Tài liệu Tiểu luận tìm hiểu về scleroprotein và ứng dụng của chúng trong đời sống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC __ TIỂU LUẬN MÔN HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VỀ SCLEROPROTEIN VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA CHÚNG TRONG ĐỜI SỐNG Hà Nội MỤC LỤC MỤC LỤC.......................................................................................................................... 1 MỞ ĐẦU............................................................................................................................ 4 1.Lý do chọn đề tài..........................................................................................................4 2. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................................4 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...............................................................................4 4. Cấu trúc bài luận..........................................................................................................4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..............................................................................................6 1.1Giới thiệu về Scleroprotein.........................................................................................6 1.1.1 Giới thiệu về protein............................................................................................6 1.1.2 Khái niệm về Scleroprotein.................................................................................6 CHƯƠNG II: CÁC DẠNG ĐIỂN HÌNH CỦA SCLEROPROTEIN.................................8 2.1 Collagen....................................................................................................................8 2.1.1 Khái niệm và nguồn gốc......................................................................................8 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo.................................................................................................8 2.1.3 Phân loại..............................................................................................................9 2.1.4 Chức năng của Collagen......................................................................................9 2.1.4.1 Ứng dụng trong công nghiệp.......................................................................10 2.1.4.2 Ứng dụng trong y học và dược phẩm.........................................................11 2.1.5 Lượng bổ sung mỗi ngày...................................................................................12 2.1.6 Nguồn bổ sung Collagen...................................................................................12 2.1.6.1 Các sản phẩm dùng bên ngoài (mỹ phẩm) hoặc qua các sản phẩm đường uống........................................................................................................................12 2.1.6.2 Nguồn dinh dưỡng mà cơ thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày................13 2.2 Eslatin...................................................................................................................... 14 2.2.1 Nguồn gốc.........................................................................................................14 2.2.2 Thành phần và cấu trúc.....................................................................................14 2.2.3 Tính chất...........................................................................................................15 2.2.4 Chức năng của Eslatin.......................................................................................15 2.2.5 Nguồn bổ sung Eslatin......................................................................................16 1 2.3 Keratin..................................................................................................................... 