Đề tài Phân loại protein

MỤC LỤC PHÂN LOẠI PROTEIN 2 Phân loại theo thành phần hóa học 2 Protein đơn giản 2 Protein phức tạp 7 Phân loại theo hình dạng 12 Protein dạng sợi 12 Protein dạng cầu 16 Phân loại theo giá trị dinh dưỡng 18 Ý NGHĨA CỦA VIỆC PHÂN LOẠI PROTEIN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 PHÂN LOẠI PROTEIN Phân loại theo thành phần hoá học: Protein đơn giản: Protein đơn giản(homoprotein) là protein có phân tử chỉ chứa amino acid. ALBUMIN: Albumin Monome Dime Là protein dạng cầu, do gan sản xuất ra và còn được gọi là Albumen, khối lượng phân tử rất khác nhau, từ 12000 – 60000 Da, có thể lên đến 170000 Da. Tan trong nước, đông khi đun nóng, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao (70 – 100% độ bão hoà). Có trong mô tế bào động, thực vật, ovalbumin trong lòng trắng trứng (50%), albumin huyết thanh (serum albumin) trong máu, lactalbumin trong sữa, legumelin trong các loại đậu, leucosin trong hạt lúa mì. Albumin chiếm khoảng 60% protein huyết tương. Lúa mì Lúa mạch đen Lúa mạch Yến mạch Lúa Ngô Glx 21 23 14 13 15 13 Pro 10 12 8 6 5 9 Gly 7 7 10 13 10 10 Cys 3 2 4 7 2 2 Lys 3 3 4 5 5 4 Bảng 1: Thành phần acid amin của albumin trong một số loại hạt (% mol) Chức năng của Albumin: Điều hoà sự phân phối nước trong cơ thể. Duy trì áp suất thẩm thấu. Vận chuyển: Hormone tuyến giáp. Các hormone khác, đặc biệt là những hormone tan trong chất béo. Acid béo. Bilirubin chưa được kết hợp. Các chất ảnh hưởng đến hệ thần kinh. Kết hợp với ion Ca2+. Làm chất đệm pH. GLOBULIN: M từ 100 000 – 300 000 Da, không tan hoặc rất ít tan trong nước, không tan trong acid loãng, tan trong dung dịch loãng của muối trung hoà (NaCl, KCl, Na2SO4, K2SO4), thường bị kết tủa ở nồng độ (NH4)2SO4 bán bão hoà, có thể bị đông bởi nhiệt độ. Là nhóm protein hình cầu, có trong huyết thanh máu, lòng trắng trứng… Ở thực vật, Globulin có trong lá và đặc biệt là trong hạt các cây họ đậu, chiếm khoảng 60-80% protein tổng số các hạt cây này. Ở nhiều hạt hoà thảo, Globulin chỉ chiếm khoảng từ 2-13% protein tổng số của hạt, chủ yếu tập trung ở tầng aloron của hạt. Là một nhóm protein trong huyết tương máu, nồng độ của nó có thể được đo bởi hiện tượng điện chuyên để chẩn đoán những căn bệnh nghiêm trọng. Những dạng Globulin quan trọng nhất là Globulin miễn dịch – Immunoglobulin (Ig), những kháng thể của hệ thống miễn dịch. Chúng được chia thành 5 dạng dựa trên cấu trúc: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM. IgD hay γ-globulin là dạng phổå biến nhất, chiếm 70% tổng số globulin miễn dịch trong máu. Những dạng globulin khác liên quan đến việc vận chuyển các chất như lipid, hormone và các ion vô cơ. Lúa mì Lúa mạch đen Lúa mạch Yến mạch Lúa Ngô Glx 16 17 13 16 15 11 Pro 7 8 7 5 6 6 Gly 9 9 10 10 10 11 Cys 4 2 3 2 4 3 Lys 4 4 5 5 3 5 Bảng 2: Thành phần acid amin của globulin trong một số loại hạt (% mol) PROLAMIN: Không tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng, tan trong ethanol hoặc isopropanol 70-8, chứa phần lớn các acid amin như proline và glutamine (tên prolamin bắt nguồn từ sự ghép tên của 2 acid