Protein cơ thể bị mất chức năng sinh học dưới tác động của

Loại protein	Chức năng	Ví dụ
Protein cấu trúc	Cấu trúc, nâng đỡ	Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của mô liên kết, dây chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén
Protein Enzyme	Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phản ứng sinh hóa	Các Enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, Enzyme Amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, Enzyme Pepsin phân giải Protein, Enzyme Lipase phân giải Lipid
Protein Hormone	Điều hòa các hoạt động sinh lý	Hormone Insulin và Glucagon do tế bào đảo tụy thuộc tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường Glucose trong máu động vật có xương sống
Protein vận chuyển	Vận chuyển các chất	Huyết sắc tố Hemoglobin có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào
Protein vận động	Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể	Actinin, Myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào
Protein thụ quan	Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường	Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu
Protein dự trữ	Dự trữ chất dinh dưỡng	Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp Acid Amin cho con. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học... hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng,... các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó, kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu. Đó là hiện tượng biến tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau:

• Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử protein
• Khả năng giữ nước giảm
• Mất hoạt tính sinh học ban đầu
• Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do làm xuất hiện các liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza
• Tăng độ nhớt nội tại
• Mất khả năng kết tinh

• Do các gốc kỵ nước của các axitamin(aa) trong chuỗi polipectit của protein huớng ra ngoài các gốc này liên kết với nhau tạo liên kết kỵ nước.
• độ kỵ nước có thể giải thích như sau: do các gốc aa có chứa các gốc R- không phân cực nên nó không có khả năng tác dụng với nước.

VD: chúng ta có các aa trong nhóm 7aa không phân cực :glysin, alanin, valin, pronin, methionin, lơxin, isoloxin chúng không tác dụng với nước.

Tính kỵ nước sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính tan của protein. VD: có 7aa liên kết peptit với nhau, trong đó có 3aa không phân cực( kỵ nước ) nếu như các aa này cùng nằm ở 1 đầu thì tính tan sẽ giảm so với khi các aa này đứng sen kẽ nhau trong liên kết đó

Khi hoà tan protein thành dung dịch keo thì nó không đi qua màng bán thấm.

Hai yếu tố đảm bảo độ bền của dung dịch keo:

• Sự tích điện cùng dấu của các protein.
• Lớp vỏ hidrat bao quanh phân tử protein.

Có 2 dạng kết tủa: kết tủa thuận nghịch va không thuận nghịch:

• Kết tủa thuận nghịch: sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein vẫn có thể trở lại trạng thái dung dịch keo bền như ban đầu.

• Kết tủa không thuận nghịch: là sau khi chúng ta loại bỏ các yếu tố gây kết tủa thì protein không trở về trạng thái dung dịch keo bền vững như trước nữa.

Acid amin có tính chất lưỡng tính vì trong aa có chứa cả gốc axit(coo-) và gốc bazo(NH2-) suy ra protein cung có tính chất lưỡng tính

Hàng ngày chúng ta nghe nói nhiều về thuật ngữ protein, thường xuyên thu nạp chất đạm qua các thức ăn hàng ngày. Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa rõ: protein là gì? Bài viết sau đây sẽ chia sẻ cùng quý độc giả những khái niệm cơ bản nhất về cấu tạo và chức năng của protein.

Khái niệm protein là gì?

Protein, hay còn gọi là chất đạm, là những đại phân tử sinh học, có cấu trúc phức tạp và đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của tất cả các cơ quan của cơ thể.

Các protein thực hiện hầu hết các công việc trong tế bào và cần thiết cho cấu trúc, chức năng và sự điều chỉnh của các mô và cơ quan của cơ thể.

Protein được tìm thấy khắp cơ thể — trong cơ, xương, da, tóc và hầu như mọi bộ phận hoặc mô khác của cơ thể. Protein đóng vai trò như các enzym tạo ra nhiều phản ứng hóa học và hemoglobin vận chuyển oxy trong máu của chúng ta.

Các nhà khoa học không chắc chắn chính xác, nhưng hầu hết đều đồng ý rằng có khoảng 20,000 loại protein khác nhau trong cơ thể chúng ta. Một số nghiên cứu cho rằng có thể còn nhiều hơn thế.

Tập hợp toàn bộ các protein của một cơ thể sinh vật gọi là hệ protein. Lĩnh vực nghiên cứu hệ protein gọi là Proteomics.

Mỗi loại protein sau khi được tạo ra, chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định, có loại chỉ tồn tại vài phút, có loại có thể tồn tại hàng năm. Sau đó, protein bị thoái hóa và được tái sinh bởi bộ máy tế bào thông qua quá trình luân chuyển protein.

