Tài liệu Gt hstp chuong 2 protein tai chuc doc

Chöông II PROTEIN KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ PROTEIN 1. Ñònh nghóa:  Protein laø nhöõng polymer sinh hoïc, chöùa nitô, ñöôïc caáu taïo töø caùc acid amin, coù khoái löôïng phaân töû lôùn hôn 5.000 danton vaø bò keát tuûa hoaøn toaøn bôûi acid tricloacetic 10% (TCA).  Protein cuûa moãi caù theå SV raát khaùc nhau veà chuûng loaïi, soá löôïng vaø söï phaân boá taïi caùc cô quan 2. Nguoàn Protein Protein ñoäng vaät: Thòt caùc gia suùc, gia caàm, caù, toâm, tröùng, söõa,… Cua, caùy , teùp, caùc ñoäng vaät thaân meàm Pheá lieäu loø moå nhö tieát vaø xöông. Protein thöïc vaät: Haït caùc loaïi ñaäu, ñaëc bieät laø ñaäu naønh. Beøo hoa daâu, taûo, naám Thaønh phaàn protein moät soá loaïi thöïc phaåm Nguyeân lieäu Protein Gan 18 - 19 Tim 16 - 18 Moâ cô thòt gia suùc 16 – 22 Tröùng (gaø, vòt, chim cuùt) 13 – 15 Söõa boø 3–5 Thòt caù 17 – 21 Toâm 19 – 23 Möïc 17 – 20 OÁc 11 – 12 Soø 8–9 Heán 4–5 Ñaäu naønh 34 – 40 Ñaäu phoäng vaø caùc loaïi ñaäu khaùc 23 – 27 Baép 8 – 10 Luùa 7–8 CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ CUÛA PROTEIN 1. Thaønh phaàn nguyeân toá H : 6-7.5% O : 21-24% moät soá protein coøn chöùa moät löôïng raát nhoû caùc C : 50-55% nguyeân toá khaùc nhö P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca N : 15-18% 1 S : 0 - 0.24% Trong ñoù Nitô laø thaønh phaàn oån ñònh nhaát (16%), ngöôøi ta thöôøng ñònh löôïng Nitô roài döïa vaøo ñoù ñeå tính haøm löôïng protein: % protein = 100/16 * %N = 6,25 * %N 2. Acid Amin Ñònh nghóa  Acid amin laø ñôn vò caáu truùc cô sôû cuûa protein. Caùc acid amin seõ lieân keát vôùi nhau thaønh moät phaân töû protein.  Acid amin laø daãn xuaát cuûa acid carboxylic trong ñoù hydro ñöôïc thay theá baèng nhoùm amin ôû vò trí  hay .  Coâng thöùc chung laø:   R CH COOH NH2 R CH CH2 COOH NH2  Coù hôn 100 loaïi acid amin khaùc nhau trong töï nhieân nhöng chæ coù 22 loaïi  -acid amin tham gia vaøo caáu truùc protein. Tuy chæ coù 22 loaïi, nhöng söï khaùc nhau veà thaønh phaàn vaø trình töï saüp xeáp cuûa caùc acid amin ñaõ daãn ñeán söï ña daïng veà caáu taïo cuûa protein.  Trong dung dòch pH = 7, acid amin toàn taïi chuû yeáu daïng ion löôõng cöïRc CH COOPhaân loaïi theo caáu taïo Nhoù Teân m Monoamino 1 monocarboxylic NH3+ Soá aa 7 2 Diamino monocarboxylic 2 3 Monoamino dicarboxylic amid cuûa aa dicarboxylic 2 acid amin chöùa S 3 4 5 2 Teân aa Glycin Alanin Valin Leucin Isoleucin Serin Threonin Lysin Arginin Aspatic Glutamic Asparagin (R=(NH2)COCH2), Glutamin (R=(NH2)COCH2CH2 ) Cystein (R=(SH)CH2), cystin (R=(alanin)-S-S(alanin)), methionin R (R=H), (R=CH3), (R=(CH3)2CH), (R=(CH3)2CH2CH), (R=(CH3)(C2H5)CH), (R=(HO)CH2), (R=(HO)(CH3)CH) (R=(NH2)(CH2)4), ((R=(NH2)(NH)CNH(CH2)3) (R=(COOH)CH2), (R= (COOH)CH2CH2 2 6 acid amin dò voøng 4 (R=CH3S(CH2)2) Proline Oxiproline HO 7 acid amin nhaân thôm 2 COOH N H Tryptophane Histidin COOH N H N HN Phenylalanine Tyrosine N CH2 CH2 CH2 HO CH2 Phaân loaïi theo tính chaát dinh döôõng Acid amin thay theá: cô theå coù theå toång hôïp ñöôïc töø caùc aa khaùc Acid amin khoâng thay theá: cô theå khoâng töï toång hôïp ñöôïc, phaûi boå sung ñeàu ñaën. Ngöôøi lôùn: 8 acid amin KTT – Val, Leu, Ileu, Thr, Met, Phe, Try, Lys. Treû em: 8 acid amin treân + Arg, His. Nhu caàu acid amin khoâng thay theá stt Acid amin Nhu caàu, g/ngaøy stt Acid amin Nhu