Giáo trình Hóa Sinh học - Chương 3 Protein

hản ứng Millon: gốc Tyr tác dụng với thuỷ ngân nitrate trong 
HNO đặc tạo thành kết tủa màu nâu đất. 3
• Phản ứng Saccaguichi: gốc Arg tác dụng với dung dịch kiềm của 
α-naphtolvà hypobromitecho màu đỏ anh đào. 
• Phản ứng Adamkievich: gốc Trp tác dụng với glyoxylic acid và 
H SO đặc tạo thành vòng tím đỏ ở mặt phân cách. 2 4
3.3.2.2. Tính chất và chức năng sinh học của protein 
Protein là hợp chất hữu cơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất trong cơ 
thể sống, về mặt số lượng, nó chiếm không dưới 50% trọng lượng khô của 
tế bào. Từ lâu, đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt động sống trong cơ 
thể sinh vật, ngoài vai trò là thành phần chính trong cấu trúc của tế bào và 
mô, protein còn có nhiều chức năng phong phú khác quyết định những đặc 
điểm cơ bản của sự sống như sự truyền đạt thông tin di truyền, sự chuyển 
hoá các chất do các enzyme, các kháng thể chống lại bệnh tật, các hormon 
dẫn truyền các tín hiệu trong tế bào v.v... đều có bản chất là các protein. 
Trong cơ thể protein có một số vai trò sau đây: 
- Chức năng tạo hình 
Ngoài các protein làm nhiệm vụ cấu trúc như vỏ virus, màng tế 
bào, còn gặp những protein thường có dạng sợi như: sclerotin có trong lớp 
vỏ ngoài của sâu bọ; fibroin của tơ tằm, nhện; collagen, elastin của mô 
liên kết, mô xương. Collagen đảm bảo cho độ bền và tính mềm dẻo của 
mô liên kết. 
- Chức năng xúc tác 
Hầu hết các phản ứng xẩy ra trong cơ thể đều do các protein đặc 
biệt đóng vai trò xúc tác, những protein đó được gọi là các enzyme. Mặc 
dù gần đây người ta đã phát hiện được một loại RNA có khả năng xúc tác 
quá trình chuyển hoá tiền RNA thông tin (pre-mRNA) thành RNA thông 
tin (mRNA), nghĩa là enzyme không nhất thiết phải là protein. Nhưng định 
nghĩa có tính chất kinh điển: enzyme là những protein có khả năng xúc tác 
74 
đặc hiệu cho các phản ứng hoá học, là chất xúc tác sinh học vẫn có ý nghĩa 
đặc biệt quan trọng. Hiện nay người ta biết được khoảng 3.500 enzyme khác 
nhau, nhiều enzyme đã được tinh sạch, kết tinh và nghiên cứu cấu trúc. 
 - Chức năng bảo vệ 
 Ngoài vai trò là thành phần chính trong xúc tác, cấu trúc của tế bào 
và mô, protein còn có chức năng chống lại bệnh tật để bảo vệ cơ thể. Đó là 
các protein tham gia vào hệ thống miễn dịch, đặc biệt nhiều loại protein 
thực hiện các chức năng riêng biệt tạo nên hiệu quả miễn dịch đặc hiệu và 
không đặc hiệu. Các protein miễn dịch được nhắc đến nhiều hơn cả là các 
kháng thể, bổ thể và các cytokine. 
Ngoài ra protein còn tham gia vào quá trình đông máu để chống 
mất máu cho cơ thể hoặc một số loài có thể sản xuất ra những độc tố có 
bản chất là protein như enzyme nọc rắn, lectin v.v...,có khả năng tiêu diệt 
kẻ thù để bảo vệ cơ thể. 
- Chức năng vận chuyển 
Trong cơ thể có những protein làm nhiệm vụ vận chuyển như 
hemoglobin, mioglobin, hemocyanin vận chuyển O2, CO và H+ 2 đi khắp 
các mô, các cơ quan trong cơ thể. Ngoài ra còn có nhiều protein khác như 
lipoprotein vận chuyển lipid, ceruloplasmin vận chuyển đồng (Cu) trong 
máu v.v...Một trong những protein làm nhiệm vụ vận chuyển được nhắc 
đến nhiều nhất đó là hemoglobin. 
- Chức năng vận động. 
Nhiều protein làm nhiệm vụ vận động co rút như myosin, actin ở 
sợi cơ, chuyển vị trí của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào v.v... 