amin trên), chỉ chứa một lượng rất nhỏ arginine, lysine, histidine. Hầu như chỉ có trong phần nội nhũ chứa tinh bột của hạt hoà thảo, ví dụ: gliadin của hạt lúa mì, hordein của đại mạch, zein của ngô. Lúa mì Lúa mạch đen Lúa mạch Yến mạch Lúa Ngô Glx 38 36 36 35 20 20 Pro 17 19 23 10 5 10 Gly 3 5 2 3 6 3 Cys 2 2 2 3 1 1 Lys 1 1 1 1 1 trace Bảng 3: Thành phần acid amin của prolamin trong một số loại hạt (% mol) + GLIADIN Trong lúa mì prolamin có 2 nhóm chính: Gliadin α, β, γ: M từ 30000 – 45000 Da. Gliadin w: M từ 60000 – 80000 Da. Khi hình thành mạng lưới gluten, các gliadin sẽ liên kết với nhau bằng cầu hydro giữa các gốc glutamine, tạo những sợi có phân tử lượng hàng triệu dalton. Gliadin α, β, γ: 20 acid amin đầu tiên tạo thành “peptide tín hiệu ưa béo”. Peptide này có gốc lysine ở đầu N, tiếp đến là các acid amin ưa béo, cuối cùng là các gốc alanine nối với protein. Có các cầu nối disulfur làm cấu trúc bậc ba chặt và bền. Gliadinw: Hàm lượng glutamine và proline cao. Phần lớn các gốc acid glutamic và acid aspartic đều ở dạng amide. Chứa rất ít hoặc không có cầu disulfur. GLUTELIN: Là protein thực vật, có trong hạt hoà thảo và một số hạt của cây khác, chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng. Ví dụ: glutenin của lúa mì, orizenin của lúa. Lúa mì Lúa mạch đen Lúa mạch Yến mạch Lúa Ngô Glx 31 20 25 19 16 16 Pro 12 10 15 6 5 12 Gly 8 9 7 8 8 7 Cys 1 1 1 1 1 2 Lys 2 4 3 3 3 2 Bảng 4: Thành phần acid amin của glutelin trong một số loại hạt (% mol) + GLUTENIN Khi phá huỷ các cầu disulfur giữa các phân tử glutenin ta thu được 15 tiểu đơn vị gồm 3 kiểu: Kiểu A: Không tan trong ethanol, M thấp (10 000 – 70 000 Da), giàu các acid amin có tính base. Kiểu B: Không tan trong ethanol, M cao (60 000 – 140 000 Da), giàu glycine, proline, glutamine, nghèo cystein, tỉ lệ xoắn α trong phân tử thấp (10 – 15%) Kiểu C: Tan trong ethanol, M từ 35000 – 45 000 Da. HISTONE: Histone là protein kiềm, chứa nhiều acid amin như lysine, arginine. Histone dễ tan trong nước, không tan trong dung dịch amoniac loãng. Có 6 loại Histone: H1, H2A, H2B, H3, H4, Archaeal Histones. Hai trong mỗi loại H2A, H2B, H3, H4 được gọi là hạch histone, tập hợp để hình thành tiểu hạch 8 nucleosome. Những histone tập hợp với ADN được gọi là nhiễm sắc chất. Hai trong mỗi loại Histon liên kết H1 liên kết nuclesome và nơi vào ra của ADN, vì vậy cho phép hình thành trật tự cấu trúc cao hơn. Hạch nucleosome được hình thành từ hai chuỗi H2A-H2B và hai chuỗi H3-H4, hình thành hai nửa gần như đối xứng bởi cấu trúc thứ ba. Histone 4 hạch (H2A, H2B, H3, H4) giống nhau tương đối trong cấu trúc, được bảo tồn trong quá trình tiến hoá và được đặc trưng bởi một motif xoắn. Histone có 5 kiểu tương tác với ADN: Lưỡng cực xoắn ốc từ những vòng xoắn alpha trong H2B, H3 và H4 gây ra một lưới điện tích dương để tích lũy tại điểm tương tác với điện tích âm của nhóm phosphate trên ADN . Liên kết hydro giữa khung xương ADN và nhóm amin trên chuỗi chính của protein histone. Tương tác không phân cực giữa histone và đường deoxyribose trên ADN. Liên kết muối và liên kết hydro giữa chuỗi