17 2.3.1 Nguồn gốc.........................................................................................................17 2.3.2 Đặc điểm cấu tạo của Keratin...........................................................................18 2.3.2.1 Đặc tính của cấu trúc chuỗi α-helix.............................................................18 2.3.2.2 Đặc tính của cấu trúc chuỗi β-Sheet...........................................................19 2.3.3 Chức năng của Keratin......................................................................................20 2.3.4.Nguồn bổ sung Keratin......................................................................................20 2.3.4.1 Các sản phẩm dùng bên ngoài (mỹ phẩm)..................................................20 2.3.4.2 Nguồn dinh dưỡng mà cơ thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày................20 2.4 Fibroin.....................................................................................................................21 2.4.1 Nguồn gốc của Fibroin......................................................................................21 2.4.2 Thành phần và cấu tạo.......................................................................................21 2.4.3 Phân loại............................................................................................................22 2.4.4 Ứng dụng của Fibroin.......................................................................................22 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN................................................................................................23 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................25 2 MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học-công nghệ thì việc nghiên cứu, tìm hiểu về các hợp chất thiết yếu liên quan đến sự sống .Cụ thể là tế bào sống đang là một vấn đề rất được quan tâm. Trong các hợp chất ấy phải kể đến Protein. Protein theo quan điểm của hóa học là lớp chất hữu cơ trùng phân tự nhiên với các đơn phân là các α-amino acid còn theo quan điểm sinh vật học thì protein là lớp chất hữu cơ mang sự sống. Protein rất đa dạng về mặt cấu trúc , tính đặc hiệu loài rất cao nên chúng tham gia vào tất cả các biểu hiện của sự sống như: sự vận động và đáp nhận kích thích, sinh trưởng, phát dục, sinh sản, sự di truyền , biến dị,.. Có rất nhiều loại Protein khác nhau, chúng được chia theo theo hình dạng : sợi, cầu và trung gian. Trong số này, thì dạng đơn giản nhất là dạng sợi . Nhắc đến tên là có hình dung được các Protein này có dạng sợi với chiều dài lớn hơn gấp hàng trăm lầm so với đường kính của nó. Một trong các dạng protein sợi điển hình thường gặp đó là Sleroprotein. 2. Mục tiêu nghiên cứu Hiểu về Scleroprotein thông qua các dạng điển hình của nó và ứng dụng của chúng trong cuộc số hàng ngày. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu -Đối tượng nghiên cứu: Scleroprotein và các dạng của nó là: Collagen, Karetin, Eslatin, Fibroin. -Phạm vi nghiên cứu: Trên phương diện hóa sinh và ứng dụng trong cuộc sống. 4. Cấu trúc bài luận Bài tiểu luận được trình bày trong 3 chương: Chương 1 – Tổng quan 3 Chương 2 – Các dạng Scleroprotein điển hình Chương 3 – Kết luận 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu về Scleroprotein 1.1 1.1.1 Giới thiệu về protein Protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống, nhưng lại có tính đặc thù cao cho từng loài, từng cá thể của cùng một loài, từng cơ quan, mô của cùng một cá thể. Protein có vai trò vô cùng quan trọng, nó thực hiên chức năng tạo hình tạo cấu trúc như vỏ của virius, màng tế bào, tạo vở ngoài của sâu bọ hay tạo mô liên kết ở da, xương…Hầu hết các phản ứng của cơ thể sống, từ những phản ứng đơn giản nhất nhất như phản ứng hydrat hoá, phản ứng khử nhóm cacboxyl đến những phản ứng phức tạp như sao chép mã di truyền đều do protein đóng vai trò là enzyme xúc tác , làm tăng tốc độ phản ứng đến hàng triệu lần. Protein còn đảm nhận chức năng bảo vệ, giúp cơ thể chống lại các bệnh tật, chức năng vận chuyển của protein vô cùng quan trọng giúp vận chuyển oxy , CO2 và H+ , và rất nhiều các chất khác nữa đến các mô, cơ quan trong cơ thể. Ngoài các chức năng trên, protein còn thục hiện vai trò dự trũ vad dinh dưỡng, dẫn truyền tín hiệu thần kinh và điều hòa. Để thực hiên được các vai trò trên thì protein phải rất đa dạng về cấu trúc. Protein là phân tử bao gồm các chuỗi polypeptit có cấu trúc không gian bậc cao. Có khối lượng phân tử rất lớn ( >10000 Da) .Nó được cấu tạo từ các nguyên tố cơ bản như: C, H, O, N và các thành phần khác: S, P, ion kim loại. Protein được tạo nên do sự trùng phân tự nhiên của các đơn phân α-amino axit, liên kết với nhau bằng liên kết peptit. Có rất nhiều cách phân loại protein. Tuy nhiên, theo cấu trúc hóa học, protein được chia thành 2 loại lớn là : đơn giản và phức tạp. Một trong những dạng protein gần gũi nhất ta có thể thấy phải kể đến protein đơn giản dạng sơi. Đó là Scleroprotein. 