CHƯƠNG CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN I ACID AMIN Công thức cấu tạo “Acid amin chuẩn” sinh vật khác mã hóa từ mã di truyền giống Phân loại acid amin a Các acid amin không phân cực, R mạch thẳng Nhóm R không phân cực, kỵ nước, có khuynh hướng tụ lại với → hiệu kỵ nước b Các amino acid có nhóm R không vòng  nhóm amino  nhóm carboxyl  Mạch thẳng có chứa nhóm -OH c Amino acid chứa lưu huỳnh, nhóm R không vòng  Gồm methionine cystein  Khi oxy hóa hai nhóm –SH hai phân tử cystein tạo thành cystin có chứa cầu disulfide (S-S)  Cầu nối disulfide có vai trò quan trọng cấu trúc chức protein d Các amino acid có tính acid amid chúng Gồm acid asparaginic acid glutamic  Một nhóm amino nhóm carboxyl  pH sinh lý (6-7) amino acid tích điện âm nên gọi aspartate glutamate  Amide hóa nhóm carboxyl mạch bên aspartate glutamate tạo thành amide tương ứng asparagine glutamine e Các amino acid kiềm Trong amino acid thuộc nhóm này, arginine lysine tích điện dương (pH 7) histidine chứa nhóm imidazol, pH tồn dạng cation dạng trung hòa Đặc điểm phiến gấp β − Khoảng cách trục hai gốc amino acid kề 3,5Ǻ − Liên kết hydro hình thành nhóm –NH –CO– − Phiến gấp β cấu trúc bậc chủ yếu quan trọng nhiều protein c Cấu trúc đảo chiều Beta Cấu trúc đảo chiều giúp kiểu xoắn alpha phiến beta xích lại gần protein hình cầu proline glycine diện thường xuyên cấu trúc đảo chiều Liên kết hydro thành lập nhóm C=O acid amin thứ n, nhóm N-H n + Khuynh hướng acid amin diện cấu trúc bậc hai đặc biệt 2.4 Cấu trúc bậc phân tử protein Cấu trúc bậc dạng không gian chiều toàn chuỗi polypeptide, cấu trúc bậc bao gồm số chuỗi polypeptide có cấu trúc bậc 3 Tính chất protein a Tính chất lưỡng tính protein − Phân tử protein có nhiều nhóm mạch bên (gốc R) amino acid, số gốc có tính phân cực tích điện − Trạng thái tích điện nhóm tùy thuộc vào pH môi trường − Ở pH đó, tổng số điện tích âm điện tích dương → phân tử protein không di chuyển điện trường gọi pI protein − Protein có chứa nhiều amino acid kiềm → pI vùng kiềm − pH(-) − pH>pI phân tử protein thể tính acid → điện tích (-)>(+) − pH=pI protein dễ dàng kết tụ lại với → điều chỉnh pH môi trường để tách riêng protein b) Tính chất dung dịch keo protein − Protein có tính chất dung dịch keo → phần tử keo có kích thước lớn, không qua màng bán thấm → tinh phân tử thấp phương pháp thẩm tích − Hai yếu tố đảm bảo độ bền dung dịch keo protein − Sự tích điện dấu phân tử protein − Lớp vỏ hydrate bao quanh phân tử protein Loại bỏ hai yếu tố protein bị kết tủa Sau protein bị kết tủa, loại bỏ yếu tố gây kết tủa, protein lại tạo thành dung dịch keo bền (kết tủa thuận nghịch), khả (kết tủa không thuận nghịch) Anion protein Thêm acid Giảm pH Protein kết tủa Sơ đồ minh họa kết tủa protein Cation protein Loại nước Tăng pH Protein pI Loại nước Loại nước Anion protein Thêm kiềm Cation protein c) Tính tan −Độ hòa tan protein dung dịch phụ thuộc vào nồng độ muối hòa tan, tính phân cực dung môi, pH nhiệt độ −Các protein khác có tính tan khác → tách riêng protein khỏi hỗn hợp chúng c) Sự biến tính protein Khi bị kết tủa không thuận nghịch, liên kết, tương tác làm bền cấu trúc không gian phân tử protein bị phá vỡ → protein bị tính chất ban đầu → biến tính protein Mất tính hòa tan Mất hoạt tính sinh học Khả phản ứng hóa học tăng lên Các yếu tố gây biến tính protein ☺Nhiệt độ cao ☺Các hóa chất ☺Muối kim loại nặng ☺Các chất tẩy rửa ☺Các yếu tố tạo thành liên kết hydrogen ☺Các chất khử, chất oxy hóa nhẹ ☺Các xạ ion hóa, tia tử ngoại Ở điều kiện định, sau biến tính protein trở trạng thái ban đầu ☺Ví dụ nghiên cứu phân tử ribonuclease (Christian Anfisen) C', C-terminus N', N-terminus pH = 7, t = 37ºC Urea, guanidine chloride β- mercaptoethanol Phá vỡ liên kết phi cộng hóa trị Khử tất cầu nối disulfied tạo thành nhóm –SH tự Thẩm tích dung dịch enzyme loại bỏ urea, β- mercaptoethanol Cầu nối disulfide dần tạo thành Hoạt độ enzyme phục hồi Oxy hóa enzyme cầu –S – S môi trường có urea Hoạt độ enzyme phục hồi 1% e Khả hấp thu tia tử ngoại dung dịch protein  Dung dịch protein có khả hấp thụ ánh sáng tử ngoại vùng bước sóng khác 180-220 nm, 250-300 nm − Bước sóng từ 180-250 nm: Đây vùng hấp thụ liên kết peptide phân tử protein, cực đại hấp thụ 190 nm  Bước sóng 250 – 300 nm: Đây vùng hấp thụ amino acid thơm (Phe, Tyr, Trp) có phân tử protein, cực đại hấp thụ 280 nm ... tích acid aspartic O OH C HO C NH3+ O pK1=2,09 (α-COOH) OH C H+ CH2 H C O H+ CH2 C C pK2 =3, 86 H C NH3+ O- O O (β-COOH) O- CH2 H C NH3+ O- C O O H+ pK3=9,82 (NH3+) C O- CH2 H C NH2 O- C O b Hoạt... liên kết peptide H 3N + H O C C OR1 H3N+ H O C C OR2 H3N+ O H C C N R1 H H O C C OR2 H2O (a) Phản ứng Ninhydrin O C C O COOH C OH H3 N + OH C H OH C C + H+ C H RCHO + CO2 + NH3 + R O O Ninhydrin... amin thiết yếu Val, Leu, Ile, Met, Thr, Phe, Trp Lys, (Arg, His) Hàm lượng amino acid không thay tỷ lệ chúng phân tử protein tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lượng protein 3. 1.2 Tính chất