đường và acid amin cơ bản (đặc biệt là Lysine và Arginine) và phosphate oxygens trên ADN . Sự thêm vào đường rãnh nhỏ không chuyên biệt của H3 và H2B N-đđuôi bậc 3 và 2 đường rãnh nhỏ trên mỗi phân tử ADN . Tính tự nhiên cơ bản cao của Histone đóng góp vào sự hoà tan trong nước của Histone. Histone là chất cần để chuyển hoá protein sau khi đã chuyển hoá bằng enzyme nguyên thuỷ trên đuôi bậc 3 N. Sự biến đổi bao gồm: Methyl hoá, acetyl hoá, phosphoryl hoá, ADP ribosyl hoá. Tất cả đều ảnh hưởng đến việc quy định gen. SCLEROPROTEIN: Scleroprotein không tan trong nước, được dùng chủ yếu cho mục đích cấu trúc trong tế bào sống, thường được tìm thấy trong cấu trúc của xương, tóc, da, móng,… Các phân lớp chính của scleroprotein là: collagen, elastin, keratin. PrOTEIN PHỨC TẠP: Phân tử của protein phức tạp gồm phần protein, gọi là apoprotein và phần không phải protein, gọi là “ nhóm ngoại”. NUCLEOPROTEIN: Nucleoprotein là protein có nhóm ngoại là axit nucleic, apoprotein là polypeptide hay protein có tính kiềm, được tìm thấy trong nhân tế bào và tế bào chất như trong nhiễm sắc thể, ribosome và cả trong virus. Nucleoprotein đóng vai trò quan trọng trong quá trình tái tạo và sao chép ADN, tạo thành ARN và tổng hợp protein. Dựa trên dạng của axit nucleic: ta có acid deoxyribonucleic (ADN), acid ribonucleic (ARN) Dựa trên chức năng sinh học của phức hợp: ta có deoxyribonucleoprotein (phức hợp của ADN và protein) và ribonucleoprotein (phức hợp của ARN và protein). ơDeoxyribonucleoprotein Là thành phần tạo nên vật chất di truyền của tất cả các loài sinh vật và virus. Có chức năng như là cơ sở di truyền hoá học. Hầu như khối lượng của nhiễm sắc thể là do thành phần khối lượng của ADN và protein quy định. Cấu trúc, hoạt tính enzyme của chúng là những yếu tố rất cần thiết trong việc gắn kết, sắp xếp một cách thích hợp các thông tin di truyền đã được mã hoá trong cấu trúc phân tử axit nucleic. ơRibonucleoprotein Thường thấy trong tất cả các tế bào. Đóng vai trò như là một tổ chức trong quá trình tổng hợp protein. Việc hình thành phức hợp này đòi hỏi sự tham gia của ARN thông tin, ARN vận chuyển và ARN ribosome. GLYCOPROTEIN: Nhóm ngoại là saccharide (monosaccharide, oligosaccharide và dẫn xuất của chúng). Nhóm ngoại saccharide có vai trò định hướng glycoprotein trong màng và giữ nhiệm vụ “nhận biết” giữa các tế bào. Hàm lượng saccharide trong phân tử cao (có thể lên đến 80% khối lượng phân tử glycoprotein). Glycoprotein có trong tất cả mô động vật, thực vật, vi sinh vật, trong máu và hormone. LIPOPROTEIN: Nhóm ngoại là lipid. Lipid không tan trong nước nhưng sau khi kết hợp với protein, phần kỵ nước lipid cuộn vào trong, phần apoprotein tạo thành lớp vỏ bọc xung quanh, do đó nó có thể được vận chuyển trong môi trường nước, ví dụ như máu. Lipoprotein đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển lipid trong cơ thể, có trong huyết tương, màng tế bào, óc. Trong huyết tương có một số lipoprotein khác nhau về tỉ trọng và có vai trò khác nhau trong quá trình vận chuyển lipid. Dựa vào tỉ lệ protein và lipid, có 5 loại lipoprotein. Lipoprotein