Peptit tạo bởi các axít amin nối nhau thành chuỗi bằng các nốì peptit như sau: Protein là phân tử gồm hàng trăm axít amin (có khi hàng ngàn) nối với nhau bằng nôi peptit tạo thành một hoặc nhiều chuỗi A Á 9 9 0 polypeptit. Nếu protein có hơn 1 chuỗi polypeptit thì các chuỗi này được nối với nhau bằng nối hydrogen như sau:

Về mặt cấu trúc phân tử, protein có 4 bậc

Cấu trúc bậc 1: biểu thị thứ tự của các axit amin trong chuỗi polypeptit
Cấu trúc bậc 2: biểu thị sự xoắn lại của chuỗi polypeptit.
Cấu trúc bậc 3: biểu thị sự xoắn và cuộn khúc của chuỗi polypeptit.
Cấu trúc bậc 4:một số phân tử protein được tạo bởi những tiểu đơn vị, sự sắp xếp của các đơn vị này là cấu trúc bậc 4.

2. Sự chuyên chở các máu và nơi dự trữ axit amin cơ thể

Nồng độ của tất cả axít amin trong máu bình thường là 35 – 65mg/dl, axít amin là những axít tương đối mạnh, nên hiện diện trong máu dưới dạng ion âm, nồng độ của axít amin trong máu được giữ tương đối ổn định.

Các axít amin hoặc có nguồn gốc ngoại sinh được hấp thụ từ thức ăn, hoặc là axít amin nội sinh do sự thủy phân của protein trong các mô. Protein của cơ thể luôn luôn được thủy phân thành axít amin rồi tái tổng hợp lại liên tục, tốc độ biến đổi của protein là bốn trăm gram trong một ngày, cao nhất ỏ niêm mạc ruột, và thấp ở các protein của nhiễm sắc thể, collagen và protein làm co cơ.

Axít amin có kích thước phân tử lớn nên không khuếch tán qua các lỗ của màng tế bào. Axít amin được chuyên chở theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát đồng vận chuyển với Na⁺ hoặc khuếch tán được hỗ trợ vào tế bào.

Sau khi vào tế bào, axít amin được tổng hợp thành protein. Khi nồng độ axít amin giảm xuống dưới mức bình thường thì pro-tein được thủy phân nhờ các enzym trong lysosom để cho các axít amin đi vào máu.

Một số mô có khả năng chứa axít amin dự trữ dưới dạng protein nhiều hơn mô khác như gan, thận, ruột, tuy nhiên sức chứa các tế bào cũng có một giới hạn nhất định, nếu vượt quá giới hạn này, thì các axít amin dư thừa trong máu sẽ được sử dụng cho ra năng lượng, hoặc biến đổi thành glycogen hay lipit. Hormon tăng trưởng và insulin làm tăng sự tạo protein từ axít amin ở các mô, còn glucocorticoit gây tăng lượng axít amin trong máu.

Khi một mô nào đó cần có protein, mô này sẽ lấy axít amin từ máu để tổng hợp thành protein, lượng axít amin bị mất trong máu này được bù lại bằng sự thủy phân pro- tein của tế bào khác trong cơ thể đặc biệt là từ gan, vì ở gan tốc độ biến đổi xảy ra nhanh.

3.Sự tổng hợp và sử dụng protein trong huyết tương

3.1.Sự tổng hợp protein cho máu

Tất cả albumin và fibrinogen, 50 – 80 phần trăm globulin được tổng hợp từ gan, phần globulin còn lại do mô bạch huyết sản xuất chủ yếu là Y globulin tạo nên kháng thể.

Tốc độ tạo protein của gan có thể xảy ra rất cao tới 30 gram một ngày.

