Bài giảng Hoá học acid amin-protein & Hemoglobin - Trần Huy Thịnh

LOGO 
PowerPoint Template 
Add your company slogan 
Trường Đại học Y Hà Nội 
Hanoi Medical University 
HOÁ HỌC ACID AMIN-PROTEIN & 
HEMOGLOBIN 
TS. Trần Huy Thịnh 
Dept. of Biochemistry, HMU 
1.  Trình bày được cách phân loại acid amin, viết được 
công thức cấu tạo của 20 acid amin 
2.  Trình bày được các liên kết hóa học trong phân tử 
protein và các bậc cấu trúc của phân tử protein 
3.  Trình bày được tính chất của acid amin và protein 
4.  Trình bày được chức năng của protein 
5.  Trình bày được cấu trúc của Hb và Myoglobin 
6.  Trình bày được những loại Hb ở người bình thường 
MỤC TIÊU 
-  Protein: phân tử hữu cơ phong phú nhất 
-  Cơ sở cấu trúc tế bào, mô; cơ sở vật chất của hoạt động 
sống 
-  Gồm 1 hoặc nhiều chuỗi polypeptid 
-  Acid amin là đơn vị cấu tạo nên protein 
-  Gồm 20 aa tính đa dạng và đặc thù 
ĐẠI CƯƠNG 
ĐẠI CƯƠNG 
a : ánh sáng của đom đóm do Pro Luciferin + ATP 
(enzym: luciferase) 
b: Hồng cầu chứa: Pro vận chuyển oxy Hemoglobin 
c: Keratin cấu tạo nên sừng tê giác 
HÓA HỌC ACID AMIN 
Amino group 
Carboxylic group 
-  Gồm –COOH và –NH2 cùng gắn vào Cα 
-  Công thức: 
-  R: H, hydrocarbon, -SH, -OH, -NH2, -COOH 
1. CẤU TẠO 
Prolin 
α 
-  Tên aa là tên thường gọi (xuất phát từ nguồn gốc tìm thấy 
đầu tiên) 
-  VD: asparagine tìm thấy từ măng tây (asparagus) glycine 
có vị ngọt (glykos – Hy lạp) 
-  Viết tắt: 3 chữ cái hoặc 1 chữ cái 
-  Ví dụ: Alanin (Ala hoặc A) 
1. CẤU TẠO 
1. CẤU TẠO 
Tên aa 3 chữ 1 chữ Tên aa 3 chữ 1 chữ 
Alanine Ala A Leucine Leu L 
Arginine Arg R Lysine Lys K 
Asparagine Asn N Methionine Met M 
Aspartic acid Asp D Phenylalanine Phe F 
Cysteine Cys C Proline Pro P 
Glutamic Acid Glu E Serine Ser S 
Glutamine Gln Q Threonine Thr T 
Glycine Gly G Tryptophan Trp W 
Histidine His H Tyrosine Tyr Y 
Isoleucine Ile I Valine Val V 
-  2 quy ước đánh số: C1 có OXH cao nhất 
-  ở aa có dị vòng: dùng số 
1. CẤU TẠO 
-  Đồng phân quang học (trừ glycin – R: H) 
-  Tự nhiên: dạng L 
1. CẤU TẠO 
1. CẤU TẠO 
Chỉ có đồng phân dạng L tham gia cấu tạo protein 
2. PHÂN LOẠI AA 
Nhóm 1: 
R không phân cực (7): 
Gly (G), Ala (A), Val 
(V), Leu (L), Ile (I), 
Pro (P), Met (M) 
 Cách 1: 
20 acid amin: 5 nhóm 
  Nhóm 1: 
  Có khuynh hướng liên kết với nhau thành nhóm trong Protein 
nhờ tương tác kỵ nước 
  Glycin: đơn giản nhất, R nhỏ nhất – ko tham gia vào tương tác 
kỵ nước 
  Methionin: 1 trong 2 aa có chứa S, chứa thioether không phân 
cực 
  Proline: chuỗi bên béo với 1 cấu trúc vòng riêng biệt. Giảm tính 
linh hoạt của chuỗi polypeptid ở chỗ chứa Prolin 
2. PHÂN LOẠI 
  Nhóm 2: R nhân thơm (3): Phe (P), Tyr (T), Trp (W) 
2. PHÂN LOẠI 
  Nhóm 2: 
  Chuỗi bên có nhân thơm, ko phân cực, tham gia tương tác 
không phân cực 
  -OH của tyrosin tạo lk hydro 
  Hấp thụ UV – protein hấp thu 
as có λ = 280 nm 
2. PHÂN LOẠI 
