Sinh học tế bào ( phần 13) Protein Acid amin docx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (332.55 KB, 5 trang )
Sinh học tế bào ( phần 13)
Protein
Acid amin - đơn vị cấu trúc protein
Thành phần cấu tạo nên protein là các acid amin. Acid amin là hợp chất
hữu cơ chứa 2 nhóm cơ bản: amin (NH
2
) và cacboxyl (COOH) với công
thức cấu tạo tổng quát là:
Các Aa được phân biệt nhau bởi gốc R. Trong protein có 20 loại acid
amin khác nhau.
Cấu tạo protein
1. Cấu tạo protein bậc I
Từ các acid amin, nhờ liên kết peptid nối chúng lại với nhau tạo
nên chuỗi polypeptid:
Chuỗi polypeptid là cơ sở cấu trúc bậc I của protein. Tuy nhiên, không
phải mọi chuỗi polypeptid đều là protein bậc I. Nhiều chuỗi polypeptid
chỉ tồn tại ở dạng tự do trong tế bào mà không tạo nên phân tử protein.
Những chuỗi polypeptid có trật tự acid amin xác định thì mới hình thành
phân tử protein. Người ta xem cấu tạo bậc I của protein là trật tự các acid
amin có trong chuỗi polypeptid. Thứ tự các acid amin trong chuỗi
có vai trò quan trọng vì là cơ sở cho việc hình thành cấu trúc không
gian của protein và từ đó qui định đặc tính của protein.
Phân tử protein ở bậc I chưa có hoạt tính sinh học vì chưa hình thành nên
các trung tâm hoạt động. Phân tử protein ở cấu trúc bậc I chỉ mang tính
đặc thù về thành phần acid amin, trật tự các acid amin trong chuỗi.
Trong tế bào protein thường tồn tại ở các bậc cấu trúc không gian. Sau
khi chuỗi polypeptid - protein bậc I được tổng hợp tại ribosome, nó
rời khỏi ribosome và hình thành cấu trúc không gian (bậc II, III, IV)
rồi mới di chuyển đến nơi sử dụng thực hiện chức năng của nó.
2. Cấu tạo protein bậc II
Từ cấu trúc mạch thẳng của protein (cấu trúc bậc I), hình thành các
liên kết nội phân tử, đó là liên kết hyđro làm cho chuỗi mạch thẳng
cuộn xoắn lại tạo nên cấu trúc bậc II của protein. Cấu trúc bậc II của
protein là kiểu cấu trúc không gian ba chiều.
Sở dĩ chuỗi polypeptid có thể cuộn xoắn lại được là do trong các liên kết
trên chuỗi polypeptid thì liên kết peptid (C - N) là liên kết bền vững, còn
các liên kết xung quanh nó (Ca - C) (Ca - N) là liên kết yếu có thể quay
quanh trục của liên kết peptid:
Liên kết 1: liên kết peptid là liên kết bền vững. Liên kết 2: liên kết Ca - C
là liên kết yếu.
Liên kết 3: liên kết Ca - N là liên kết yếu.
Do các liên kết (Ca - C) (Ca - N) có thể quay quanh liên kết peptid (C -
N) nên chuỗi polypeptid có thể cuộn xoắn lại tạo cấu trúc bậc II của
protein.
Có nhiều kiểu cấu trúc protein bậc II khác nhau, phổ biến nhất là xoắn α,
gấp nếp β, xoắn colagen.
* Xoắn a. Trong kiểu xoắn này, chuỗi polypeptid xoắn lại theo kiểu xoắn
ốc. Mỗi vòng xoắn có 3,6Aa, khoảng cách giữa 2 Aa là 1,5 A
o
. Vậy chiều
dài một vòng xoắn là 5,4 A
o
. Các Aa liên kết với nhau bằng liên kết
hyđro để tạo sự xoắn.
Cấu trúc xoắn α
Cấu trúc protein bậc II dạng xoắn lò xo do nhiều liên kết hyđro
tạo nên, nhưng năng lượng của mỗi liên kết rất nhỏ nên xoắn a có thể
được kéo dài ra hay co ngắn lại như 1 chiếc lò xo. Tính chất này cho phép
giải thích khả năng đàn hồi cao của các protein hình sợi dạng lò xo.
Cấu trúc bậc II dạng xoắn a là cơ sở hình thành cấu trúc protein hình cầu
hay hình sợi xoắn.