3.2.Sự sử dụng protein của huyết tương

Nhiệm vụ chính của albumin là tạo áp suất keo trong huyết tương, để giữ nước lại trong thành mạch máu.
Globulin làm nhiệm vụ chuyên chở một số chất trong huyết tương, ngoài ra còn là kháng thể chống lại những vật lạ xâm nhập cơ thể.
Fibrinogen có vai trò trong sự đông máu.
Ngoài ra protein của huyết tương còn được sử dụng bởi các mô khi có hiện tượng thiếu protein ờ các mô này.
- Khi đó, protein sẽ được đưa vào đại thực bào của mô bằng cơ chế ẩm bào. Sau đó, protein được thủy phân trong đại thực bào thành các axít amin được đưa vào máu, và axít amin được sử dụng bởi các tế bào trong cơ thể để tổng hợp protein cho tế bào. Như vậy, protein của huyết tương nguồn cung cấp axítamin mô khi có sự đòi hỏi đặc biệt của mô này.

Sự liên hệ mật thiết giữa protein của huyết tương, các axít amin trong máu và protein của mô và có sự thăng bằng giữa các loại này. Ngay cả khi nhịn đói, hay bị bệnh thoái hóa trầm trọng, thì tỷ lệ của protein của toàn thể mô đối với protein trong huyết tương vẫn tương đối hằng định vào khoảng 33/1

4.Chuyển hóa axit amin.

4.1.Sự tổng hợp axít amin

Có hai loại là axít amin thiết yếu và axít amin không thiết yếu.

Có 10 axít amin thiết yếu không tổng hợp được trong cơ thể, phải được cung câp từ thức ăn gồm: phenylalanin, valin, tryprophan, threonin, lysin, leucin, isoleu- cin, methionin, histidin và arginin.

Những axít amin khác trong cơ thể có thể được tổng hợp theo yêu cầu, bằng cách trước tiên tạo ra một a-ceto-axít thích hợp là tiền thân của axít amin định tổng hợp.

Sau đó nhờ phản ứng chuyển nhóm amin trong đó có sự chuyển gốc amin cho a ceto axít, còn gốc ceto oxygen được chuyển tới chất cho gốc amin.

Thí dụ: Glutamin + Pyruvic axít (a ceto axít) Transaminaza-cetoglutamic ₊ Alanin Glutamin có nhiều ở các mô, một trong những nhiệm vụ chính của nó là chứa gốc amin, ngoài ra còn có asparagin, axít glutamic và axít aspartic.

Men chuyển nhóm amin gọi là ami- notransferaz là dẫn chất của B_fi.

4.2.Quá trình thoái hóa axit amin để cung cấp năng lượng

Các phản ứng thoái hóa axít amin để cho ra năng lượng chỉ xảy ra ở gan, lần lượt như sau:

4.2.1.Sự tách nhóm amin ra khỏi axit amin

Sự hiện diện axít amin dư thừa ở tế bào, chính yếu là ở gan, gây ra sự sản xuất một lượng lớn aminotransferaz cần để chuyển nhóm amin của axít amin dư thừa sang một chất tiếp nhận khác, đồng thời axít amin này nhận gốc ceto oxygen của chất đó. Phần lớn sự tách nhóm amin của axít amin xảy ra như sau:

4.2.2 Sự tổng hợp urê ở gan

NH₃ phóng thích từ phản ứng tách amin được sử dụng để tổng hợp urê theo phản ứng sau:

Các giai đoạn xảy ra như chu trình urê sau đây:

Urê khuếch tán từ tế bào gan vào máu và được thải ra ngoài bởi thận.

Tất cả urê trong cơ thể đều được tổng hợp ở gan. Nếu chức năng gan suy thì NH₃sẽ ứ đọng lại trong máu ảnh hưởng tới não làm hôn mê gan.

4.2.3.Sự oxit hóa axit amin đã được tách nhóm amin.

Gồm hai giai đoạn :

Ceto axít được biến đổi thành chất hóa học thích hợp để vào chu trình Krebs.
Sau đó chất này được đưa vào chu trình Krebs để tách các nguyên tử hydro-gen.

Tiếp theo các electron sẽ vào chuỗi hô hấp tế bào, và các ATP được tổng hợp tương tự như ở sự chuyển hóa đường và mỡ.

Số lượng ATP được tạo ra từ mỗi gam protein bị oxit hóa thì ít hơn số lượng ATP từ mỗi gram glucoz bị oxít hóa.

