Đang tải... (xem toàn văn)
Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng
Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . Mở đầu Các amino acid thực hiện các chức năng đa dạng trong cơ thể sống. Quan trọng hơn hết, chúng đóng vai trò là thành tố của peptide và protein. Chỉ có 20 loại amino acid có hoạt tính protein được bao hàm trong các mã gen, và do đó thường xuyên được tìm thấy trong protein. Amino acid hoặc các dẫn xuất của nó cũng là dạng thành tố của lipid – như serine trong phospholipid và glycine trong muối mật. Nhiều amino acid có chức năng dẫn truyền xung thần kinh của chính chúng, trong khi những amino acid khác là tiền chất cùa chất dẫn truyền xung thần kinh, chất trung gian hoặc hormone. Các amino acid rất quan trọng trong thực phẩm (vào một thời điểm nhất định là rất thiết yếu). Những amino acid đặc biệt là dạng tiền chất cho những chất chuyển hóa khác – như cho glucose trong gluconeogenesis, cho các base purine và pyrimidine, cho heme và cho những phân tử khác. Nhiều amino acid không có hoạt tính sinh học có chức năng như chất trung gian trong quá trình sinh tổng hợp và sự phân hủy của các amino acid hoạt tính sinh học và trong chu trình ure. Có thể nói, amino acid là tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng trong cơ thể sống. Việc nghiên cứu tính chất và sự sinh tổng hợp các amino acid là khởi đầu cho việc nghiên cứu các hợp chất khác. 1 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . NHÓM BÁO CÁO TI Ể U LU Ậ N (Phân công công việc) Họ và tên MSSV Chịu trách nhiệm Chữ ký Trần Lê Duy 60600361 C Lê Quang Minh 60601469 B.X Nguyễn Hoàng Minh 60601480 B.II, V, VI, VII, VIII, IX; tổng hợp. Nguyễn Phạm Trúc Nguyên 60601629 B.IV Nguyễn Ngọc Anh Phương 60601836 B.I Nguyễn Thị Ngọc Thanh 60602184 B.III Trương Thiên Vũ 60603093 A Dương Thị Hoa Tươi 60303300 B.III 2 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . M Ụ C L Ụ C A. Tổng quát về acid amin . I. Khái niệm . II. Liên kết peptide III. Tính chất vật lý . B. Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . I. Protein 1. Định nghĩa . 2. Cấu trúc phân tử protein . 3. Acid amin cần thiết (acid amin không thay thế) . 4. Vai trò sinh học của protein 5. Giá trị dinh dưỡng của protein 6. Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm . II. Enzyme . 1. Định nghĩa 2. Phân loại enzyme . 3. Lactate dehydrogenase . a. Cấu trúc . b. Cơ chế hoạt động . III. Hormone 1. Hormone tuyến giáp trạng . 2. Hormone tuyến cận giáp 3. Hormone miền tủy thượng thận . 4. Hormone tuyến đảo tủy a. Insulin b. Glucagon c. Samatostatin 5. Hormone tuyến yên a. Thùy trước . b. Thùy giữa . c. Thùy sau IV. Vitamine 1. Vitamine B 1 2. Vitamine B 12 . V. Glycine là tiền chất tạo porphyrine VI. Creatine và glutathione tổng hợp từ amino acid . VII. Amino acid nhân thơm là tiền chất tạo hoạt tính sinh học ở thực vật VIII. D – amino acid thường có mặt ở vi khuẩn . IX. Amino acid là tiền chất tạo amine có hoạt tính sinh học X. Chu trình Ornithine – Ure C. Sự tổng hợp các acid amin không thay thế . 1. Valine và Isoleucine 3 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . 2. Leucine 3. Threonine và Lysine 4. Tryptophan 5. Phenylalanine 6. Methionine 7. Histidine Tài liệu tham khảo 1) J. Koolman, K. H. Roehm; Color Atlas of Biochemistry; Thieme, Stuttgart, New York; 2005 4 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . 2) Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Tryer; Biochemistry; W. H. Freeman and Company. 3) Nguyễn Tiến Thắng (chủ biên), Nguyễn Đình Huyên; Giáo trình sinh hóa hiện đại; Nhà xuất bản giáo dục; 1998. 4) Lê Ngọc Tú (chủ biên), La Văn Chữ, Đặng Thị Thu; Hóa sinh công nghiệp; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 5) Hoàng Kim Anh, Hóa học thực phẩm, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007. 