GNHH và KBHQ - giao nhận hàng hoá và khai báo hải quan
Gt hoa sinhdongvat_
1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
nguyÔn v¨n kiÖm (Chủ biên)
nguyÔn v¨n k×nh , nguyÔn v¨n mïi
Ho¸ sinh §éng vËt
Animal Biochemistry
Hμ néi -2005 http://www.ebook.edu.vn
7. MỞ ĐẦU
HOÁ SINH HỌC VÀ VAI TRÒ CỦA HOÁ SINH HỌC
Hoá sinh học là môn học cơ sở, có nhiệm vụ nghiên cứu sự sống về mặt hoá học trên hai
phương diện:
Nghiên cứu về cấu tạo, thành phần hoá học, tính chất lý hoá, chức năng sinh học của các
chất trong cơ thể sống: máu, cơ, não, sinh dịch...
Nghiên cứu về sự chuyển hoá của các thành phần cấu tạo nên cơ thể sống, đó là sự trao
đổi vật chất (TĐVC) ở trong cơ thể, là các quá trình chuyển hoá, sự biến đổi của các chất, sự
tổng hợp, phân giải từ những sản phẩm chuyển hoá tạo nên những chất cấu tạo nên cơ thể.
TĐVC giữa cơ thể sống và môi trường gồm nhiều mặt, nhiều quá trình có liên quan chặt chẽ
với nhau, để dễ hiểu người ta tách chúng ra thành từng quá trình như trao đổi protein, trao đổi
lipid, trao đổi đường...
Từ hoá sinh lần đầu tiên được nhà hoá học Đức Carl Neuberg (1903) đề xuất từ hai chữ
hoá và sinh ( Biochemistry, Bio: là sự sống).
Hoá sinh được hình thành từ sự phát triển của các môn hoá học và sinh học vào cuối thế
kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, dựa vào sự tiến bộ của các ngành khoa học vật lý, hoá phân tích...
với các công trình như tổng hợp được ure (Waller, 1828), vai trò của diệp lục trong quang hợp
(Timirazep, 1843 – 1920), chất xúc tác sinh học của Enzyme (Kirgop, Pasteur, Buchner)...
Sang thế kỷ XX nhiều phát minh về hoá sinh được ghi nhận, năm 1926 Enzyme có bản chất
protein được xác định, ATP được chiết xuất (Fiske và Subbarow, 1929), Hans Krebs (1937)
tìm ra chu trình acidxidric. Năm 1944, Avery, Maclesa và Mac Carty chỉ ra DNA là cơ sở của
sự di truyền mở đầu cho hoá sinh di truyền. Kennedy và Lehninger (1950) tìm ra sự hô hấp tế
bào sản sinh ra ATP ở ty thể. Emil Fischer (1953) đã xác định được toàn bộ thứ tự các acid
amin trong cấu trúc bậc I của Insuline. Jemes Watson và Francis Crick (1954) đã tìm ra cấu
trúc của DNA. Năm 1961 Nirenberg và Matthei đã tìm ra được chuỗi poli U mã hoá cho Phe.
Song song với việc tìm ra cấu tạo, vai trò và thành phần hoá học của sự sống, hoá sinh
cũng khám phá được nhiều cơ chế hoá học cụ thể của từng khâu quan trọng nhất trong quá
trình trao đổi vật chất của cơ thể như sự hô hấp tế bào, hoạt động xúc tác của Enzyme, cơ chế
quang hợp của cây xanh, cơ chế tiêu hoá hấp thu ở động vật, cơ chế vận chuyển qua màng,
Cùng những năm 60 của thế kỷ XX Jacob và Monod đã tìm ra sự điều hoà gen tổng hợp
protein và một loạt các quá trình sinh tổng hợp purin, acid amin, glucid, lipid lần lượt được
sáng tỏ... Ngày nay với sự hoàn thiện về kỹ thuật xác định trình tự DNA và việc áp dụng tự
động hoá và tin học hoá đã cho phép giải mã toàn bộ thể gen (genome) của nhiều loài sinh
vật.
Hoá sinh có vai trò quan trọng trong toàn bộ lĩnh vực phát triển sinh học. Nhờ sự phát
triển nhanh chóng và những phát kiến do hoá sinh mang lại mà nhiều cuộc “cách mạng”
trong sinh học đã bùng nổ, đã giải quyết được nhiều vấn đề lớn cho yêu cầu của con người
như vấn đề bệnh tật của con người và vật nuôi, vấn đề gây đột biến gen đã tạo nên hàng loạt
cây trồng có tính kháng sâu bệnh, có năng suất đột biến để giải quyết vấn đề lương thực và
thực phẩm.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 1
http://www.ebook.edu.vn
8. Hoá sinh đã giữ vai trò là công cụ quan trọng trong sự phát triển của sinh học phân tử và
hàng loạt các ngành hoá sinh ra đời như hoá sinh miễn dịch, công nghệ hoá sinh, hoá sinh lâm
sàng...
Hoá sinh cũng là cơ sở của hàng loạt các ngành như di truyền học, dược học, nhân và
tạo giống gia súc, dinh dưỡng học...
Sinh vật biến đổi gen hay là sinh vật chuyển gen (genetically modified organisms -
GMO) là một bản anh hùng ca (epic event) của thời đại và có một ý nghĩa vô cùng to lớn
trong lĩnh vực Sinh học. Ngoài tính chính xác trong việc thêm đặc tính mới, sự chuyển gen
hay sự biến nạp gen còn cho phép xoá bỏ ranh giới giữa các giống, loài nghĩa là vượt qua
được “hàng rào tự nhiên” trong công tác tạo giống. Đây là một vấn đề chưa từng có trong
lịch sử ứng dụng các nghiên cứu Hoá sinh học.
Trong khuôn khổ của ngành chăn nuôi-thú y, những kiến thức mà hoá sinh mang lại sẽ
giúp cho những nhà chăn nuôi và bác sĩ thú y không những hiểu biết cơ bản về hiện tượng
sống, bản chất của quá trình trao đổi vật chất trong cơ thể, cơ chế và những nguyên nhân gây
nên bệnh tật... để từ đó có thể chủ động đề xuất các biện pháp tác động nhằm tăng năng suất
và chất lượng các sản phẩm thịt, sữa, trứng đồng thời có biện pháp phòng chống bệnh cho vật
nuôi để nâng cao được hiệu quả trong ngành.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 2
http://www.ebook.edu.vn
9. CHƯƠNG I
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
1. khái niệm và Chức năng của protein.
1.1. Khái niệm: Protein - đi từ chữ Proteios của Hy Lạp nghĩa là "tầm quan trọng số
một". Một từ của Jửns J. Berselius năm 1938 để nhấn mạnh tầm quan trọng của những phân
tử này.
Về mặt hoá học: Protein là một polyme tự nhiên được cấu tạo từ các monome là các
acid amin.
Về mặt sinh học: Protein là chất mang sự sống. Điều này đã được Angel viết: “Sự sống
là phương thức tồn tại của các thể protein và phương thức tồn tại này, về thực chất, là sự đổi
mới thường xuyên của các cấu tử hoá học trong những thể protein này”. Thật vậy xét về các
mặt thể hiện của sự sống, chúng ta đều gặp sự tham gia của protein như sự di chuyển trong
không gian của sinh vật là nhờ chức năng co dãn của protein có dạng sợi, dạng cầu trong tơ cơ
đó là miozin và actin. Sự tiêu hoá, chuyển hoá các chất là nhờ các protein enzyme. Sự tự vệ
của cơ thể là nhờ protein loại bạch cầu, các kháng thể...
Protein có trong tất cả các loại tế bào với tỷ lệ khác nhau (% so với khối lượng vật chất
khô): lúa: 6-12, ngô: 9-13, đậu tương: 29-50, gan: 57, xương: 28, cơ vân: 80...
1.2. Chức năng của protein: Protein giữ vai trò rất quan trọng trong tất cả các quá
trình sinh học. Ý nghĩa đáng kể của chúng được thể hiện qua các chức năng sau đây:
Tạo hình: Protein là thành phần cấu tạo của các tế bào, kể từ siêu khuẩn đến các tế bào
có nhân, các mô, các sinh dịch...
Xúc tác sinh học: đó là vai trò của các enzyme-một loại protein đặc biệt, dưới tác dụng
của chúng, giúp cho các phản ứng hoá sinh học xẩy ra.
Điều hoà chuyển hoá: đó là các protein hormone, giúp cho các phản ứng trong tế bào
xảy ra đúng chiều hướng, đúng cường độ mà cơ thể đòi hỏi.
Vận chuyển các chất: Ví dụ Hb vận chuyển khí, Transferin vận chuyển sắt, Xytocrom
vận chuyển điện tử...
Chức năng co duỗi, vận động: sự vận động của cơ thể là nhờ chức năng co dãn của
protein miozin và actin trong tơ cơ
Chức năng bảo vệ cơ thể: là nhờ các kháng thể, các bạch cầu. Các kháng thể là các
protein đặc hiệu cao, nó nhận biết và kết hợp với các chất lạ như virus, vi khuẩn và các tế bào
từ các cơ thể khác. Vì thế protein giữ một vai trò sinh tử trong việc phân biệt giữa mình (self)
và không phải mình (nonself).
Trợ giúp cơ học (Mechanical support). Sự kéo căng của da và xương là do collagen-
một protein sợi
Phát xung và vận chuyển các xung thần kinh. Sự đáp ứng của các tế bào thần kinh đối
với một kích thích đặc hiệu được thực hiện qua trung gian các protein tiếp nhận (Receptor).