4.3.Sự biến đổi axit amin thành đường và ceto-axit hoặc axit béo

Một số axít amin sau khi bị khử amin sẽ thành chất trung gian của chuyển hóa đường hay mỡ, từ đó sẽ được biến đổi trở lại thành đường glucoz, glycogen hoặc thành axít béo, các ceto-axít.

Thí dụ: Axít alanin bị khử amin thành axít pyruvic.

Axít pyruvic có thể biến đổi thành glu- coz hay glycogen hoặc là thành acetyl Co A, rồi sau đó dùng để tổng hợp axít béo hoặc thành axít acetoacetic là thể ceton.

Trong 20 loại axít amin thì 18 loại khi bị khử amin sẽ có thể dùng để tạo đường, 19 loại có thể được biến đổi thành axít béo.

4.4.Chuyển hóa đặc biệt của một số axit amin.

Thyroxin (T₄), catecholamins, hista- min, serotonin, melatonin và các chất trung gian trong chu trình urê được thành lập từ các axít amin đặc biệt.
Methionin, cystin, cystein cung cấp sulfur cho protein, coenzym A, taurin và những hợp chất sinh học khác.
Methionin là châ”t cho nhóm methyl trong sinh tổng hợp các chất như epineph- rin, acetylcholin và creatin.
Một số axít amin cần cho sự tổng hợp ở gan các nucleotit (gồm baz purins hay py- rimidin kết hợp với riboz), nucleotit là thành phần của NAD⁺, NADP⁺, ATP, UDPG và DNA, RNA. Purin khi thoái hóa thành axít uric. Pyrimidin thoái hóa thành C0₂ và NH₃.

5.Chuyển hóa protein

5.1.Sự thoái hóa protein

Sự thoái hóa protein trong cơ thể được điều hòa chặt chẽ. Cơ thể dường như có những cơ chế để nhận ra các protein bất thường, và những protein này được thoái hóa nhanh hơn protein bình thường của cơ thể.

Thí dụ các hemoglobin bất thường được thoái hóa nhanh hơn ở bệnh huyết cầu tố bẩm sinh.

Khi thiếu một axít amin cần thiết cho sự tổng hợp một protein nào đó, thì các axít amin thuộc các thành phần còn lại của pro- tein đó sẽ bị khử amin và oxít hóa như các e axít amin dư thừa khác trong cơ thể và được thải ra ngoài.
Khi một người không ăn protein mỗi ngày vẫn có từ 20 – 30 gram protein của cơ thể bị thoái hóa, được gọi là “sự mất bắt buộc của protein”. Do đó nên ăn ít nhất 20-30 gram protein mỗi ngày, để bù lại sự mất protein bắt buộc này, còn gọi là sự bài tiết căn bản chất đạm của cơ thể, đồng thời để thay thế những protein và axít amin đã bị chuyển hóa, ta nên dùng khoảng trên 60-70gram protein một ngày.
Tốc độ thoái hóa protein giảm xuống ở mô đang hoạt động mạnh, làm phì đại mô.Ngược lại tăng thoái hóa protein ở các mô không hoạt động làm mô đó bị teo lại.

5.2.Sự cân bằng chất đạm trong cơ thể bình thường và những trường hợp đặc biệt

Lượng protein và dẫn chất thải ra theo phân bình thường rất nhỏ, như vậy có thể lấy lượng nitrogen trong nước tiểu để ước lượng số lượng protein và axít amin bị thoái biến trong cơ thể. Protein trung bình chứa khoảng 16 phần trăm là nitrogen, 84 phần trăm là c, H, o, s. Khi lượng nitrogen mất đi theo nước tiểu bằng lượng nitrogen mà protein ăn vào thì có sự cân bằng.
ở người bình thường khi ăn lượng pro- tein vừa phải, thì sự bài tiết nitrogen cũng vừa phải, khi ăn nhiều protein quá, thì những axít amin dư thừa không sử dụng sẽ được khử amin và sự bài tiết urê tăng lên, như vậy vẫn giữ được sự cân bằng chất đạm.
Trong những tình trạng mà hormon vỏ thượng thận được tiết tăng lên, hoặc in- sulin giảm xuống, khi đói, hoặc bị bắt buộc phải bất động, lượng nitrogen mất vượt quá lượng nitrogen nhập vào, và kết quả là cân bằng chất đạm âm.
Khi tăng trưởng, khi có hiện tượng hồi sức sau khi bị bệnh nặng, hoặc đưa vào cơ thể những steroít có tác dụng đồng hóa như testosteron thì lượng nitrogen vào vượt quá lượng nitrogen thải ra, kết quả là sự cân bằng chất đạm dương.

