›
›

Bài giảng Hóa học Acid Amin - Protein

pdf 87 trang phuongnguyen 3020
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa học Acid Amin - Protein", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_hoc_acid_amin_protein.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hóa học Acid Amin - Protein

  1. HOHOAÙAHOC HOÏC ACID AMIN-PROTEIN
  2. MUÏC TIEÂU BAØI HOÏC  Vieát coâng thöùc cuûa 20 acid amin thöôøng gaëp trong phaân töû protein  Trình baøy ñöôïc caùc tính chaát cuûa acid amin: tính tích ñieän, tính chaát vaät lyù vaø hoaù hoïc  Neâu ñöôïc teân moät soá peptid coù chöùc naêng sinh hoïc  Trình babayøy ñöôcñöôïc cacacùc lielienân keketát vaø cacacùc baäc cacauáu trutrucùc cuûa protein  Trình baøy ñöôccaùctínhchaáï t cuûa protein: khueách taùn, tích ñieän, hoaø tan vaø keát tuûa, bieán tính.
  3. PROTEIN LAØ GÌ?  Protein laø ñaïi phaân töû polymer do caùc phaân töû acid amin (monomer) noi noáivô vôiùi nhau babangèng lieân keát peptid. Trình töï cuûa caùc acid amin do gen quyequyetátñònh ñònh.  Protein coù nhieàu chöùc naêng theå hieän trong caùc vaiti tro ø: caá u truù c, xuù c t aù c, vaä n ch uyeå n, vaä n ñoäng, dinh döôõng vaø döï tröõ, baûo veä, ñieàu hoøa htñähoaït ñoäng cu ûa c ôthåô theå.
  4. PROTID  Acid amin ( -amino acid)  Peptid PROTID  Protein
  5. ACID AMIN – Caáu truùc  Acid amin * moät nhonhomùmamin( amin (-NH2) * moät nhoùm carboxyl (-COOH) cucungøng gaganénva vaoøocarbon carbon * moät chuoãi beân (-R). Goác R
  6. ACID AMIN – Caáu truùc -Amino acid
  7. ACID AMIN – Caáu truùc  Trong thieân nhieân coù khoaûng 300 AA  Trong protein/sinh vaät coù 20 AA (ñoù laø caùc -amino acid)  Moät soá AA khoâng phaûi laø -amino acid: -alanin, -aminobutyric acid
  8. ACID AMIN – Ñoàng phaân  Tröø ggylycin, taát caû AA khaùc ñeàu coù carbon báñáibaát ñoái (Carbon naèm ôû vò trí trung taâm baát ñoái )
  9. ACID AMIN – Ñoàng phaân Trong protein chæ chöùa L- -amino acid
  10. ACID AMIN – Phaân loaïi Döïa vaøo chuoãi beân (-R)  Khoâng phaân cöïc  Phaân cöïc vaø khoâng tích ñieän  Phaân cöïc vaø tích ñieän
  11. ACID AMIN – Phaân loaïi AA khoâng phaân cöïc – hydrophobic – water fearing
  12. ACID AMIN – Phaân loaïi AA khoâng phaân cöïc – hydrophobic – water fearing
  13. ACID AMIN – Phaân loaïi AA ph a ân cöïc – khoâ ng t ích ñi eä n (chuoãi beân chöùa caùc nhoùm phaân cöïc khoù ion hoùa)
  14. ACID AMIN – Phaân loaïi AA ph a ân cöïc – khoâ ng t ích ñi eä n (chuoãi beân chöùa caùc nhoùm phaân cöïc khoù ion hoùa)
  15. ACID AMIN – PhaPhanânloai loaïi AA phaân cöïc vaø tích ñieän aâm ôû pH cô theå ((y)chuoãi beân chöùa nhoùm carboxyl)
  16. ACID AMIN – PhaPhanânloai loaïi AA ph anâ cöïc, tích ñi eä n döô ng ô û pHôthH cô theå (chuoãi beân chöùa nhoùm amin)
  17. ACID AMIN – PhaPhanânloai loaïi Moät soá AA ñaëc bieät • Hydroxylysine, hydroxyproline - collagen • γ-Carboxyglutamate - prothrombin • 3-Monoiodotyrosine, 3,5-diiodotyrosine, T3, T4 - hormon giaùp traïng vaø caùc tieàn chaát • Citru llin, ornithin - sinh totongång hôphôïp ure
  18. ACID AMIN – PhaPhanânloai loaïi Vai troø cuûa caùc AA trong chuoãi polypeptid  AA kî nöônöôcùc khokhongâng töông tac taùctrongmo trong moiâitröô tröôngøng nöôùc, chieám phaàn lôùn beà maët phía trong phaân töû protein. Loa Loaiïi nay naøy khokhongâng bò ion hoa hoùa, khokhongâng taotaïo LK hydro.  AA öa nöôc nöôùc töông tatacùcvô vôiùimo moiâitröô tröôngøng nöônöôcùctao, taïo LK hydro vôùi nöôùc vaø chieám tæ leä lôùn ôû treân beà maët ngoangoaiøicu cuaûa protein , hay coù maët ô û cacacùctrungta trung tamâmhoat hoaït ñoäng cuûa enzym.