6) Lê Ngọc Tú, Hóa học thực phẩm, Nhà xất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001. A. Tổng quát về acid amin I. Khái niệm Là dẫn xuất của acid cacboxylic trong đó hyđro được thay thế bằng nhóm amin ở vị trí α hoặc β. II. Liên kết peptid 5 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . Là liên kết hình thành khi gốc –COOH của acid amin này kết hợp với nhóm – NH 2 của acid amin khác, loại đi một phần tử nước. III. Tính chất vật lý ♦ Acid amin có dạng tinh thể màu trắng, bền ở nhiệt độ 20 – 25 o C, ở nhiệt độ 100 – 200 o C chỉ có một số acid amin bị khép vòng như acid glutamic, glutamin. ♦ Đa số acid amin đều có vị ngọt, nhiều acid amin được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm làm chất tạo vị (acid glutamic → glutamat Na – bột ngọt, Asp, Lys) ♦ Độ hòa tan: tan khá tốt trong nước, mức độ tan khác nhau. Dạng muối thường tan tốt hơn dạng acid amin tự do. ♦ Phổ hấp phụ: đa số có vùng hấp thu tử ngoại 240–280nm. Acid amin nhân thơm như tyr, phe có phổ hấp thu ở 280nm. Tính chất này được ứng dụng để định lượng và định tính acid amin. ♦ Tính hoạt quang: trừ glycine, các acid amin khác đều có C bất đối nên đều có tính chất hoạt quang. Có hai dạng đồng phân quang học: dạng D và L. o Tính họat quang là khả năng quay mặt phẳng phân cực ánh sáng COOH COOH NH 2 C * H HC * NH 2 R R ( L- axit amin ) ( D – axit amin ) ♦ Tất cả các acid amin trong protein chỉ ở dạng L, động vật và thực vật cũng chỉ hấp thu được dạng L, dạng D đôi khi còn ảnh hưởng xấu đến quá trình trao đổi chất. ♦ Tính bền đối với acid, base o Dưới tác dụng của acid ở nhiệt độ cao (HCl 6N, 100–107 o C, 22–27 giờ) protein bị thủy phân, đa số acid amin không bị thủy phân, các acid amin có S bị oxy hóa 10– 20%, riêng tryptophan bị phân hủy hoàn toàn, không xảy ra hiện tượng racemic hóa. o Dưới tác dụng của kiềm (NaOH 4–8N, Ba(OH) 2 14%, đun sôi trong 18–29 giờ) khi thủy phân protein, acid amin bị recamic hóa, do các oxy acid bị deamin hóa (khử 6 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . amin), một phần cys và cystein bị phá hỏng, arg thủy phân thành ornithin và ure. Vậy tác dụng của kiềm sẽ làm mất giá trị dinh dưỡng của acid amin, khi chuyển từ dạng D sang dạng L. B. Acid amin - tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Ngoài chức năng chính là đơn vị cấu trúc protein, acid amin còn là tiền chất tổng hớp các sinh chất quan trọng khác: enzyme, hormone, nucleotide, alkaloid, polyme vách tế bào, porphyrin, kháng sinh, sắc tố, thành phần của vitamin và các chất trung chuyển tín hiệu thần kinh. Tham gia vào chu trình Ure, Krebs. I. PROTEIN 1. Định nghĩa Protein là những đại phân tử sinh học, chứa N, đựơc cấu tạo từ các acid amin, có trọng lượng phân tử lớn hơn 5000 Danton và bị kết tủa hòan tòan bởi acid tricolacetic 10% (TCA). Đại phân tử sinh học: vì đó là một loại polimer từ rất nhiều acid amin liên kết lại với nhau theo một trình tự nhất định cvà đặc trưng cho mỗi cơ thể. Trong cơ thề động vật và thực vật lượng protein rất khác nhau và sự phân bổ ở các cơ quan khác nhau thì rất khác nhau. o Động vật – lượng protein chiếm 70% chất khô o Thực vật – lượng protein chiếm 5% chất khô o Một số lọai đậu ( đậu nành): 24 - 36 % (soya protein) 2. Cấu trúc phân tử protein Protein là chuỗi polypeptide chứa hơn 100 acid amin, liên kết chủ yếu là liên kết peptide. Các protein khác nhau do : - Số lựơng các acid amin - Thứ tự các acid amin Trong thiên nhiên, người ta đã tìm đựơc hơn 100 lọai acid amin khác nhau. Tuy vậy số lựơng acid amin tham gia vào cấu trúc protein chỉ có 22 lọai và chỉ ở dạng α – acid amin. Tuy chỉ có 22 lọai nhưng sự khác nhau về thành phần và trình tự sắp xếp của các acid min đã dẫn đến sự đa dạng về cấu tạo của protein. Hiện nay đã có 10 12 lọai protein khác nhau. Cấu trúc bậc 1 • Mạch thẳng. • Liên kết peptide. • Thủy phân tòan phần