1.1.2 Khái niệm về Scleroprotein Scleroprotein là các protein dạng sợi, biến tính tự nhiên. Một chuỗi peptide scleroprotein thường bao gồm một lựa chọn hạn chế các axit amin với thứ tự xuất hiện lặp đi lặp 5 lại[ CITATION Gra49 \l 1033 ]. Scleroprotein là một protein vô cùng đặc biệt vì nó không bị thủy phân bởi enzyme tiêu hóa protein. Các dạng điển hình của nó là: Collagen; Eslatin; Keratin (trong tóc, lông); Fibroin (trong tơ tằm);..Việc tìm hiểu về các dạng của Scleroprotein sẽ giúp ta hiểu biết về protein và sẽ phục vụ rất nhiều trong cuộc sống. 6 CHƯƠNG II: CÁC DẠNG ĐIỂN HÌNH CỦA SCLEROPROTEIN 2.1 Collagen 2.1.1 Khái niệm và nguồn gốc Tên Collagen xuất phát từ tiếng Hy Lạp κόλλα (Kolla), có nghĩa là " keo ", và hậu tố -γέν, -gen, biểu thị "sản xuất"[ CITATION OED \l 1033 ][ CITATION Mül03 \l 1033 ] Điều này đề cập đến việc sử dụng ban đầu của hợp chất này trong quá trình đun sôi da,gân của ngựa và các động vật khác để lấy keo. Nó là cấu trúc chính protein trong không gian ngoại bào trong nhiều mô liên kết trong cơ thể. Collagen tồn tại ở khắp nơi trong cơ thể chúng ta với 70% lớp hạ bì của làn da, 20% của xương, 50% của khớp, xấp xỉ 100% của giác mạc. Là thành phần chính của mô liên kết, nó là protein có nhiều nhất ở động vật có vú,[ CITATION DiL02 \l 1033 ] tạo ra 25% đến 35% hàm lượng protein toàn cơ thể. Collagen bao gồm axit amin liên kết với nhau để tạo thành xoắn ba của các sợi kéo dài.[ CITATION Lea17 \l 1033 ] Nó chủ yếu được tìm thấy trong các mô sợi như gân, dây chằng và da. Tùy thuộc vào mức độ khoáng hóa, các mô Collagen có thể cứng (xương), mềm (gân) hoặc có một độ cứng dao động từ cứng đến mềm (sụn). Nó cũng có nhiều trong giác mạc, mạch máu, ruột, đĩa đệm và ngà răng.[ CITATION Bri07 \l 1033 ] Trong mô cơ, nó đóng vai trò là thành phần chính của endomysium. Collagen cấu thành 1-2% mô cơ và chiếm 6% trọng lượng của các cơ bắp khỏe mạnh, gân guốc.[ CITATION Sik01 \l 1033 ] Nguyên bào sợi là tế bào phổ biến nhất tạo ra Collagen. Gelatin, được sử dụng trong thực phẩm và công nghiệp, là Collagen đã bị thủy phân không thể phục hồi. [ CITATION Bog23 \l 1033 ] 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo Collagen có kết cấu rất phức tạp. TropoCollagen hay “phân tử Collagen” là một đơn vị lớn hơn của Collagen gọi là các sợi. Nó dài khoảng là 300 nm với đường kính 1,5 nm, tạo 7 thành bởi ba chuỗi Polypeptit (Peptit Anfa), mỗi chuỗi này đều được sắp xếp theo một đường xoắn ốc phía tay trái. Ba chuỗi xoắn ốc được cuộn cùng nhau chiều thuận tay phải, “đường xoắn ốc đặc biệt” hoặc đường xoắn ốc bộ ba, một cấu trúc bậc bốn được ổn định bởi nhiều liên kết hyđrô. Một đặc điểm đặc trưng của Collagen là sự sắp xếp đều đặn của các Amino Axit trong mỗi mắt xích của từng chuỗi xoắn ốc Collagen này. Thông thường các chuỗi theo mẫu sau: Gly-Pro-Y hoặc Gly-X-Hyp, ở đây X và Y là các Axit Amin còn lại. Proline hoặc Hydroxyproline tạo nên khoảng 1/6 tổng số chuỗi. Glycine chiếm 1/3 số chuỗi, điều này có nghĩa là khoảng nửa chuỗi Collagen không chứa Glycine, Proline hoặc Hydroxyproline, các nhóm GXY khác thường trong các chuỗi Peptit Collagen Anfa. Sự phân bố đều đặn với hàm lượng Glycine cao được tìm thấy ở một số ít loại protein dạng sợi, như sợi tơ tằm. Chiếm 75- 80 % của tơ tằm là : Gly-Ala – Gly- Ala với 10% Serine. 