  19. ACID AMIN – Ñieän tích ÔÛ pH trung tính, AA ôû daïng löôõng cöïc
  20. ACID AMIN – Tính chachatát Dipolar (zwitterion)
  21. ACID AMIN – Ñieän tích R-COOH R-COO- +H+ H+ + + R-NH3 R-NH2 + H Theo quan nieäm Bronsted thì AA chöùa ít nhanhatát 2 nhom nhoùm acid phan phaânlyye ly yeuáu AA laø acid yeáu coù theå phaân ly nhieàu laàn
  22. ACID AMIN – Ñieän tích
  23. ACID AMIN – Tính chaát  Daïng ion hoùa cuûa AA thay ñoåi tuøy theo pH moâi tröôøng thay ñoåi [C] cuûa caùc daïng ion  Taïi pH moâi tröôøng: +/- o A = MAX pH (isoelectric) - + i o A = A = MIN pH ñaúng ñieän) o  ÑIEÄNTÍCHN TÍCH = 0 ( AA khoâng di chuyeån trong ñieän tröôøng
  24. ACID AMIN – Tính chaát Taïi pH moâi tröôøng < pHi AA hoaït ñoäng nhö base R-CH-COO- R-CH- COOH H+ + + NH3 NH3 +/- - +  Toàn taïi caû 3 daïng ion A , A , A +  Cation A chieám tæ leä nhieàu nhaát Trong ñieän tröôøng, AA chuyeån veà cöïc (-)
  25. ACID AMIN – Tính chaát Taïi pH moâi tröôøng > pHi AA hoaït ñoäng nhö acid R-CH-COO- R-CH-COO- + + NH3 H NH2 +/- - +  ToTonàntaica taïi caû 3dangion3 daïng ion A , A , A -  Anion A chieám tæ leä nhieàu nhaát Trong ñieän tröông, tröôøng, AA chuyen chuyeånve veà cöccöïc (+)
  26. Tính chachatátvaätly vaät lyù  Deã tan trong dung moâi phaân cöïc Vò ngoït kieåu ñöôøng (natri glutamat: vò ngotngoït kiekieuåuñam) ñaïm)
  27. Tính chachatátvaätly vaät lyù  CaCacùc acid amin khong khoâng hahapápthua thu anhùnh sasangùng nhìn thaáy ñöôïc (khoâng maøu), vaø (tröø acid amin thôm Phe, Tyr, His vaø Trp) hahapápthua thuï anhùnh sasangùng ôû vuvungøng tia hoàng ngoaïi  Chæ Phe, TTyr r, His v aø Trp hap haápth thuï ô ûø vung UV  Ño noàng ñoä AA toát nhaát ôû 280 nm
  28. Tính chachatátvaätly vaät lyù Pho å haá p th uï của vaøi acid am in
  29. Tính chachatáthoa hoaù hochoïc PHAÛN ÖÙNG DO NHOÙM -NH2 VA Ø -COOH PHAÛN ÖÙNG CUÛA GOÁC R
  30. 1. Phaûn öùng NINHYDRIN
  31. 2. PHAÛN ÖÙNG TAÏO LIEÂN KEÁT PEPTID
  32. PEPTI D Teân: Acid glutamic - Glycin - Alanin - Lysin Kí hieäu ba chöõ: Glu-Gly-Ala-Lys Kí hieäu moät chöõ: EGAK
  33. PEPTID - CáCaáu taïo
  34. PEPTID O C N H Lieân keát AA1 AA2 AA3 AA4 PEPTID (Baûn chaát laø LK amid)
  35. PEPTID  Vôùi n AA, coù n-1 lieân keát peptid  Coù 2 ñaàu: N taän vaø C taän  NtaänôN taän ôû phía bebenântra traiùi - ñañauàuchuo chuoiãi  C taän ôû phía beân phaûi - cuoái chuoãi  Teân goïi theo teân rieâng  Glhillutathion, glucagon, iliinsulin, ACTH
