Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 5: Chuyển hóa protein và acid amin

Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 5 Chuyển hóa protein và acid amin cung cấp cho người học những kiến thức như: Nhu cầu năng lượng trong quá trình tổng hợp protein; Một số kháng sinh và độc tố ức chế quá trình sinh tổng hợp protein; Operon cảm ứng mã hóa cho các enzyme dị hóa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa sinh đại cương - Chương 5: Chuyển hóa protein và acid amin CHƢƠNG 5. TRAO ĐỔI PROTEIN VÀ ACID AMIN- N/dung chủ yếu của q/trình sống trong th/giới SV, chiếm vịtrí q/trọng nhất trong nc TĐC. Thông qua q/trình này, aa vàprotein (chất h/cơ mang s/sống được h/thành.- Khi nc q/trình này, hiểu được c/chế của q/trình s/trưởng vàph/triển, hiểu được hàng loạt những ng/nhân rối loạn TĐ. …→ K/thức về vấn đề này vừa có ý nghĩa về lý luận, vừa có ýnghĩa về th/hành.- Sự ch/hoá protein được th/hiện liên tục trong cơ thể SV vớinh/điệu và cường độ thay đổi, tuỳ theo t/chất của các mô bàovà gi/đoạn ph/triển của SV.5.1. TRAO ĐỔI AMINOACID5.1.1. Tổng hợp acid amin Vòng luân chuyển nitơ trong tự nhiên- Nguồn gốc N trong mọi cơ thể sống là N2 (nitơ phân tử) cótrong khí quyển.Nitơ ph/ tử trơ về mặt hoá học, phần lớn các SV không sửdụng được. SV nhận nitơ dưới dạng các h/chất như NO3-,NH4+ hay dưới dạng các h/chất ph/tạp hơn như các aa.- Các VSV cố định nitơ có kh/năng khử N2 thành NH4+. RồiNH4+ lại được các VSV nitrite hoá và nitrate hoá chuyển thànhNO2- và NO3-. NO3- là dạng hợp chất chính của nitơ mà th/vậtcó thể hấp thu được. Trong cơ th/vật, NO3- lại bị khử thànhNH4+, rồi từ đây hình thành nên các aa, protein và các hợp chấtchứa nitơ khác.- Đv s/dụng protein th/vật và protein đv khác làm nguồn nitơ.Đv lại thải NH4+ và ure (là SP bài tiết của sự trao đổi các h/chấtN). Ure lại bị phân giải cho ra NH4+, trong đất NH4+ cũng là SPph/giải xác đv, th/vật chết. Ở đất, các SP này lại bị các VSVnitrite hoá và nitrate hoá ôxy hoá thành NO2- và NO3- và chấtnày lại được th/vật h/thu và s/dụng.Người và đ/vật không s/dụng được các h/chất chứa N vô cơ.Th/vật có thể s/d các h/chất chứa N vô cơ để tạo các h/chấtchứa N, trong đó có các aa. Q/trình này gồm nhiều g/đ:- Chuyển N vô cơ thành amoniac (NH3),- Gắn amoniac vào khung C tạo các aa sơ cấp và- Sự chuyển nhóm amin từ các aa sơ cấp cho ketoacid để tạoaa khác.Nguồn N vô cơ: nitrate và N2 trong không khí.Q/t chuyển nitrate → amoniac = q/trình khử nitrate,Q/t chuyển N2 → amoniac = q/trình cố định nitơ.Ngoài ra, th/vật có thể lấy trực tiếp amoniac từ sự phân giải aavà protein hoặc lấy từ phân bón.a. Quá trình khử nitrateỞ thực vật bậc cao, nguồn N cơ bản để tạo amoniac lànitrate. Nitrate được hấp thụ và bị khử nhanh chóng tại rễ.Sự khử nitrate thành amoniac trải qua 2 g/đ: - Khử nitrate thành nitrite và - Khử nitrite thành ion amonium.Nitrate reductase x/t cho g/đ 1: NO3- + 2 H+ + 2 e-  NO2- + H2O Nitrite reductase xúc tác cho g/đ 2: NO2- + 8 H+ + 6 e-  NH4+ + H2O NADH+H+ hoặc NADPH+H+, chất cho điện tử được lấy từ q/t quang hợp và hô hấp của cây.b. Quá trình cố định nitơ phân tử- B/chất hóa sinh của q/t cố định nitơ phân tử là sự khử nitơphân tử thành amoniac.