Chẳng hạn như Rhodopsin là một protein nhạy cảm với ánh sáng trong các tế bào hình que ở
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 3
http://www.ebook.edu.vn
10. võng mạc. Các protein Receptor cũng có thể được tạo ra bởi các phân tử nhỏ đặc hiệu chẳng
hạn như Acetylcholine, nó đáp ứng cho sự vận chuyển xung thần kinh ở các synaps (khoảng
không giữa tế bào thần kinh và các các mô bào khác).
Kiểm soát sự sinh trưởng và biệt hoá. Sự kiểm soát thông tin di truyền là cần thiết để
sinh trưởng và biệt hoá có trật tự của tế bào. Chỉ có một phần nhỏ genome của một tế bào là
được biểu hiện ở một thời điểm nào đó. Ở vi khuẩn, các protein kìm hãm là các yếu tố kiểm
soát quan trọng các đoạn đặc hiệu "im lặng" của DNA của một tế bào. Ở các cơ thể có tổ chức
cao hơn, sự sinh trưởng và biệt hoá được kiểm soát bởi các protein yếu tố sinh trưởng. Chẳng
hạn, yếu tố sinh trưởng thần kinh hướng dẫn sự hình thành mạng lưới neuron. Hoạt tính của
các tế bào khác nhau trong các cơ thể đa tế bào được điều phối bởi các hormone. Chẳng hạn
như Insuline và hormone tuyến giáp đều là protein. Như vậy, protein hoạt động trong các tế
bào như là các cảm thụ quan (sensor) kiểm soát dòng năng lượng và các quá trình khác.
Cung cấp năng lượng: khi bị phân giải 1 gam protein cung cấp cho cơ thể 4,1 kcal.
2. Cấu tạo của protein
Protein được cấu tạo từ các nguyên tố hoá học phổ biến trong tự nhiên và theo một tỷ lệ
là (% khối lượng protein):
C: 50-54%; O: 20-23%; H: 6-7%; N ≈ 16%. Ngoài ra còn có S, P, Fe,...
Ở protein cấu trúc là cơ sở của chức năng, nên việc tìm hiểu về cấu trúc của chúng là
vấn đề số một. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu và từ đó cũng có hàng loạt các phương
pháp, phương tiện và đi đôi với chúng là hàng loạt các phát hiện mới trong cấu trúc của
protein như cấu trúc của các hormone, các enzyme, các kháng thể và đặc biệt là cấu trúc
DNA...
Trước hết phải hiểu được đơn vị cấu tạo nên mọi loại protein đó là các acid amin.
2.1. Acid amin- đơn vị cơ bản cấu tạo nên protein
2.1.1. Định nghĩa
Acid amin-đơn vị cơ bản cấu tạo nên protein, là những monome để tạo nên chất polyme
protein. Công thức chung của acid amin là:
R
CH
NH2 COOH
Trong cấu tạo của acid amin ta thấy có một nhóm carboxyl mang tính acid, một nhóm
amin mang tính kiềm nằm ở vị trí Carbon α (nguyên tử Carbon có tên là α bởi vì nó đứng kế
cận nhóm Carboxyl) nên còn có tên là α-aminoacid, một nguyên tử Hydrogen và một nhóm R
có bản chất khác nhau. Nhóm R được biểu thị như là một chuỗi bên. Gốc R khác nhau và tạo
nên các acid amin khác nhau. Trong tự nhiên người ta đã tìm được 250 loại acid amin nhưng
protein trong cơ thể sinh vật mặc dù khác nhau cũng chỉ chứa trong số 20 loại acid amin nhất
định mà thôi.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 4
http://www.ebook.edu.vn
11. Các acid amin trong dung dịch pH trung tính chủ yếu ở dạng lưỡng cực (Zwidterions)
hơn là dạng các phân tử không ion hoá. Trong dạng lưỡng cực của acid amin thì nhóm amin ở
dạng (-NH3+) và nhóm Carboxyl bị phân ly (- COO-). Trạng thái ion hoá của một acid amin
thay đổi theo pH. Trong dung dịch acid (pH =1) nhóm Carboxyl không bị ion hoá (- COOH)
và nhóm amin lại bị ion hoá (- NH3+).
NH2 NH3+
H C COOH H C COO-
R R
(Dạng không Ion hoá) (Dạng Ion lưỡng cực hoặc Zwidterion)
Trong dung dịch kiềm (pH =11), nhóm Carboxyl bị ion hoá (- COO-) và nhóm amin lại
không bị ion hoá (-NH2). Đối với Glycine, pK của nhóm Carboxyl là 2,3 và của nhóm amin là
9,6. Nói một cách khác, là điểm giữa của sự ion hoá thứ nhất ở pH 2,3 và sự ion hoá thứ hai ở
pH 9,6.
Khối tứ diện của 4 nhóm bao quanh nguyên tử carbon α tạo nên hoạt tính quang học
trên các acid amin. Hai dạng hình ảnh đối diện qua gương được gọi là đồng phân quay cực
trái L và đồng phân quay cực phải D. Chỉ những L acid amin mới tham gia cấu trúc Protein.
Có 20 loại chuỗi bên khác nhau về kích thước, hình dạng, diện tích, khả năng liên kết
Hydrogen cũng như tính phản ứng hoá học thường thấy ở các protein. Thật vậy, các protein
trong tất cả các mẫu từ vi khuẩn tới người đều được cấu trúc từ cùng một bộ 20 acid amin.
Những chức năng quan trọng của protein là do tính đa dạng và sự linh hoạt của 20 loại acid
amin này. Chúng ta sẽ khảo sát những phương thức mà điều cơ bản này đã tạo nên cấu trúc
không gian 3 chiều phức tạp để cho protein có thể thực hiện được nhiều quá trình sinh học.
Đơn giản nhất là glycine, nó có đúng một nguyên tử Hydrogen ở chuỗi bên (Hình 1.1).
Tiếp đó là Alanine, có một nhóm methyl. Các chuỗi bên hydrat carbon lớn hơn (3 và 4 C ) có
ở valine, leucine và isoleucine. Những chuỗi bên lớn hơn này là kỵ nước (Hydrophobic) tức là
nó ghét nước và thích cụm lại. Cấu trúc 3 chiều của các protein hoà tan trong nước được ổn
định bởi sự cụm lại của các chuỗi bên kỵ nước. Hình dạng và kích thước của các chuỗi bên
hydrat carbon này (Hình 1.1) làm cho chúng có thể bao với nhau tạo nên cấu trúc đặc cùng
với các lỗ.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 5
http://www.ebook.edu.vn
12. Hình 1.1: Công thức của các acid amin có chuỗi bên béo
Proline cũng có một chuỗi bên nhưng khác với chuỗi bên của các thành viên khác của
acid amin là nó gắn cả với nguyên tử nidrogen và cả nguyên tử carbon α. Cấu trúc chu trình
được tạo thành (Hình 1.2) ảnh hưởng đáng kể đến kiến tạo protein. Proline thường thấy ở
những chỗ thắt nút của chuỗi protein cuộn, và không ghét nước.
O
C OH
HN
Proline (Pro, P)
Hình 1.2. Cấu trúc phân tử Proline
3 acid amin có chuỗi bên thơm (Hình 1..3) là Phenylalanine như tên của nó đã chỉ rõ,
có chứa một vòng phenyl gắn với một nhóm methylene (- CH2 -). Vòng thơm của Tyrosine
chứa một nhóm Hydroxyl tạo cho Tyrosine ít kỵ nước hơn so với Phenylalanine. Tuy nhiên,
nhóm Hydroxyl này có tính phản ứng ngược lại với các chuỗi bên trơ của các amin acid khác.
Tryptophan có một vòng indole nối với một nhóm methylene; chuỗi bên này có một nguyên
tử nidrogen thêm vào các nguyên tử carbon và hydrogen. Phenylalanine và Tryptophan kỵ
nước cao. Vòng thơm của Phenylalanine, Tryptophan và Tyrosine có chứa mây điện trở ∏
không định vị (delocalized) làm cho chúng tương tác được với hệ thống ∏ khác và với các
điện tử vận chuyển.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 6
http://www.ebook.edu.vn
13. Hình 1.3: Các acid amin thơm.
Nguyên tử lưu huỳnh có ở chuỗi bên của 2 α-aminoacid (Hình 1.4). Cystein chứa một
nhóm sulfhydryl (- SH) và Methionine chứa một nguyên tử lưu huỳnh trong liên kết Thioester
(- S - CH3). Cả 2 chuỗi bên chứa lưu huỳnh đều ghét nước. Nhóm sulfhydryl của Cystein có
tính phản ứng cao. Cystein giữ một vai trò đặc biệt trong cấu hình của một số protein bằng
cách tạo các liên kết disulfide.
Hình 1.4: Các acid amin chứa lưu huỳnh.
Hai acid amin Serine và Threonine có chứa các nhóm Hydroxyl (Hình 1.5). Nhóm
Hydroxyl trên Serine và Threonine làm cho chúng ưa nước hơn và có tính phản ứng hơn
Alanine và Valine. Threonine cũng giống như Isoleucine có chứa 2 trung tâm bất đối. Tất cả
các acid amin khác trong bộ cơ bản 20 trừ glycine đều có 1 trung tâm bất đối (nguyên tử
carbon α). Glycine là chất duy nhất (unique) bất hoạt quang học.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 7
http://www.ebook.edu.vn
14. Hình 1.5: Các acid amin chứa nhóm OH.
Các acid amin có chuỗi bên rất phân cực và làm chúng ưa nước là Histidine, Lysine và
Arginine. Lysine và Arginine tích điện dương ở pH trung tính. Histidine có thể không tích
điện hay tích điện dương, tuỳ thuộc vào môi trường của nó. Histidine thường thấy ở các vị trí
hoạt hoá của Enzyme, ở đó vòng imidazole có thể chuyển đổi giữa các trạng thái để xúc tác bẻ
gãy các liên kết.