caàu, g/ngaøy 1 Valin 8,8 6 Lysin 5,2 2 Leucin 9,0 7 Tryptophan 1,1 3 Isoleucin 3,3 8 Phenylalanin 4,4 4 Threonin 3,5 9 Histidin 2,0 5 Methionin 3,0 10 Arginin 2,0 Ñoä hoøa tan cuûa moät soá acid amin trong nöôùc [g/100g nöôùc] Nhieät ñoä [oC] Acid amin 0 25 50 75 100 L-Alanine 12,73 16,51 21,79 28.51 37.30 L-Cistine 0,005 0,011 0,024 0,052 0,114 L-Glutamic acid 0,341 0,843 2,186 5,553 14,00 Glycine 14,18 24,99 39,10 54,39 67,17 L-Hydroxyproline 28,86 36,11 45,18 51,67 L-Leucine 2,270 2,19 2,66 3,823 5,638 L-Methionine 1,818 3,381 6,070 10,52 17,60 L-Proline 127,4 162,3 206,7 239,0 L-Tryptophane 0,823 1,136 1,706 2,795 4,987 L-Tyrosine 0,020 0,045 0,105 0,244 0,565 3 L-Valine 8,34 8,85 9,62 10,24 Tính chaát cuûa acid amin Tính chaát vaät lyù:  Tinh theå, maøu traéng, beàn ôû nhieät ñoä 20-250  Ña soá ñeàu coù vò ngoït, (glutamate Na boät ngoït, Asp, Lys)  Tan khaù toát trong nöôùc, möùc ñoä tan coù khaùc nhau.  Phoå haáp thu: vuøng haáp thu töû ngoaïi 240-280 nm, acid amin nhaân thôm nhö tyr, phe coù phoå haáp thu ôû 280nm.  Tính hoaït quang: Coù hai daïng ñoàng phaân quang hoïc, daïng D vaø L. Protein chæ chöùa aa daïng L, ñoäng vaät vaø thöïc vaät cuõng chæ haáp thu ñöôïc daïng L, daïng D ñoâi khi coøn coù aûnh höôûng xaáu ñeán quaù trình trao ñoåi chaát. COOH COOH H2N C* H H (L.a.acid) R C* NH2 R (D.a.acid)  Tính beàn vôùi acid, base:  Döôùi taùc duïng cuûa acid: khoâng xaûy ra hieän töôïng racemic hoùa, chuyeån töø daïng L sang D.  Döôùi taùc duïng cuûa kieàm: acid amin bò racemic hoùa, maát giaù trò dinh döôõng cuûa acid amin. Tính chaát hoùa lyù: Tính ñieän ly löôõng cöïc: vì aa coù caû hai nhoùm chöùc –COOH vaø –NH 2 neân trong dung dòch noù toàn taïi 2 daïng, daïng phaân töû vaø daïng ion löôõng cöïc R CH COOH R CH COO- NH3+ NH2 Trong moâi tröôøng acid (H+) söï phaân ly nhoùm -COOH seõ bò kìm haõm, phaân töû acid amin tích ñieän (+) , taùc duïng nhö moät base R CH COO- H+ R NH3+ CH COOH + NH3 (cation) Trong moâi tröôøng kieàm (dö -OH- ), söï phaân ly nhoùm -NH2 bò kìm haõm, phaân töû acid amin tích ñieän (-) , taùc duïng nhö moät acid. R CH NH+ 3 COO- OH- R CH NH2 COO- + H2O (anion) Moãi acid amin seõ toàn taïi moät pH ôû ñoù phaân töû acid amin seõ trung hoøa veà ñieän, ñöôïc goïi laø ñieåm ñaúng ñieän (pI), khi ñoù toång ñieän tích (-) vaø (+) seõ baèng khoâng. 4 PA : pH taïi ñoù phaân töû acid amin baét ñaàu tích ñieän (+) PB : pH taïi ñoù phaân töû acid amin baét ñaàu tích ñieän (-) pH A  pH B pI  2 Glycin pA = 2,34 , pB = 9,60 pI = 5,67 Ña soá aa trung tính coù pI ôû vuøng pH acid amin yeáu. Ñieåm ñaúng ñieän cuûa moät soá acid amin Acid amin Alanin Arginin Asparagin Aspartic Cistein Cystin Glutamin Glutamic pI 6,0 10,8 5,4 2,8 5,0 5,1 5,7 3,2 Acid amin Glycin Histidin 4-hydroxyprolin Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalnin pI 6,0 7,5 5,7 6,0 6,0 9,6 5,7 5,5 Acid amin Prolin Serin Threonin Tryptophan Tyrosin Valin -Alanin pI 6,3 5,7 5,6 5,9 5,7 6,0 6,9 Tính chaát hoùa hoïc: [1] Phaûn öùng vôùi acid Nitrô HNO2 R COOH CH NH2 + R HNO2 CH COOH OH + N2 + H2O Ño löôïng Nitô thoaùt ra, coù theå ñònh löôïng a. amin (ph. phaùp Van-Slyke). [2] Phaûn öùng vôùi Formol (formaldehyd) R CH COOH NH2 + O R HC CH N H COOH CH2 + H2O Ñònh phaân acid môùi naøy baèng NaOH (ñònh löôïng aamin töï do baèng ph. phaùp Sorensen) [3] Phaûn öùng vôùi ninhydrin: O O O +R CH COOH NH2 O O H OH + NH 