2.1.3 Phân loại Collagen tồn tại ở nhiều bộ phận trong cơ thể. Đã có 29 loại Collagen được tìm thấy và thông báo trong các tài liệu khoa học. Trên 90% Collagen trong cơ thể là dạng I, II, III và IV. – Collagen I: có trong da, gân, mạch máu, các cơ quan, xương (thành phần chính của xương). – Collagen II: có trong sụn xương (thành phần chính của sụn). – Collagen III: có trong cơ bắp (thành phần chính của cơ bắp), tìm thấy bên cạnh Collagen I. – Collagen IV: thành phần chính cấu tạo màng tế bào. Các bệnh về Collagen thường do sự khiếm khuyết của gene gây nên, tác động cho quá trình tổng hợp sinh hóa, sự sắp xếp, sự sao chép bị thay đổi, hoặc các quá trình khác trong việc hình thành của Collagen. Như tất cả các tế bào khác của cơ thể, Collagen cũng có giai đoạn bị già nua và chết đi. 8 2.1.4 Chức năng của Collagen Collagen là một dạng protein cấu trúc sợi dài và hầu hết các chức năng của nó khác với dạng dạng protein phổ biến khác như enzym. Những bó Collagen hay còn gọi là những sợi Collagen là thành phần chính của thể nền màng tế bào, cấu tạo nên hầu hết các mô và cấu trúc bên ngoài của tế bào, nhưng Collagen cũng được tìm thấy bên trong của tế bào. -Collagen có cường độ kéo đứt rất lớn và là thành phần chính của băng trong y học, gân, sụn, xương, dây chằng và da, cùng với Keratin mềm, là nguyên nhân gây ra độ dẻo dai của da và nếu nó thoái hóa sẽ gây ra nếp nhăn dẫn đến tuổi già.Có thể nói, mất Collagen là một trong những yếu tố quan trọng tạo nên sự già nua, không chỉ ở dáng vẻ bên ngoài mà còn ở việc suy giảm cấu trúc và chức năng của các cơ quan trong cơ thể. Sự thoái hóa Collagen thường xảy ra ở giai đoạn từ 30 tuổi trở đi. Thời gian đầu, tốc độ thoái hóa Collagen thường chậm nên các dấu hiệu lão hóa có thể không thấy rõ. Từ sau 40 tuổi, tốc độ thoái hóa rất nhanh, nên da bắt đầu chùng giãn, các bắp cơ không còn chắc, xương mất canxi, các mô quanh mạch máu giảm đàn hồi làm mạch máu nổi rõ lên, dễ tổn thương tạo thành các vết bầm… Collagen đã thủy phân có thể đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh cân nặng, giống như protein, khi ta dùng nó, có cảm giác cung cấp đủ năng lượng. -Collagen tạo nên độ bền của thành mạch máu và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển mô tế bào. Nó có trong giác mạc, thủy tinh thể của mắt. Collagen có nhiều ứng dụng y tế trong điều trị các biến chứng của xương và da.Do đó,nó được dùng trong phẫu thuật thẩm mỹ và phẫu thuật bỏng. Cụ thể hơn: 2.1.4.1 Ứng dụng trong công nghiệp Khi Collagen được thủy phân đủ, ta thu được một loại protein dễ tan trong nước, được gọi là Gelatin. Gelatin được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, và công nghiệp nhiếp ảnh. Trong lĩnh vực dinh dưỡng, Collagen và Gelatin là nguồn protein nghèo, chúng không cung cấp đầy đủ tất cả các Amino Axit thiết cho cơ thể con người (chúng là protein chưa đầy đủ). 9 Các nhà sản xuất Collagen để làm thực phẩm bổ sung, thông báo rằng sản phẩm của họ giúp tái tạo da, móng tay và tăng cường sức khỏe. Tuy nhiên, các định hướng nghiên cứu khoa học hiện nay không chỉ ra những bằng chứng cho điều này. Đặc biệt với vấn đề trong những trường hợp bị thương tổn dưới điều kiện khác (như sự lão hóa, da khô, chứng viêm khớp…), hơn là sự thiếu hụt protein. . Collagen thường chuyển hóa thành Gelatin nhưng thường đựợc tiến hành trong điều kiện khô. Keo dán từ động vật có tính nhiệt dẻo, mềm trở lại khi gia nhiệt, vì vậy chúng được sử dụng làm dụng cụ âm nhạc như dây đàn violin, đàn guitar. 2.1.4.2 Ứng dụng trong y học và dược phẩm Collagen đã được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật thẩm mỹ như: hỗ trợ chữa bệnh cho bệnh nhân bỏng, làm tái tạo xương và rất nhiều trong nha khoa, phẫu thuật chỉnh hình. Khi ứng dụng Collagen trong y học và dược phẩm cần chú ý một số điểm là: – Khi được sử dụng trong mỹ phẩm, có một số trường hợp gây phản ứng dị ứng đỏ mắt kéo dài. Tuy nhiên, điều này hầu như được loại bởi một cách đơn giản là nên thử nghiệm trước khi sử dụng mỹ phẩm. – Nhất là loại Collagen y tế, có nguồn gốc từ trâu bò (xương) thả rông, nhiễm chứng BSE (Bovine Spongiform Encephalopathy). Hầu hết các nhà sản xuất sử dụng động vật từ các trang trại “đóng đàn” hoặc từ các nước chưa bao giờ có trường hợp báo cáo của BSE như: Úc, Brazil và New Zealand. – Da, mô (lợn) cũng được sử dụng rộng rãi để sản xuất các tấm Collagen cho nhiều mục đích phẫu thuật. – Collagen được lựa chọn sử dụng thay thế chất béo, Hyaluronic Acid hoặc Gel Polyacrylamide cho các bệnh nhân cũng đã được thực hiện. – Collagen đang được dùng rộng rãi để thay thế da nhân tạo, được sử dụng trong việc chữa trị bỏng nặng. 10 – Những Collagen