- Do vi khuẩn hiếu khí (Azotobacter) và kỵ khí (Clostridium)trong đất hay vi khuẩn quang hợp hoặc vi khuẩn Rhizobiumsống cộng sinh ở nốt sần rễ cây họ đậu thực hiện.- NL cần thiết cho v/c 1 điện tử đến khử nitơ phân tử là 2ATP, →ph/trình tổng quát là: N2 + 8 H+ + 8 e- + 16 ATP  2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi- Enzyme x/tác: nitrogenasec. Nguồn mạch carbon của các aminoacid Các con đường tổng hợp từng aa rất khác nhau, song sự tổng hợp các aa có những nét chung: - Bộ khung C của aa bắt nguồn từ các SPTG của q/t đường phân, vòng pentosephosphate hay vòng Krebs. - Sự t/hợp một số aa bắt nguồn từ những tiền chất chung và qua nhiều SPTG giống nhau. - Nhìn chung có 6 con đường STH các acid amin: Khả năng t/hợp aa không giống nhau ở các sv khác nhau.1) Thực vật có kh/năng t/hợp tất cả các aa từ các nguồn nitơnhư NH4+, NO3- hay NO2-. (loài cây họ đậu, nhờ các vsv cốđịnh nitơ cộng sinh, có thể t/hợp được aa từ N22) Ở VSV, kh/năng t/hợp aa khác nhau. Phần lớn cần NH4+làm nguồn nitơ; một số vsv giống như th/vật, có kh/năngs/dụng NO3- , t/hợp được tất cả các aa. Với một số loài, mộtsố aa cũng là EAA.3) Động vật sử dụng N hữu cơ trong các aa (hình thànhtrong qt th/phân protein TĂ hay của TB) để t/hợp các aa.Nhiều loại aa không được t/hợp ở ĐV; ĐV nhận các aa nàyqua TĂ. Đây là các aa thiết yếu, esential amino acid (EAA).AA đầu tiên hình thành từ khung C của α-ketoglutarate ( SPTGcủa chu trình Krebs) là Glu và Gln. Hai AA này có hàm lượng caohơn các AA khác trong cơ thể SV.- Tổng hợp GluGlu được t/hợp nhờ pư gắn trực tiếp NH4+ vào α-KGL (chiềunghịch của pư khử amin OXH Glu) nhờ GDH và nhờ qt chuyểnamine cho α-KGL.- Tổng hợp Gln: Glu k/hợp với NH4+, nhờ glutamine synthetase. Glu + NH4+ + ATP  Gln + ADP + PiNhờ glutamate synthase, nhóm amine được chuyển từ Gln đến α-ketoglutarate (α-KGL) tạo thành hai phân tử Glu. Gln + α-KGL + NADPH + H +  2 Glu + NADP+Glu cũng được tạo ra từ α-ketoglutarate nhờ phản ứng chuyển amin do GOT vàGPT xúc tác: GPT GOTGOT = Glutamate – Oxaloacetate - Transaminase PLP = Pyridoxalphosphate,GPT = Glutamate – Pyruvate - Transaminase Dx của vitamin B6Ala hoặc Asp cũng có thể được tạo thành bằng cách amine hóapyruvate hoặc oxaloacetate, là SPTG của qt ch/hóa glucid.Các AA hình thành theo đường hướng này gọi là các AA sơ cấp(vì được tạo ra trước và có thể là ng/liệu để t/hợp các aa khác).STH các aa thứ cấp: tạo thành chủ yếu theo đường hướngchuyển amine giữa aa và ketoacid nhờ x/tác của transaminase(aminotransferase. Ph/trình ph/ứng như sau:5.1.2. Sự biến đổi các aminoacid Tự đọc trong giáo trình5.2. SỰ TRAO ĐỔI PROTEIN5.2.1. Sự tổng hợp protein- Cơ chế đầu tiên được n/c ở E. coli sau đó được n/c ở t/bào cónhân thật (động vật, thực vật).- Q/trình về cơ bản là giống nhau ở mọi cơ thể. Chuỗi polypeptideluôn được tổng hợp từ đầu N đến đầu C và được cải biến đểthành ph/tử protein có hoạt tính sinh học. Bộ bản mã di truyềnđược áp dụng cho mọi cơ thể sống.Q/trình t/hợp ...