3 + CO2 + O R C H Ninhydrin ninhydrin khöû Khi pH moâi tröôøng lôùn hôn 4 , seõ xaûy ra phaûn öùng tieáo theo . Khi ñoù ninhydrin khöû vaø NH 3 seõ tieáp tuïc phaûn öùng vôùi ninhydrin taïo ra moät phöùc coù maøu xanh tím. O H OH O O + NH3 + O O O O + N O 2H2O O 5 Phöùc Ruheman (xanh tím) [4] Taïo phöùc vôùi kim loaïi naëng: Taùc duïng vôùi kim loaïi naëng, nhaát laø kim loaïi hoùa trò II taïo ra muoái noäi phöùc, ñaëc bieät vôùi Cu taïo maøu ñaëc tröng. COO R CH NH2 NH2 Cu CH R COO Caùc kieåu lieân keát hoùa hoïc cuûa acid amin: [1] Lieân keát peptid: Goác –COOH cuûa aa naøy keát hôïp vôùi goác -NH2 cuûa aa khaùc, loaïi moät phaân töû nöôùc. Lieân keát peptid raát beàn ( > 400kj/mol) , vaø laø cô sôû taïo neân phaân töû protein. R1 NH2 R1 CH COOH + HHN CH COOH NH2 CH CO NH CH R2 R2 lieân keát peptid R1 NH2 COOH R3 CH COOH + HHN CH COOH + HHN CH COOH + HHN CH R2 R4 R1 NH2 COOH R3 CH CO NH CH R2 CO NH CH CO NH CH COOH R4 Nhöõng saûn phaåm naøy ñöôïc goïi chung laø peptid. Tuøy ñoä daøi vaø soá lieân keát peptid ta coù pepton, peptid, polypeptid,… [2]Lieân keát thöù caáp: Lieân keát Hydro: O ( C lk H2 ) ( Lieân keát naøy laø lieân keát yeáu, khoâng beàn (8-12 kj/mol). Soá löôïng lieân keát naøy raát lôùn. H N ) Lieân keát Disulphua (caàu–S-S-)  Lieân keát ñoàng hoùa trò  Raát beàn vöõng (300 kj/mol) Lieân keát ion ( lieân keát muoái)  Lieân keát tónh ñieän, taïo bôûi caùc goác phaân cöïc, mang ñieän tích (+), (-) coù trong phaân töû protein : OH-, NH3+ , COO-, …  Khaù beàn (>160 kj/mol) Lieân keát lî nöôùc: (Lieân keát Val der Walls) 6  Giöõa caùc nhoùm kî nöôùc ( -CH3, -C2H5 , -C6H5)  Khoâng beàn (4-8.5 kj/mol)) 7 3. Peptid Ñònh nghóa: Chuoãi acid amin lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát peptide. Lieân keát peptide raát beàn (>400KJ/mol), vaø laø cô sôû taïo neân phaân töû protein. Phaân loaïi: theo soá acid amin coù trong chuoãi peptide 2 aa n=2 dipeptid soá lieân keát peptid = 1 3 aa n=3 tripeptid soá lieân keát peptid = 2 n aa n polypeptid soá lieân keát peptid = n -1 Tính chaát: Phaân ly löôõng cöïc: tuyø thuoäc soá löôïng vaø vó trí caùc aa thaønh phaàn Tính caûm quan: Ña soá peptid coù vò ñaéng (ngoït: Aspartame, Neutrosweet; maën: taurine) 4. Caáu truùc phaân töû cuûa Protein Caáu truùc baäc I  Caáu truùc maïch thaúng, laø chuoãi polypeptid taïo thaønh do caùc acid amin lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát peptid. Chæ coù moät loaïi lieân keát ñoù laø lieân keát peptid  Caùc goác R ñeàu ôû maïch beân neân chieàu daøi cuûa chuoãi protein khoâng phuï thuoäc tính chaát cuûa caùc aa maø chæ phuï thuoäc vaøo soá löôïng aa. R1 NH2 R3 CH CO NH CH CO NH CH CO R2 NH CH COOH R4 Caáu truùc baäc II Vì taát caû caùc aa ñeàu coù C baát ñoái neân coù khaû naêng quay töï do quanh C , laøm maïch polypeptid coù khuynh höôùng hình thaønh caáu truùc xoaén, caáu truùc baäc II R1 NH2 C* H H CO NH C* R2 R3 CO NH C* COOH H Caáu truùc xoaén naøy ñöôïc oån ñònh nhôø voâ soá caùc lieân keát hydro giöõa goác –C=O cuûa acid amin naøy vôùi goác –N-H cuûa acid amin thöù ba ñöùng sau noù. Soá löôïng lieân keát hydro raát lôùn. Do ñoù tuy laø lieân keát yeáu nhöng vaãn giuùp cho caáu truùc xoaén beàn vöõng. 8 Caáu truùc baäc hai laø caáu truùc ñieån hình cuûa caùc protein daïng sôïi: keratin (toùc), collagen (da, xöông), khoâng tan trong nöôùc. Caáu truùc xoaén   Moät chuoãi polypeptid coù hình xoaén oác gioáng nhö loø xo.  