và thủy phân từng acid amin. Cấu trúc bậc 2 • Nguyên nhân: có C bất đối. • Liết kết hình thành là :Hydro, số lượng lớn. • Cấu trúc xoắn α: 3,6 gốc acid amin tạo một vòng xoắn (phổ biến nhất); song song trục. • Cấu trúc gấp nếp β: khi cấu trúc xoắn bị phá hủy do nhiệt, liên kết Hydro theo trục. • Là cấu trúc của các lọai protein dạng sợi. Cấu trúc bậc 3 • Nguyên nhân: cấu trúc xoắn tiếp tục cuộn tròn. • Liên kết hình thành là: disulfur, Vab Dervals. • Độ hòa tan tốt, nhờ sự phân bố các gốc háo nứơc trên bề mặt phân tử. Cấu trúc bậc 4 • Nguyên nhân: các tiểu cầu bậc 3 kết hợp lại. 7 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . • Liên kết hình thành là: Hydro, Vandervals, ion nhưng không có cầu disulfur. • Thừơng có họat tính sinh học: enzyme, vận chuyển oxy. • Mất cấu trúc 3,4 mất họat tính sinh học. Hình B.I.2: Cấu trúc phân tử protein 3. Acid amin cần thíêt ( acid amin không thay thế) • Trong số 20 acid amin thừơng gặp trong phân tử protein có một số acid amin mà cơ thể ngừơi và động vật không thể tự tổng hợp đựơc mà phải đưa từ ngòai vào qua thức ăn gọi là acid amin cần thiết hoặc acid amin không thay thế. • Khi thiếu, thậm chí chỉ một trong số các acid amin cần thiết có thể làm cho peotein được tổng hợp ít hơn protein bị phân giải kết quả dẫn đến cân bằng Nitơ âm. Các acid amin cần thếit đối với cơ thể còn tùy thuộc vào những điều kiện riêng biệt: lòai động vật, lứa tuổi… Theo nhiều tài liệu có 8 acid amin cần thiết cho ngừơi lớn: Valine, Leucine, Isoleucine, Methionine, Threonine, Phenylalanine, Triptophan, Lysine. Đối với trẻ em có thêm 2 acid amin cần thiết: Arginine và Histidine • Hàm lượng các acid amin không thay thế và tỉ lệ giữa chúng trong phân tử protein là một tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lượng protein. 4. Vai trò sinh học của protein a. Xúc tác Các protein có chức năng xúc tác các phản ứng gọi là enzyme. Hầu hết các phản ứng của cơ thể sống từ những phản ứng đơn giản nhất như phản ứng hydrate hóa, phản ứng khử nhóm cacboxyl đến những phản ứng phức tạp như sao chép mã di truềyn đều do enzyme xúc tác. b. Vận tải Một số protein có vai trò như những” xe tải “ vận chuyển các chất trong cơ thể. VD: hemoglobin, mioglobin (ở động vật có xương sống), hemoxiamin (ở động vật không xương sống) kết hợp với oxy rồi tải oxy đến khắp các mô và cơ quan trong cơ thể. 8 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . Hình B.I.4b: Hemoglobin c. Chuyển động Nhiều protein trực tiếp tham gia trong quá trình chuểynđộng như: co cơ, chuyểnvị trí của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào. d.Bảo vệ Các kháng thể trong máu động vật có xương sống là những protein đặc biệt có khả năng nhận biết và bắt những chất lạ xâm nhập vàocơ thể như protein lạ, virus, vi khuẩn hoặc tế bào lạ. Các protein tham gia trong quá trình đông máu có vai trò bảo vệ cho cơ thể sống khỏi bị mất máu. e. Truyền xung thần kinh Một số protein có vai trò trung gian cho phản ứng trả lời của tế bào thần kinh đối với các kích thích đặc hiệu VD: vai trò của chất màu thị giác rodopxin ở màng lưới mắt f. Điều hòa Một số protein có chức năng điều hòa quá trình truyền thông tin di truềyn, điều hòa quá trình trao đổi chất. Protein điều hòa quá trình biểu hiện gen, như các protein reprexơ ở vi khuẩn có thể làm ngưng quá trình sinh tổng hợp enzyme của các gen tương ứng. Các protein có họat tính hormone, các protein ức chế đặc hiệu enzyme đều có chức năng điều hòa nhiều quá trình trao đổi chất khác nhau. g. Kiến tạo chống đỡ cơ học Các protein này thừơng có dạng sợi như sclerotin trong lớp vỏ ngòai của côn trùng, fibroin của tơ tằm, tơ nhện, colagen, elastin của mô liên kết, mô xương, collagen bảo đảm độ bền và tính mềm dẻo của mô liên kết. Hình B.I.4g: Sợi collagen h. Dự trữ năng lượng Protein còn là chất dinhdưỡng quantrọng cung cấp các