ở gan: Chu trình Urea (chu trình Ornithine)

14


O

ADP+Pi

NH2

CCH2
CH2

H2O

H2O

H2N-CH-COOH
Glutamine synthetase

O

Glutamine

NH3
OH

CCH2
CH2

H2N-CH-COOH
Glutamate

Glutaminase

O
OH

CATP

Ammonia

CH2
CH2
H2N-CH-COOH
Glutamate
15


Sự khử độc ở gan – chu trình urea (ornithine)

16


Chu trình urea (Ornithine)
+
NH4

+ CO2

NH2

Biocytine

Ion Ammonium
2 ATP

C=O

CH2

H3PO4

Carbamoyl

H2N -CH-COOH

CH-NH

phosphate
2 ADP

COOH
ATP

(CH2)2

Synthetase

Aspartate

H2N-CH-COOH

+ Pi

Arginosuccinate

Ornithine

NH2

transcarbamoylase

CITRULINE

synthetase

C=O
O

CH-NH2

O=P- OH

CH2

C

N
-CH-COOH

(CH2)2

H2N-CH-COOH

H2N-CH-COOH

CARBAMOYL

NH2

ORNITHINE

PHOSPHATE

NH2

CH-NH

(CH2)2

OH

COOH

ARGINOSUCCINATE

C=NH
Arginase

CH-NH

Arginosuccinase

(CH2)2
H2N-C-NH2

H2N-CH-COOH

O

ADP+Pi

ARGININE

UREA
17


2.4. Sự khử nhóm carboxyl của amino acid

CO2
R

R
H2N-CH-

COOH

Decarboxylase
(Pyridoxal phosphate)

α-Amino acid

H2N-CH2
Amin hữu cơ

18


3.TIẾN TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN

1

2

Duplication (Nhân đơi DNA)
Transcription (Replication) - Sao chép mật mã di truyền
RNA Processing (Sửa chữa RNA)

3

Translation - Giải mã (tổng hợp protein)

1

m.RNA
2

DNA

3

t.RNA

PROTEIN

r.RNA
RNA polymerase

n.RNA

DNA polymerase

19


TRANSCRIPTION - TRANSLATION

20

CÁC YẾU TỐ THAM GIA TIẾN TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN (prokaryotic cell)

Factor

TLPT (kD)

Chức năng

IF-1

9

Kết hợp 2 đơn vị 50 S và 30 S ribosome

IF-2

97

Liên kết Methionyl - t.RNA và GTP

IF-3

22

Liên kết đơn vị 30 S với codon AUG trên m.RNA

EF-Tu

43

Liên kết amino acyl - t.RNA và GTP

EF-Ts

74

Tách GDP từ tổ hợp EF-Tu

EF-G

77

Thúc đẩy sự chuyển vị của ribosome trên m.RNA

RF-1

36

Xác định codon chấm dứt UAA và UAG trên m.RNA

RF-2

38

Xác định codon chấm dứt UAA và UGA trên m.RNA

RF-3

46

Kích thích sự liên kết RF-1 và RF-2

IF. Initiation factor

RF Releasing factor

EF. Elongation factor
21


RIBOSOME: r.RNA + Protein

E

P

5060
SS

A

E: Empty site

P: Peptidyl site

A: Amino acyl site

3040
SS

Prokaryotic
Eukaryotic cell
cell

22


SỰ HOẠT HÓA AMINO ACID (Activation of amino acid)

Amino acyl-t.RNA synthetase

ENZ
R
H2N-CH-CO

R
OH

ENZ

Adeno

∼

OC-CH-NH2

P

Enz-Amino acyl-AMP

α-Amino acid

Adeno

∼

P

P

P

P

t.RNA

P

R
ENZ

H
O -OC-CH-NH
3' ribose

2

5' ribose

t.RNA
Amino acyl-t.RNA
Anticodon
23

AMP


24


3.5. Cơ chế điều hoà
(Lac OPERON)

β. Galactosidase
Galactoside permease
Galactoside acetylase

25