  Nhóm 3: R base, (+) (3): Lys (K), Arg (R), His (H) 
2. PHÂN LOẠI 
2. PHÂN LOẠI 
Nhóm 4: R phân cực, 
ko tích điện (5): 
Ser (S), 
Thr (T), 
Cys (C), 
Asn (N), 
Gln (Q) 
  Nhóm 5: R acid, (-) (2): Asp (D), Glu (E) 
2. PHÂN LOẠI 
 Cách 2: 20 acid amin: 2 nhóm 
  aa mạch thẳng: aa trung tính, acid và base 
  aa mạch vòng: aa nhân thơm, aa mạch vòng 
  aa ít gặp: dẫn xuất aa (hydroprolin, hydrolysin), 
ornitin, citrulin 
2. PHÂN LOẠI 
Nonessential Essential 
Alanine Arginine* 
Asparagine Histidine * 
Aspartate Valine 
Cysteine Lysine 
Glutamate Isoleucine 
Glutamine Leucine 
Glycine Phenylalanine 
Proline Methionine 
Serine Threonine 
Tyrosine Tyrptophan 
Acid amin cần thiết và không cần thiết 
One way to remember the 9 essential amino acids is with 
the memonic VF WITH MLK (Very Full With Milk): 
V Valine 
F Phenylalanine 
W Tryptophan 
I Isoleucine 
T Threonine 
H Histidine 
M Methionine 
L Leucine 
K Lysine 
-  Tan trong nước, không tan trong ether 
-  -NH2: phản ứng với HNO2 
-  -COOH: + kiềm, +alcol 
-  Tạo peptid 
-  Tính lưỡng cực 
3. TÍNH CHẤT 
pH pHi pH < < 
4. PEPTID 
- aa liên kết peptid 
-  di, oligo, polypeptid 
-  C1(-NH2) – đầu N tận :Cn(-COOH) – đầu C tận 
-  Hoạt tính sinh học: vasopressin (tái hấp thu ở ống thận), 
gastrin (dạ dày- HCl), glucagon 
HÓA HỌC PROTEIN 
  Phân loại: Theo hình dạng 
  Protein hình sợi: chiều dài/chiều rộng > 10 
  Protein hình cầu: tỷ lệ này < 10 
  Phân loại: Theo cấu tạo 
  Protein thuần: Chỉ do aa cấu tạo lên 
  Protein tạp: nhóm ngoại 
1. PHÂN LỌAI 
4. LIÊN KẾT PEPTID 
Chuỗi Acid amin 
Liên kết Peptid 
- Cấu trúc bậc một của protein là do số lượng, loại và trình tự 
sắp xếp các acid amin trong chuỗi polypeptid tạo nên. 
- Liên kết quyết định cấu trúc bậc 1 là liên kết peptid. 
Các protein khác nhau có cấu trúc bậc một khác nhau. 
Cấu trúc bậc hai 
Cấu trúc bậc hai của protein là sự sắp xếp trong không gian các 
nguyên tử tham gia tạo bộ khung của chuỗi polypeptid 
Chuỗi polypeptid có thể xoắn lại tạo hình xoắn alpha (α-helix) hoặc 
tạo cấu trúc gấp nếp beta 
Xoắn alpha và gấp nếp beta là cấu trúc bậc 2 của phân tử protein 
Alpha helix Gấp nếp Beta 
Xoắn alpha (Alpha Helix) 
- Chuỗi acid amin xoắn lại trong 
không gian theo hình lò xo 
- Liên kết hydro ổn định cấu trúc bậc 
2 (-NH của C1 và -CO của C4) 
Liên kết 
HYDRO 
Cấu trúc tấm Beta 
Chuỗi acid amin gấp lại nhiều lần tạo các chuỗi đối song. 
Liên kết H bình ổn cấu trúc gấp nếp 
- Tất cả các protein hình cầu có 
cấu trúc bậc 3. 
- Các phân tử protein có cấu trúc 
bậc 2 bẻ và gập lại tạo cấu trúc 
không gian 3 chiều hình cầu. 
- Myoglobin là protein hồng cầu 
có trong tế bào cơ. Các liên kết 
H, liên kết ion, tương tác kỵ 
nước và cầu disulfur bình ổn cấu 
trúc bậc 3 
PHÂN TỬ MYOGLOBIN 
NHÂN 
HEM 
Cấu trúc bậc 3 
- Chỉ các protein có từ 2 chuỗi 
Polypeptid trở lên mới có thể có 
cấu trúc bậc bốn. 