acid amin cho phôi phát triển 9 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng . VD ovalbumin trong lòng trắng trứng, gliadin trong hạt lúa mì, zein của ngô, feritin ( dự trữ sắt trong lá) 5. Giá trị dinh dưỡng của protein Protein là hợp phần chủ yếu, quyết định tòan bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn. Chỉ trên nền tảng protein cao thì tính chất sinh học của các cấu tử khác mới thể hiện đầy đủ. Khi thiếu Protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức khỏe như suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn (đối với trẻ em) , gảim khả năng miễn dịch, khả năng chống đỡ của cơ thể đối với một số bệnh. Thiếu protein sẽ gây ảnh hưởng xấu đến họat động bình thừơng của nhiều cơ quan chức năng như gan, tuếyn nội tiết và hệ thần kinh. Thiếu protein cũng sẽ làm thay đổi thành phần hóa học và cấu tạo hình thái của xương (lượng canxi giảm, lượng magie tăng cao). Do vậy mức protein cao chất lượng tốt (protein chức đủ acid amin không thay thế) là cần thiết trong thức ăn cho mọi lứa tuổi. 6. Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm Ngoài giá trị sinh học và dinh dưỡng trong công nghệ sản xuất thực phẩm protein cũng có vai trò rất quan trọng: • Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối , tạo trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm. Nhờ có khả năng này mới có qui trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩm tương ứng từ các nguyênliệu giàu protein • Nhờ có protein của tơ cơ ở thịt cá mới tạo ra được cấu trúc gel cho các sản phẩm như giò lụa kamakobo. Công nghệ sản xuất bánh mỳ là dựa trên cơ sở tính chất tạo hình, tính chất cô kết và tính chất giữ khí của hai protein đặc hữu trong bột mì là gliadin và glutenin. • Ví dụ: o Nhờ có các protein hoà tan của malt mà bọt CO 2 ( một thành tố quan trọng của chất lượng bia ) trong bia mới giữ được bền. Nhờ tính chất đặc thù của cazein trong sữa mới chế tạo được hơn 2000 loại phomat hiện nay trên thế giới. o Gelatin của da có khả năng tạo ra gel và giữ gel bền bằng liên kết hidro nên mới có công nghệ tạo ra màng để bọc kẹo và bao các thuốc viên. • Protein còn gián tiếp tạo ra chất lượng cho các thực phẩm: • Các axit amin ( từ protein phân giải ra) có khả năng tương tác với đường khi gia nhiệt để tạo ra được màu vàng nâu cũng như hương thơm đặc trưng của bánh mì gồm 70 cấu tử thơm. • Hình thơm đặc trưng của chè gồm tới 30 cấu tử thơm cũng là nhờ các axit amin và các polyphenol của lá chèù khi tương tác với nhau khi gia nhiệt. • Các protein còn có khả năng cố định mùi tức là khả năng giữ hương được lâu bền cho sản phẩm. II. ENZYME 1. Định nghĩa • Enzyme được cấu tạo từ các L-α-acid amin kết hợp với nhau qua liên kết peptide. Dưới tác dụng của peptide hydrolase, acid hoặc kiềm, các enzyme bị thủy phân hoàn toàn thành các L-α-acid amin, trong nhiều trường hợp ngoài acid amin còn có nhiều chất khác. • Ngoài nhóm nhỏ phân tử RNA có hoạt tính xúc tác, tuyệt đại đa số enzyme có bản chất là protein và sự thể hiện hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào cấu trúc bậc I, II, III và IV của phân tử protein và trạng thái tự nhiên của nó. 10 [...]... trình ure tiêu thụ khá nhiều năng lượng 30 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Hình B.X: Chu trình ure 31 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng C Sự tổng hợp các acid amin không thay thế 1 Valine và Isoleucine 2 Leucine 32 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng 3 Threonine và lysine 4 Trytophan 33 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng 5 Phenylalanine... thuộc vào nồng độ của của tất cả các chất phản ứng và giá trị pH 15 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Hình B.II.3b: Chu trình xúc tác của Lactate dehydrogenase III HORMONE Hormone (theo Starling): là những chất do tế bào của