  36. PEPTID- tính chachatát  Phaân töû peptid coù:  Nhoùm -amin töï do ôû ñaàu N taän  Nhoùm -carboxyyïl töï do ôû ñaàu C taä n  Boä khung: maïch lieân keát peptid  Chuoãi beân: caùc goác R cuûa caùùc AA Coù tính chaát löôõngggg tính gioáng AA
  37. PEPTID- tính chachatát  Moãi phaân töû peptid coù moät pHi töông öùng  pH moâi tröôøng > pHi : Peptid tích ñieän (-)  ppgpH moâi tröôøng < pHi : Peppä()tid tích ñieän (+)  Phaûn öùng nhaän bieát lieâân keát peptid (Biuret) Biure Phöùc tím hoàng OH-, Cu++ (-CO-NH- )
  38. PEPTID- tính chachatát -NH3 OH- Biure Phöùc tím hoàng Cu++
  39. PEPTID- tính chachatát  Töông töï vôùi protein  Peptid coù töø 3AA(3 AA (2li2 lienâ keát pep tid) thì phaphanûnö öngùng biuret (+)
  40. PEPTID co ù hoaï t tín h s in h hoïc  Neuropeptid: Coùù maët ôû naõõo boää, aûnh höôûng leân hoaït ñoäng cuûa TKTW, chuû yeáu do tuyeáân yeâân vaø vuøøng döôùi ñoài. Enkephalin ( 5AA), endor phin (15AA ); ox ytocin Hormon peptid: Insulin (51AA); glucagon (29AA); gastrin (16AA) Peptid khaùng sinh: do vi khuaåån, naám taïïo ra; chöùa caû L vaøø D AA; chöùa moät soá AA khoâng coù trong protein
  41. PEPTID co ù hoaï t tín h s in h hoïc Gramicidin S: Val-Orn-Leu-D.Phe-Pro Pro-D.Phe-Leu-Orn-Val taùc duïng treân vi khuaån Gram (+), laøm hö maøøng phospholipid cucuaûa vi khuakhuanån.  Peptid tham gia heä thoáng oxy hoaù-khöû Glutathion:  glutamyl-cystein-glycin -2H 2 G-SH  2 G-S-S-G +2H
  42. PROTEIN: Phan Phaânloai loaïi NhiàhätháNhieàu heä thoáng ph hâaân l oaïi id do söï ph hùöùc t aïp veà Caáu truùc - Tính chaát lyù hoùa – Chöùc naêng sinh hoïc  Döïa vaøo tính hoøa tan: Alb (H2O); globulin (muoái loaõng)  DøhìhdDöïa vaøo hình daïng: PtiProtein sôï i(lli (collagen, e lti)lastin ); Protein caàu (enzym, alb, myoglobin)  Döïa vaøo chöùc naêng: Caáu truùc, vaän chuyeån, xuùùc taùùc  Döïa vaoø tính ch aátätlt vaät lyù: phanâ bieät cacù protitein ganà nhau LP (chylomicron, VLDL, LDL, HDL)
  43. PROTEIN: Phan Phaânloai loaïi
  44. PROTEIN: Phan Phaânloai loaïi Pro te in h uye át th anh : Alb umi n, gl ob uli n ( 1, 2,,)  Döïa vaøo tính chaát hoùa hoïc :  Protein thuaàn: chæ chöùa caùc AA Albumin:pHi46: pHi 4,6-474,7 – MW 35. 000-70.000 Globulin: pHi 5,2-6,8 – MW 90.000-150.000 Histon: pHi 9-11, chöùa nhieàu AA base Keratin:MW>2trieäu: MW >2trieäu – ChöChöaùa nhieu nhieàu cystin Collagen: thuûy phaân taïo gelatin; MW 350.000