-Chức năng dự trữ và dinh dưỡng 
Các protein làm nhiệm vụ dự trử như casein của sữa, ovalbumin của 
trứng, feritin của lách (dữ trữ sắt) v.v...Protein dữ trữ này chính là nguồn cung 
cấp dinh dưỡng quan trọng cho các tổ chức mô, phôi phát triển. 
- Chức năng dẫn truyền tín hiệu thần kinh 
Nhiều loại protein tham gia vào việc dẫn truyền tín hiệu thần kinh đối 
với các kích thích đặc hiệu như: sắc tố thị giác rodopsin ở màng lưới mắt. 
- Chức năng điều hoà 
Các protein làm nhiệm vụ điều hoà quá trình trao đổi chất thông 
qua tác động lên bộ máy thông tin di truyền như các hormon, các protein 
ức chế đặc hiệu enzyme đều có chức năng điều hoà nhiều quá trình trao 
đổi chất, chẳng hạn các protein repressor ở vi khuẩn có thể làm ngừng quá 
trình sinh tổng hợp enzyme từ các gen tương ứng. 
75 
- Chức năng cung cấp năng lượng 
Protein cũng là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho mọi 
hoạt động sống trong cơ thể. Trong cơ thể các protein bị phân giải thành 
các amino acid, từ đó tiếp tục tạo thành hàng loạt các sản phẩm, trong đó 
có các ceto acid, aldehyde và carboxylic acid. Các chất này đều bị oxy hoá 
dần dần tạo thành CO và H O đồng thời giải phóng ra năng lượng. 2 2
3.3.3. Phân loại protein 
Protein là hợp chất đa dạng về thành phần cấu trúc, chức năng; 
khối lượng phân tử của chúng cũng rất khác nhau (bảng 3.6). Do đó sự 
phân loại protein có thể dựa vào những mục đích khác nhau. Có hai cách 
phân loại thông thường nhất: 
3.3.3.1. Phân loại theo hình dạng 
- Protein dạng sợi 
Có hình dạng dài, thường là hình sợi, chiều dài của phân tử protein 
sợi lớn hơn đường kính của nó hàng trăm lần. Protein sợi tương đối bền 
vững, không tan trong nước và dung dịch muối loãng, các chuỗi 
polypeptide của protein sợi nằm dọc theo một trục thành những sợi dài. 
Protein sợi là yếu tố cấu trúc cơ bản của mô liên kết ở động vật cao cấp, 
thí dụ collagen ở gân và mô xương,elastin ở mô liên kết đàn hồi, α-keratin 
ở tóc da v.v... 
- Protein dạng cầu 
Có dạng gần như hình cầu hoặc hinh bầu dục, chiều dài của phân tử 
protein cầu có thể lớn hơn đuờng kính của nó từ 3 đến 10 lần. Protein cầu không 
bền vững băng protein sợi, đa số tan trong dung dịch nước và dễ khuyếch tán, 
thường có chức năng hoạt động sống của tế bào như các enzyme, các hormon, các 
protein vận chuyển như albumin huyết thanh, hemoglobin v.v... 
- Protein dạng trung gian 
Một số protein dạng trung gian, vừa có đặc điểm của protein sợi, 
vừa có đặc điểm của protein cầu. Thí dụ myosin (yếu tố cấu trúc và chức 
năng quan trong của cơ) có cấu trúc hình que dài là đặc điểm của protein 
sợi, nhưng lại tan trong dung dịch muối là đặc điểm của protein cầu. 
Ngoài ra, trong nhóm trung gian này còn có chất tiền thân của fibrin là 
fibrinogen. 
3.3.3.2. Phân loại theo thành phần hoá học 
Protein gồm hàng trăm, hàng ngàn, thậm chí hàng vạn amino acid 
nối với nhau bằng liên kết peptide tạo nên một hay nhiều chuỗi 
polypeptide có cấu trúc rất phức tạp. 
