Bài giảng Sinh học B - Sinh học tế bào và hóa sinh (Bản hay)

 polypeptide. Mỗi polypeptide có hai đầu tận cùng, một đầu mang nhóm amine tự do, đâu kia mang nhóm carboxyl tự do. 
Protein được dùng để chỉ đơn vi chức năng, nghĩa là một cấu trúc phức tạp trong không gian chứ không phải đơn thuân là một trình tự amino acid. Một protein có thể được hình thành từ nhiều chuỗi polypeptide. Người ta thường phân biệt cấu trúc của phân tử protein thành bốn bậc: 
5.3.1. Cấu trúc bậc 1: 
 Cấu trúc bậc một Là trinh tự sắp xếp các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc này được giữ vững nhờ liên kết peptide (liên kết cộng hóa trị). Vì mỗi một amino acid có gốc khác nhau, các gốc này có những đặc tính hóa học khác nhau, nên một chuỗi polypeptide ở các thời điểm khác nhau có nhưng đặc tính hóa học rất khác nhau. 
5.3.2. Cấu trúc bậc 2 
Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc được làm bền chủ yếu nhờ liên kết hydrogen được tạo thành giữa các liên kết peptide ở kề gần nhau, cách nhau những khoảng xác định. Do cấu trúc bậc 1 gấp khúc một cách ngẫu nhiên dưới các điều kiện sinh học vì các gốc R khác nhau tác động với nhau theo nhiều cách khác nhau nên cấu trúc bậc 2 xếp thành hai nhóm: xoắn α (α-helix) và lá phiến β. 
Loại α­helix là sợi ở dạng xoắn ốc, cuốn xung quanh một trục, mỗi vòng xoắn có 3,6 gốc amino acid. Trong cấu trúc này có nhiều liên kết hydro với mức năng lượng nhỏ vì vậy nó đảm bảo tính đàn hồi sinh học. 
5.3.2. Cấu trúc bậc 2 
Phiến gấp nếp β : Là chuỗi polypeptid được gấp nếp nhiều lần và đưọc ổn định nhờ các liên kết hydro giữa các nguyên tử của các liên kết peptid trong đoạn kế nhau của chuỗi. Trong liên kết này các mạch đã được kéo căng ra -dễ gấp nếp nhưng rất dễ bị đứt khi kéo căng thêm. 
Cả hai loại cấu trúc này đều tạo nên bởi liên kết hydro giữa các khu vực liên kết peptid của mạch. Nhóm biến đổi R không tham gia vào sự hình thành cấu trúc bậc 2. Cả hai chuỗi có thể cùng có mặt trong phân tử protein. 
Hình 1.13. Cấu trúc bậc 2 của phân tử protein 
5.3.3. Cấu trúc bậc 3 
Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong chuỗi polypeptide, là dạng cuốn lại trong không gian của toàn chuỗi polypeptide, tạo nên cấu trúc không gian ba chiều. 
Cấu trúc bậc 3 đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của các nhóm R trong mạch polypeptit. Các gốc R phân cực hay ion hóa có khuynh hướng quay ra ngoài (ưa H2O) , các gốc R không phân cực có xu thế vùi vào trong (kỵ nước). Cấu trúc bậc 3 giữ được hằng định, bởi lực hút giữa các gốc phân cực hay ion hóa của nhóm chuỗi bên (R). Lực hút của các gốc trên với các phân tử H2O bao quanh hay giữa các liên kết hóa trị giữa các nhóm bên của chuỗi Trong nhiêu protein hinh câu có chứa các gốc cysteine, sự tạo thành các liên kết disulfite giưa các gốc cysteine ơ xa nhau trong chuôi polypeptide, làm cho chuôi bi cuôn lại đáng kê. Các liên kết khác, như liên kết Val der Waal, liên kết tinh điện, phân cực, ky nước và hydrogen giưa các mạch bên cua các gốc amino acid đêu tham gia làm bên cấu truc bậc 3, như protein hinh câu. 
Cấu truc hinh câu cua protein đươc goi là cấu truc bậc ba , là cấu truc cua enzyme. 
5.3.4. Cấu trúc bậc 4 
Là tương tác không gian giữa các chuỗi của các phân tử protein gồm hai hay nhiều chuỗi polypeptide hình cầu . 