chứa càng nhiều protein thì thuộc nhóm High density lipoprotein, đồng thời phân lượng và kích thước phân tử càng nhỏ. 5 loại lipoprotein gồm: Chylomicrons Very low density lipoproteins(VLDL) Intermediate density lipoproteins(IDL) Low density lipoproteins(LDL) High density lipoproteins(HDL) PHOSPHOPROTEIN: Nhóm ngoại là acid phosphoric, kết hợp với apoprotein qua liên kết este với nhóm –OH của serine hoặc threonine. Phosphoprotein phổ biến trong cơ thể sinh vật, tham gia điều hòa nhiều quá trình quan trọng. Ví dụ: Casein của sữa, vitelin của lòng đỏ trứng. METALLOPROTEIN: Trong phân tử metaloprotein có chứa kim loại như Fe, Mg, Cu, Zn, Mn, Mo,…Liên kết giữa kim loại và apoprotein không bền, liên kết giữa kim loại với protein bền. Nguyên tử Zn trong metalloprotein Nguyên tử Ag trong metalloprotein N Nguyên tử Cu trong metalloprotein CHROMOPROTEIN: Nhóm ngoại là hợp chất có màu. Tùy theo đặc tính của nhóm ngoại, ta có các chromoprotein có màu khác nhau. Ví dụ: hem (porphirin chứa sắt) có màu đỏ là nhóm ngoại của myoglobin. Các chromoprotein có hoạt tính sinh học. cao, tham gia nhiều quá trình sống quan trọng như hô hấp, oxy hoá khử, quá trình thu nhận ánh sáng (rhodopsin). Phân tử Rhodopsin (màu vàng) với giác mạc (màu cam) gắn trên màng tế bào PHÂN LOẠI THEO HÌNH DẠNG: PROTEIN DẠNG SỢI: Collagen: Protein dạng keo đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành xương, sụn, da, gân. Là loại protein được tìm thấy nhiều nhất ở các loài động vật có xương sống. Phân tử của nó thường chứa 3 chuỗi polypeptide rất dài, mỗi chuỗi có khoảng 1000 acid amin xoắn vòng thành đường xoắn ốc 3 phần, làm cho da và gân căng chắc. Khi collagen bị đun sôi, các chuỗi này bị rút lại tạo thành gelatin. Keratin: Keratin tạo thành các lớp ngoài cùng của da, tóc, vảy, móng và lông của các loài động vật. Keratin xoắn thành các vòng cân đối gọi là vòng xoắn anpha. Nhằm bảo vệ cơ thể với môi trường, keratin hoàn toàn không tan trong nước. Với nhiều liên kết disulfide, keratin là loại protein bền vững nhất, có khả năng chống lại hoạt động của các tác nhân thuỷ phân protein. Fibrinogen: Fibrinogen là một loại protein huyết tương giúp đông máu. Với sự xúc tác của enzyme thrombin, fibrinogen chuyển hoá thành các phân tử tơ huyết protein không tan, các tơ huyết này liên kết với nhau tạo thành các cục máu đông. Protein cơ: Myosin, protein chủ đạo trong việc co bóp cơ, kết hợp với một loại protein cơ khác là actin tạo nên actomyosin. Những sợi nhỏ khác nhau của chúng được rút ngắn tạo nên hoạt động co bóp cơ. PROTEIN DẠNG CẦU: Enzyme: Tất cả các enzyme đều là protein dạng cầu kết hợp với các chất khác gọi là chất nền, có tác dụng xúc tác một số lượng lớn các phản ứng hoá học trong cơ thểå. Protein hormone: Các protein này có trong tuyến nội tiết, chúng kích thích các cơ quan, kiểm soát các hoạt động quan trọng trong cơ thể. Ví dụ: Insulin điều chỉnh quá trình chuyển hoá carbohydrate bằng cách kiểm soát lượng glucose trong máu Calcitonin ở tuyến giáp hạ hàm lượng canxi trong máu. Angiogenin kích thích sự phát triển của các mạch máu ở các mô. Hình