bắt nguồn từ bò, ngựa hoặc lợn, thậm chí cả con người có thể được dùng luôn, đôi khi được sử dụng kết hợp với Silicones, Glycosaminoglycan, nguyên bào sợi, các yếu tố tăng trưởng và các chất khác. – Collagen cũng được bán thương mại, như là một chất bổ sung tính linh động. Bởi vì các protein được phân cắt thành các Axit Amin trước khi hấp thu, không có lý do Collagen ăn uống ảnh hưởng đến mô liên kết trong cơ thể, ngoại trừ thông qua việc bổ sung các Axit Amin cho cơ thể. – Gần đây, một nguồn Collagen có sẵn thay thế cho loại Collagen động vật đã được sử dụng. Mặc dù đắt tiền, đó là Collagen của con người, bắt nguồn từ xác người hiến tặng, nhau thai và bào thai bị hủy bỏ, có thể giảm thiểu khả năng xảy ra các phản ứng miễn dịch. – Mặc dù nó không thể được hấp thụ qua da, Collagen đang được sử dụng như là một thành phần chính cho một số mỹ phẩm trang điểm. 2.1.5 Lượng bổ sung mỗi ngày Collagen là một dạng protein có tỉ lệ trao đổi chất bằng ¼ các protein khác (60g/ngày), có nghĩa là 5g (5.000mg) là lượng cần thiết mà cơ thể cần bổ sung 2.1.6 Nguồn bổ sung Collagen Da bị thiếu hụt Collagen thì bổ sung Collagen, lý luận rất logic nhưng cách thức bổ sung Collagen như thế nào mới thực sự là điều cần lưu ý.Thông thường chỉ có hai con đường bổ sung Collagen: 2.1.6.1 Các sản phẩm dùng bên ngoài (mỹ phẩm) hoặc qua các sản phẩm đường uống Mặt nạ Collagen được chị em phụ nữ biết đến nhiều hơn cả và phụ nữ có cảm giác yên tâm hơn khi chăm sóc da bằng cách này vì toàn bộ khuôn mặt được tiếp xúc trực tiếp Collagen, được “nuôi dưỡng” bằng Collagen. Tuy nhiên, giá của một lần chăm sóc da thật là tốn kém, giá dễ chịu hơn, là các loại kem dưỡng da có chứa Collagen, có thể dùng hàng ngày nhưng nồng độ Collagen không đáng kể vì thế tác dụng cũng không được bao nhiêu. 11 Một hạn chế của các sản phẩm dùng ngoài là khả năng thẩm thấu không cao, tác động chủ yếu trên lớp thượng bì (phía trên cấu trúc Collagen) nên ít cho hiệu quả mong muốn.Hơn nữa, Collagen trong mỹ phẩm thường không phải là chế phẩm từ tự nhiên mà chủ yếu là từ nguồn nguyên liệu tổng hợp nên cơ thể khó dung nạp 2.1.6.2 Nguồn dinh dưỡng mà cơ thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày Collagen của da được tổng hợp bên trong cơ thể, từ nguồn dinh dưỡng mà cơ thể hấp thu qua thực phẩm hàng ngày. Vì thế, các chế phẩm bổ sung có chứa Collagen hoặc protein sẽ là nguồn nguyên liệu tốt nhất để tổng hợp Collagen cho da. Cách thức tổng hợp này sẽ giúp cấu trúc da thực sự được xây dựng và củng cố từ bên trong một cách chắc chắn nhất, lâu dài nhất. Có thể sử dụng các nguồn Collagen từ thiên nhiên a) Thực phẩm giàu Omega-3 Acid béo Omega-3 được xem là một chất béo có lợi. Omega-3 bên cạnh tốt cho tim mạch và trí não. Nó còn tăng cường sự mịn màng, trơn mượt và dẻo dai cho làn da. Protein này có nhiều trong cá hồi và các loại dầu cá khác như cá mòi, cá thu, cá trích… Ngoài ra các loại giàu cá này sẽ giúp làm giảm viêm nhiễm trên da. Vì thế việc ăn cá hồi sẽ ngăn ngừa viêm nhiễm và bảo vệ Collagen cho bạn. b) Rau củ, trái cây màu đỏ Bên cạnh cà chua, trái cây, rau củ màu đỏ được xem là nguồn chứa Lycopene dồi dào. Củ cải đỏ và ớt chuông đỏ là hai rau củ dễ tìm thấy và có thể sử dụng thường xuyên trong chế độ ăn hằng ngày. Ngoài sự dồi dào Lycopne, các rau củ trái cây màu đỏ chứa rất nhiều chất chống oxi hóa, giúp tăng cường Collagen và chống lại các dấu hiệu lão hóa. c) Các loại rau có màu xanh đậm Chất chống oxy hóa có trong các loại rau lá xanh là rất cần thiết nếu bạn muốn duy trì mức độ Collagen. Các loại rau có màu xanh lá đậm như rau bina, cải xoong, cải bắp, cải xoăn… rất giàu chất chống oxy hóa được gọi là Lutein. Chất chống oxy hóa là rất cần thiết nếu để có thể duy trì mức độ Collagen, vì chúng được cho là giúp trung hòa các gốc tự do. 12 d) Rau củ màu cam Rau củ màu cam như cà rốt hay khoai lang, rất giàu vitamin A, giúp phục hồi và tái tạo Collagen bị hư hỏng. e) Các loại quả giàu Vitamin C Trái cây thường xuyên bổ sung Vitamin C cho cơ thể sẽ giúp tránh được các bệnh về cảm cúm, hoặc các bệnh về máu do thiếu vitamin C. Ngoài ra, Vitamin C là chất cần thiết để tạo nên Collagen, giúp tăng cường mức độ chất chống oxy hóa trong cơ thể. Vitamin C có nhiều trong các