Những acid amin kiềm được ghi trong hình (1.6). Các chuỗi bên của Arginine và Lysine
là dài nhất trong số 20 acid amin
Hình 1.6: Các acid amin kiềm tính.
Các acid amin chứa chuỗi bên acid là Aspartic và glutamic. Các acid amin này thường
gọi là Aspartate và glutamate để nhấn mạnh rằng chuỗi bên của chúng gần như luôn luôn tích
điện âm ở điều kiện pH sinh lý (Hình 1.7). Những dẫn xuất không tích điện của glutamate và
aspartate là glutamine và asparagine.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 8
http://www.ebook.edu.vn
15. O
O O O
H 2N CH C OH
H2N CH C OH H2N CH C OH H2N CH C OH
CH2
CH2 CH2 CH2
CH2
C O CH2 C O
C O
OH C O NH2
NH2
OH
Axit Aspartic Asparagin
Axit Glutamic Glutamin
Hình1.7: Các acid amin có tính acid và các amide của chúng.
Ngoài ra còn 2 acid amin có chuỗi bên là nhóm kị nước và có chứa lưu huỳnh là Nor
leucin và Cystin là dẫn xuất của Leucin và Cystein
CH3-CH2-CH2-CH2-CH- COOH CH2- S ⎯ S - CH2
⎜ ⎜ ⎜
NH2 CH - NH2 CH - NH2
⎜ ⎜
COOH COOH
Hình 1.8. Cấu trúc phân tử Nor leuxin và Cystin
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 9
http://www.ebook.edu.vn
16. Bảng 1.1 và 1.2. Giá trị pK của các nhóm Ion hoá và viết tắt của các acid amin
Giá trị pK đặc trưng và cân bằng đối với sự ion hoá chuỗi bên của Arginine, Lysine,
Histidine, Aspartic và Acid glutamic, Cysteine và Tyrosine được ghi trong bảng (1.1). Hai
nhóm khác trong protein: nhóm cuối α amin (α amin terminal) và nhóm cuối α carboxyl (α
carboxyl terminal) có thể bị ion hoá cũng được ghi trong bảng này.
Các acid amin thường được ký hiệu hoặc bằng 3 chữ viết tắt hoặc một chữ tượng trưng
để dễ dàng trong thông tin (bảng 1.2).
Viết tắt của các acid amin là 3 chữ đầu tiên tên acid amin trừ trường hợp Acid glutamic
(Glu), Acid apartic (Asp), Asparagin (Asn), Glutamine (Gln) và Isoleucine (Ile), Nor leucin
(Nor leu). Những tượng trưng của một số ít acid amin là chữ đầu tiên tên acid amin (tức là G
cho Glycine và L cho Leucine).
2.1.2. Phân loại acid amin.
Phân loại theo hoá học: liên kết thẳng, liên kết vòng; trung tính, acid, base.
Phân loại theo sinh lý (giá trị dinh dưỡng): acid amin là những chất dinh dưỡng cực kỳ
quan trọng đối cơ thể, khi người ta nói đến thức ăn cần có protein tức là cần có các acid amin.
Ở cơ thể động vật cao đẳng (người và gia súc) khả năng tự tổng hợp acid amin bị hạn chế,
trong số 20 acid amin cần thiết để tổng hợp protein thì những động vật đó chỉ tổng hợp được
trên dưới 10 loại. Những acid amin mà cơ thể không tự tổng hợp được người ta gọi là "acid
amin cần thiết", còn những acid amin cơ thể tự tổng hợp được được gọi là "acid amin không
cần thiết". Do khả năng của mỗi loài động vật khác nhau nên số "acid amin cần thiết" cũng
khác nhau, thông thường gồm 9 loại sau: Tre, Met, Val, Leu, Ileu, Lyz, Phe, Try, His. Các
acid amin cần thiết này còn phụ thuộc vào lứa tuổi ví dụ ở gà con lại cần Gly và Arg, khi
trưởng thành thì lại không cần nữa vì chúng tự tổng hợp được.
Acid amin trong cơ thể ở dạng đồng phân quay cực trái (dạng L)
2.2. Cấu trúc bậc I của protein
2.2.1. Định nghĩa: Đây là cách liên kết giữa các acid amin lại với nhau bằng liên kết
peptide để tạo nên chuỗi peptide:
-C-N-
⎜⎜ ⎜
O H
Liên kết peptide là liên kết hình thành bởi nhóm định chức carboxyl của acid amin này
với nhóm định chức amin của acid amin bên cạnh. Đây là liên kết đồng hoá trị nên rất bền
vững, để phá vỡ liên kết này, trong phòng thí nghiệm người ta phải dùng những tác nhân
mạnh như acid HCl, H2SO4... với nồng độ 4-6 N đun ở nhiệt độ 1020C kéo dài 24 giờ.
Đặc tính nổi bật của protein là chúng có cấu trúc 3 chiều. Vào những năm cuối 1930,
Linus Pauling và Robert Corey bắt đầu các nghiên cứu các cấu trúc của các acid amin và
peptide. Mục đích của họ là biết được khoảng cách và các gốc liên kết tiêu chuẩn của các acid
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 10
http://www.ebook.edu.vn
17. amin và rồi dùng những thông tin này để dự đoán cấu trúc của protein. Một trong số các phát
kiến quan trọng là đơn vị peptide cứng và phẳng (Hình1.9). Hydrogen của nhóm amin thay
thế hầu như luôn luôn ở dạng Trans (đối nghịch) với oxy của nhóm carbonyl chỉ trừ liên kết
peptide X-pro (X là gốc bất kỳ), nó có thể là cis (cùng một phía) hoặc Trans. Liên kết giữa
nguyên tử carbon carbonyl và nguyên tử Nidrogen của đơn vị peptide là không tự do để có thể
quay được bởi vì liên kết này có đặc tính riêng.
Chiều dài của liên kết này là 1,32 A0 nó nằm giữa chiều dài liên kết của liên kết đơn (-N
(1,46 A0) và liên kết đôi (=N (1,51 A0). Ngược lại, liên kết giữa nguyên tử Carbon α và
nguyên tử Carbon Carbonyl lại là liên kết đơn thật sự. Liên kết giữa nguyên tử Carbon α và
nguyên tử Nidrogen peptide cũng là một liên kết đơn thuần khiết. Cuối cùng, có một mức độ
lớn về sự tự do quay xung quanh những liên kết này ở phía đơn vị peptide cứng (Hình 1.9).
Độ cứng của liên kết peptide tạo cho protein có dạng 3 chiều xác định. Sự tự do quay ở phía
đơn vị peptide cũng có tầm quan trọng tương đương bởi vì nó cho phép protein cuộn lại theo
nhiều cách.
Angstrom (A) - đơn vị đo chiều dài bằng 10-10 met. 1 A0 = 10-10m = 10-8cm = 10-μm =
10-1nm. Anders J. Angstrom (1814 - 1874)
Hình1.9. Cấu trúc một đơn vị peptide.
2.2.2. Đặc điểm của cấu trúc bậc I: có 2 dặc điểm quan trọng là:
Thứ tự sắp xếp trước sau của acid amin trong chuỗi. Ví dụ: có 3 loại: Val, Tre, Lyz sẽ
có các cách sắp xếp sau:
Val - Tre - Lyz, Tre - Lyz - Val, Lyz - Tre - Val, Val - Lyz - Tre, Tre - Val - Lyz,
Lyz - Val - Tre
Như vậy có 6 kiểu và quy luật là 3! = 1.2.3 = 6 kiểu và tạo nên 6 loại peptide khác nhau.
Vậy với 20 loại acid amin thì sẽ có 20! và sẽ tạo ra số lượng các loại protein khác nhau là rất
lớn. Chính nhờ khả năng sắp xếp hết sức phong phú này của các acid amin trong chuỗi
peptide mà tuy chỉ có 20 loại acid amin ta thấy thế giới sinh vật hết sức đa dạng.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 11
http://www.ebook.edu.vn
18. Trong chuỗi, đầu chuỗi bao giờ cũng có nhóm amin tự do, cuối chuỗi có nhóm carboxyl
tự do.
Số lượng các acid amin trong chuỗi làm cho chuỗi peptide dài ngắn khác nhau: 2 acid
amin gọi là đi peptide, 3 gọi là tri peptide, 4-10 gọi là olygopeptide và >10 gọi là polypeptide.
Khối lượng phân tử của chuỗi peptide phụ thuộc vào điều này. Trung bình mỗi chuỗi có
khoảng 150 acid amin ví dụ Insuline có 51 acid amin, glucagon có 19 acid amin...
Sự khác nhau của các protein về cấu trúc bậc I tạo nên tính đặc trưng sinh học của
protein từ đó quyết định đặc tính, tính trạng của sinh vật. Tính đặc trưng này riêng cho từng
loại protein và được di truyền rất chặt chẽ qua nhiều thế hệ (được mã hoá trong DNA)
2.3. Cấu trúc bậc II của protein
2.3.1. Định nghĩa: Là cách xoắn gọn lại của chuỗi peptide, tạo cho chuỗi peptide những
đoạn xoắn kiểu xoắn α hay gấp nếp β.