Moãi voøng xoaén coù 3.6 goác acid amin (18 goác taïo 5 voøng xoaén). Moãi acid amin mhö moät baäc thang cao 1.5 A0 ( 1 A0 = 10 -10 m).  Coù theå coù xoaén  phaûi vaø xoaén  traùi (cuøng vaø ngöôïc chieàu kim ñ hoà)  Raát beàn, coù soá lieân keát hydro toái ña, cöù moãi nhoùm -CO-NH- taïo ñöôïc 2 lieân keát hydro. Gaáp neáp   Töø nhieàu chuoãi polypeptid, coù daïng nhö moät tôø giaáy gaáp neáp.  Caùc maïch duoãi ra vaø taïo lieân keát hydro giöõa caùc nhoùm cuûa caùc chuoãi polypeptid khaùc nhau. Caáu truùc baäc III - Hình thaønh do caáu truùc xoaén tieáp tuïc cuoän troøn - Lieân keát: peptid, hydro, disulfur, kî nöôùc, ion, ester,… - Ñoä hoøa tan toát, nhôø söï phaân boá caùc goác haùo nöôùc treân beà maët phaân töû. Caáu truùc baäc IV - Hình thaønh do caùc tieåu caàu baäc 3 keát hôïp laïi baèng caùc lieân keát ngang - Lieân keát giöõa caùc tieåu caàu: hydro, Van Dervals, ion, nhöng khoâng coù caàu disulfur - Thöôøng coù hoaït tính sinh hoïc: enzym, vaän chuyeån Oxy - Maát caáu truùc 3, 4 maát hoaït tính sinh hoïc. 5. Phaân loaïi Protein Protein ñôn giaûn (homoprotein): Caáu taïo töø moät chuoãi polypeptid, saûn phaåm thuyû phaân chæ coù a.a. Döïïa vaøo tính chaát hoøa tan, ñöôïc chia ra nhöõng nhoùm nhoû Nhoùm protein Albumin MLT=45000 MHT=65000 Phaân loaïi protein ñôn giaûn Ñaëc tính Dung moâi Daïng caàu Nöôùc Deã bieán tính bôûi nhieät Deã keát tuûa baèng Phaân boá Loøng traéng tröùng, huyeát thanh, lecosin (luùa mì), 9 Globulin (NH4)2SO4 baõo hoøa M = 100000 – 300000 Prolamin M = 26000 – 40000 Glutelin M töø 50000 ñeán vaøi trieäu danton M = 8000–10000 Tính kieàm maïnh do chöùa 60 – 80% Arg Protein kieàm Protamin Histon legumelin(ñnaønh) Dd muoái loaõng Eudestin (hboâng) NaCl,KCl 4-10% Glysin (ñ.naønh) Archin (ñphoäng) Huyeát thanh Ethanol 70-80% Gliadin (l.mì) Hordein (ñ maïch) Zein (baép) Kieàm, acid loaõng Glutelin (luùa mì), (0,2 – 2%) Orizenin (luùagaïo) Nöôùc vaø caùc loaïi Nhaân teá baøo khaùc Phaán hoa Tinh dòch caù nt Nhaân teá baøo Protein phöùc taïp (heteroprotein): Chuoãi polypeptid lieân keát vôùi moät nhoùm phi protein nhö glucid, lipid,...goïi laø nhoùm ngoaïi. Tuøy vaøo nhoùm ngoaïi ta chia protein phöùc taïp ra caùc nhoùm nhö sau: Protein Nucleoprotein Mucoprotein Lipoprotein Phosphoprotein Metalo-protein Cromo-protein Phaân loaïi protein phöùc taïp Phi protein Ñaëc ñieåm Acid nucleic Gaén vaøo caùc a.a kieàm Glucid vaø Glycoprotein: lkeátPro-Glu moät soá acid laø lkeát ñoàng hoùa trò Mucoid(muxin): lieân keát P-Glucid laø lieân keát ion Lipid: Vaän chuyeån lipid triglycerid, phosphatid Acid Lkeát ester vôùi -OH cuûa phosphoric Ser hay Thr KL-Fe, Mg, Cu, Zn, … Chaát maøu Vchuyeån, döï tröõ kim loaïi; Coenzym quang hôïp, h haáp, phöùng oxyhoùa khöû Toàn taïi Nhaân vaø ribosom Moâ lieân keát, maùu, hormon Nöôùc mieáng huyeát töông, maøng tbaøo, hdieäp luïc, oùc, söõa,… Casein (söõa), Vitelin, vitelinin, photvitin (tröùng) Hemoglobin Hemoglobin (ñoû) Rodopsin (vaøng, n. ngoaïi caroten) TÍNH CHAÁT CUÛA PROTEIN 1. Tính chaát vaät lyù [1] Hình daïng: Sôïi: Tæ leä daøi / roäng = haøng traêm, haøng nghìn 10 Protein caáu truùc (keratin loâng, toùc, fibroin, miozin cuûa cô) Khoâng tan trong nöôùc, beàn vôùi caùc taùc nhaân hoùa hoïc, caáu truùc raát beàn chaët. Caàu: Tæ leä truïc lôùn / truïc nhoû = 4,5  20. Protein chöùc naêng (enzym, hormon,…) Deã tan trong nöôùc vaø dd muoái loaõng, nhaïy caûm vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc Trung gian: Caáu truùc sôïi, khoâng daøi laém. Töông ñoái deã tan. Fibroin (tô), miofibrin (cô) [2] Kích thöôùc, troïng löôïng phaân töû Moät protein coù kích thöôùc trung bình coù 100 – 500 acid amin Khoái löôïng phaân töû töø vaøi ngaøn ñeán vaøi trieäu dalton Protein Citocrom C Ribonuclea Liozim Mioglobin Tripsine Bromelin Pepsine Albumin tröùng M 11600 12700 14400 17800 24000 25000 36000 44000 Protein Hemoglobin Albumin huyeát thanh Hexokinase Lactatdehydrogenase Catalase Urease Miozin Virus thuoác laù M 64500 69000 96000 150000 250000 483000 620000 40590000 [3] Tính khueách taùn: Protein khueách taùn chaäm hôn raát nhieàu so vôùi caùc chaát coù khoái löôïng phaân töø nhoû. Döïa vaøo tính chaát naøy, coù theå laøm saïch protein baèng phöông phaùp thaåm tích (dyalise) [4] Tính chaát quang hoïc: Khueách taùn aùnh saùng: caùc haït protein trong dd gaây ra hieän töôïng khueách taùn aùnh saùng. Khuùc xaï aùnh saùng: Chæ soá khuùc xaï (chieát xuaát) phuï thuoäc noàng ñoä protein trong dung dòch Haáp thu aùnh saùng: dd protein haáp thuï aùnh saùng có bước sóng 180–220nm vaø 250–300nm. 2. Tính chaát Hoùa lyù Tính ñieän ly löôõng cöïc: pI phuï thuoäc vaøo tính ñieän ly cuûa caùc a.a thaønh phaàn, trong phaân töû protein chöùa acid amin. Neáu acid amin tích ñieän thì protein cuõng tích ñieän. Vaø cuõng tuøy thuoäc pH maø söï tích ñieän thay ñoåi (pI laø pH ñaúng ñieän cuûa protein). Protein Pepxin Gelatin Albumin tröùng Alb.huyeát thanh Cazein Globulin pI 1.0 4.9 4.6 4.9 4.7 5.2 Protein Tripxin Citocrom Prolamin pI 10.5 10.6 12.0 Protein Hemoglobin Ribonuclease pI 6.8 7.8 11 3. Tính naêng coâng ngheä: laø taäp hôïp taát caû nhöõng tính chaát hoùa lyù cuûa protein gaây ra nhöõng bieán ñoåi trong quaù trình cheá bieán vaø baûo quaûn. [1] Tính hydrat hoùa: khaû naêng keát hôïp vôùi nöôùc Caùc nhoùm ưa nöôùc treân beà maët phaân töû protein (-COOH, NH 2 , -OH,…) coù khaû naêng hydrat hoùa raát cao, keát hôïp vôùi caùc phaân töû nöôùc nhôø lieân keát hydro taïo thaønh moät lôùp voû hydrat daøy 3 A0, giuùp phaân töû protein beàn vöõng trong dung dòch. Protein ngaâm vaøo nöôùc seõ ngaäm nöôùc vaø tröông nôû, khoâng phaân taùn [2] Tính hoøa tan – taïo tuûa:  Protein coù tính hoøa tan toát thì tính hydrat hoùa khoâng cao vaø ngöôïc laïi.  Lôùp voû nöôùc laøm caùc phaân töû protein tröôït khoûi nhau vaø phaân taùn trong dung moâi.  Tính chaát hoøa tan protein phuï thuoäc nhieàu yeáu toá: pH, nhieät ñoä (>50 oC), dung moâi, noàng ñoä muoái (0,5%; (NH4)2SO4 > MgCl2 > NH4Cl > NaCl > KCl),… laø nhöõng yeáu toá laøm phaù vôõ lôùp voû hydrat cuûa protein.  pI = pH ñaúng ñieän, laø pH taïi ñoù tính tan cuûa protein thaáp nhaát. [3] Söï bieán tính: (denaturation)  Bieán tính (BT) laø söï thay ñoåi caáu truùc khoâng gian cuûa protein döôùi taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng, daãn ñeán söï thay ñoåi cuûa caùc tính chaát ban ñaàu cuûa protein.  BT chæ laøm thay ñoåi caáu truùc baäc II, III, IV maø khoâng laøm thay ñoåi caáu truùc baäc I.  Bieán tính thuaän nghòch: Neáu loaïi boû taùc nhaân gaây bieán tính, phaân töû protein khoâi phuïc laïi caáu hình khoâng gian ban ñaàu, khoâi phuïc laïi nhöõng tính chaát ñaàu.  Bieán tính baát thuaän nghòch: Khoâng trôû laïi tính chaát ban ñaàu. Lkeát caàu disulfua bò ñöùt.  