  45. PROTEIN: Phan Phaânloai loaïi  Protein taïp (protein thuaàn + nhoùm ngoaïi)  Nucleoprotein  Cromoprotein  Lipoprotein  Glycoprotein
  46. PROTEIN-Lieân keát Lieânâ keátáttid peptid  Baûn chaát laø LK amid (LK peptid hôi ngaén hôn LK ñôn khaùc).  Tính chaát LK ñoâi moät phaàn, haïn cheá quay quanh LK peptid, nenenân 4 nguyen nguyeântö töû –CO-NH- nanamèmtre trenâncu cungøng moät maët phaúng
  47. PROTEIN-Lieân keát peptid  LK peptid khoâng quay  Lieân keát  (-N-C ) (Phi) vaø  (-CO-C -) (()Psi) qqyuay töï do
  48. PROTEIN-Lieân keát peptid  ChuoChuoiãi polypeptid ñöôcñöôïc coi laø coù nhienhieuàumaët maët phaúng, coù 2 goùc quay giöõa moãi maët phaúng
  49. PROTEIN-Lieân keát peptid Vì aanhûnh höông höôûng khokhongâng gian , Phi v aø Psi qu ay hanhaïn cheá taotaïo caáu hình Trans > Cis taïïo caáu truùùc khoââng gian protein
  50. PROTEIN-Lieân keát disulfid  LK ñoàng hoùa trò giöõa 2 cystein treân 1 chuoãi hay 2 chuochuoiãi khac khaùc nhau.  Ñoùng vai troø quan troïng trong duy trì caáu truùc baäc III  Khi muoán phaân tích protein phaûi phaù vôõ LK naøy cystein cystein cystein S S S S cystein
  51. PROTEIN-Lieân keát Hydro  Laø löïc huùt tónh ñieän giöõa H thöøa ñieän tích (+) vaø O (hay N, Cl ) thöøa ñieän tích (-) treân cuøng chuoãi hay caùc chuoãi khaùc nhau. Trong protein, soá löôïng LK hydro lôùn. Quan troïng trong hình thaønh vaø duy trì caáu truùc baäc II 0xy H
  52. PROTEIN-Lieân keát ion  Laø löïc huùt tónh ñieän giöõa nhoùm –COO- (Glu, Asp) + vôvôiùi –NH3 (Lys, Arg), coconøngoila goïi laø LK muoi muoái Glu COO- + NH3 Lys
  53. PROTEIN- Töông taùc kò nöôùc giöõa caùc R  Töông taùc giöõa caùc goác khoâng phaân cöïc beân trong protein (lien (lieânke ketát Van der WAAls ): yeyeuáu, khokhongâng la ø lielienânke ketát thöïc söï; quan troïng trong duy trì caáu truùc protein. alanin R R valin
  54. PROTEIN-Löïc Van de Waals  Laø löïc töông taùc giöõa caùc nguyeân töû, phaân töû  khoaûng caùch ngaén  cöcï kyyyø yeáu
  55. PROTEIN-caáu truùc  Vaøo nhöõng naêm 1950, Linus Pauling ñaët teân cho nhöõng caáãéáu truùc oâng tìm ra nhôø nhieãu xaï tia X laø xoaén alpha, laù gaáp beta.  Nay theâm moät soá caáu truùc khaùc nhö uoán beta, caáu truùc collagen
