Bài 13 Peptit và protein

A- PEPTIT

I- KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

1. Khái niệm

Liên kết của nhóm CO với nhóm NH giữa hai đơn vị α−amino axit được gọi là liên kết peptit. Thí dụ: đipeptit glyxylalanin:

Khi thủy phân đến cùng các peptit thì thu được hỗn hợp có từ 2 đến 50 phân tử α−amino axit.

Vậy peptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α−amino axit liên kết với nhau bằng các liên kết peptit.

Peptit có vai trò quan trọng trong sự sống: một số peptit là homon điều hòa nội tiết, một số peptit là kháng sinh của vi sinh vật, polipeptit là cơ sở tạo nên protein.

2. Phân loại

Các peptit được phân thành hai loại:

a) Oligopeptit gồm các peptit có từ 2 đến 10 gốc α−amino axit và được gọi tương ứng là đipeptit, tripeptit,...đecapeptit.

b) Polipeptit gồm các peptit có từ 11 đến 50 gốc α−amino axit. Polipeptit cơ sở tạo nên protein.

II- CẤU TẠO, ĐỒNG  PHÂN VÀ DANH PHÁP

1. Cấu tạo

Phân tử peptit hợp thành từ gốc α−amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit theo một trật tự nhất định: amino axit đầu N còn nhóm NH2, amino axit đầu C còn nhóm COOH.

2. Đồng phân, danh pháp

Mỗi phân tử peptit gồm một số xác định các gốc α−amino axit liên kết với nhau theo một trật tự nghiêm ngặt. Việc thay đổi trật tự đó sẽ dẫn tới các peptit đồng phân, thí dụ:

Nếu phân tử peptit chứa n gốc α−amino axit khác nhau thì số đồng phân loại peptit sẽ là n!

Tên của các peptit được hình thành bằng cách ghép tên gốc axyl của các α−amino axit bắt đầu từ đầu N, rồi kết thúc bằng tên của axit đầu C (được giữ nguyên)

Thí dụ:

III- TÍNH CHẤT

1. Tính chất vật lí

Các peptit thường ở thể rắn, có nhiệt dộ nóng chảy cao và dễ tan trong nước.

2. Tính chất hóa học

Do peptit có chứa các liên kết peptit nên nó có hai phản ứng điển hình là phản ứng thủy phân và phản ứng màu biure.

a) Phản ứng màu biure

Cho vài ml dung dịch peptit vào ống nghiệm đựng Cu(OH)₂ (tạo ra khi cho dung dịch CuSO₄ tác dụng với dung dịch NaOH), thấy Cu(OH)₂ tan ra và thu được phức chất có màu tím đặc trưng.Phản ứng này được gọi là phản ứng màu biure vì nó tương tự như phản ứng của biure H₂N−CO−NH−CO−NH₂ với Cu(OH)₂

Đipeptit chỉ có một liên kết peptit nên không có phản ứng này.

b) Phản ứng thủy phân

Khi đun nóng dung dịch peptit với axit hoặc kiềm, sẽ thu được không còn phản ứng màu biure là do peptit đã thủy phân thành hỗn hợp các α−amino axit, thí dụ:

B- PROTEIN

Protein là thành phần không thể thiếu của tất cả các cơ thể sinh vật, nó là cơ sở của sự sống. Không những thế, protein còn là một loại thức ăn chính của con người và nhiều loại động vật dưới dạng thịt, cá, trứng,...

I- KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

Protein là những polipeptit cao phân có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu.

Protein được phân thành 2 loại:

- Protein đơn giản là những protein được tạo thành chỉ từ các gốc α−amino axit

- Protein phức tạp là những protein được tạo thành từ protein đơn giản cộng với thành phần ''phi protein'', như axit nucleic, lipit, cacbohiđrat,...

II- SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ PROTEIN

Phân tử protein được cấu tạo từ một hoặc nhiều chuỗi polipeptit kết hợp với nhau hoặc với các thành phần phi protein khác.

Các phân tử protein khác nhau về bản chất các mắt xích α−amino axit, số lượng và trật tự sắp xếp của chúng, nên trong các sinh vật từ khoảng trên 20α−amino axit thiên nhiên đã tạo ra một lượng rất lớn các protein khác nhau.

Đặc tính sinh lí của protein phụ thuộc vào cấu trúc của chúng. Có bốn bậc cấu trúc của phân tử protein: cấu trúc bậc I, bậc II, bậc III và bậc IV.

Cấu trúc bậc I là trình tự sắp xếp các đơn vị α−amino axit trong mạch protein. Cấu trúc này được giữ vững chủ yếu nhờ liên kết peptit.

Thí dụ: Cấu trúc bậc I của phân tử insulin được mô tả ở hình dưới.

III- TÍNH CHẤT CỦA  PROTEIN

1. Tính chất vật lí.

Dạng tồn tại

Protein tồn tại ở hai dạng chính: Dạng hình sợi và dạng hình cầu. Dạng protein hình sợi  như keratin của tóc, móng, sừng; miozin của cơ bắp, fibroin của tơ tằm, mạng nhện. Dạng protein hình cầu như anbumin của lòng trắng trứng , hemoglobin của máu.