Năm 1951 Linus Pauling và Robert Corey giả định có 2 cấu trúc polypeptide là xoắn α
và nếp gấp β. Xoắn α là một cấu trúc giống như một cái gậy. Chuỗi polypeptide liên kết chính
cuộn chặt lại tạo nên phần bên trong của gậy, còn các chuỗi bên trải rộng ra ngoài trong một
hình xoắn (Hình 1.10). Xoắn α được ổn định bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm NH và CO
của chuỗi chính. Nhóm CO của mỗi acid amin tạo liên kết Hydrogen với nhóm NH của acid
amin cách 4 gốc về phía trước (Hình1.10). Trong xoắn α, nhóm CO của gốc n liên kết
Hydrogen với nhóm NH của gốc (n + 4). Như vậy tất cả các nhóm CO và NH của chuỗi chính
đều được liên kết Hydrogen. Gốc nọ cách gốc kia 1,5 A0 dọc theo trục xoắn và góc quay là
100° gồm 3,6 gốc acid amin cho một chu kỳ xoắn. Như vậy các amin acid được trải rộng lại
rất gần về mặt không gian trong xoắn α. Khoảng cách của xoắn α là 1,5 A0 và khoảng cách
trong một chu kỳ (3,6 gốc) là 5,4 A0.
Vòng xoắn có thể là bên phải (Clockwise) thuận chiều kim đồng hồ hoặc bên trái
(counter clockwise) đối kim đồng hồ. Các xoắn α của protein là quay phải. Mức xoắn α của
protein rất rộng từ 0 tới gần 100%. Ví dụ Enzyme tiêu hoá chymotrypsin không có xoắn α.
Ngược lại myoglobin và hemoglobin có tới 75 % là xoắn α. Xoắn α đơn thường có chiều dài
nhỏ hơn 45 A0. Tuy nhiên, hai hay nhiều xoắn α có thể đan với nhau để tạo nên những cấu
trúc rất ổn định nó có thể dài đến 1000 A0 (100nm hay 0,1μm) hoặc hơn. Những xoắn α
(Hình 1.11) thấy ở Myosin và Tropomyosin của cơ, fibrin trong các cục máu và keratin trong
tóc. Các cáp xoắn trong những protein này giữ vai trò cơ học trong việc hình thành những bó
rắn chắc của các sợi như trong lông lợn.
Cấu trúc xoắn α được Pauling và Corey suy diễn khoảng 10 năm trước đây khi họ quan
sát qua cấu trúc tia X của Myoglobin. Sự giải thích về cấu trúc của xoắn α là một bước ngoặt
trong sinh học phân tử bởi vì nó chứng minh được rằng cấu trúc của một chuỗi polypeptide có
thể được dự đoán nếu bản chất các thành phần của nó đã được hiểu một cách chính xác và
tuân theo một nguyên tắc nghiêm ngặt.
Pauling và Corey cũng đã phát hiện một cấu trúc khác là nếp gấp β (gọi là β bởi vì nó
được xác định là cấu trúc thứ hai còn xoắn α là thứ nhất). Nếp gấp β khác nhiều so với xoắn
α. Một chuỗi polypeptide trong nếp gấp β gọi là một dây (sợi) β hầu như được duỗi ra hoàn
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 12
http://www.ebook.edu.vn
19. toàn chứ không cuộn chặt như trong xoắn α. Dạng nếp gấp β được ổn định bởi liên kết di
sunfid (- s - s -) liên kết này được hình thành từ 2 nhóm sulfihydryl (-SH) của 2 acid amin Cys
khi chúng ở gần nhau trong không gian. Dạng gấp nếp β có bước xoắn thưa thường có ở
những protein dạng sợi như keratin ở lông, tóc, sừng, móng.
Khoảng cách trục giữa các acid amin kế cận là 3,5 A0, ngược lại ở xoắn α là 1,5 A0.
Một sai khác nữa là nếp gấp β được làm ổn định bởi các liên kết Hydrogen giữa các nhóm NH
và CO trong các sợi polypeptide khác nhau, trong khi đó ở xoắn α, liên kết Hydrogen là giữa
các nhóm NH và CO trong cùng một sợi. Những chuỗi kề cận trong nếp gấp β có thể chạy
cùng một hướng (nếp β song song) hoặc các hướng đối nghịch (nếp β đối song song) (hình
1.12), ví dụ như các sợi tơ bao gồm chủ yếu các nếp gấp β. Gấp β là một cấu trúc có trong
nhiều protein. Những đơn vị cấu trúc này thông thường bao gồm từ 2 đến 5 sợi song song
hoặc đối song song..
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 13
http://www.ebook.edu.vn
20. Hình 1.10. Xoắn α
Hình 1.11. Siêu xoắn α.
Hình 1.12. Cấu trúc đối β. Các sợi β mới tạo thành chạy theo những hướng ngược lại.
2.4. Cấu trúc bậc III của protein
2.4.1. Định nghĩa: Là cách xắp xếp gọn lại trong không gian của chuỗi peptide khi đã
có cấu trúc bậc II.
2.4.2. Các lực nối ổn định cấu trúc bậc III:
Lực disulfid - S - S - liên kết này được hình thành từ 2 nhóm sulfihydryl (-SH ) của 2
acid amin Cys khi chúng ở gần nhau trong không gian khoảng 2 lần đường kính phân tử. Đây
là liên kết đồng hoá trị nên tương đối bền vững (W = 4-5Kcal/mol), tuy nhiên số lượng liên
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 14
http://www.ebook.edu.vn
21. kết này ít (4-6 liên kết trong 1 phân tử) nên tác dụng ổn định cấu trúc bậc III là không giữ vai
trò quyết định.
Một số protein có chứa liên kết disulfide. Sự liên kết chéo giữa các chuỗi hoặc giữa các
bộ phận của một chuỗi được tạo ra bởi sự oxy hoá của các gốc Cystein disulfide để tạo thành
liên kết disulfide (hình 1.13). Các protein trong nội bào thường thiếu liên kết disulfide, trong
khi đó các protein ngoại bào thường chứa một vài liên kết này. Dẫn xuất của những liên kết
chéo không lưu huỳnh của các chuỗi bên của lysine cũng có mặt trong một số protein. Chẳng
hạn như, các sợi collagen ở mô liên kết làm cho mô này vững chắc, hay là các sợi đông máu
Hình1.13 Cầu Disulfide (-S-S-)được hình thành từ các nhóm SH của Cys trong
Insuline
Có thể nói cấu trúc bậc III của protein chủ yếu ổn định được là nhờ một loạt các liên kết
phụ, có lực nối yếu, nhưng có mặt ở khắp mọi nơi trong phân tử protein. Đó là:
Liên kết Hydro > N....H... N <. Đây là liên kết xuất hiện trong trường hợp chất có hiện
tượng phân cực, giữa hai nhóm mang điện tích âm có khoảng cách 2-3 A0 có hydro ở giữa
Liên kết của các nhóm kỵ nước (nhóm không ưa nước, chỉ chứa C, H như: Val, Leu...)
nhóm này có tính đẩy nước và bị nước đẩy, trong dung dịch keo khi chúng gần nhau sẽ tạo
thành một đám tạo nên lực liên kết.
Lực Valderval (lực hấp dẫn vi mô): là lực nối xuất hiện giữa các nhóm phân tử khi
chúng nằm gần nhau một khoảng cách bằng 1,5-2 lần đường kính phân tử.
Liên kết ion xuất hiện giữa các acid amin còn dư nhóm cacboxyl (-COOH) và nhóm
amin (-NH2 ) trong dung dịch chúng phân ly thành các ion COO- và NH3+.
Liên kết peptide xuất hiện giữa các acid amin còn dư nhóm -COOH và -NH2 khi chúng
ở gần nhau (số lượng liên kết này cũng rất ít). ( Hình 1.14)
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 15
http://www.ebook.edu.vn
22. Hình 1.14. Mô hình các liên kết trong cấu trúc bậc III của protein
Đặc điểm của các liên kết này là năng lượng liên kết thấp, nó là liên kết yếu nhưng nó
có mặt ở khắp nơi trong phân tử protein cho nên tác dụng ổn định cấu trúc của nó là rất lớn,
đồng thời do yếu nên dễ chịu ảnh hưởng tác dụng của môi trường (t0 và pH).
2.4.3. Hệ quả của cấu trúc bậc III:
Trong cấu trúc bậc III có một điều có ý nghĩa quyết định đối với hoạt tính của protein
là thông qua việc hình thành cấu trúc bậc III trong phân tử protein hình thành nên các trung
tâm hoạt động:
Trung tâm hoạt động là yếu tố bắt buộc phải có ở các protein chức năng (enzyme, kháng
thể...), là nơi tiếp xúc giữa protein với đối tượng tác động, là nơi thực hiện các phản ứng hoá
sinh của protein.
Trung tâm hoạt động được hình thành từ một số acid amin bình thường nằm xa nhau
dọc theo chuỗi peptide, nhưng nhờ có cấu trúc bậc III mà chúng được gần nhau trong không
gian để phối hợp với nhau thực hiện chức năng của protein như trypsinogen ( Hình 1.15)
Hình 1.15: Cấu trúc của trypsinogen
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 16
http://www.ebook.edu.vn
23. Các gốc acid amin thường tham gia vào trung tâm hoạt động là: Cys với nhóm -SH, Ser,
Tyr, Tre với nhóm - OH; Lyz, Arg với nhóm -NH2, Glu, Asp với nhóm –COOH, His với
nhóm imidazon.
Có thể nói trung tâm hoạt động của protein có được là nhờ có cấu trúc bậc III và ổn định
được là nhờ sự ổn định của cấu trúc bậc III. Vì lý do trên tất cả những yếu tố gì ảnh tới các
liên kết duy trì cấu trúc bậc III đều ảnh hưởng tới trung tâm hoạt động, ảnh hưởng này có thể
tích cực hoặc tiêu cực đối với chức năng của protein, nếu là ảnh hưởng tích cực làm cho
protein thực hiện chức năng thuận lợi hơn ta gọi đó là hiện tượng hoạt hoá protein, ngược lại
nếu là ảnh hưởng tiêu cực làm rối loạn méo mó cấu trúc bậc III, làm cho protein hoạt động
yếu đi, thậm chí không hoạt động, người ta gọi là hiện tượng ức chế hoặc làm tê liệt chức
năng của protein.