  56. PROTEIN-caáu truùc baäc 1  BieBieuåuthòtrìnhtöca thò trình töï cacùcAAtrongchuo AA trong chuoiãi polypeptid  Vò trí cuûa caùc cystein khaû naêng taïo LK disulfid
  57. PROTEIN-caáu truùc baäc 2  Bieåu thò söï töông quan cuûa caùc AA gaàn nhau trong chuochuoiãi polypeptid  Lieân keát hydro ñoùng vai troø quan troïng  Ba daïng caáu truùc baäc 2 thöôøng hay gaëp  XoaXoanén (Alpha helix)  Laù gaáp  (Beta-Pleated Sheet)  Caáu truùc uoán  ( turns)
  58. PROTEIN- xoaén  Caáu truùc hình roi, sôïi polypeptid xoaén quanh truïc phaphanântö töû taotaïo phaphanànlo loiõigo, gocácRcu R cuaûa AA nho â ra ngoangoaiøi  Beàn vöõng nhôø LK hydro, moãi voøng xoaén coù 3,6 AA  Protein nhieàu xoaén (Hb, Mb)  Protein ít xoaén (Chymotrypsin)
  59. PROTEIN-xoaén
  60. PROTEIN- xoaén
  61. PROTEIN- Laù gaáp   Chuoãi polypeptid traûi ra coù hình zigzag  Chuoãi polypeptid keá beân cuøng chieàu: song song  Chuoãi polypeptid keá beân khaùc chieàu: ñoái song  Cô cacauáube benànla laø do lielienânke ketáthydrogiö hydro giöaõaca cacùcchuo chuoiãi peptid baäc I xa nhau
  62. PROTEIN- Laù gaáp 
  63. Đối song Song song
  64. PROTEIN- Laù gagapáp 
  65. PROTEIN- Laù gaáp  A và B: đối song; B và C: song song
  66. PROTEIN- Laù gaáp 
  67. PROTEIN-Caáu truùc baäc 2 khaùc  Caáu truùùc uoán : cho pheùp xoắn vaøø laùù gaáp  saéép xeáp   side-by-side ( proli n vaøø gl yci n)
  68. PROTEIN-Caáu truùc baäc 2 khaùc  Xoaén collagen chöùa nhieààu ggylycin, ,p prolin vaøø hydroxyprolin taïo daïïng ba sôïi gắn vôùi nhau nhôø LK hydro.
  69. PROTEIN-caáu truùc baäc 3 Caáu truùc khoâng gian 3 chieàu trong 1 chuoãi PP. CùñëCoù ñaëc ñiåñieåm:  Coù caùc caáu truùc baäc 2 gioáng hay khaùc nhau  CälitthøhkháiñëhéCuoän laïi taïo thaønh khoái ñaëc chaéc  LK disulfid ñoùng vai troø quan troïng trong dtìduy trì cauá trucùø nay
  70. PROTEIN-caáu truùc baäc 3
  71. PROTEIN-caáu truùc baäc 4 Coù töø 2 chuoãi polypeptid baäc 3 trôû leân, taïo thaønh protein oligomer. TöTöngøng chuochuoiãi PP ñöôcñöôïc goigoïi laø protomer, monomer, döôùi(baùn, tieåu) ñôn vò. CùCaùcchãihuoãi PP lieâ n kátkeát vôùi nhau qua caùc löïc khoâng ñoàng hoùa trò: lieân keát H vaø lieân keát tónh ñie än. MW cuûa haàu heát caùc protein baäc 4 >50.000 Da.