5.3.Chuyển hóa protein khi bị đói

Khi một người ăn khẩu phần đủ năng lượng cần thiết nhưng có ít protein, tổng lượng nitrogen bài tiết không dưới 3,6g trong một ngày, dù số lượng bài tiết urê, sulfat trong nước tiểu giảm, lượng bài tiết axít uric giảm 50 phần trăm, lượng bài tiết creatinin không thay đổi, dẫn tới sự cân bằng chất đạm âm.
Khi khẩu phần ăn vừa thiếu năng lượng, vừa thiếu protein thì gluxít và lipít được sử dụng để cho ra năng lượng trước, khi nguồn gluxít và lipít đã cạn, thì lúc đó mới đến lượt các axít amin trong máu bị khử amin và oxít hóa để cho ra năng lượng, khi đó tốc độ thoái hóa protein rất nhanh, tới 125 gram một ngày và cơ thể bị hủy hoại nhanh chóng. Như vậy mỡ và đường giúp tiết kiệm protein.

5.4.Sự điều hòa chuyển hóa protein bởi các hormon

5.4.1.Hormon tăng trưởng (Growth hormone GH)

Làm tăng tốc độ tổng hợp protein của tế bào. Người ta cho rằng GH làm tăng sự vận chuyển các axít a min qua màng tế bào, làm tăng hoạt tính các quá trình sao chép mã từ DNA sang mRNA và sau đó quá trình giải mã từ mRNA để tổng hợp protein. GH cũng làm tăng axít béo trong máu, nên tiết kiệm được axít amin cần để tổng hợp pro- tein.

5.4.2.Insulin

Insulin làm tăng sự tổng hợp protein của cơ thể, insulin làm tăng tốc độ vận chuyển axít amin vào tế bào, cần cho sự tổng hợp protein. Insulin cũng làm tăng lượng glucoz vào tế bào và làm tăng thoái biến glucoz, giúp tiết kiệm axít amin để dành tổng hợp protein.

5.4.3.Glucocorticoít

Làm tăng thủy phân protein của các mô ngoài gan thành axít amin đi vào mậu. Sau đó glucocorticoit làm gan tăng tổng hợp pro- tein của gan và protein của huyết tương từ các axít amin này. Ngoài ra glucocorticoit cũng kích thích sự tân tạo đường làm tăng đường huyết, và làm tăng axít béo trong huyết tương và kích thích sự thành lập thể ceton.

5.4.4.Thyroxin

Làm tăng tốc độ chuyển hóa của tất cả tế bào trong cơ thể, nên có ảnh hưởng tới chuyển hóa của protein.

Nếu có đủ chất đường và chất béo để cung cấp năng lượng, và có dư axít amin trong dịch ngoại bào, thyroxin làm tăng sự tổng hợp protein, ở động vật đang tăng trưởng, sự thiếu thyroxin gây ức chế tăng trưởng vì thiếu sự tổng hợp protein.

Nếu không đủ chất đường và chất béo để cung cấp năng lượng, thì thyroxin có tác dụng làm thoái hóa protein để cho ra năng lượng.

5.4.5.Testosteron

Làm tăng tổng hợp và dự trữ protein ở tất cả các mô trong cơ thể, đặc biệt là pro- tein của cơ vân.

Testosteron làm tăng protein ở các mô và cơ vân chỉ trong vòng vài tháng, sau đó mặc dù cho thêm testosteron vào cơ thể vẫn không làm tăng thêm protein ở mô và cơ vân.

Estrogen là hormon của phái nữ cũng làm dự trữ protein ở các mô nhưng không đáng kể so với testosteron.

CHUYỂN HÓA PROTEIN

1.Cấu trúc của axit amin và protein