Mỗi chuỗi polypeptide này được gọi là một “tiểu đơn vị”. Sự kết hợp giữa các phân tử này chủ yếu là do liên kết hydrogen và kỵ nước mà không có cầu disulfit hoặc bất kỳ liên kết hóa trị nào giữa các tiểu đơn vị.. 
Bằng cách này hai phân tử xác định có thể kết hợp với nhau tạo thành môt dimer. Hemoglobin là một điển hình của protein có cấu trúc bậc 4 
5.4. Phân loại Protein: Có hai nhóm protein Ptotein thuần & Protein tạp 
Protein thuần : gồm các protein được cấu trúc toàn từ các axit amin. 
Protein tạp : gồm protein thuần + nhóm ngoài. 
Ví dụ : lipoprotein gồm protein gắn với lipid glycoprotein gồm protein gắn với glucid Hb trong hồng cầu người là protein tạp (globin + Hem) Bốn chuỗi polypeptit hợp lại thành globin + Hem là nhóm ngoài. 
5.5. Các tính chất của protein 
Tính đặc trưng : đặc trưng bởi thành phần, số lượng, trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử. 
Tính đa dạng 
Tính ổn định tương đối. ( Protein có khả năng biến tính và hồi tính ). 
5.6.Chức năng của protein : Protein có chức năng rất đa dạng 
Vai trò xúc tác: Các enzyme là nhóm protein lớn nhất, có hàng nghìn enzyme khác nhau. Chúng xúc tác cho môi phản ứng sinh hóa nhất đinh. Môi môt bước trong trao đôi chất đêu đươc xuc tác bơi enzyme. 
Vai trò cấu trúc: Protein là yếu tố cấu trúc cơ bản của tế bào và mô như protein màng, chất nguyên sinh, collagen và elastin-protein chủ yếu của da và mô liên kết; keratin -trong tóc, sừng, móng và lông... 
Vai trò vận chuyển : Làm nhiệm vu vận chuyên chất đăc hiệu tư vi tri này sang vi tri khác, vi du vận chuyên O2 tư phôi đến các mô do hemoglobin hoăc vận chuyên acid beo tư mô dự trư đến các cơ quan khác nhơ protein trong máu là serum albumin. 
Vai trò vận động: Môt số protein đưa lại cho tế bào khả năng vận đông, 
Vai trò bảo vệ : Protein bảo vệ có môt vai tro lớn trong sinh hoc miễn dịch. Một nhóm protein bảo vệ khác là protein làm đông máu thrombin và fibrinogen, ngăn cản sự mất máu của cơ thể khi bi thương. 
Vai trò dự trữ : Các protein là nguồn cung cấp các chất cân thiết được gọi là protein dự trữ. 
Các chất có hoạt tính sinh học cao : Một số protein không thực hiện bất kỳ sự biến đổi hóa học nào, tuy nhiên nó điều khiển các protein khác thực hiện chức năng sinh hoc, điều hòa hoạt động trao đổi chất (insulin điều khiển nồng độ đường glucose trong máu). 
6. Các chất xúc tác sinh học 
Các chất xúc tác sinh học bao gồm các enzyme, vitamine, hormone . Chúng là những yếu tố vi lượng nhưng rất cần thiết, chúng hoạt động mạnh trong điều kiện nhẹ nhàng của cơ thể. 
Enzyme có nhiệm vụ xúc tác cho các phản ứng sinh học. 
Nhiều vitamine tham gia vào cấu tạo của enzyme nên cũng tham gia vào các hoạt động của enzyme. 
Các hormone có tác dụng điều hòa chuyển hóa thông qua hoạt động của nó đối với enzyme. 
Ba loại chất này có liên quan mật thiết với nhau. 
6.1. Định nghĩa enzyme : Enzyme là các chất xúc tác sinh học có bản chất là protein . Chúng xúc tác các phản ứng với tính đặc hiệu và hiệu quả cao. Chúng là động lực của các phản ứng sinh học; là công cụ phân tử hiện thực hóa thông tin di truyền chứa trên DNA. 
6.2. Cấu trúc cơ bản của enzyme: Tất cả các enzyme đều là các protein viên (hình cầu). Nói chung cũng như protein, enzyme có cấu trúc rất phức tạp. Mỗi enzyme đều có 1 trung tâm hoạt động. Trung tâm được mô tả như một khe mà phân tử cơ chất có thể lấp vào. Một số amino acid có nhóm R tham gia cấu tạo nên trung tâm hoạt động. Các amino acid tham gia vào trung tâm hoạt động không xếp kề nhau trong mạch polypeptid. 