Tính chaát protein sau khi bieán tính : Ñoä hoøa tan giaûm; Khaû naêng hydrat hoùa giaûm; Maát hoaït tính sinh hoïc; Deã bò thuûy phaân hôn; Ñoä nhôùt dung dòch taêng.  Caùc taùc nhaân gaây bieán tính: Nhieät ñoä : Taêng 10 0C thì toác ñoä bieán tính taêng 600 laàn Bieán tính do nhieät ñoä cao: > 60 0C Bieán tính do nhieät ñoä thaáp: pH: quaù cao hay quaù thaáp gaây bieán tính khoâng thuaän nghòch Muoái kim loaïi: muoái Na, K < muoái KL kieàm thoå < muoái KL chuyeån tieáp Cu, Fe,.. Böùc xaï: tia böùc xaï , , UV, sieâu aâm laøm ñöùt caàu disulfur, lieân keát ion,… Cô hoïc: nhaøo, troän, caùn, ñaùnh,… [4] Khaû naêng taïo gel:  Khi protein bò bieán tính, caùc maïch polypeptid bò duoãi ra vaø lieân keát vôùi nhau taïo thaønh moät maïng löôùi khoâng gian ba chieàu. Moãi choã tieáp xuùc laø moät nuùt maïng. Maïng löôùi protein naøy coù khaû naêng giöõ nöôùc trong maïng cöû chuùng, traïng thaùi naøy ñöôïc goïi laø traïng thaùi gel cuûa protein.  Caùc nuùt maïng coù theå ñöôïc taïo thaønh do lk kî nöôùc, lk hydro, hay lk tónh ñieän  Acid hoùa nheï hoaëc theâm caùc chaát ñoàng taïo gel (polysaccharide)ñeå gel chaéc hôn. [5] Khaû naêng taïo nhuõ Phaân töû protein coù nhöõng nhoùm öa nöôùc vaø nhöõng nhoùm kî nöôùc, do ñoù noù coù khaû naêng vöøa keát hôïp vôùi H2O vaø vöøa keát hôïp vôùi caùc haït daàu, laøm giaûm söùc caêng beà maët phaân pha. [6] Khaû naêng taïo boït 12 Boït thöïc phaåm thöôøng chöùa khoâng khí hay CO 2, eùp saùt vaøo nhau coù hình ña dieän. Maøng cuûa boït khí coù caáu truùc protein. Protein bieán tính laøm taêng ñoä beàn boït [7] Haáp phuï Do coù beà maët phaân töû lôùn, neân protein coù tröôøng löïc phaân töû lôùn vaø coù khaû naêng haáp phuï caùc chaát K,L,R khaùc nhau. [8] Khaû naêng taïo sôïi Khi caùc protein bò bieán tính duoãi maïch lieân keát theo moät truïc coá ñònh, noù seõ taïo sôïi. Ñieàu chænh pH veà giaù trò pI vaø boå sung theâm caùc polysaccharide aùi nöôùc đeå taêng ñoä beàn vöõng cho sôïi protein. 4. Caùc phaûn öùng ñaëc tröng Phaûn öùng Lorry - Thuoác thöû Lorry chöùa LiSO4 vaø molipdat Na - Taùc duïng vôùi caùc a.a coù voøng thôm, haáp thu cöïc ñaïi ôû 750 nm - Ñoä nhaïy cao, taïo phöùc maøu xanh tím, coù theå phaùt hieän protein trong khoaûng noàng ñoä 1µg/mL. - Cöôøng ñoä maøu tuøy thuoäc noàng ñoä protein vaø loaïi protein. Moät soá chaát coù theå taêng hay giaûm cöôøng ñoä maøu, do ñoù muoán keát quaû chính xaùc phaûi tinh saïch protein tröôùc Phaûn öùng Biure - Chæ xaûy ra ñoái vôùi dipeptide trôû leân. Taïo phöùc tím hoàng vôùi CuSO 4 trong moâi tröôøng kieàm. Cöïc ñaïi haáp thu taïi 540 nm CuSO4 + 2NaOH H C O N Cu(OH)2 + Na2SO4 CH R1 C H R2 O N H CH C N O R4 O CH R3 C N CH H +NaOH 13 OH N C OH CH C R2 N OH CH C R1 N OH CH C R4 N CH R3 Cu(OH)2 R2 C R1 CH N O O N C CH N CH C Cu C R3 OH N CH R4 (Phöùc maøu xanh tím) CHUYEÅN HOAÙ PROTEIN TRONG CÔ THEÅ 1. Söï chuyeån hoùa Protein Protein trong thöùc aên khi ñi vaøo cô theå seõ tham gia quaù trình chuyeån hoùa. Protein thöùc aên Thuûy phaân Acid amin Oxy hoùa Toång hôïp Caùc saûn phaåm chuyeån hoùa Toång hôïp protein cho cô theå Daï daøy:  Nieâm maïc daï daøy tieát ra tieàn enzym pepsinogen, hoaït hoùa nhôø dòch daï daøy coù HCl pH 1.5  2.2  pepsin hoaït ñoäng.  Enzym pepsin hoaït ñoäng thuûy phaân sô boä protein thaønh polypeptid Ruoät:  Caùc tieàn enzym tripsinogen, chimotripsinogen, protease ñöôïc hoaït hoùa bôûi caùc phaûn öùng daây chuyeàn.  