Do protein chiếm tới 50% khối lượng thô của tế bào, là thành phần thiết yếu cấu trúc, hình thành, duy trì, tái tạo cơ thể nên cơ thể cần bổ sung protein qua chế độ ăn hàng ngày. Nếu cơ thể thiếu protein sẽ dẫn đến nhiều hậu quả nghiêm trọng như suy dinh dưỡng, chậm lớn, hay ốm đau, bệnh tật do sức đề kháng giảm.

Cấu tạo của protein

Protein được tạo thành từ hàng trăm hoặc hàng nghìn đơn vị nhỏ hơn được gọi là axit amin, chúng được gắn với nhau thành chuỗi dài.

Có 20 loại axit amin khác nhau có thể được kết hợp để tạo ra một loại protein.

Do cơ thể chúng ta không dự trữ axit amin, các axit amin có thể hình thành theo 2 cách khác nhau: sinh tổng hợp từ đầu; hoặc là chuyển hóa từ các dạng axit khác.

Trong những axit amin này, có 9 loại được coi là axit amin thiết yếu và chỉ được hấp thụ vào cơ thể bằng cách bổ sung qua nguồn thức ăn: Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Phenylalanine, Threonine, Tryptophan, và Valine.

Protein được lắp ráp từ các axit amin bằng cách sử dụng thông tin được mã hóa trong gen. Mỗi protein có trình tự axit amin duy nhất được quy định bởi trình tự nucleotit của gen mã hóa protein này.

Mã di truyền là một bộ ba nucleotide được gọi là codon và mỗi tổ hợp ba nucleotide chỉ định một axit amin, ví dụ AUG (adenine – uracil – guanine) là mã cho methionine. Vì ADN chứa bốn nucleotide nên tổng số codon có thể có là 64; do đó, có một số lượng dư thừa trong mã di truyền. Chính vì vậy, một số axit amin được mã hóa bởi nhiều hơn một codon.

Trình tự các axit amin xác định cấu trúc 3 chiều đặc trưng riêng biệt của mỗi protein và chức năng cụ thể của nó. Các protein khác nhau chủ yếu do về trình tự các acid amin khác nhau, trình tự này do các nucleotide của gen quy định.

Cấu trúc của protein

Một protein thường không tồn tại dưới dạng chuỗi, nhưng thực sự gấp lại thành một hình dạng cụ thể, tùy thuộc vào thứ tự và cách các axit amin khác nhau đó tương tác với nhau. Hình dạng đó ảnh hưởng đến chức năng của protein trong cơ thể chúng ta.

Hầu hết các protein gấp lại thành các cấu trúc 3D độc đáo. Hình dạng mà protein có thể gấp một cách tự nhiên được gọi là hình dạng tự nhiên của nó.

Mặc dù nhiều protein có thể gấp lại mà không cần trợ giúp, chỉ đơn giản là thông qua các đặc tính hóa học của các axit amin của chúng, những loại khác đòi hỏi sự hỗ trợ của các chaperones phân tử để gấp về trạng thái ban đầu của chúng.

Các nhà hóa sinh thường đề cập đến bốn cấp độ trong cấu trúc của protein:

• Cấu trúc bậc 1 (Primary structure): là trình tự axit amin --> phân tử protein là 1 chuỗi polyamide
• Cấu trúc bậc 2 (Secondary structure): thường xuyên lặp lại cấu trúc cục bộ được ổn định bởi các liên kết hydro. Các ví dụ phổ biến nhất là xoắn α, tấm β và các vòng xoắn. Bởi vì cấu trúc bậc hai là cục bộ, nhiều vùng có cấu trúc bậc hai khác nhau có thể có mặt trong cùng một phân tử protein.
• Cấu trúc bậc ba (Tertiary structure): hình dạng tổng thể của một phân tử protein đơn lẻ; mối quan hệ không gian của các cấu trúc thứ cấp với nhau. Cấu trúc bậc ba thường được ổn định bởi các tương tác phi địa phương, phổ biến nhất là sự hình thành lõi kỵ nước, nhưng cũng thông qua các cầu nối muối, liên kết hydro, liên kết disulfua, và thậm chí cả các biến đổi sau vận chuyển. Thuật ngữ "cấu trúc bậc ba" thường được sử dụng đồng nghĩa với thuật ngữ gấp. Cấu trúc bậc ba là những gì kiểm soát chức năng cơ bản của protein.
• Cấu trúc bậc bốn (Quaternary structure): cấu trúc được hình thành bởi một số phân tử protein (chuỗi polypeptit), thường được gọi là tiểu đơn vị protein trong bối cảnh này, có chức năng như một phức hợp protein đơn lẻ.

Protein không hoàn toàn là những phân tử cứng nhắc. Ngoài các mức cấu trúc này, protein có thể thay đổi giữa một số cấu trúc liên quan trong khi chúng thực hiện các chức năng của mình.