loại quả mọng, như quả việt quất, dâu tây, cà chua … Nên bổ sung các loại quả này trong chế độ ăn hằng ngày. f) Đậu phụ và đậu nành Tăng cường chế độ ăn nhiều đậu nành. Sữa đậu nành, phô-mai đậu nành và các sản phẩm làm từ đậu nành khác có chứa Genistein, một hợp chất giúp sản xuất Collagen và chống lại quá trình lão hóa da, để có thể giúp làn da giữ được việc sản xuất Collagen như bình thường. g) Trà trắng Theo nghiên cứu được tiến hành bởi Đại học Kingston, trà trắng có thể bảo vệ các protein trong cấu trúc của da, đặc biệt là Collagen. h) Tỏi Tỏi là nguồn thực phẩm cung cấp Sulfur tuyệt vời. Sulfur là một chất cần thiết cho quá trình sản xuất Collagen. Ngoài các thực phẩm kể trên còn rất nhiều loại khác có thể giúp chúng ta bổ sung thêm Collagen cho cơ thể 2.2 Eslatin 2.2.1 Nguồn gốc Elastin là một thành phần nhỏ của mô liên kết cung cấp độ đàn hồi cho các mạch máu và dây chằng trong cơ bắp[ CITATION Placeholder1 \l 1033 ]Nó có tính đàn hồi cao và hiện 13 diện trong mô liên kết cho phép nhiều mô trong cơ thể lấy lại hình dạng sau khi kéo dài hoặc co lại. Elastin giúp da trở lại vị trí ban đầu khi bị chọc hoặc bị chèn ép. Elastin cũng là một mô chịu tải quan trọng trong cơ thể của động vật có xương sống và được sử dụng ở những nơi cần phải lưu trữ năng lượng cơ học. Ở người, elastin được mã hóa bởi gen ELN[ CITATION Cur93 \l 1033 ] 2.2.2 Thành phần và cấu trúc Gen ELN mã hóa một protein là một trong hai thành phần của sợi đàn hồi. Nhiều biến thể phiên mã mã hóa các đồng dạng khác nhau đã được tìm thấy cho gen này. [ CITATION htt \l 1033 ]Tiền chất hòa tan của Elastin là tropoelastin. Cấu trúc chính của elastin rất giàu glycine, proline, alanine, leucine và valine và thường được tổ chức trong thời gian ngắn các chuỗi lặp lại của ba đến chín axit amin tạo thành các cấu trúc linh hoạt và rất năng động . Trong cấu trúc của Eslatin không có hydroxylysine và không bị glycosyl hóa Sợi Elastin được hình thành như một mạng lưới ba chiều của polypeptide liên kết ngang có cấu trúc không đều.Các liên kết chéo liên quan đến Lysine. Liên kết chéo liên kết phổ biến nhất trong elastin là kết quả của việc chuyển đổi các nhóm amin của lysine thành aldehyd phản ứng bởi lysyl oxyase.Điều này giúp tạo ra mạng lưới liên kết với nhau có thể kéo dài và uốn cong theo bất kỳ hướng nào khi bị căng thẳng tạo ra mô liên kết. 2.2.3 Tính chất Elastin là một loại protein có tuổi thọ rất dài, với chu kỳ bán rã hơn 78 năm ở người. Giống như cao,sau khi Elastin mở rộng có thể trở về kích thước ban đầu và hình thức ban 14 đầu.Độ bền kéo thấp hơn so với Collagen, kỵ nước và thực tế không hòa tan trong dung dịch nước 2.2.4 Chức năng của Eslatin Trong cơ thể, Elastin thường được liên kết với các protein khác trong các mô liên kết. Sợi đàn hồi trong cơ thể là hỗn hợp của Elastin vô định hình và Fibrillin sợi. Tổng Elastin dao động từ 58 đến 75% trọng lượng của động mạch khử chất khô trong các động mạch răng nanh bình thường[ CITATION Fis66 \l 1033 ]So sánh giữa các mô tươi và mô tiêu hóa cho thấy, ở chủng 35%, tối thiểu 48% tải trọng động mạch được vận chuyển bởi Elastin và tối thiểu 43% thay đổi độ cứng của mô động mạch là do sự thay đổi độ cứng của elastin [ CITATION Lam08 \l 1033 ] Eslatin có vai trò đặc biệt trong cấu tạo của da, nếu Collagen là yếu tố giúp da căng và săn thì Elastin lại giúp da có thể trở về hình dạng ban đầu, không bị chùng nhão, chảy xệ, nhăn nheo. Việc thiếu một trong hai thành phần chính trong các liên kết da sẽ khiến làn da của bạn nhanh chóng bị lão hóa, nhăn khô và kém săn chắc, đàn hồi. Elastin được ví như một chất keo liên kết các tế bào, không có nhiều ở da nhưng lại cực kì quan trọng bởi: - Cung cấp sự mềm mại và tính đàn hồi cho làn da: Do Elastin có khả năng giữ nước tốt, ngăn sự thất thoát Collagen và HA, nên việc bổ sung Elastin sẽ giúp da luôn ẩm mịn, săn chắc và se khít. - Chống nếp nhăn nơi khóe miệng, mắt và trán: Elastin tạo một mạng lưới ba chiều giữa các sợi Collagen, kết hợp với Collagen để tạo nên một liên kết bền vững dưới da, giúp da khỏe mạnh, săn chắc và căng mịn. Do đó, nếu da bị thiếu Elastin thì dù bạn có bổ sung bao nhiêu Collagen hay HA thì hiệu quả cũng bị giảm sút. 2.2.5 Nguồn bổ sung Eslatin Để tăng