Tính tan

Tính tan của các loại protein rất khác nhau. Protein hình sợi hoàn toàn không tan trong nước trong khi protein hình cầu tan trong nước tạo thành các dung dịch keo như anbumin (lòng trắng trứng), hemoglobin (máu).

Sự đông tụ

Khi đun nóng hoặc cho axit, bazơ hay một số muối vào dung dịch protein, protein sẽ đông tụ lại, tách ra khỏi dung dịch. Ta gọi đó là sự đông tụ protein.

2. Tính chất hóa học

a) Phản ứng thủy phân

Khi đun nóng protein với dung dịch axit, dung dịch bazơ hay nhờ xúc tác của enzim, các liên kết peptit trong phân tử protein bị phân cắt dần, tạo thành các chuỗi polipeptit và cuối cùng thành hỗn hợp các α−amino axit, thí dụ:

b) Phản ứng màu: Protein có một số phản ứng đặc trưng.

Phản ứng với HNO₃ đặc

Thí nghiệm 1: Nhỏ vài giọt dung dịch axit nitric đặc vào ống nghiệm đựng dung dịch lòng trắng trứng (anbumin)

Hiện tượng: Có kết tủa màu vàng.

Giải thích: Nhóm của một số gốc amino axit trong protein đã phản ứng với HNO₃ cho hợp chất mới mang nhóm NO₂ có màu vàng, đồng thời protein bị đông tụ bởi HNO₃ thành kết tủa

Phản ứng với Cu(OH)2 (phản ứng biure)

Thí nghiệm 2: Cho vào ống nghiệm 4 ml dung dịch lòng trắng trứng, 1 ml dung dịch NaOH 30% và một giọt dung dịch CuSO₄ 2% sau đó lắc nhẹ

Hiện tượng: Xuất hiện màu tím đặc trưng.

Giải thích: Cu(OH)₂ (tạo ra từ phản  ứng (CuSO₄+NaOH) đã phản ứng với hai nhóm peptit (CO−NH) cho sản phẩm có màu tím.

IV- KHÁI  NIỆM VỀ ENZIM VÀ AXIT NUCLEIC

Trong hoạt động sống của cơ thể sinh vật, enzim và axit nucleic có vai trò cực kỳ quan trọng.

1. Enzim

Enzim là những chất hầu hết có bả chất protein, có khả năng xúc tác cho các quá trình hóa học, đặc biệt là cơ thể sinh vật. Đó là những chất xúc tác sinh học. Enzim có trong mọi tế bào sống. Đến nay, người ta đã biết hơn 3500 enzim. Tên của các enzim xuất phát từ tên của các phản ứng, tên của chất phản ứng hoặc tổ hợp của hai tên đó thêm đuôi aza. Thí dụ, enzim amilaza xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột. (amilum) thành mantozơ.

Xúc tác enzim có hai đặc điểm:

- Hoạt động xúc tác của enzim có tính chọn lọc rất cao, mỗi enzim chỉ xúc tác cho một sựu chuyển hóa nhất định.

- Tốc độ phản ứng nhờ xúc tác enzim rất lớn, thường gấp từ 10⁹−10¹¹ lần tốc độ của cùng phản ứng nhờ xúc tác hóa học.

2. Axit nucleic

Trong nhân và nguyên sinh chất của tế bào có các protein phức tạp gọi là nucleoprotein mà khi thủy phân thì cho protein đơn giản và axit nucleic. Axit nucleic có vai trò quan trọng bậc nhất trong các hoạt động sống của cơ thể, như sự tổng hợp protein, sự chuyển hóa các thông tin di ruyền.

Axit nucleic là polieste của axit photphoric và pentozơ (monosaccarit có 5C); mỗi pentozơ lại liên kết với một bazơ nitơ (đó là các hợp chất dị vòng chứa nitơ được ký hiệu là A,X,G,T,U). Nếu pentozơ là ribozơ, axit nucleic được kí hiệu là ARN. Nếu pentozơ là đeoxiribozơ, axit nucleic được kí hiệu là ADN.

Mỗi chuỗi ADN rất lớn gồm hàng ngàn mắt xích, mỗi mắt xích gồm một gốc đeoxiribozơ, một gốc photphat và một gốc bazơ nitơ (hình a). Hai chuỗi ADN xoắn kép lại thành phân tử ADN nhờ liên kết hiđro giữa các cặp bazơ nitơ (A...T,G...X) (hình b)

Phân tử khối của ADN rất lớn, vào khoảng 4−8 triệu. Phân tử khối của ARN nhỏ hơn của ADN. Phân tử ARN thường tồn tại ở dạng xoắn đơn, đôi chỗ có xoắn kép.

ADN là vật liệu di truyền ở cấp độ phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng và phát triển của các cơ thể sống. ARN chủ yếu nằm trong tế bào chất, tham gia vào quá trình giải mã thông tin di truyền.