Chương 3: Protein

47

Chương 3

Protein

Protein là hợp chất hữu cơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất trong cơ

thể sống, về mặt số lượng, protein chiếm không dưới 50% trọng lượng khô

của tế bào; về thành phần cấu trúc, protein được tạo thành chủ yếu từ các

amino acid vốn được nối với nhau bằng liên kết peptide. Cho đến nay

người ta đã thu được nhiều loại protein ở dạng tinh thể và từ lâu cũng đã

nghiên cứu kỹ thành phần các nguyên tố hoá học và đã phát hiện được

rằng thông thường trong cấu trúc của protein gồm bốn nguyên tố chính là

C, H, O, N với tỷ lệ C ≈ 50%, H ≈ 7%, O ≈ 23% và N ≈ 16%. Đặc biệt tỷ

lệ N trong protein khá ổn định (lợi dụng tính chất này để định lượng

protein theo phương pháp Kjeldahl bằng cách tính lượng N rồi nhân với

6,25). Ngoài ra trong protein còn gặp một số nguyên tố khác như S ≈0-3%

và P, Fe, Zn, Cu...

Phân tử protein có cấu trúc, hình dạng và kích thước rất đa dạng,

khối lượng phân tử (MW) được tính bằng Dalton (1Dalton = 1/1000 kDa,

đọc là kiloDalton) của các loại protein thay đổi trong những giới hạn rất

rộng, thông thường từ hàng trăm cho đến hàng triệu. ví dụ: insulin có khối

lượng phân tử bằng 5.733; glutamat-dehydrogenase trong gan bò có khối

lượng phân tử bằng 1.000.000, v.v...

Từ lâu người ta đã biết rằng protein tham gia mọi hoạt động sống

trong cơ thể sinh vật, từ việc tham gia xây dưng tế bào, mô, tham gia hoạt

động xúc tác và nhiều chức năng sinh học khác. Ngày nay, khi hiểu rõ vai

trò to lớn của protein đối với cơ thể sống, người ta càng thấy rõ tính chất

duy vật và ý nghĩa của định nghĩa thiên tài của Engels P. “Sống là phương

thức tồn tại của những thể protein”. Với sự phát triển của khoa học, vai trò

và ý nghĩa của protein đối với sự sống càng được khẳng định. Cùng với

nucleic acid, protein là cơ sở vật chất của sự sống.

3.1. Amino acid

3.1.1 Cấu tạo chung

Amino acid là chất hữu cơ mà phân tử chứa ít nhất một nhóm

carboxyl (COOH) và ít nhất một nhóm amine (NH2), trừ proline chỉ có

nhóm NH (thực chất là một imino acid).

48

Trong phân tử amino acid đều có các nhóm COOH và NH2 gắn với

carbon ở vị trí α. Hầu hết các amino acid thu nhận được khi thuỷ phân

protein đều ở dạng L-α amino acid. Như vậy các protein chỉ khác nhau ở

mạch nhánh (thường được ký hiệu: R).

Hình: 3.1. Công thức cấu tạo chung của các amino acid

3.1.2. Phân loại amino acid

Hiện nay người ta phân loại amino acid theo nhiều kiểu khác nhau,

mỗi kiểu phân loại đều có ý nghĩa và mục đích riêng. Tuy nhiên, họ đều

dựa trên cấu tạo hoá học hoặc một số tính chất của gốc R. Ví dụ có người

chia các amino acid thành 2 nhóm chính là nhóm mạch thẳng và nhóm

mạch vòng.

Trong nhóm mạch thẳng lại tuỳ theo sự có mặt của số nhóm

carboxyl hay số nhóm amine mà chia ra thành các nhóm nhỏ, nhóm amino

acid trung tính (chứa một nhóm COOH và một nhóm NH2); nhóm amino

acid kiềm (chứa một nhóm COOH và hai nhóm NH2); nhóm amino acid

acid (chứa hai nhóm COOH và một nhóm NH2).

Trong nhóm mạch vòng lại chia ra thành nhóm đồng vòng hay dị

vòng v.v...

Có người lại dựa vào tính phân cực của gốc R chia các amino acid

thành 4 nhóm: nhóm không phân cực hoặc kỵ nước, nhóm phân cực

nhưng không tích điện, nhóm tích điện dương và nhóm tích điện âm.

Tuy nhiên, hiện nay cách phân loại các amino acid đang được

nhiều người sử dụng nhất là dựa vào gốc R của amino acid và được chia

làm 5 nhóm:

Nhóm I. Gồm 7 amino acid có R không phân cực, kỵ nước, đó là:

glycine, alanine, proline, valine, leucine, isoleucine và methionine. (Hình 3.2)

49

Hình 3.2. Công thức cấu tạo của các amino acid nhóm I

Nhóm II. Gồm 3 amino acid có gốc R chứa nhân thơm, đó là

phenylalanine, tyrosine và tryptophan (Hình 3.3.)

Hình 3.3. Công thức cấu tạo của các amino acid nhóm II