  72. PROTEIN-caáu truùc baäc 4 Hemogl lo bin (Hb) goà m 4 ti eå u ñ ôn vò : 2 chuoãi , 2 chuoãi 
  73. PROTEIN  Chæ thay ñoåi 1 AA trong phaân töû protein daãn tôùi thay ñoåi hoatï tính hayygp chöùc naêng cuûa protein ñoù.  Thí duï: Thieáu maùu hoàng caàu lieàm (Sickle cell anemia) HbA: X -X-X-X-X-Glu (chuo(chuoiãi ) HbS: X-X-X-X-X-Val (chuoãi ) lalamømthayño thay ñoiåihìnhdangcu hình daïng cuaûaho hongàng cau caàutö töø hình dóa thathanhønh hình lieàm, giaûm tính ñaøn hoài vaø taêng khaû naêng vôõ hoàng cacauàu
  74. PROTEIN HC hình lieàm
  75. PROTEIN-Tính chaát Lyù tính Protein/nöôProtein/nöôcùc taotaïo dd keo (1<d<100nm) Khueách taùn trong dd chaäm Khoâng qua ñöôïc maøng baùn thaám ThaThamåm tích loa loaiïi muoi muoái
  76. PROTEIN-Tính chaát AApÙp dung:duïng:  Chaïy thaän nhaân taïo  Thaåm phaân phuùc maïc
  77. PROTEIN-Tính chaát  Prote i/in/nöô ùc taïo a ùp sua á()håát (p) thaåm t háhaáu goï i p keo  P keo ASK ASTT = ASK ASTT < ASK 40 28 16 40 90% Baïch huyeát 10%
  78. PROTEIN-Tính chaát  Tính ch a át acid -base Gio áng AA vaø pepti d, pr otein /ddòch toàn taïi caû 3 +/- + - daïng ion P , P , P . Tuøy pH moâi tröôøng so vôùi pHi cuûa ppprotein maø protein tích ñieä n (()+) hay (-)  ÖÙng duïng ñieän di protein (electrophoresis) NT: döïa tính chaát tích ñieän ôû pH mt pHi Ñieän tích di c huye ån trong ñie än tr öôøng Troïng löôïng Kích thöôùc
  79. PROTEIN-Tính chaát  Ñieä n di ñ o à Protein Alb: pHi 4,6 – 5,2 huyeát thanh Globulin: pHi 5 ,2 - 686,8 (serum)
  80. PROTEIN-Tính chaát  Ñieä n di ñ o à
  81. PROTEIN-Tính chaát  Ñieä n di ñ o à
  82. PROTEIN-Tính chaát  Hoaø tan vaø keát tuûa Dd keo beàn vöõng nhôø Lôùp aùo nöôùc (hydrat hoùa) Söï tích ñieän cung cuøng dadauáu Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñoä hoøa tan pH = pH : ñoä tan thathapáp nhat nhaát  pH i pH pHi: ñoä tan gia taêng  Nongà ñäñoä muoái : muoáiti trung tíhtính Noàng ñoä muoái thaáp: taêng ñoä tan (salting in) Noàng ñoä muoái cao: giaûm ñoä tan, coù theå gaây tuûa protein (salting out)
  83. PROTEIN-Tính chaát ÖÙng duïng Phöông phap phaùpdie diemâmtích tích: loa loaiïi muomuoiái khoi khoûi dd protein Tuûa globulin: muoái amoni sulfat baùn baõo hoøa Tuûa albumin: muoái amoni sulfat baõo hoaø  Dung moâi: Alcol, ceton, amoni sulfat giaûm ñoä tan  Nhieät ñoä: 0oC ñeán 40oC: ñoä tan taêng >40oC: ñoä tan giaûm, maát tính beàn vöõng
  84. PROTEIN-Tính chaát  Söï bieán tính cuûa protein To, pH, chaát taåy Protein BieBienántính tính Acid maïnh, kim loaïi naëng  CaCauáutru trucùcbòña bò ñaoûoloän loän Chæ coøn lieân keát peptid Goác kî nöôùc (R) quay ra ngoaøi  Tính chaát ban ñaàu bò maát Ñoä tan giaûm, maát tính sinh khaùng nguyeân Maát hoaït tính sinh hoïc, deã tieâu hoùa
  85. PROTEIN -Tính chaát Söï bieán tính thuaän nghòch Trong moät soá ñieñieuàu kieän nhanhatát ñònh, protein bò bieán tính coù theå trôû laïi daïng ban ñaàu vôùi caáu truùc, tính chaát vaø chöùc naêng nguyeân thuûy Thí duï: ribonuclease
  86. PROTEIN-Tính chaát  SbiáíhkhâSöï bieán tính khoâng th uaä n nghò hòhch khoâng trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu Thí duï: Loøng traéng tröùng luoäc  ÖÙng duïng Chieát xuaát, tinh cheá protein ((y)enzym) ñeà phoøng söï bieán tính (thao taùc to laïnh, ñaûm baûo pH )