Những yếu tố ảnh hưởng tới trung tâm hoạt động là những yếu tố ảnh hưởng tới các liên
kết trong cấu trúc bậc III từ đó ảnh hưởng tới hoạt tính của protein. Trong cơ thể động vật các
yếu tố đó là t0 và độ pH. Ở động vật, nhiệt độ ổn định của cơ thể có những trị số nhất định
(người: 36-37 0C, trâu bò 37-380C, gia cầm 39-410C...), mỗi một mô bào tuỳ theo chức năng
mà có độ pH riêng của mình. Nhiệt độ và độ pH là điều kiện tối ưu của những protein chức
năng.
2.5. Cấu trúc bậc IV của protein.
2.5.1. Định nghĩa: Là cách tập hợp, kết hợp với nhau của một số tiểu phần protein đã
có cấu trúc bậc III tạo nên những tổ hợp phức tạp và qua đó tạo cho phân tử protein có những
đặc tính mới. Ví dụ:
Hb có 4 tiểu phần liên kết với nhau bằng cấu trúc bậc IV theo hình tứ diện đều.
Phân tử enzyme Phosphorylase thực hiện phản ứng phân giải glycogen thành glucose
trong chuyển hoá đường, khi ở trạng thái dime (dạng phosphorylase b) chúng không có hoạt
lực, khi chuyển sang dạng tetrame (dạng phosphorylase a) thì chúng có hoạt lực:
P P
4ATP 4ADP O-O
O-O
Protein-kinase O-O
P P
Phosphorylase ‘b’ dạng dime Phosphorylase ‘a’ dạng tetrame
2.5.2. Ý nghĩa: đây là cách điều hoà hoạt tính của protein đồng thời tiết kiệm được
nguyên liệu.
3. Cắt và sửa đổi protein tạo nên các khả năng mới.
Nhiều trong số 20 acid amin có thể bị thay đổi sau khi chuỗi polypeptide đã được tổng
hợp nên đã làm tăng thêm khả năng của protein. Ví dụ các amin chót của nhiều protein đã
acetyl hoá, điều đó làm cho protein tăng sự kháng lại sự phân giải. Ở các collagen tổng hợp
mới, nhiều gốc protein đã hydroxyl hoá để tạo hydroxyproline (Hình 1.16). Những nhóm
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 17
http://www.ebook.edu.vn
24. hydroxyl được thêm vào đã làm ổn định sợi collagen. Ý nghĩa sinh học của sự sửa đổi này đã
được dẫn ra trong bệnh thiếu vitamin C (Scurvy) nguyên nhân là do sự hydroxyl hoá không
đầy đủ của collagen vì thiếu vitamin C. Các amin acid chuyên biệt khác cũng được tạo ra như
γ - carboxyglutamate. Khi thiếu vitamin K, sự carboxyl hoá không đủ của glutamate trong
prothrombin, một nhóm protein đóng cục do đó dẫn tới sự xuất huyết. Hầu hết các protein,
chẳng hạn như các kháng thể được tiết ra bởi các tế bào đòi hỏi phải có đơn vị carbohydrate
trên các gốc asparagine đặc hiệu. Việc thêm carbohydrate vào làm cho protein ưa nước hơn.
Ngược lại, một protein có thể trở nên ghét nước hơn nếu thêm một acid béo vào nhóm α-amin
hoặc một nhóm sulfhydryl của Cystein.
Nhiều Hormone, chẳng hạn như Adrenalin, đã làm thay đổi hoạt tính của nhiều Enzyme
do sự kích thích phosphoryl hoá của acid amin hydroxyl là serine và Threonine.
Phosphoserine và phosphothreonine là các acid amin được sửa đổi thường xuyên nhất trong
các protein. Các yếu tố sinh trưởng tác động bằng cách tạo nên sự phosphoryl hoá nhóm
hydroxyl của Tyrosine để tạo nên phosphoTyrosine. Các nhóm phosphate trên 3 acid amin
sửa đổi này có thể bị loại đi, làm cho chúng có thể tác động như sự chuyển đổi nghịch trong
sự điều hoà các quá trình của tế bào. Thật vậy, một số gen sản sinh ung thư (oncogene) tác
động bằng cách kích thích sự phosphoryl hoá dư thừa các gốc Tyrosine trên các protein kiểm
soát sự tăng sinh của tế bào.
Hình 1.16: Sự sửa đổi các gốc acid amin ở một số protein.
Nhiều protein bị cắt xén sau khi sinh tổng hợp. Chẳng hạn như các Enzyme tiêu hoá
khi được tổng hợp, tiền thân của nó là bất hoạt có thể cất giữ an toàn ở tuỵ. Sau khi được giải
phóng vào đường tiêu hoá, những tiền thân này trở nên hoạt hoá do cắt đi liên kết peptide.
Trong quá trình đông máu, fibrinogen hoà tan chuyển thành fibrin không hoà tan cũng do sự
cắt bớt liên kết peptide. Nhiều hormone polypeptide chẳng hạn như adrenocorticotropin do sự
chẻ nhỏ của một protein tiền thân. Cũng giống như vậy, các protein của poliovirus được tạo
nên do sự xén bớt của một polyprotein tiền thân lớn hơn. Một vài protein chủ chốt của Virus-
1 (HIV-1) gây nên AIDS là do sự cắt xén đặc hiệu của một tiền thân dài hơn.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 18
http://www.ebook.edu.vn
25. Các chuỗi Polypeptide có thể đảo hướng do sự quay gấp. Nhiều protein có hình cầu,
gọn có sự đảo hướng trong các chuỗi polypeptide của chúng. Nhiều sự đổi hướng được hoàn
tất bởi một yếu tố cấu trúc gọi là sự đổi hướng β. Trong sự quay này nhóm CO gốc (n) liên
kết Hydrogen với nhóm NH của gốc (n + 3) (Hình 1.17). Như vậy một chuỗi polypeptide có
thể đổi hướng một cách bất ngờ. Sự đổi hướng β thường để nối các sợi β đối song song. Nó
cũng được hiểu như là sự đổi hướng hay sự bẻ gập đột ngột.
Xoắn Collagen được ổn định bởi Proline và Hydroxypoline.
Một dạng đặc biệt của xoắn có trong Collagen - thành phần sợi chính của da, xương
gân, sụn và răng. Những protein ngoại bào có chứa 3 chuỗi polypeptide xoắn. Mỗi chuỗi dài
1000 gốc. Trình tự acid amin của collagen rất điều hoà: gần như 1/3 gốc là glycine, proline
chiếm 12%. Hơn nữa collagene có chứa 2 acid amin hiếm gặp là Hydroxyproline và
hydroxylusine. Trình tự glycine - Proline - Hydroxyproline (Gly - Pro - Hyp) cũng thường
được tái diễn (Hình 1.18).
Collagen là một phân tử hình que dài khoảng 3000 A0 nhưng đường kính chỉ 15 A0.
Hoạ tiết xoắn 3 (Hình1.18) hoàn toàn khác với xoắn α. Liên kết Hydrogen có trong nội bộ
một sợi. 3 dây cuộn lại với nhau tạo nên cáp siêu xoắn. Khoảng cách trục cho 1 gốc trong siêu
xoắn là 2,9 A0 và có gần 3 gốc cho một chu trình. 3 dây này có liên kết Hydrogen với nhau.
Chất cho Hydrogen là nhóm NH peptide của gốc glycine và chất nhận hydrogen là nhóm CO
cuả các chuỗi khác. Nhóm Hydroxyl của các gốc Hydroxyproline cũng tham gia trong liên kết
Hydrogen.
Đến bây giờ chúng ta đã hiểu tại sao glycine chiếm 1/3 vị trí trải dài hàng nghìn gốc tạo
nên vùng xoắn của collagen. Phía bên trong của cáp dây 3 này rất chặt. Vì vậy, chỉ có glycine
là có thể vừa khít ở vị trí bên trong này. Vì có 3 gốc cho một chu trình xoắn, cho nên phải có
1/3 gốc trên mỗi dây là glycine.
Khi quan sát sợi collagen ta thấy có vằn ngang, đó là các phân tử Tropocolagen ở các
dẫy kề nhau xếp lệch nhau 1/4 phân tử. Trên cùng một dẫy, giữa phân tử Tropocollagen có
một khớp dài 400 A0.
H×nh 1.17: §¶o h−íng quay cña peptide.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 19
http://www.ebook.edu.vn
27. Những nghiên cứu tia X chỉ rõ chi tiết cấu trúc 3 chiều của trên 300 protein. Chúng ta
bắt đầu với Myoglobuline, protein đầu tiên được nhìn nhận chi tiết ở mức nguyên tử.
Myoglobine, là chất dự trữ oxy ở cơ, nó là một chuỗi polypeptide đơn với 153 acid
amin, khối lượng phân tử là 18Kd. Myoglobine có khả năng gắn với oxy phụ thuộc vào sự có
mặt của Hem, một nhóm prosthetic không polypeptide bao gồm protoporphyrin và một
nguyên tử sắt ở trung tâm. Myoglobine là một phân tử cực kỳ thích hợp với chức năng vận
chuyển O2. Kích thước của nó là 45 x 35 x 25A0. Cấu trúc bậc 1 của Myoglobine là các xoắn
α, phân tử này có 8 xoắn. Khoảng 70% chuỗi chính cuộn lại trong các xoắn α và nhiều phần
còn lại của chuỗi tạo thành các chu trình giữa các xoắn. Có 4 vòng chứa proline, có xu hướng
làm phá vỡ các xoắn α bởi vì nó làm chướng ngại không gian bởi một vòng 5 rắn chắc (rigid).