Angiogenin Kháng thể: Còn gọi là globulin miễn dịch. Kháng thể tạo nên hàng ngàn các protein khác nhau phản ứng với kháng nguyên. Một đơn kháng nguyên có thể dẫn tới sự sản xuất hàng loạt các kháng thể, chúng bám vào các vị trí khác nhau trên phân tử kháng nguyên, trung hoà nó và tách nó ra khỏi máu. Vi ống: Protein dạng cầu có thể hợp lại thành các ống rỗng có lợi trong cấu trúc tế bào. Vi ống dùng để dẫn chất từ nơi này sang nơi khác trong tế bào. Mỗi vi ống được cấu thành từ các phân tử của hai loại protein hình cầu gần nhau, chúng bắt cặp và nối vào đầu của vi ống hình thành nên chiều dài được yêu cầu. Vi ống cũng tạo nên cấu trúc trong của lông mao. Cấu tạo của vi ống PHÂN LOẠI THEO GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG: Protein hoàn hảo: đủ acid amin không thay thế, tỉ lệ thích hợp. Ví dụ: protein của trứng, sữa. Protein không hoàn hảo: không đủ acid amin không thay thế (rau quả), Lysine (ngũ cốc), Methionine (đậu), Tryptophan (bắp). Protein kém hoàn hảo: đủ acid amin không thay thế nhưng tỉ lệ không thích hợp. Ý NGHĨA CỦA VIỆC PHÂN LOẠI PROTEIN Protein có cấu trúc đa dạng và phức tạp nên có nhiều cách phân loại. Việc phân loại protein giúp ta hiểu rõ cấu trúc và chức năng, từ đó biết được các ứng dụng của protein, phục vụ nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. 1. Albumin: Albumin được ứng dụng trong công nghệ dệt, tạo ra tính dính trong thuốc nhuộm, được sử dụng trong quá trình tinh luyện đường và nhiều qui trình quan trọng khác. Ovalbumin được sử dụng trong thực phẩm(ví dụ: rượu), dược phẩm, trong các ngành công nghiệp và các nghiên cứu khác Những nguyên nhân của việc thiếu Albumin: Xơ gan Thiếu chất dinh dưỡng Sự bài tiết quá mức của thận(hội chứng Nephrotic) Sự mất protein quá nhiều trong ruột Tình trạng bệnh cấp tính Ảnh hưởng của việc thiếu Albumin: Chứng sưng ở mắt cá chân(chứng phù edema).Chất lưu có thể tích luỹ trong bụng và phổi(chứng phù phổi pulmonary edema). Nếu sự rối loạn lượng Albumin trong cơ thể do bệnh xơ gan gây ra thì cách duy nhất để chỉnh lượng protein này là ghép gan. 2.Nucleoprotein: Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu nucleoprotein sẽ cung cấp những ứng dụng quan trọng trong việc điều trị các căn bệnh về di truyền, những căn bệnh lây lan do virus và ung thư. 3.Lipoprotein: Enzyme lipoprotein lipase là một enzyme quan trọng việc phân loại và hấp thu các acid béo, lipoprotein qua gan. Qua các theo dõi trên người và trên loài chuột, các nhà khoa học đã đưa ra những kết luận thuyết phục về sự ảnh hưởng của lipoprotein lipase đối với việc phân bố mỡ trên các mô mỡ và mô cơ thông qua việc nghiên cứu quá trình chia nhỏ các hạt mỡ để dự trữ hay giải phóng năng lượng. Tuy nhiên enzyme này cũng gây ra sự mất cân bằng trong việc trao đổi chất qua màng lipoprotein và ảnh hưởng đến sự tăng cân của cơ thể. TÀI LIỆU THAM KHẢO: Sách Hóa Sinh Công Nghiệp – Lê Ngọc Tú(chủ biên) Website: Sinh viên thực hiện: Lê Hoàng Anh - 60500034 Nguyễn Thị Hồng Châu - 60500256 Ngô Anh Thư - 60502874 Nguyễn Anh Thư - 60502875 Vũ Diệu Uyển - 60503471 Hoàng Yến - 60503651