- Hemoglobin là protein có cấu 
trúc bậc bốn 
- Các liên kết H, liên kết ion, 
tương tác kỵ nước bình ổn cấu 
trúc bậc bốn 
Phân tử Hemoglobin 
Cấu trúc bậc 
www.themegallery.com 
www.themegallery.com 
Vai trò của Insulin & Glucagon 
  Lưỡng tính: tùy pH môi trường protein tồn tại (-), (+) hay 
trung hòa về điện. 
  pH đẳng điện (pHi) của protein: pH môi trường mà protein 
ở dạng trung hòa 
  Hòa tan: Protein hình cầu tan trong nước hay dung dịch 
muối loãng tạo dung dịch keo. Dung dịch keo bền vững nhờ 
sự tích điện cùng dấu của các tiểu phân keo và lớp áo nước. 
4. TÍNH CHẤT PROTEIN 
  Tính kết tủa: Loại bỏ lớp áo nước và trung hòa điện tích 
thì protein kết tủa. 
 - Loại bỏ lớp áo nước: 
 - Trung hòa điện tích: 
  Sự biến tính: cấu trúc bậc 2, 3, 4 bị phá vỡ (các liên kết bị 
phá vỡ trừ liên kết peptid). Thuận nghịch và không thuận 
nghịch 
4. TÍNH CHẤT PROTEIN 
  Vai trò cấu trúc: collagen, elastin 
  Vai trò xúc tác: enzym 
  Vai trò vận chuyển: Hb, transferin 
  Vai trò bảo vệ: các Ig, interferon 
  Vai trò vận động: actin, myosin 
  Vai trò điều hòa: sao chép 
5. CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN 
HÓA HỌC HEMOGLOBIN 
  Hb = P (globin) + nhóm tạp (hem) + 2,3-DPG 
  Hem: protoporphyrin IX + Fe2+ 
1. CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
  Protein: globin – quyết định đặc thù loài 
  Mỗi phân tử gồm 4 chuỗi 
  Mỗi chuỗi có 8 đoạn xoắn 
  Cấu trúc bậc 2 
1. CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
  2,3 – DPG 
  Tạo ra trong thoái hóa glucose 
  Nồng độ cao trong hồng cầu 
  Tác dụng: giảm ái lực của Hb với oxy 
1. CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
  Hb gồm: 4 tiểu đơn vị 
  Mỗi tiểu đơn vị = 1Hem + 1 polypeptid (α hoặc β) 
  2,3-DPG: trung tâm của Hb tỷ lệ 1:1 
  Liên kết muối với 2 chuỗi β 
  Cấu trúc bậc 4 
1. CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
2. CÁC LOẠI Hb 
  HbA1: α2β2, 98% 
 tổng Hb ở người 
  α: 141 aa 
  β: 146 aa 
  HbA2: α2δ2, 2% tổng Hb ở người 
•  Điện di: chạy chậm hơn HbA1 
  HbF: 
•  Thời kỳ bào thai (mới sinh: 80%, 2,3 tháng: 50%, 1 
tuổi: <0,5%) 
2. CÁC LOẠI Hb 
2. CÁC LOẠI 
Hb 
Quá trình sinh tổng hợp Hemoglobin 
 Kết hợp với khí: 
  Kết hợp với O2 
•  Thuận nghịch 
•  Phụ thuộc H+, DPG, CO2, t0 
•  1 phân tử Hb kết hợp được 4 phân tử O2 
  Kết hợp với CO2: tạo dẫn xuất carbamin 
•  HbNH2 + CO2 = HbNHCOOH 
  Kết hợp CO: tạo carboxy hemoglobin 
•  HbO2 + CO = HbCO + O2 (ái lực > 210 lần so O2) 
3. TÍNH CHẤT CỦA Hb 
 Oxy hóa Hb 
Chất oxy hóa: nitrit, clorat, cyanua 
HbFe2+ MetHbFe3+ + e 
MetHb không vận chuyển O2 
 Tính chất enzym 
AH2 + H2O2 A + 2H2O 
 Tính chất đệm 
3. TÍNH CHẤT CỦA Hb 
Bệnh Thalasemia 
 MYOGLOBIN 
1. CẤU TRÚC 
  Pro của cơ, 2% 
  Myoglobin = 1 chuỗi polypeptid (153aa) + 1 hem 
2. CHỨC NĂNG 
  Kết hợp với O2 
  Mb + O2 = MbO2 
  Xảy ra ở cả pO2 thấp, vc O2 
  Phụ thuộc pH, t0 
  BT: Mb huyết thanh thấp 
  Tăng cao trong NMCT