Trong bối cảnh của những sự sắp xếp lại chức năng này, những cấu trúc bậc ba hoặc bậc bốn thường được gọi là "sự phù hợp" và sự chuyển đổi giữa chúng được gọi là những thay đổi về cấu trúc.

Những thay đổi như vậy thường được gây ra bởi sự liên kết của phân tử cơ chất với vị trí hoạt động của enzym, hoặc vùng vật lý của protein tham gia xúc tác hóa học.

Trong dung dịch, protein cũng trải qua sự biến đổi về cấu trúc thông qua dao động nhiệt và va chạm với các phân tử khác.

Phân loại protein

Protein có thể được chia không chính thức thành ba lớp chính, tương quan với cấu trúc bậc ba điển hình:

• protein hình cầu
• protein dạng sợi
• protein màng

Hầu hết tất cả các protein hình cầu đều có thể hòa tan và nhiều loại là enzym.

Các protein dạng sợi thường có cấu trúc, chẳng hạn như collagen, thành phần chính của mô liên kết, hoặc keratin, thành phần protein của tóc và móng tay.

Các protein màng thường đóng vai trò là các thụ thể hoặc cung cấp các kênh cho các phân tử phân cực hoặc tích điện đi qua màng tế bào.

Dựa vào vai trò chức năng, protein được chia thành các nhóm chính:

Antibody - Kháng thể

Kháng thể (kí hiệu: Ab), còn được gọi là immunoglobulin (Ig), là một protein lớn, hình chữ Y được hệ thống miễn dịch sử dụng để xác định và vô hiệu hóa các vật thể lạ như vi khuẩn và vi rút gây bệnh.

Kháng thể nhận ra một phân tử duy nhất của mầm bệnh, được gọi là kháng nguyên.

Mỗi đầu của chữ "Y" của kháng thể chứa một paratope (tương tự như một ổ khóa) đặc hiệu cho một epitope cụ thể (tương tự như một khóa) trên một kháng nguyên, cho phép hai cấu trúc này liên kết với nhau một cách chính xác.

Sử dụng cơ chế liên kết này, kháng thể có thể gắn thẻ vi khuẩn hoặc tế bào bị nhiễm để các bộ phận khác của hệ thống miễn dịch tấn công hoặc có thể vô hiệu hóa trực tiếp (ví dụ: bằng cách ngăn chặn một phần của vi rút cần thiết cho sự xâm nhập của nó).

Ở người và hầu hết các loài động vật có vú, một đơn vị kháng thể bao gồm bốn chuỗi polypeptit; hai chuỗi nặng giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹ giống hệt nhau được nối với nhau bằng liên kết disulfua.

Ví dụ: Immunoglobulin G (IgG), IgM...

Enzyme

Enzyme đóng vai trò như những chất xúc tác sinh học trong cơ thể sống, điều chỉnh tốc độ diễn ra các phản ứng hóa học mà bản thân nó không bị thay đổi trong quá trình này. Các enzyme thực hiện gần như tất cả hàng nghìn phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào. Chúng cũng hỗ trợ việc hình thành các phân tử mới bằng cách đọc thông tin di truyền được lưu trữ trong ADN. 

Ví dụ: alpha amylase, protease, lipase, DNA polymerase, ATP synthase...

Chất truyền tín hiệu

Các protein đóng vai trò như chất truyền tín hiệu, ví dụ như một số loại hormone, sẽ truyền tín hiệu để điều phối các quá trình sinh học giữa các tế bào, mô và cơ quan khác nhau.

Ví dụ: Insulin, Estrogen, Testosterone, DHEA, Glucagon...

Thành phần cấu trúc

Các protein ở nhóm này tham gia trong các thành phần cấu tạo của các bộ phận của cơ thể, cung cấp cấu trúc và hỗ trợ cho các tế bào và mô. Ở quy mô lớn hơn, chúng cũng cho phép cơ thể di chuyển.

Ví dụ: Actin, Collagen, Keratin...

Vận chuyển/Lưu trữ

Các protein này liên kết và mang các nguyên tử và phân tử nhỏ trong tế bào và vận chuyển tới khắp các cơ quan trong cơ thể.

Ví dụ: Ferritin, Casein, Ovalbumin...

Như vậy, qua bài viết này các bạn đã có những thông tin đầy đủ để giải đáp câu hỏi: protein là gì? ý nghĩa và vai trò của protein đối với các cơ quan trong cơ thể sẽ là rất to lớn, vượt quá khuôn khổ của bài viết này. Vì thế, trong các phần tiếp theo, chúng tôi sẽ tiếp tục có những trao đổi chuyên sâu hơn.

Tài liệu tham khảo

• Wikipedia
• Medlineplus
• NIH