lượng Eslatin trong cơ thể có thể sử sụng các cách như: a) Tẩy tế bào chết thường xuyên 15 Tấy tế bào chết là một phần quan trọng của thói quen chăm sóc da. Bước chăm sóc da này giúp lấy đi các tế bào da chết trên lớp trên cùng của da. Hành động chà xát này cũng kích thích sản xuất elastin mới, giúp làn da trẻ trung hơn. b) Kem chống nắng Tia cực tím từ ánh nắng mặt trời xâm nhập và da, phá vỡ Collagen và elastin. Bởi vậy, bôi kem chống nắng hàng ngày giúp trì hoãn các dấu hiệu lão hóa. Nên dùng kem chống nắng có chỉ số chống nắng 50. Bôi kem chống nắng trước khi đi ra ngoài khoảng 30 phút, thoa lại sau 2 giờ. Ngoài ra, đội mũ rộng vành, đeo kính râm cũng giúp bảo vệ da rất tốt. c) Vitamin C Có hai cách để tận dụng vitamin C để kích thích sản xuất elastin: Thoa trực tiếp hoặc qua đường miệng. Bạn có thể sử dụng loại kem dưỡng da chứa vitamin C hoặc huyết thanh để thoa lên da. Những sản phẩm này sẽ giúp lấy đi tế bào da chết và làm trẻ hóa da. Nó cũng bảo vệ bạn khỏi lão hóa da và ngăn ngừa nếp nhăn. Vitamin C giúp duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc da. Nó cũng bảo vệ da khỏi tác hại của gốc tự do. Tăng cường các loại trái cây và rau củ giàu vitamin C cũng làm tăng mức độ elastin trong cơ thể, điển hình như: Bông cải xanh, kiwi, cam, quýt, các loại quả mọng. Sự thiếu hụt vitamin C sẽ làm suy yếu các sợi elastin trong da, khiến da chảy xệ, nhăn nheo. Liều lượng vitamin C (acid ascorbic) khuyến cáo mỗi ngày là 500mg. d) Protein không mỡ (lean protein) Cơ thể cần acid amin để kích thích sản xuất Collagen và elastin. Acid amin là các phần tử tạo nên protein. Tăng cường protein sẽ giúp cải thiện cấu trúc tế bào da. Bởi vậy, muốn da đẹp, làm đầy nếp nhăn nên ăn nhiều các loại hạt, đậu phụ, phô mai, thịt gia cầm và cá. e) Ăn các loại rau màu xanh đậm Rau họ cải như cải bó xôi, cải xoăn, bông cải xanh và cải bắp có chứa một chất dinh dưỡng được gọi là lutein. Lutein giúp tăng hydrat hóa da, dưỡng ẩm, cải thiện độ đàn hồi và ngăn ngừa các nếp nhăn. Lutein cũng tăng cường các tế bào da và cải thiện khả năng tái tạo và sử dụng các protein hiệu quả. 16 f) Acid béo omega-3 Chế độ ăn uống giàu acid béo omage-3 giúp làn da luôn trẻ đẹp. Dưỡng chất này tạo môi trường lý tưởng cho việc sản xuất Collagen và elastin. Acid béo thiết yếu cũng giúp làm đầy cấu trúc da, xóa nếp nhăn. Những thực phẩm giàu acid béo omega-3 là: Hạt điều, hạt óc chó, quả hạnh, cá hồi, cá ngừ, cá trích, cá mòi… 2.3 Keratin 2.3.1 Nguồn gốc Keratin thuộc nhóm protein cấu trúc, là những protein dạng sợi[ CITATION Egg03 \l 1033 ]. Keratin hình thành màng bảo vệ cho toàn bộ động vật có xương sống: da, lông, tóc, vuốt, móng, sừng, vảy, mỏ 2.3.2 Đặc điểm cấu tạo của Keratin. Keratin là một họ protein cấu trúc sợi, dai, không tan, có tính bền sinh học tương tụ như chitin. Keratin có loại cấu trúc cơ bản là α-Keratin và β-Keratin. 2.3.2.1 Đặc tính của cấu trúc chuỗi α-helix Mô hình chuỗi polypeptide xoắn của Pauling và Corey đưa ra nhiều cách để xác định từ bộ khung đến sự cân đối tuần hoàn trong cấu trúc đó, được phát hiện qua các dữ liệu nhiễu xạ của protein sợi α-Keratin. Trật tự đơn giản nhất và ưa nhìn nhất là cấu trúc xoắn phải được gọi là α-helix. Pauling và Corey đã biết tầm quan trọng của liên kết Hydrogen định hướng cho nhóm phân cực như CPO và NOH của liên kết peptide. Chúng đều là kết quả thí nghiệm của William Astbury, năm 1930 ông đã chỉ đạo nghiên cứu đầu tiên về tia X. Astbury đã chứng minh rằng protein cấu tạo lên tóc và lông (protein sợi α-Keratin) có cấu trúc cân đối 5.15 đến 5.2 A° (angstrom – 0.1 nm). Cấu trúc này tự quay quanh nó mỗi vòng có chiều cao là 5.4 A°. Nên chúng ta nói rằng chuỗi xoắn α có chiều cao là 5.4 A° tương ứng khoảng 3.6 amino acid mỗi vòng, ví dụ mỗi chuỗi xoắn có 36 amino acid thì gồm 10 vòng. Sự phân chia amino acid dọc theo trục xoắn là 5.4/3.6 hay độ cao (độ dày) là 1.5 A° cho mỗi amino acid. 17 Cấu trúc này được bền vững hóa nhờ liên kết hydrogen gắn với nguyên tử nitrogen tích điện âm của liên kết peptide và nguyên tử carbonyl oxygen tích điện âm của amino acid thứ 4 trên vùng tận cùng của amino acid của liên kết peptide. Bên trong chuỗi helix, mỗi liên kết peptide (trừ liên kết kề với 2 đầu của