Sự cuộn lại của chuỗi chính ở Myoglobine cũng giống như các protein khác, nó là một
phức hợp và không cân đối. Sự thật nổi bật là ở bên trong bao gồm hầu hết các gốc không
phân cực như Leucine, Valine, Methionine và Phenylalanine. Những gốc phân cực như
Aspartate, Glutamate, Lysine và Arginine không có mặt trong Myoglobine. Riêng chỉ có vài
gốc phân cực có mặt ở phía trong là 2 Histidine giữ vai trò đặc biệt trong việc gắn oxy của
Hem. Mặt khác, phía ngoài của Myoglobine lại chứa cả những gốc phân cực và không phân
cực. Mô hình không gian đầy đủ cũng chỉ rõ rằng nó có rất ít khoảng trống ở bên trong.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 21
http://www.ebook.edu.vn
28. Hình 1.20. Phân tử Ribonuclease
Sự phân phối đối nghịch của các gốc phân cực và không phân cực đã vạch rõ những
khía cạnh có tính chất chìa khoá của kiến trúc protein. Trong một môi trường nước, các
protein cuộn lại là do khuynh hướng loại trừ nước mạnh mẽ của các gốc kỵ nước. Cần phải
nhắc lại rằng nước cấu kết rất cao còn các nhóm kỵ nước lại ổn định nhiệt động hơn khi tụ
bên trong phân tử. Chuỗi Polypeptide vì thế cuộn lại một cách tự phát để cho các chuỗi bên kỵ
nước chìm vào bên trong, những chuỗi tích điện phân cực thì nằm trên bề mặt. Số phận của
chuỗi chính đi kèm với chuỗi bên kỵ nước cũng rất quan trọng. Bí mật của việc chôn sâu một
đoạn của chuỗi chính trong một môi trường kỵ nước là để tạo cặp tất cả các nhóm NH và CO
bằng liên kết Hydrogen. Các cặp đôi này được hoàn thiện trong xoắn α hoặc nếp gấp β. Liên
kết Valderval giữa các chuỗi bên Hydrocarbon cũng góp phần làm ổn định cho protein. Bây
giờ thì chúng ta hiểu tại sao bộ 20 acid amin có chứa một vài acid amin khác nhau về hình
dạng và kích thước một cách tinh tế như vậy.
Ribonuclease, một Enzyme tuyến tuỵ phân giải RNA là một ví dụ về các cách khác
nhau của cuộn protein. Chuỗi polypeptide đơn này gồm 124 gốc cuộn lại chủ yếu trong các
dây β. Ngược lại, với Myoglobine có chứa các xoắn α nhưng thiếu các dây β. Ribonuclease
cũng giống như Myoglobine có chứa bên trong chất không phân cực cao và cuốn rất chặt.
Enzyme này được làm ổn định xa hơn bởi 4 liên kết disulfide. Cấu trúc của một protein có thể
được tượng trưng trong dạng xơ đồ tạo với các dây β như những mũi tên rộng còn xoắn α như
một đường xoắn và những vùng nối như những sợi dây bện (string).
Mô hình Ribonuclease (hình 1.20) của Richardson rất lợi ích cho việc thể hiện các mối
liên quan của các yếu tố trong các protein, đặc biệt là các protein lớn và rất lợi cho việc xác
định các tiết hoạ cấu trúc trong các protein khác.
Những protein màng không thể thiếu được, nó trải trên các màng sinh học, được thiết kế
khác so với các protein hoà tan trong dung dịch nước. Barrier tính thẩm của màng được tạo
bởi các Lipide, chúng là các chất kỵ nước mạnh. Như vậy, phần protein màng trải trên vùng
này phải có đầu ngoài kỵ nước, phần vận chuyển màng của protein màng thường bao gồm các
bó xoắn α với các chuỗi bên không phân cực (chẳng hạn như Leucine và Phenylalanine)
chúng hướng ra ngoài bề mặt của protein này.
4. Bốn mức cấu trúc của protein.
Cấu trúc bậc 1 là trình tự các acid amin. Cấu trúc bậc 2 là sự sắp xếp không gian của các
gốc acid amin, gốc nọ kề gốc kia trong trình tự thẳng. Xoắn α và dây β là các thành viên của
cấu trúc bậc 2. Cấu trúc bậc 3 là sự sắp xếp không gian của các gốc acid amin ở xa nhau và
mô hình của liên kết disulfide và các liên kết phụ. Tuy nhiên việc chọn ra cấu trúc bậc 2 hay
bậc 3 chỉ là cảm giác.
Cấu trúc bậc 4 là sự sắp xếp không gian của các đơn vị (Subunid) và bản chất tiếp xúc
của nó. Ví dụ như Hemoglobine, có chứa 2 chuỗi α và 2 chuỗi β. Các đơn vị này giao diện
với nhau trong một Tetramer để tham gia vào vận chuyển thông tin giữa các vị trí gắn xa đối
với O2, CO2 và H.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 22
http://www.ebook.edu.vn
29. Những nghiên cứu về cấu trúc chức năng và sự tiến hoá của protein đã vạch rõ tầm quan
trọng của 2 mức khác nữa của tổ chức. Cấu trúc siêu bậc 2 (Supersecondary Structure) chỉ
cụm những cấu trúc bậc 2, chẳng hạn như một dây β tách biệt với một dãy β khác bởi một
xoắn α đã thấy ở nhiều protein. Hoạ tiết này được gọi là đơn vị βαβ (Hình 1.21).
Một số chuỗi polypeptide cuộn lại trong 2 hoặc nhiều hơn các vùng chắc đặc (compact)
có thể nối với nhau bởi những đoạn co rãn của chuỗi polypeptide cũng giống như các quả lê
trên một cành. Những đơn vị hình cầu chắc đặc này gọi là domain, có kích thước từ khoảng
100 đến 400 gốc acid amin. Chẳng hạn như, chuỗi L25 - Kd của một kháng thể cuộn lại trong
2 domain (Hình 1.21). Những đơn vị hình cầu này gắn cái nọ với cái kia, điều đó khiến người
ta cho rằng chúng được xuất hiện do sự nhân đôi của một gen nguyên thuỷ. Một nguyên tắc
quan trọng đã được phát hiện từ sự phân tích gen và protein ở Eucaryote bậc cao hơn là Các
domain protein thường được mã hoá bởi các phần tách biệt của gen gọi là exon.
Hình 1.21. Siêu cấu
trúc bậc 2 của
protein
Những protein có nhiều chuỗi polypeptide thì có thêm mức tổ chức cấu trúc. Mỗi chuỗi
polypeptide trong những protein như thế gọi là dưới đơn vị ( Subunid ).
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 23
http://www.ebook.edu.vn
30. 5. Thứ tự các acid amin chuyên hoá cấu trúc không gian của protein
Chúng ta hãy xem xét mối quan hệ giữa các thứ tự acid amin của một protein và cấu
trúc của nó từ công trình kinh điển của Christian Anfinsen trên Ribonulease. Đó là một chất
sớm được chú ý, Ribonuclease là một chuỗi polypeptide gồm 124 gốc acid amin, 4 liên kết
disulfide có thể bị cắt đi do việc khử chúng với một thuốc thử như β-mercaptoethanol nó sẽ
hình thành disulfide hỗn hợp với chuỗi bên Cystein (hình 1..22).
Hình 1.22: Sự khử cầu disulfide trong một protein bằng cách cho dư thừa thuốc thử
sulfhydryl (R-SH) chẳng hạn như β -mercaptoethanol.
Khi cho dư nhiều β-mercaptoethanol thì các disulfide hỗn hợp cũng bị khử, sản phẩm
cuối cùng là 1 protein trong đó disulfide (Cystin) được chuyển hoàn toàn thành sulfhydryl
(Cysteine). Tuy nhiên, người ra cũng phát hiện rằng Ribonuclease ở 37°C và pH 4 lại không
bị khử bởi β-mercaptoethanol trừ phi protein này được xử lý với các thuốc thử như urea hoặc
guanidine hydrochloride. Mặc dầu cơ chế tác động của các tác nhân này chưa được rõ hoàn
toàn, nhưng đã rõ ràng là chúng làm rối loạn các tương tác không đồng hoá trị. Hầu hết các
chuỗi peptide đều không có các liên kết chéo để thừa nhận một cấu trúc cuộn ngẫu nhiên
trong urea 8M hoặc Guanidine HCl 6M.
Khi Ribonuclease được xử lý với β-mercaptoethanol trong urea 8M thì sản phẩm là một
chuỗi polypeptide cuộn lại một cách ngẫu nhiên và bị khử hoàn toàn, nó không có hoạt tính
Enzyme. Nói một cách khác, Ribonuclease đã bị biến tính do sự xử lý này (hình 1..23).