76 
 Căn cứ sự có hay vắng mặt của một số thành phần có bản chất 
không phải protein mà người ta chia protein thành hai nhóm: 
Bảng: 3.6 Khối lượng (MW) và cấu trúc phân tử của một số protein 
Protein Khối lượng 
(Dalton) 
Số gốc 
amino acid 
Số chuỗi 
polypeptide 
1 29 3482 Glucagon 
2 51 5733 Insulin 
1 124 12.640 Ribonuclease (tụy bò) 
1 129 13.930 Lysozyme (lòng trắng trứng) 
1 153 16.890 Myoglobin (tim ngựa) 
3 241 22.600 Chymotripsin (tụy bò) 
4 574 64.500 Hemoglobin (người) 
1 550 68.500 Albumin (huyết thanh người) 
4 800 96.000 Hexokinase (men bia) 
4 975 117.000 Tryptophan-synthetase (E.coli) 
4 1.250 149.000 γ-globulin (ngựa) 
4 4.100 495.000 Glycogen-phosphorylase (cơ thỏ) 
40 8.300 1.000.000 Glutamate-dehydrogenase (gan bò) 
21 20.000 2.300.000 Synthetase của acid béo (men bia) 
2.130 336.500 40.000.000 Virus khảm thuốc lá 
- Protein đơn giản 
Protein đơn giản là những protein mà phân tử của chúng gồm toàn 
amino acid. Thí dụ một số enzyme của tuỵ bò như ribonuclease gồm 
toàn amino acid nối với nhau thành một chuỗi polypeptide duy nhất 
(có 124 gốc amino acid, khối lượng phân tử 12.640), chymotrypsin gồm toàn 
amino acid nối với nhau thành ba chuỗi polypeptide (có 241 gốc amino acid, 
khối lượng phân tử 22.600) v.v...Dựa theo khả năng hoà tan trong nước hoặc 
trong dung dịch người ta có thể chia các protein đơn giản ra một số nhóm nhỏ 
như: 
- Albumin: tan trong nước, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá 
cao (70-100%). 
- Globulin: không tan hoặc tan ít trong nước, tan trong dung dịch loãng 
của một số muối trung tính như NaCl, KCl, Na2SO4..., và bị kết tủa ở nồng độ 
muối (NH4)2SO4 bán bão hoà. 
- Prolamin: không tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng, tan 
trong ethanol, isopropanol 70-80%. 
77 
- Glutein: chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng. 
- Histon: là protein có tính kiềm dễ tan trong nước, không tan trong 
dung dịch amoniac loãng. 
- Protein phức tạp 
Protein phức tạp là những protein mà phân tử của chúng ngoài các 
amino acid như protein đơn giản còn có thêm thành phần khác có bản chất 
không phải là protein còn gọi là nhóm thêm (nhóm ngoại). Tuỳ thuộc vào 
bản chất của nhóm ngoại mà người ta chia các protein phức tạp ra các 
nhóm nhỏ và thường gọi tên các protein đó bắt đầu bằng tiếp đầu ngữ chỉ 
bản chất nhóm ngoại: 
- Lipoprotein: nhóm ngoại là lipid. 
- Nucleoprotein: nhóm ngoại là nucleic acid. 
- Glucoprotein: nhóm ngoại là carbohydrate và dẫn xuất của nó. 
- Phosphoprotein: nhóm ngoại là phosphoric acid. 
- Chromoprotein: nhóm ngoại là hợp chất có màu. Tuỳ theo tính 
chất của từng nhóm ngoại mà có những màu sắc khác nhau như đỏ (ở 
hemoglobin), vàng (ở flavoprotein)... 
78 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tài liệu tiếng Việt 
1. Trần Thị Ân, Đái Duy Ban, Nguyễn Hữu Chấn, Đỗ Đình Hồ, Lê Đức 
Trình. 1980. Hoá sinh học. NXB Y học, Hà Nội 
2.Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng. 1999. Hoá sinh học. NXB Giáo 
dục, Hà Nội. 
3. Nguyễn Lân Dũng, Phạm Văn Ty, Nguyễn Đình Quyến. 1999. Vi sinh 
vật học. NXB Giáo dục,Hà Nội. 
4. Lê Đức Trình. 1998. Hormon. NXB Y học. Hà nội 
Tài liệu tiếng Anh 
1. Dennison C. 2002. A Guide To Protein Isolation. Kluwer Academic 
Publishers. New York, Boston, Dordrecht, Lodon, Moscow. 
2. Fersht A., 1998, Structure and Mechanism in Protein Science, W. H. 
Freeman, 3rd Rev Edit. 
th3. Lehninger A. L. 2004. Principle of Biochemistry, 4 Edition. W.H 
Freeman, 2004 
4. Liebler D. C. 2002. Introduction to proteomics. Humana Press Inc. 
Totuwa, New Jersey. 
5. Lodish H, 2003. Molecular Cell Biology. 5th ed, W.H Freeman, 2003 
6. Walker J. M. 1996. The Protein Protocols Hand book. 2nd ed. Humana 
Press Inc. Totuwa, New Jersey.