chuỗi) tham gia vào liên kết peptide đó. Mỗi vòng liên tiếp của chuỗi helix chứa 3 đến 4 liên kết hydrogen. Tất cả liên kết hydrogen đó tạo nên tính ổn định cho cấu trúc chuỗi xoắn helix. Một chuỗi helix cũng chứa amino acid dạng L hoặc D. Tuy nhiên tất cả các phần còn lại phải là đồng phân lập thể; một amino acid D sẽ gây trở ngại cho cấu trúc thường lệ chứa các amino acid L và ngược lại. Trong tự nhiên, amino acid L có thể tạo dạng xoẵn trái và phải, nhưng dạng xoắn trái không thấy xuất hiện ở protein sợi. Mỗi nhóm chính C=O và N-H sẽ tạo liên kết hydrogen với một liên kết peptide cách 4 amino acid (ví dụ, Oi với Ni+4). Điều này tạo một sự tuần hoàn, trật tự vững chắc. Bề mặt peptide khá song song với trục xoắn và sự lưỡng cực trong chuỗi có thứ tự, ví dụ tất cả nhóm C=O có cùng hướng và tất cả nhóm N-H xếp theo hướng khác. Các chuỗi bên hướng ra ngoài trục và thường hướng về phía amino acid cuối. Tất cả các amino acid có góc phi và psi âm, tương ứng đặc trưng cho giá trị -60° và -50 ° 2.3.2.2 Đặc tính của cấu trúc chuỗi β-Sheet Pauling và Corey đưa ra mô hình về cấu trúc đối xứng của protein sợi β-Keratin. Trong dạng cấu trúc polypeptide này không có dạng xoắn ốc. thay vì thế, nó có dạng zigzag hơn là xoắn α. Amino acid trong cấu trúc đối xứng β các góc Φ và Ψ có giá trị dương. Giá trị đặc trưng của Φ là -140 °và Ψ là 130°. Ngược lại, amino acid của xoắn thì cả 2 góc này mang giá trị âm. Một vùng của polypeptide mà các amino acid tồn tại dạng đối xứng sẽ là dạng sợi β và các sợi này liên kết với nhau thông qua liên kết H để tạo thành phiến. Trong một phiến beta với 2 hoặc nhiều hơn 2 chuỗi polypeptide chạy dọc nhau và được liên kết theo một phương thức chung bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm CO và NH của chuỗi chính. Vì vậy tất cả các liên kết hydrogen trong phiến alpha là tạo bởi các đoạn khác nhau trong chuỗi polypeptide. Sự đối ngược này với dạng xoắn alpha nơi mà tất cả liên kết hydrogen gồm yếu tố giống ở cấu trúc bậc 2. Nhóm R (các chuỗi bên) của các amino acid “láng giềng” trong điểm chuỗi beta ngược hướng. 18 Do đó, xét về cấu trúc không gian đặc tính rắn chắc của Keratin là do sự tâp hợp cấu trúc thành phần siêu phân tử và trình tự các amino acid của những mạch polypeptide thành phần. Sự phối hợp của các cấu trúc α-helix và β-sheet cùng cầu nối disulfide sẽ quyết định cấu tạo của những protein chức năng, một vài trong số đó điều khiển tính không tan. Xét về thành phần hóa học, Keratin chứa một tỷ lệ cao glycine và tỷ lệ tương đối alanine. Xét về liên kết hóa học, ngoài những liên kết hydro trong phân tử và giữa các phân tử, Keratin còn một lượng lớn sulfur trong các amino acid cysteine được liên kết với nhau bằng các cầu disulfide. Cầu nối này ảnh hưởng lớn đến tính không hòa tan của Keratin. Tuy nhiên Keratin vẫn có thể bị hòa tan bởi các tác nhân phân hủy hay tác nhân khử như ure. Keratin của lông có ít cầu nối disulfide hơn Keratin ở móng hay guốc của động vật có vú. Do đó, mà móng, guốc cứng hơn so với lông. 2.3.3 Chức năng của Keratin Keratin là vật liệu cấu trúc chính tạo nên những lớp bên ngoài của da người. Nó là thành phần cấu trúc quan trọng của mái tóc và móng tay, và nó cung cấp sức mạnh và độ dẻo dai cần thiết cho cơ quan nhai, như lưỡi và vòm miệng cứng. Các monome (đơn phân tử) tập hợp thành bó để tạo thành sợi trung gian, dai và tạo thành các mô không thể bị khoáng hóa mạnh được tìm thấy trong các loài bò sát, chim, động vật lưỡng cư, và động vật có vú. Các chất sinh học khác chỉ được biết đến gần đúng độ dai của mô sừng là kitin[ CITATION Ker \l 1033 ][ CITATION Tom10 \l 1033 ][ CITATION Vin04 \l 1033 ] . Động vật chân đốt như động vật giáp xác thường có các bộ phận của bộ xương ngoài của chúng bằng Keratin, đôi khi kết hợp với kitin. Keratin cũng được tìm thấy trong đường tiêu hóa của nhiều loài động vật, bao gồm cả loài giun tròn (cũng có một lớp bên ngoài thân bằng Keratin). Vảy, móng vuốt, một số giáp bảo vệ và mỏ của khủng long, bao gồm một loại Keratin. Các Fibroin tơ được tạo ra bởi côn trùng và nhện thường được phân loại là Keratin, mặc dù nó là không rõ liệu chúng có mối liên quan phát sinh loài với Keratin của động vật có xương sống. 22.4.4 Ứng dụng của Fibroin 19