6.3. Phương thức hoạt động của enzyme 
Mỗi enzyme có một cấu hình lập thể xác định và nó ăn khớp với các phần tử phản ứng hay các cơ chất. Đầu tiên là sự hình thành phức hợp enzyme -cơ chất . 
Mỗi phân tử enzyme có một trung tâm hoạt động , trong quá trình chuyển động của enzyme và cơ chất, khi chúng va chạm đúng hướng với nhau thì cơ chất được bám tạm thời vào vị trí trung tâm hoạt động. 
Enzyme và cơ chất tương tác với nhau để phản ứng xảy ra trong cơ chất, tạo ra các sản phẩm thích hợp rồi chúng rời ra khỏi trung tâm hoạt động của enzyme -từ đó enzyme được tự do để tiếp tục liên kết với cơ chất mới. Cơ chế hoạt động này được mô tả như "khóa" và "chìa". 
Enzyme thường hoạt động một cách đặc hiệu , một enzyme thường chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định với một cơ chất nhất định. 
 Người ta phân ra hai loại enzyme - theo tính chất tương đối : . Enzyme có bản chất protein thuần- chúng đều là các enzyme thủy phân. . Enzyme có bản chất protein tạp-trong đó có hai loại: enzyme có nhóm ngoại gắn chặt (cytocrom) và enzyme có nhóm ngoại dễ tách (như coenzyme). 
Mô hình hoạt động của enzim 
7. Các chất lipid 
Lipid gồm các chất như dầu, mỡ có tính nhờn không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như ether, chlorophorm, benzene, rượu nóng. 
Được tạo nên từ C, H, O nhưng chúng có thể chứa các nguyên tố khác như P hay N . Chúng khác với carbohydrate ở chỗ chứa O với tỷ lệ ít hơn hẳn. 
Hai nhóm lipid quan trọng đối với sinh vật là: nhóm có nhân glycerol và nhóm có nhân sterol . Các nhân này kết hợp với các acid béo và các chất khác nhau để tạo thành nhiều loại lipid khác nhau. 
  7.1.Các acid béo: là các acid hữu cơ có mạch hydrocacbon no như acid palmitic: CH 3 ­(CH 2 ) 14 -COOH, acid stearic: CH 3 -(CH 2 ) 16 -COOH, hoặc có mạch hydrocarbon không no (có nối đôi) như acid oleic: CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH. 
7.2.Glycerid : còn gọi là mỡ trung tính. Do sự kết hợp của một phân tử glycerol với 3 phân tử acid béo (triglycerid). Sáp ong là một loại glycerid. 
7.3. Phospholipid : Là những lipid được tạo nên do sự kết hợp của hai nhóm -OH của một phân tử glycerol với 2 phân tử acid béo, còn nhóm OH thứ ba gắn với 1 phân tử H3PO4 . Tiếp theo phosphate lại gắn với các nhóm nhỏ khác phân cực (rượu). 
Các phân tử phospholipid có 1 đầu ưa nước và đuôi kỵ nước. Đầu ưa nước phân cực ­chứa acid phosphoric. Đuôi kỵ nước không phân cực gồm các chuỗi bên của các acid béo. Các phospholipid và glycolipid tạo nên lớp màng lipid đôi là cơ sở của tất cả màng tế bào. 
7.4. Các lipid khác: 
Các steroid và polyisoprenoid được coi là các lipid theo tính không hoà tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Cả hai đều gồm các đơn vị nhỏ là isoprene. 
Steroid là este do sự kết hợp của một phân tử rượu với acid béo. Quan trọng nhất là cholesterol thường gặp trong cấu trúc màng tế bào, testosterol là hormone sinh dục đực... 
7.5.Vai trò của Lipid 
Các lipid giữ vai trò quan trọng trong tế bào , là nguồn dự trữ dài hạn của sinh vật như lớp mỡ dưới da , quanh phủ tạng . 
Các phospholipid và cholesterol là thành phần chủ yếu của các màng tế bào . Chống mất nhiệt và cách nhiệt 
Lipid còn là thành phần của một số vitamin như vitamin D và là dung môi của nhiều vitamin (A, D, E, K, ...) 
*