* Gấp nếp b. Từ 2 đến nhiều chuỗi polypeptid có thể hình thành cấu trúc
bậc II theo dạng gấp nếp b. Trước hết, từng chuỗi tự gấp nếp theo dạng
cấu trúc lượn sóng nhờ sự linh động của các liên kết (Ca - C) và (Ca - N)
trong chuỗi polypeptid. Sau đó, giữa 2 chuỗi gần nhau hình thành liên kết
hydro: nhóm CO của chuỗi này liên kết với nhón NH của chuỗi kia tạo
nên một thể thống nhất.
Cấu trúc gấp nếp β
Cấu trúc protein theo dạng gấp nếp b cho phép phân tử có thể gấp lại ở
bất kỳ vị trí nào trong chuỗi, nhưng nếu kéo căng ra dễ dàng bị đứt.
protein bậc II theo dạng gấp nếp β là cơ sở tạo nên phân tử protein dạng
sợi như fibrion.
* Xoắn colagen. Cấu trúc bậc II theo dạng xoắn colagen chỉ có ở
loại protein colagen. Đây là dạng xoắn a đặc biệt. Từ 3 chuỗi
polypeptid ở dạng xoắn a, chúng lại xoắn vào với nhau tạo nên sợi siêu
xoắn - xoắn cấp 2.
Cấu trúc bậc II của protein là sự chuyển giao giữa cấu trúc mạch thẳng
(bậc I) sang cấu trúc không gian. Protein ở dạng cấu trúc bậc II chưa hình
thành các tâm hoạt động nên chưa có hoạt tính sinh học. Bởi vậy, các
protein chức năng (protein enzyme, protein vận chuyển ) không tồn tại ở
dạng bậc II này. Chỉ có một số protein cấu trúc mới tồn tại ở cấu trúc bậc
II như protein vắt qua màng, protein trong sợi cơ
3. Cấu tạo protein bậc III
Từ cấu trúc bậc II, nhờ các loại liên kết khác nhau như liên kết disunfit,
liên kết ion, liên kết kỵ nước nối các Aa ở các vị trí khác nhau lại với
nhau làm cho phân tử protein cuộn xoắn lại chặt hơn, chuyển từ cấu trúc
dạng sợi sang cấu trúc dạng khối (cầu, bầu dục ).
Cấu trúc bậc III của protein tạo ra phụ thuộc sự có mặt các gốc R chứ
không còn liên quan đến liên kết hydro như trong cấu trúc bậc II.
Mức độ cuộn xoắn, mức độ cấu trúc bậc III của phân tử protein phụ thuộc
sự có mặt và vị trí của các Aa có khả năng tạo nên các loại liên kết ion,
disunfit, kỵ nước. Bởi vậy, thành phần Aa khác nhau sẽ tạo nên cấu trúc
bậc III không giống nhau.
Ở cấu trúc bậc III, phân tử protein đă hình thành các trung tâm hoạt động
do có điều kiện để tập hợp các Aa thích hợp lại gần nhau để tạo tâm hoạt
động. Đã có tâm hoạt động nên protein bậc III có hoạt tính sinh học và
tham gia thực hiện các chức năng sinh học của chúng như chức năng xúc
tác (enzyme), chức năng điều tiết (nguyên sinh chất), chức năng vận
chuyển
Cấu trúc không gian của prôtêin
4. Cấu tạo protein bậc IV
Ở một số phân tử protein còn có cấu trúc phức tạp hơn. Trong các phân tử
này, có một số phân tử protein bậc III có cùng chức năng liên kết lại với
nhau nhờ liên kết hấp dẫn để tạo nên phân tử protein lớn hơn, phức tạp
hơn - protein bậc IV.
Ví dụ phân tử hemoglobin (Hb) gồm 4 phân tử protein bậc III kết hợp lại:
2 tiểu thế β và 2 tiểu thế α. Mỗi tiểu thể là một phân tử protein bậc III.
Hai phân tử dạng α và dạng β có cấu trúc khác nhau làm cho chúng có thể
ăn khớp vào nhau nhờ lực hút tĩnh điện. Giữa các tiểu thể không hình
thành liên kết cộng hoá trị nên chúng dễ tách rời ra thành các protein độc
lập ở cấu trúc bậc III.