Sau đó Anfisen đã có những quan sát đặc biệt về Ribonuclease đã bị biến tính khi loại
trừ urea và β-mercaptoethanol bằng thẩm tích thì hoạt tính Enzyme lại được phục hồi một
cách chậm chạp. Ông đã lĩnh hội được ý nghĩa của sự phát hiện tình cờ này là: Sulfhydryl của
các Enzyme đã bị biến tính sẽ bị oxi hoá bởi không khí và Enzyme này lại cuộn lại một cách
tự phát trong dạng hoạt hoá xúc tác. Những nghiên cứu chi tiết sau đó đã chỉ ra rằng hầu như
tất cả hoạt tính Enzyme gốc (original) sẽ được khôi phục nếu nhóm sulfhydryl bị oxi hoá dưới
những điều kiện thích hợp (hình 1..23). Tất cả các đặc tính lý hoá của Enzyme cuộn lại phân
biệt rõ ràng với Enzyme nguyên mẫu (native). Những thí nghiệm này đã chỉ ra rằng thông tin
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 24
http://www.ebook.edu.vn
31. cần để chuyển hoá phức hợp cấu trúc 3 chiều của Ribonuclease nằm ở trong các thứ tự acid
amin. Những nghiên cứu sau này đã xác định một cách tổng quát nguyên lý trung tâm của
sinh học phân tử là thứ tự chuyên hoá các cấu trúc hoá học. Một kết quả khác thu được khi
Ribonuclease đã khử sẽ bị oxi hoá khi ở urea 8M. Chế phẩm này sau đó được thẩm tích để
loại urea. Ribonuclease bị tái oxi hoá theo cách này chỉ có hoạt tính Enzyme 1%.
Hình 1.23. Sự hoàn nguyên của ribonuclease
Tại sao kết quả của thí nghiệm này khác với kết quả trong đó Ribonuclease đã bị khử sẽ
lại tái oxi hoá trong dung dịch không có urea? Lý do là tạo vòng đôi disulfide không đúng
(wrong) ở phân tử khử khi bị tái oxi hoá vì có tới 105 cách của 8 vòng đôi Cystein để hình
thành 4 disulfide; nhưng chỉ có một trong số các hợp chất này là có hoạt tính Enzyme. 104
vòng đôi sai có tên là Ribonuclease "leo trèo" (Scramble). Sau đó Anfinsen đã thấy các
Ribonuclease “leo trèo” này chuyển đổi một cách tự phát thành Ribonuclease nguyên mẫu,
đầy đủ hoạt tính khi cho vào một ít β-mercaptoethanol trong dung dịch nước (hình 1..23). β-
mercaptoethanol được thêm vào sẽ xúc tác sự sắp xếp lại của các vòng đôi disulfide cho đến
khi cấu trúc ban đầu được hoàn nguyên, thời gian mất khoảng 10 giờ. Quá trình này được
thực hiện hoàn toàn bởi việc làm giảm năng lượng tự do nhờ cấu trúc "leo trèo" đã chuyển
thành cấu trúc của Enzyme. Như vậy, dạng ban đầu của Ribonuclease là cấu trúc ổn định nhất
về nhiệt động học. Tuy nhiên, điều quan trọng là việc cuộn lại của nhiều Enzyme lại được sự
trợ giúp bởi Enzyme, nó xúc tác để đạt tới trạng thái năng lượng thấp nhất.
Sự hoà hợp như thế nào của tương tác trung gian để tạo nên sự chuyển ngược từ dạng
không cuộn sang dạng cuộn của một protein? Cấu trúc của một protein có thể được suy luận
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 25
http://www.ebook.edu.vn
32. từ các thứ tự acid amin của nó được không? Những vấn đề này là trung tâm của hoá sinh phân
tử.
Anfinsen (1964) viết: “Cái đập vào tôi gần đây là người ta có thể thật sự thấy được các
thứ tự của một phân tử protein, về sự cuộn lại trong một dạng hình học chính xác giống như
một hàng chữ viết đẹp đẽ trong dạng quy chuẩn và sự tạo mẫu với bản chất cuộn lại của nó,
tạo nên sự hoà hợp với chức năng sinh học”.
6. Sự gắn đặc hiệu và những thay đổi cấu trúc là cơ sở của tác động protein
Bước đầu tiên trong tác động của một protein là việc gắn của nó với phân tử khác.
Protein như là một lớp các đại phân tử độc quyền về khả năng nhận biết và tương tác cao với
các phân tử dẫn suất. Ví dụ như Myoglobin gắn chặt vào một nhóm Hem khi chuỗi
polypeptide của nó đã cuộn lại phần nào. Protein cũng kết hợp với các protein khác để tạo nên
những sự xếp đặt thứ tự cao chẳng hạn như những sợi co giãn ở cơ. Việc gắn các phân tử lạ
vào protein kháng thể có thể làm cho sự miễn dịch phân biệt được giữa mình và không phải
mình. Xa hơn nữa là, sự biểu hiện của nhiều gen bị kiểm soát bởi việc gắn của protein làm
nhiệm vụ nhận dạng các thứ tự DNA đặc hiệu. Protein cũng có khả năng tương tác một cách
đặc hiệu với một dẫy các phân tử vì chúng rất tài tình trong việc hình thành các bề mặt và các
khe bổ cứu. Sự tinh tế của các chuỗi bên trên những bề mặt này và các khe hở có thể làm cho
protein tạo được các liên kết hydrogen, liên kết tĩnh điện, liên kết Valderval với các phân tử
khác.
Như đã nhấn mạnh ở phần mở đầu của chương này, hầu hết tất cả các phản ứng trong hệ
thống sinh học đều được xúc tác bởi những protein được gọi là Enzyme. Bây giờ chúng ta sẽ
đánh giá một cách chính xác là tại sao protein lại giữ vai trò độc quyền trong việc xác định
mẫu hình (pattern) của các vận chuyển hoá học hay khả năng xúc tác của các protein đi từ khả
năng gắn của chúng với các phân tử cơ chất trong những hướng chính xác và ổn định trong
trạng thái quá độ (transidion) và sự bẻ gãy các liên kết hoá học. Nguyên lý cơ bản này có thể
tính được cụ thể bằng một ví dụ đơn giản về sự xúc tác Enzyme, sự hydrat hoá của carbon
dioxide bởi carbonic anhydrase
H2O + CO2 → CHO3- + H+
Carbonic anhydrase làm tăng tốc độ phản ứng lên trên 1.000.000 lần như thế nào? Phần
kích thích tính phản ứng là do tác động của ion kẽm, nó phối hợp các nhóm imidazol của 3
gốc histidine trong Enzyme này. Ion kẽm định vị ở đáy của một khe sâu chừng 15A0 dưới bề
mặt của protein. Gần kề là một nhóm của gốc nhận biết và gắn carbon dioxide. Khi nước gắn
vào ion kẽm thì nó nhanh chóng chuyển thành ion hydroxide, đó là vị trí chính xác để tấn
công vào phân tử dioxide carbon gắn tiếp vào nó (hình 1.24.). Ion kẽm này giúp cho sự định
hướng CO2 cũng như cung cấp một lượng lớn OH-. Carbonic anhydrase cũng giống như
những Enzyme khác, nó là một chất xúc tác cao bởi vì nó đưa cơ chất vào sự gần gũi không
gian và làm thích hợp hướng của các phản ứng.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 26
http://www.ebook.edu.vn
33. H
H
His O
His
O O
His Zn++ C O
His Zn++ C
O
-
O His
His
Hình 1.24. Cơ chế phản ứng của carbon anhydrase. Ion hydroxide và carbon dioxide đã
được sắp đặt một cách chính xác để làm thuận lợi cho việc hình thành bicarbonate bởi sự liên kết
của chúng với Zn2+.
Sự tái diễn khác của xúc tác là việc sử dụng các nhóm tích điện để phân cực cơ chất và
làm ổn định trạng thái quá độ.
.
Hình 1.25. Sự tương
tác Allosteric
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 27
http://www.ebook.edu.vn
34. Điều quan trọng và đáng chú ý nhất là một số protein có nhiều vị trí gắn, các vị trí này
có sự thông tin với nhau. Sự thay đổi cấu trúc cảm ứng bởi việc gắn một phân tử vào một vị
trí trong một protein đã đẩy các vị trí lệch ra xa trên 20A0. Vì thế, protein có thể được xây
dựng để hoạt động như những cầu giao phân tử (molecular swidch) để tiếp nhận, hợp nhất và
truyền các tín hiệu. Nhiều protein có chứa các vị trí điều hoà gọi là vị trí allosteric kiểm soát
việc gắn của chúng với các phân tử khác và làm thay đổi tốc độ phản ứng của chúng (hình
1.25). Ví dụ như, việc gắn oxygen vào nhóm Hem của hemoglobine là kết quả của sự thay đổi
việc gắn H+ và CO2 ở các vị trí xa trong phân tử protein.
Sự kiểm soát allosteric trung gian bởi sự thay đổi cấu trúc trong phân tử protein là trung
tâm của sự điều hoà trao đổi chất. Trong hệ thần kinh, protein kênh nhạy cảm với đa kích
thích hoạt động như các cổng, giống như cổng trong chip của computer
Protein có 2 vị trí gắn có liên quan tới sự thay đổi cấu trúc làm cho nó có khả năng
chuyển đổi năng lượng. Giả sử một protein có một vị trí xúc tác cho sự thuỷ phân adenosine
triphosphate (ATP) thành (ADP) là một phản ứng cho năng lượng. Sự thay đổi từ
Triphosphate tới Diphosphate cảm ứng sự thay đổi vị trí xúc tác, chuyển vị trí gắn sang một vị
trí khác xa hơn trên cùng một protein. Như vậy, enzyme với chức năng như những mô tơ phân
tử làm thay đổi năng lượng liên kết hoá học trong sự vận động trực tiếp như sự co cơ
7. Đặc tính lý hoá của protein
7.1. Protein tồn tại ở sinh vật ở trạng thái keo: Môi trường trạng thái keo của protein
là nước. Tiêu chuẩn của hệ keo phụ thuộc vào kích thước hạt hoà tan (1-150mμ). Đặc tính của
hệ keo là vừa có đặc tính lỏng (tốc độ phản ứng như môi trường lỏng) vừa có đặc tính rắn (có
hình thể nhất định).