một bộ phận cơ thể tiết ra được vận chuyển đến một nơi khác để gây tác động điều hòa trao đổi chất 16 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Dựa vào... quả, sinh trưởng rễ phụ VIII D – Amino acid thường có mặt ở vi khuẩn Mặc dù D – amino acid không tham gia tạo protein, nhưng chúng có một số chức năng khá đặc biệt: tham gia tạo vách tế bào vi khuẩn và kháng sinh- peptide IX Amino acid là tiền chất tạo amine có hoạt tính sinh học Nhiều chất trung chuyển tín hiệu thần kinh là các amine được tổng hợp từ amino acid 28 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất. .. VITAMINE Vitamine, hay sinh tố là nhóm chất hữu cơ có phân tử tương đối nhỏ và bản chất lý hóa học khác nhau Vitamine cần thiết ở lượng rất nhỏ cho họat động chuyển hóa bình thường của cơ thể sinh vật 1 Vitamine B1 Còn có tên khác là thiamine, anuerin, Vitamine B1 đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra năng lượng cần thiết cho các họat động chức năng của cơ thể 23 Acid amin tiền thân của nhiều sinh. .. đối với nhiệt độ của vitamine B 1 cũng giảm đi QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA TẠO ACETYL CoA Như vậy, piruvate tác dụng với thiamineoyrophosphate ở vị trí C2 của vòng thiazole, H của nguyên tử C được thay thế (a cabarnion) 24 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Sau đó, nguyên tử carbon này tiếp tục tác dụng với nhóm carbonyl của piruvate Nguyên tử Nitơ dư điện tử có tác dụng như chất xúc tác đẩy... những hợp chất hữu cơ có nguyên tử cobalt ở trung tâm, với tên gọi là những cobalamin và có họat tính sinh học trên cơ thể người Thuật ngữ vitamine B12 có 2 cách dùng trong đó theo nghĩa chuyên biệt để chỉ cyanocobalamin, đây là dạng B12 được dùng trong thực phẩm và chế phẩm bổ sung dinh dưỡng 25 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Cấu trúc không gian Cấu trúc hóa học của vitamin B12... hormone (TSH) 21 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng TSH còn gọi là kích giáp trạng tố, vì tác dụng của nó chủ yếu là lên sự phát dục và hoạt động của tuyến giáp TSH là một glycoprotein có chứa S và hai phân tử đường Trọng lượng phân tử là 28.000 Da Tác dụng sinh lý: TSH kích thích sự phát dục của tuyến giáp trạng và kích thích tuyến giáp tiết thyroxine Dưới ảnh hưởng của TSH, mô tuyến... ngắn và do đó rất khó để phát hiện Sự tồn tại của chúng bị khử một cách gián tiếp từ một lượng lớn sự phát hiện thực nghiệm – nghĩa là, những đo lường liên kết và động lực 14 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng ♦ Nhiều vết lắng acid amin đóng vai trò trong trung tâm hoạt động của LDH Chúng có thể gián tiếp tạo liên kết giữa coenzyme và cơ chất, hoặc tham gia vào một trong những bước... trúc của phân tử insulin Phân tử insulin bao gồm 51 amino acid, có cấu trúc gồm 2 chuỗi polypeptide Chuỗi A có 21 amino acid, chuỗi B có 30 amino acid Hai chuỗi được nối với nhau bằng 2 cầu disulfid Trong chuỗi A cũng hình thành 1 cầu disulfid giữa amino acid thứ 6 và amino acid thứ 11 Phần đặc hiệu (đặc trưng của một loài) chỉ tập trung vào các amino acid thứ 8-9-10, 12-14 của chuỗi A và đặc biệt là amino... thân của nhiều sinh chất quan trọng Tyrosine là tiền chất tạo nhóm chất catecholamine (dopamine, norepinephrine và epinephrine) có chức năng điều hòa huyết áp o Thí dụ: bệnh Parkinson liên quan đến sự thiếu hụt dopamine trong máu khi đó xảy ra tình trạng run rẩy không kiểm soát được, do vậy người bệnh thường được đều trị bằng tiền chất của dopamine là L-dopa o Dopamine là chất dẫn truyền xung thần . Acid amin - tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng Ngoài chức năng chính là đơn vị cấu trúc protein, acid amin còn là tiền chất tổng hớp các sinh chất. Protein còn là chất dinhdưỡng quantrọng cung cấp các acid amin cho phôi phát triển 9 Acid amin tiền thân của nhiều sinh chất quan trọng