Protein bò thuûy phaân hoaøn toaøn thaønh acid amin nhôø caùc enzym naøy.  Caùc acid amin seõ ñöôïc vaän chuyeån qua thaønh ruoät, vaøo caùc mao maïch vaøo maùu, theo maùu ñi tôùi caùc cô quan. 2. Söï chuyeån hoùa acid amin  Sinh toång hôïp protein môùi (phaàn lôùn)  Chuyeån hoaù theo nhoùm NH2  Chuyeån hoaù theo nhoùm COOH  Chuyeån hoaù theo nhoùm - R 14  Moät phaàn nhoû acid amin: quaù trình oxy hoùa khöû sinh hoïc taïo ra nhieät löôïng Q (giaûi phoùng hoùa naêng saün coù), taïo thaønh khung C (daãn xuaát acid amin) caàn thieát cho quaù trình trao ñoåi chaát, sinh toång hôïp chaát coù hoaït tính sinh hoïc. Chuyeån hoùa acid amin theo –NH2 (quaù trình desamin hoùa) a. Desamin hoùa theo phaûn öùng thuyû phaân: R CH COOH + H20 R CH COOH + NH3 OH NH2 b. Desamin hoùa theo phaûn öùng khöû: R CH COOH + H2 Enzym R COOH + NH3 CH2 NH2 c. Desamin hoùa theo phaûn öùng oxy hoùa: R CH COOH R NAD NADH NH2 C H2O COOH R C COOH + NH3 O NH d. Desamin hoùa theo phaûn öùng khöû noäi phaân töû: R CH2 CH R COOH CH2 COOH + NH3 CH NH2 NH2 Chuyeån hoaù theo goác –COOH a. Decarboxyl hoùa: R CH R COOH CH2 NH2 + CO2 NH2 b. Taïo adenylat: O R CH NH2 COOH + ATP R Adenosin Triphosphate CH C AMP NH2 + P-P Pyrophosphate Aminoacyl adenylate Chuyeån hoùa qoác R a. Tyrosin töø Phenylalanin O CH2 CH NH2 COOH [O] HO O CH2 CH COOH NH2 b. Alanin töø acid pyruvic 15 CONH2 CONH2 COOH C O COOH CH2 + CH3 CH2 C CHNH2 CH3 COOH (glutamin) (piruvic) CH2 + O CH2 CHNH2 COOH (a. glutamic) (alanin) c. Chuyeån acid amin Cetoacid A + Acid amin B = Acid amin A + Cetoacid B R1 CH COOH + R2 CH COOH R2 CH NH2 O COOH + R1 CH COOH NH2 O 3. Söï chuyeån hoùa caùc saûn phaåm cuoái NH3 Ñoäng vaät: taïo acid amin môùi R C COOH + NH3 R - H2O C O COOH R NADH2 NAD NH C COOH NH2 Thöïc vaät: keát hôïp vôùi acid höõu cô thaønh muoái amon COOH COONH4 + COOH CO2 2NH3 COONH4 thaûi ra trong quaù trình hoâ haáp Chu trình Ornithin: toång hôïp Ure, chuyeån hoùa NH3 vaø CO2 16 COOH NH2 O C NH2 NH NH COOH (CH2)3 N C CH2 NH2 CH C COOH NH COOH (CH2)3 (CH2)3 CH2 NH CHNH2 CHNH2 CHNH2 CHNH2 COOH COOH Aspartic COOH COOH Xitrulin COOH Acid carbamic CH COOH Acid fumaric Arginin Argino succinic NH2 CH NH2 C O OP Carbamyl phosphate CHUYEÅN HOAÙ PROTEIN TRONG CHEÁ BIEÁN VAØ BAÛO QUAÛN TP 1. Söï chuyeån hoùa trong quaù trình cheá bieán [1] Thuûy phaân  Taùc nhaân thuûy phaân laø OH-, H+ (hoùa hoïc), enzym protease (sinh hoïc) Protein Peptid Pepton Acid amin  Protein peptid + acid amin (gaây hieän töôïng ñaéng)  Acid amin + ñöoøng phaûn öùng Maillard (taïo Melanoidin)  Acid amin tham gia caùc phaûn öùng oxy hoùa H C N O Lieân keát peptid + H2O C OH + NH2 O 17 +H2O R CH COOH -CO2 R CH2 OH OH R CH -CO2 COOH R CH2 NH2 R CH COOH NH2 -NH3 -CO2 R CHO O CH2 N H CH CH3 COOH N NH2 H Acid Aspartic Cysteine,Cystine, Methionine N Scartol CH3 CH2 Indol H SH Ethyl mercaptide CH2OH CH2 SH Ethanol mercaptol  ÖÙng duïng phaûn öùng thuûy phaân trong cheá bieán  Thuûy phaân hoaøn toaøn: Magi, nöôùc töông, nöôùc maém, Philatob,…  Thuûy phaân khoâng hoaøn toaøn: chao, maém, … [2] Bieán tính  Maát hoaït tính sinh hoïc: cheá phaåm enzym  Maát tính hoøa tan: boät söõa, boät tröùng  Gaây ñoâng tuï: tröùng, nöôùc maém  Taïo ñöôïc traïng thaùi caáu truùc mong muoán  Taïo gel, laøm ñoâng: fromage, yaourt, ñaäu huõ, …  Taïo ñoä xoáp, ñoä ñaøn hoài, ñoä dai: baùnh boâng lan, baùnh mì, chaû, … Ñieàu kieän baûo quaûn:  Khöû enzym ( tia cöïc tím, nhieät ñoä)  Giaûm ñoä aåm (avv) ( saáy, laïnh ñoâng, theâm caùc chaát huùt aåm: ñöôøng,muoái)  Boå sung caùc chaát öùc cheá vi sinh vaät.  