Bài 7. Peptide, protein và enzyme
Nội dung lý thuyết
I. PEPTIDE
1. Khái niệm
Peptide là hợp chất được hình thành từ các đơn vị α-amino acid kết hợp với nhau qua liên kết peptide (-CO-NH-).
Sự kết hợp của 2, 3, 4,... đơn vị α-amino acid với nhau tương ứng tạo thành dipeptide, tripeptide, tetrapeptide,... Sự kết hợp của nhiều dơn vị α-amino acid với nhau tạo thành polypeptide.
- Theo quy ước, khi biểu diễn phân tử peptide, nhóm amino (của amino acid đầu N) được đặt bên trái, nhóm carboxyl (của amino acid đầu C) được đặt bên phải.
- Các phân tử peptide có thể được biểu diễn bằng cách ghép tên viết tắt (kí hiệu) của các đơn vị amino acid theo dúng trật tự của chúng.
Chú ý: Thứ tự liên kết các amino acid trong một phân tử peptide là xác định. Thay đổi thứ tự liên kết này sẽ tạo thành các phân tử peptide khác nhau là đổng phân của nhau.
2. Tính chất hoá học
a) Phản ứng màu biuret
Trừ các dipeptide, các peptide còn lại có khả năng hoà tan Cu(OH)2 trong môi trường kiềm tạo thành phức chất tan trong nước có màu tím đặc trưng. Phản ứng này được gọi là phản ứng màu biuret.
b) Phản ứng thuỷ phân
Khi đun nóng peptide với dung dịch acid hoặc kiềm sẽ xảy phản ứng thuỷ phân. Tuỳ thuộc vào pH của phản ứng sẽ cho sản phẩm cuối cùng là các phân tử α-amino acid ở các dạng khác nhau (phân tử trung hoà, cation, anion).
Ví dụ: H2N-CH2-CO-NH-CH2-COOH + H2O \(\underrightarrow{H^+,t^o}\) 2H2N-CH2-COOH
II. PROTEIN
1. Khái niệm
Protein là hợp chất cao phân tử được tạo thành từ một hay nhiều chuỗi polypeptide.
2. Cấu tạo
Protein đơn giản là chuỗi polypeptide được tạo thành từ nhiều đơn vị α-amino acid.
Protein phức tạp được tạo thành từ các protein đơn giản kết hợp với các phân tử không phải protein (phi protein) như phosphoric acid, lipid, carbohydrate…
Chú ý: Mặc dù chỉ có khoảng 20 α-amino acid cấu tạo nên phần lớn protein trong cơ thể sinh vật, nhưng số lượng và sự sắp xếp khác nhau của chúng tạo thành một lượng rất lớn các protein khác nhau.
3. Tính chất vật lí
Các protein như keratin của tóc, móng, sừng; fibroin của tơ nhện, tơ tằm;... là những protein dạng hình sợi, không tan trong nước.
Các protein như albumin của lòng trắng trứng; hemoglobin của máu;... là những protein dạng hình cầu, tan được vào nước và tạo thành các dung dịch keo.
4. Tính chất hoá học
a) Phản ứng đông tụ protein
Protein sẽ đông tụ và tách khỏi dung dịch khi được đun nóng hoặc khi thêm dung dịch acid, base, muối của các kim loại nặng như Pb2+, Hg2+,... Sự đông tụ xảy ra do cấu trúc ban đầu của protein đã bị biến đổi.
b) Phản ứng thuỷ phân
Dưới tác dụng của acid hoặc base hay khi có mặt của các enzyme protease hay peptidase, phân tử protein bị thuỷ phân với sự phân cắt dần các liên kết peptide để tạo thành các chuỗi peptide và cuối cùng là các α-amino acid.
b) Phản ứng màu
Protein có một số phản ứng tạo màu đặc trưng.
Phản ứng với HNO3
Một số đơn vị amino acid chứa vòng benzene trong protein có thể tham gia phản ứng với dung dịch HNO3 đặc tạo thành hợp chất rắn có màu vàng, đồng thời protein bị đông tụ tạo thành kết tủa.
Phản ứng với Cu(OH)2 (phản ứng màu biuret)
Protein chứa chuỗi polypeptide nên cũng có phản ứng màu biuret, tác dụng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm tạo thành dung dịch có màu tím đặc trưng.
Chú ý: Phản ứng màu biuret cho phép nhận ra sự có mặt của protein. Hơn nữa, trong một khoảng nồng độ nhất định, cường độ màu tỉ lệ với nồng độ protein nên phản ứng biuret cũng được dùng để xác định hàm lượng protein trong một số mẫu như mẫu máu, mẫu nước tiểu, mẫu thực phẩm, mẫu thức ăn chăn nuôi,...
5. Vai trò của protein với sự sống
- Protein có trong thành phần của mọi tế bào nên ở đâu có sự sống là ở đó có protein.
- Protein cũng là một trong các chất dinh dưỡng, cung cấp năng lượng cho cơ thể. Bên cạnh đó, protein còn có vai trò vận chuyển các chất dinh dưỡng ra, vào tế bào; lưu trữ một số chất cần thiết cho tế bào.
- Protein cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì pH của máu. Nhiều protein là các enzyme, đóng vai trò là xúc tác trong các phản ứng sinh hoá. Với người và động vật, protein còn là chất bảo vệ, giúp cơ thể chống lại virus và nhiều tác nhân gây bệnh khác.
6. Enzyme
- Phần lớn enzyme được cấu tạo từ protein, có khả năng xúc tác cho các quá trình hoá học và sinh hoá.
- Với vai trò là các chất xúc tác sinh học, enzyme giúp các phản ứng xảy ra nhanh hơn nhiều lần so với khi dùng xúc tác hoá học.
- Xúc tác enzyme thường có tính chọn lọc cao: mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một hay một số phản ứng sinh hoá nhất định.
- Hiện nay, ngoài việc tìm ra và sử dụng các enzyme có sẵn, các nhà khoa học còn tìm cách cải biến enzyme phục vụ cho việc tổng hợp các chất mới hay việc sản xuất các chất bằng những quy trình mới, những nguồn nguyên liệu mới.