III – PRÔTÊIN
Prôtêin là nhóm chất hữu cơ có trong cơ thể với hàm lượng nhiều nhất (từ 10 – 20%) và có vai trò rất quan trọng. Prôtêin được cấu thành từ 4 nguyên tố chủ yếu là C, H, O và N. Nhiều prôtêin còn chứa thêm S.
1. Cấu trúc của prôtêin
Prôtêin là đại phân tử có khối lượng phân tử đạt tới hàng nghìn đến hàng chục nghìn đơn vị cacbon (1,6602 x $10^{-24}$), có cấu trúc rất phức tạp, được chia làm 4 bậc cấu trúc.
a) Cấu trúc bậc một
Prôtêin được cấu tạo từ các đơn phân là axit amin. Axit amin là phân tử có chứa nhóm amin
($-NH_{2}$), nhóm cacboxyl (-COOH) và nhóm thứ ba là gốc R. Các axit amin khác nhau là ở thành phần của nhóm R (có 20 loại axit amin trong thành phần prôtêin).
Trong phân tử prôtêin các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit là liên kết giữa nhóm cacboxyl của một axit amin với nhóm amin của axit amin bên cạnh.
Khi 2 phân tử axit amin liên kết với nhau thì tách ra 1 phân tử $H_{2}O$ được và hợp chất gồm 2 axit amin được gọi là đipeptit. Nếu có 3 axit amin được gọi là tripeptit và nếu trong chuỗi có rất nhiều axit amin sẽ được gọi là pôlipeptit. Chuỗi pôlipeptit bao giờ cũng bắt đầu bằng nhóm amin và kết thúc bằng nhóm cacboxyl.
Số lượng và trình tự sắp xếp của các axit amin trong chuỗi pôlipeptit thể hiện cấu trúc bậc một của prôtêin. Cấu trúc bậc một của prôtêin có vai trò rất quan trọng (quy định tính đặc thù, tính đa dạng và cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn của prôtêin).
b) Cấu trúc bậc hai và bậc ba
Cấu trúc bậc hai và bậc ba của prôtêin là thể hiện cấu trúc không gian ba chiều của prôtêin. Chuỗi pôlipeptit thường không có dạng thẳng mà xoắn lại hoặc gấp khúc tạo nên các xoắn $\alpha$ hoặc gấp $\beta$. Đó là cấu trúc bậc hai của prôtêin.
Các xoắn $\alpha$ và gấp $\beta$ lại có thể cuộn với nhau tạo thành búi có cấu hình không gian ba chiều đặc trưng cho từng loại prôtêin, đó là cấu trúc bậc ba của prôtêin. Cấu trúc hình thù không gian quyết định hoạt tính chức năng của prôtêin. Khi prôtêin mất cấu trúc không gian và trở thành dạng thẳng, người ta nói chúng bị biến tính. Ví dụ, khi có tác động của nhiệt độ cao (trên 45°C) hoặc do độ pH không thích hợp thì prôtêin có thể biến tính và trở nên mất hoạt tính chức năng.
Khi prôtêin chứa từ 2 chuỗi pôlipeptit trở lên, chúng có cấu trúc bậc bốn. Ví dụ, phân tử hemoglobin có 2 chuỗi $\alpha$ và 2 chuỗi $\beta$.
2. Chức năng của prôtêin
Prôtêin là chất có vai trò sinh học quan trọng bậc nhất trong cơ thể : “Sự sống là phương thức tồn tại của thể prôtêin” (Ănghen).
a) Các loại prôtêin
Có 2 loại prôtêin : prôtêin cầu (anbumin, grôbulin) và prôtêin sợi (cônlagen). Prôtêin sợi bền chắc và không tan trong nước, do đó tạo nên dung dịch keo loại đặc trưng cho chất nguyên sinh. Prôtêin có thể liên kết với các chất khác tạo nên các hợp chất phức tạp của tế bào (lipoprôtêin, glicôprôtêin).
b) Chức năng của prôtêin
- Prôtêin là vật liệu cấu tạo nên tất cả cấu trúc sống, quy định tính đặc thù và đa dạng của tế bào và cơ thể.
- Prôtêin đóng vai trò là công cụ hoạt động sống như: xúc tác sinh học (enzim), vận động (prôtêin cơ), chuyên chở (hêmoglobin chuyên chở $O_{2}$), bảo vệ (kháng thể, inteferon), chất điều chỉnh (hoocmôn), thụ quan để nhận biết thông tin.
- Ngoài ra prôtêin còn được sử dụng làm chất dự trữ nhiên liệu.