Boå sung caùc taùc nhaân laøm beàn, VAI TROØ CUÛA PROTEIN 1. Vai troø sinh hoïc: khoâng theå thieáu ñöôïc 18  Xuùc taùc: enzym.  Vaän chuyeån caùc chaát: hemoglobin, mioglobin (ÑV coù xöông soáng) hemoxiamin (ÑV khoâng xöông soáng)  Ñieàu khieån chuyeån ñoäng: moâ cô (chuyeån ñoäng tröôït leân nhau cuûa hai sôïi protein, sôïi to chöùa miozin, sôïi maûnh chöùa actin, troponiozin, troponin)  Baûo veä: caùc loaïi khaùng theå (Interferon choáng nhieãm vi ruùt, pritein tham gia quaù trình ñoâng maùu,…).  Truyeàn xung thaàn kinh: rodopxin ôû maét  Ñieàu hoøa: quaù trình truyeàn thoâng tin di truyeàn, ñieàu hoøa quaù trình trao ñoåi chaát, protein hoocmon, protein öùc cheá ñaëc hieäu enzym.  Kieán taïo choáng ñôõ sinh hoïc: daïng sôïi (sclerobin lôùp voû ngoaøi coân truøng fibroin cuûa tô taèm, tô nheän, collagen, eslastin cuûa moâ lieân keát moâ xöông ñaûm baûo ñoä meàm deûo cuûa xöông)  Döï tröõ dinh döôõng: cung caáp acid amin cho cô theå 2. Vai troø dinh döôõng  Laø hôïp chaát chuû yeáu caáu taïo teá baøo, laø thaønh phaàn khoâng theå thieáu ñöôïc trong khaåu phaàn aên haøng ngaøy  Thieáu protein:  Suy dinh döôõng, suùt caân, chaäm lôùn, giaûm khaû naêng mieãn dòch ñoái vôùi moät soá beänh.  Baát bình thöôøng trong hoaït ñoäng cuûa moät soá cô quan chöùc naêng, gan, tuyeán noäi tieát, heä thaàn kinh.  Thay ñoåi caáu taïo vaø hình thaùi cuûa xöông (giaûm löôïng Ca, taêng löôïng Mg) 3. Vai troø trong Coâng ngheä thöïc phaåm  Taïo caáu truùc, hình khoái, taïo traïng thaùi cho saûn phaåm thöïc phaåm: Protein cuûa tô cô, cuûa thòt môùi taïo ñöôïc caáu truùc gel cuûa gioø luïa. Ruoät baùnh mì xoáp do khaû naêng taïo boït vaø do tính taïo gel cuûa gliadin, glutelin boät mì. Protein hoøa tan cuûa malt maø boït CO2 trong bia môùi beàn Cazein söõa, ñoâng tuï phomai Gelatin taïo gel ( coù trong da ñoäng vaät ) beàn  Taïo neân chaát löôïng thöïc phaåm: Acid amin + ñöôøng  saûn phaåm maøu naâu vaø höông ñaëc tröng cuûa voû baùnh mì. Acid amin + polyphenol cuûa laù cheø  muøi cheø ñaëc tröng Coù khaû naêng coá ñònh ñöôøng TINH SAÏCH PROTEIN Nguyeân taéc vaø nhöõng ñieàu caàn chuù yù khi taùch vaø tinh cheá protein - Luoân giöõ nhieät ñoä thaáp (-100C) 19 - Traùnh pH quaù cao hay quaù thaáp - Khi taùch protein baèng caùc dung moâi höõu cô phaûi tieán haønh nhanh - Neáu thu nhaän protein thöôøng, phaûi voâ hoaït enzym traùnh phaûn öùng thuûy phaân. Phaù huûy teá baøo vaø ruùt chieát protein - Cô hoïc : nghieàn vôùi caùt, maùy nghieàn, ñoâng laïnh, - Hoaù hoïc : acetone, ethylic, glycerine, - Hoaù lyù : thaåm thaáu khueách taùn, thaåm tích,… - Sinh hoïc : enzym celullase Phöông phaùp taùch hoãn hôïp protein - Khoái löôïng phaân töû: laéng, ly taâm sieâu toác - Tính hoøa tan :ñieàu khieån baèbg dung moäi, muoái,… - Haáp phuï : saéc kyù coät, HPLC, saéc kyù ñieän di Protein concentrate vaø isolate - Protein concentrate chöùa 65% protein , chæ qua moät laàn taùch protein - Protein isolate chöùa 90% protein , qua hai laàn taùch protein Ñaäu naønh Ñaäu naønh Xay boät Xay boät Taùch beùo Taùch beùo Chænh pI=4,6 Chænh pH=10 Loïc Loïc baõ Saáy Chænh pI=4,6 P. Conc Baõ Loïc Saáy P. isolate 20