Cấu trúc và tính chất lý-hoá của protein

Tham khảo tài liệu cấu trúc và tính chất lý-hoá của protein, kỹ thuật - công nghệ, kiến trúc - xây dựng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu trúc và tính chất lý-hoá của protein 45 Cấu trúc và tính chất lý-hoáChương 4 của protein I. Các quan điểm khác nhau về nghiên cứu cấu trúc protein Như đã biết, protein là những phần chức năng của cơ thể, sự hìnhthành chức năng mới dựa trên cơ sở thành phần cấu trúc của protein, haynói cách khác giữa chức năng và thành phần cấu trúc trong protein có liênhệ mật thiết với nhau. Từ đó sự nghiên cứu cấu trúc protein có thể dựa trêncác quan điểm: nghiên cứu thành phần cấu trúc hoặc dựa vào chức năngsinh học để tìm hiểu cấu trúc của chúng. Chẳng hạn, việc nghiên cứu xácđịnh cấu trúc bậc I của phân tử protein là bước đầu tiên quan trọng để xácđịnh phân tử hoạt tính sinh học và tính chất hoá lý của protein, là cơ sở đểxác định cấu trúc không gian của phân tử protein. Dựa vào cấu trúc khônggian của các phân tử protein tương đồng, có thể dự đoán sự định vị cầudisunfua, cấu trúc không gian của protein nghiên cứu. Ngược lại sự xuấthiện một bệnh lý đặc trưng nào đó liên quan đến thay đổi chức năng củaprotein mà nguyên nhân chỉ là thay đổi 1gốc amino acid trong phân tử. Vídụ: bệnh thiếu máu hồng cấu hình lưỡi liềm, khi nghiên cứu cấu trúc bậc Icủa hemoglobin bình thường và bệnh lý đã xác định được đó là do gốcamino acid glutamic ở vị trí thứ 6 trong chuỗi β của hemoglobin A (bìnhthường) bị thay thế bằng gốc amino acid valine II. Các kiểu liên kết trong cấu trúc protein 2.1. Các liên kết cộng hoá trị Trong phân tử protein ngoài các liên kết cộng hoá trị bình thường,người ta thường nhắc đến hai kiểu liên kết cộng hoá trị đặc biệt có ý nghĩaquan trọng đối với cấu trúc và chức năng của chúng đó là: - Liên kết peptide (xem chương 3). - Liên kết disunfua (-S-S-). Liên kết disunfua là liên kết đồng hoá trị tạo thành do sự kết hợpgiữa hai phân tử cysteine với nhau loại đi 2H (hình 4.1). Liên kết disunfua(còn gọi là cầu disunfua) có thể hình thành giữa hai phân tử cysteine trongcùng một chuỗi polypeptide hoặc giữa hai cysteine thuộc hai chuỗipolypeptide khác nhau. Cầu disunfua có vai trò quan trọng trong việc duytrì cấu trúc bậc III của phân tử protein. Những phân tử protein càng chứanhiều cầu disunfua thì càng chặt chẽ, vững bền. những protein không tannhư protein của lông, móng, tóc, sừng rất vững bền với các tác nhân hoáhọc, chứa tới 12% là cysteine 46 Oxy hóa Hình 4.1 Sự hình thành cầu disulfua giữa hai phân tử cysteine 2.2. Các liên kết yếu làm ổn định cấu trúc protein 2.2.1. Liên kết hydro Là tương tác yếu hình thành giữa một nguyên tử mang điện tích âm(gọi là nguyên tử nhận A-acceptor) và một nguyên tử hydro (H) đang nằm D  H + A ⇔ D  H ••• A Liên kết hydro a b c Hình 4.2 Một số liên kết hydro quan trọng trong hệ thống sống Ghi chú: a) giữa hydro của một ancohol và oxy của nước; b) giữa nhóm carbonyl keto và nước; c) giữa nhóm peptide trong polypeptide; 47trong một nối cộng hoá trị với một nguyên tử khác (gọi là nguyên tử choD- donnor). Nối cộng hoá trị giữa D và H phải là nối phân cực và đámmây điện tử của A phải mang những điện tử không liên kết có khả năngthu hút điện tích δ+ của H. Năng lượng cần để phá vở một liên kết hydro là khoảng 5 kcal mol-1.Một đặc điểm quan trọng của các liên kết hydrogengen là H, nguyên tửnhận A, nguyên tử cho D đều xếp trên một đường thẳng. Nguyên tử Ntrong liên kết N-H cũng như O trong liên kết O-H đều là những nguyên tửcho chính. Trong hệ thống sống đó là các nhóm amine (-NH2) và hydroxyl(-OH), sự hiện diện của các nhóm này khiến cho các phân tử có mangchúng dể hoà tan trong nước do có sự hình thành các liên kết hydrogengengiữa chúng. Đặc biệt, các phân tử nước H2O - nhân tố chủ yếu của vật chấtsống luôn luôn hình thành một mạng lưới đều đặn những hình tứ diện dù ởthể lỏng hay thể rắn. Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúc mạng lưới hình thành bởi các phân tử H2O - Nguyên tử oxy biểu thị bằng các vòng tròn lớn - Nguyên tử hydro được biểu thị bằng các vòng tròn nhỏ 2.2.2. Liên kết ion Là tương tác tĩnh điện giữa hai nhóm có điện tích ngược dấu.Trong nhiều trường hợp chất vô cơ, điện tử liên kết luôn luôn bị hút về 48phía nguyên tử có độ âm điện cao hơn gây ra sự phân li cation (nguyên tửtích điện tích âm) và anion (nguyên tử tích điện dương), ví dụ: NaCl → Na+ + Cl- Vì điện tử liên kết không dược phân chia đồng đều cho hai nguyên ...