Protein là keo ưa nước vì protein mang những nhóm ưa nước (-NH2, -COOH, -OH).
Keo protein có các đặc tính điển hình của keo ưa nước như: gây áp suất thẩm thấu thấp (30-
40mmHg ≈ 0,03-0,04at); khả năng khuếch tán ít; độ nhớt cao; khả năng hấp phụ các chất rất
cao, vì nó có cấu trúc phức tạp, diện tích tiếp xúc với môi trường so với khối lượng rất lớn
nên protein có đặc tính này. Các chất mà protein hấp phụ có thể ở thể hơi, lỏng, rắn, chúng
được liên kết với phân tử protein theo nhiều kiểu liên kết, liên kết này có thể bền nếu là liên
kết hoá học hoặc không bền nếu là liên kết do sự hấp dẫn phân tử hoặc tĩnh điện. Điểm đáng
chú ý là hiện tượng hấp phụ của protein không hỗn loạn mà có tính đặc trưng rõ rệt mà điển
hình là các phản ứng huyết thanh miễn dịch (kháng thể chỉ kết hợp với kháng nguyên tương
ứng). Hiện tượng trương nở của protein cũng có bản chất là hiện tượng hấp phụ, chất hấp phụ
ở đây là nước (protein khô có thể hấp phụ tới 50% khối lượng nước so với bản thân chúng) và
có khả năng khuếch tán ánh sáng, khi cho tia sáng đi qua dung dịch protein ta thấy được các
tia khuếch tán, hiện tượng này gọi là hiện tượng tin đan.
7.2. Lưỡng tính và điểm đẳng điện: Keo protein là keo ở trạng thái mang điện, có thể
dương hoặc âm. Điện tích trong hạt keo là điện tích phân ly của các gốc acid amin dư nhóm
cacboxyl, nhóm amin. Điện tích này có thể dương hoặc âm, điều này phụ thuộc vào số lượng
của các nhóm -COO- và NH3+ trong phân tử protein.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 28
http://www.ebook.edu.vn
35. NH2 COOH NH3+ COO-
⎜ ⎜ ⎜ ⎜
------------------- ------- > --------------------------
⎜ ⎜
COOH COO-
Sự phân ly này còn phụ thuộc vào pH của môi trường. Trị số pH môi trường làm cho độ
phân ly của các gốc đó tiến tới bằng nhau để điện tích triệt tiêu thì giá trị pH đó gọi là điểm
đẳng điện, kí hiệu là pI. Tại điểm đẳng điện hạt keo protein không bền, vì nó mất một yếu tố
là sức đẩy tĩnh điện. Điểm đẳng điện của đa số protein nằm ở vùng dưới 7, phía acid. Ví dụ:
pI của casein là 4,7; albumin là 4,8; globulin là 5,4.
7.3. Hiện tượng mất nguyên tính và sa lắng: Protein tồn tại ổn định trong môi trường
nhất định, khi môi trường thay đổi (pH và t0) làm ảnh hưởng tới cấu trúc bậc III, tới điện
tích... thì một số tính chất của protein thay đổi như khả năng xúc tác của các enzyme bị giảm
sút hoặc mất hẳn, trường hợp đó gọi là trường hợp mất nguyên tính.
Khi tác động của những yếu tố môi trường không sâu sắc hoặc quá nhanh thì phân tử
protein có thể trở lại trạng thái ban đầu (hoàn nguyên - khôi phục lại nguyên tính của nó). Nếu
tác động của các yếu tố môi trường kéo dài và mạnh thì protein bị biến đổi tính chất mà phổ
biến là cấu trúc bậc III hoàn toàn rối loạn, lúc đó một số thuộc tính của trạng thái keo bị mất
như khả năng có điện tích, khả năng thuỷ hoá... và các phân tử protein tụ lại với nhau kết tủa
và sa lắng.
7.4. Tính đặc trưng sinh học: Đây là sự khác nhau của các protein về mặt cấu trúc
(trước hết là bậc I) và chức năng như tính đặc hiệu của enzyme, hiện tượng choáng do việc
truyền máu, hiện tượng không dung hoà khi vá da hoặc cấy ghép mô... Các loại phản ứng này
rất tinh vi và phức tạp. Tính đặc trưng sinh học này được di truyền chặt chẽ qua acid nucleic.
8. Phân loại protein
Theo tính toán của Pauling, trong một con người có khoảng 10 vạn loại protein khác
nhau nên việc phân loại là phức tạp. Hiện nay người ta vẫn theo đề nghị của Hoppezaile và
Dreczen việc phân loại protein là theo 2 lớp lớn là protein đơn giản (protein) và protein phức
tạp (proteid). Protein đơn giản là loại protein mà thành phần cấu tạo chỉ có các acid amin.
Protein phức tạp là loại protein mà thành phần cấu tạo chủ yếu là các acid amin, bên cạnh đó
còn có các nhóm ghép không có bản chất acid amin
8.1. Protein đơn giản (protein): gồm 4 nhóm sau:
8.1.1. Albumin và globulin: Là những protein chức năng phổ biến ở máu và cơ. Chúng
khác nhau về khối lượng phân tử, albumin khối lượng phân tử thấp hơn (2-7 vạn dalton),
globulin 1 triệu dalton (1dalton = 1,66 x 10-24 gam).
Về chức năng: albumin gắn liền với quá trình dinh dưỡng, là nguyên liệu xây dựng mô
bào, giữ áp lực thẩm thấu keo của máu, một phần liên kết với các chất khác để vận chuyển
chúng như với vitamin, các acid béo, cholesterin, một số ion Ca, Mg.... Tiểu phần albumin
chiếm 35-45% protein trong huyết thanh, tỷ lệ này phản ánh cường độ trao đổi chất của cơ
thể. Albumin được tổng hợp nhiều ở gan. Tỷ lệ và hàm lượng albumin trong máu phản ánh
chế độ dinh dưỡng cao hay thấp và chức năng của gan.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 29
http://www.ebook.edu.vn
36. Globulin chiếm phần lớn protein trong huyết thanh, nó bao gồm nhiều loại như α, β, γ-
globulin, chúng có vai trò khác nhau trong cơ thể sống. Hai loại α, β-globulin được tổng hợp
chủ yếu ở gan, chúng gắn liền với quá trình dinh dưỡng như albumin. Tiểu phần α-globulin
liên kết với glucid và lipid tạo thành những phức hợp glucoproteid và lipoproteid, α-globulin
còn liên kết với Hb khi hồng cầu bị vỡ, bằng phương pháp điện di người ta tách được α-
globulin thành 2 tiểu phần α1 và α2-globulin, trong đó α2-globulin có chứa haptoglobin là
yếu tố có liên quan tới Hb. Tiểu phần β-globulin có chứa transferin là yếu tố tham gia vào quá
trình tạo máu cho cơ thể. Tiểu phần γ-globulin do tế bào lâm ba cầu B sinh ra, có vai trò đặc
biệt quan trọng, là tổ hợp các kháng thể, tham gia vào quá trình miễn dịch của cơ thể. Đây là
chỉ tiêu đánh giá khả năng chống bệnh, khả năng thích nghi của cơ thể. Người ta đã tách được
5 nhóm kháng thể có đặc tính miễn dịch khác nhau đó là IgG, IgA, IgM, IgD, IgE.
Chỉ số A/G (Albumin/Globulin) là chỉ số phản ánh tình trạng sức khoẻ, dinh dưỡng của
con vật.
8.1.2. Histon và protamin: là loại protein kiềm tính pI = 8-13. Phân tử chúng chứa
nhiều acid amin kiềm như Arg, Lyz, His...có nhiều trong nhân tế bào, gắn liền với DNA và
giữ vai trò điều hoà hoạt động của DNA, với tính base cao tạo thành poly cation để cho
polyanion là DNA bám vào.
8.1.3. Á protein (proteinoic): là protein của mô liên kết (gân, dây chằng, tóc, xương...)
Đặc tính của chúng là tuy có cấu tạo thuần tuý từ các acid amin nhưng chúng không ở trạng
thái keo (không hoà tan trong nước), cấu trúc thường ở dạng sợi hoặc bó. Đại diện của nhóm
này là:
Colagen: là loại protein có chủ yếu ở mô liên kết, ở da, thành mạch quản, tỷ lệ colagen
tăng là cho da nhăn nheo khi tuổi già. Ở t0 cao phân tử của chúng đổi sang dạng hồ, dạng
gelatin.
Elastin: có nhiều ở mô liên kết gân, dây chằng, tỷ lệ tăng khi tuổi già, không tan trong
môi trường nước nóng như colagen.
Keratin: là chất tạo sừng móng, lông, tóc, đặc tính là có dạng sợi.
Fibroin: là protein của tơ tằm
8.1.4. Prolamin và Glutelin: là protein có nhiều trong hạt ngũ cốc, thành phần không
cân bằng nhiều acid amin Glu, Pro.
8.2. Protein phức tạp (proteid): gồm 5 nhóm sau:
8.2.1. Glucoproteid: là loại protein phức tạp, thành phần chủ yếu là các acid amin,
ngoài ra còn có nhóm ghép là các loại đường hoặc dẫn xuất của đường. Lớp này có vai trò
quan trọng trong cấu trúc màng, gây tính kháng đặc hiệu của màng như màng hồng cầu. Đại
diện của nhóm này là:
Muxin: có ở dịch nhày (nước bọt, bao khớp) có tác dụng bôi trơn, giảm ma sát cơ học
bảo vệ cơ quan, có nhóm ghép là mucoitin bao gồm glucozamin, acid glucoronic, H2SO4.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 30
http://www.ebook.edu.vn
