Chương 3: CÁC CHẤT HỮU CƠ (phần 3)
3.3. Protein
3.3.1. Acid amin - đơn vị cấu trúc protein
Thành phần cấu tạo nên protein là các acid amin. Acid min là hợp chất hữu cơ
chứa 2 nhóm cơ bản: amin (NH
2
) và cacboxyl (COOH) với công thức cấu tạo tổng
quát là:
H
2
N - CH - COOH
Các Aa được phân biệt nhau bởi gốc R. Trong protein có 20 loại acid amin khác
nhau.
Do trong phân tử Aa có chứa nguyên tử C
α
bất đổi nên tồn tại 2 dạng đồng phân lập
thể:
H
2
N - CH - COOH HOOC - CH - NH
2

L.acid amin D.acid amin
Trong 2 dạng trên chỉ có dạng L.acid amin mới tham gia cấu tạo protein còn
dạng D.acid amin chỉ tồn tại tự do trong tế bào.
3.3.2. Cấu tạo protein
3.3.2.1. Cấu tạo protein bậc I
Từ các acid amin, nhờ liên kết peptid nối chúng lại với nhau tạo nên chuỗi
polypeptid:
Chuỗi polypeptid là cơ sở cấu trúc bậc I của protein. Tuy nhiên, không phải mọi
chuỗi polypeptid đều là protein bậc I. Nhiều chuỗi polypeptid chỉ tồn tại ở dạng tự

H R H R
Liên kết 1: liên kết peptid là liên kết bền vững.
Liên kết 2: liên kết C
α
- C là liên kết yếu.
Liên kết 3: liên kết C
α
- N là liên kết yếu.
Do các liên kết (C
α
- C) (C
α
- N) có thể quay quanh liên kết peptid (C - N) nên
chuỗi polypeptid có thể cuộn xoắn lại tạo cấu trúc bậc II của protein.
Có nhiều kiểu cấu trúc protein bậc II khác nhau, phổ biến nhất là xoắn α, gấp
nếp β, xoắn colagen.
* Xoắn α. Trong kiểu xoắn này, chuỗi polypeptid xoắn lại theo kiểu xoắn ốc.
Mỗi vòng xoắn có 3,6Aa, khoảng cách giữa 2 Aa là 1,5 A
o
. Vậy chiều dài một
vòng xoắn là 5,4 A
o
. Các Aa liên kết với nhau bằng liên kết hyđro để tạo sự xoắn.
Cấu trúc protein bậc II dạng xoắn lò xo do nhiều liên kết hyđro tạo nên,
nhưng năng lượng của mỗi liên kết rất nhỏ nên xoắn α có thể được kéo dài ra hay
co ngắn lại như 1 chiếc lò xo. Tính chất này cho phép giải thích khả năng đàn hồi
cao của các protein hình sợi dạng lò xo.
Cấu trúc bậc II dạng xoắn α là cơ sở hình thành cấu trúc protein hình cầu hay
hình sợi xoắn.
* Gấp nếp β. Từ 2 đến nhiều chuỗi polypeptid có thể hình thành cấu trúc bậc II

nhau.
Ở cấu trúc bậc III, phân tử protein đă hình thành các trung tâm hoạt động do
có điều kiện để tập hợp các Aa thích hợp lại gần nhau để tạo tâm hoạt động. Đã có
tâm hoạt động nên protein bậc III có hoạt tính sinh học và tham gia thực hiện các
chức năng sinh học của chúng như chức năng xúc tác (enzyme), chức năng điều
tiết (nguyên sinh chất), chức năng vận chuyển
3.3.2.4. Cấu tạo protein bậc IV
Ở một số phân tử protein còn có cấu trúc phức tạp hơn. Trong các phân tử này,
có một số phân tử protein bậc III có cùng chức năng liên kết lại với nhau nhờ liên
kết hấp dẫn để tạo nên phân tử protein lớn hơn, phức tạp hơn - protein bậc IV.
Ví dụ phân tử hemoglobin (Hb) gồm 4 phân tử protein bậc III kết hợp lại: 2
tiểu thế β và 2 tiểu thế α. Mỗi tiểu thể là một phân tử protein bậc III. Hai phân tử
dạng α và dạng β có cấu trúc khác nhau làm cho chúng có thể ăn khớp vào nhau
nhờ lực hút tĩnh điện. Giữa các tiểu thể không hình thành liên kết cộng hoá trị nên
chúng dễ tách rời ra thành các protein độc lập ở cấu trúc bậc III.
3.3.3. Tính chất, vai trò protein
3.3.3.1. Tính chất protein
* Tính chất lưỡng tính. Do thành phần protein là các phân tử acid amin, mà
acid amin là chất lưỡng tính nên protein cũng là phân tử lưỡng tính. Ngoài ra, do
trong thành phần Aa của protein có 2 nhóm:
- Các Aa acid: trong cấu tạo có 2 nhóm COOH, trong đó 1 nhóm dùng để tạo liên
kết peptid còn một nhóm hình thành ion COO
-
.
- Các Aa kiềm: trong cấu trúc có 2 nhóm NH
2
, trong đó một nhóm tạo liên kết
peptid còn một nhóm hình thành NH
3
+

khi không còn tác nhân muối thì protein trở
lại trạng thái hoà tan. Còn khi kết tủa bởi nhiệt độ cao thì dù có làm nguội dung
dịch protein trở lại, protein cũng không hoà tan được.
Khi phân tử protein bị kết tủa, cấu trúc không gian của phân tử bị thay đổi do
các liên kết hyđro, các liên kết ion, liên kết kỵ nước bị ảnh hưởng.
Mạch polypeptid bị tháo gỡ để hình thành các vùng cuộn thưa ngẫu nhiên. Cấu trúc
không gian bị phá vỡ, tâm hoạt động bị biến dạng không còn hoạt động bình
thường hay mất khả năng hoạt động Kết quả là tính chất của protein bị biến đổi
- đó là sự biến tính của protein.
Sự biến tính cũng có khả năng thuận nghịch và bất thuận nghịch liên quan đến
sự kết tủa thuận nghịch và bất thuận nghịch. Các phân tử enzyme khi biến tính
không còn khả năng xúc tác. Các protein chức năng không còn hoạt tính để thực
hiện chức năng.
3.3.3.2. Vai trò protein
Protein là chất hữu cơ có vai trò đặc biệt trong cơ thể sống. Protein gắn liền
với sự sống, tồn tại cùng sự tồn tại của sự sống. Có thể tóm tắt các chức năng chủ
yếu của protein như sau:
- Protein là thành phần chủ yếu cấu tạo nên tế bào, đặc biệt là cấu trúc nên
màng tế bào.
- Protein - enzyme là chất xúc tác sinh học, xúc tác các phản ứng hoá sinh xảy
ra trong tế bào nên có vai trò quyết định quá trình trao đổi chất-năng lượng của cơ
thể.
- Protein của nguyên sinh chất có vai trò điều tiết các hoạt động sống xảy ra
trong cơ thể. Nó quyết định các tính chất của nguyên sinh chất.
- Nhiều loại protein có chức năng vận chuyển như hemoglobin vận chuyển O
2
trong máu, các chất làm nhiệm vụ vận chuyển qua màng
- Protein trong cơ có vai trò vận động.
- Nhiều loại protein là các loại kháng thể được tạo ra trong cơ thể đề kháng lại
các kháng nguyên gây bệnh giúp cho cơ thể miễn dịch với bệnh tật.

4
H
3
PO
4

Pentose Ribose Dezoxi ribose
Bazơ N A, G, C, U A, G, C, T