Bài 6. Các phân tử sinh học

- Amino acid không thay thế là loại amino acid mà người và động vật không tự tổng hợp được nhưng cần thiết cho hoạt động sống nên phải thu nhận từ thức ăn.

- Bởi vậy, trên bao bì của một số loại thực phẩm có ghi cụ thể thành phần các amino acid không thay thế nhằm giúp người tiêu dùng có thể lựa chọn được loại thực phẩm chứa amino acid không thay thế phù hợp với mục đích sử dụng.

Các nguyên tố chính cấu tạo nên phân tử amino acid: C,H,O,N

Chỉ có 20 loại amino acid nhưng tạo nên được rất nhiều loại protein vì:

- Protein có cấu trúc đa phân. Từ 20 loại amino acid với số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp các amino acid có thể tạo nên vô số chuỗi polypeptide khác.

- Các chuỗi polypeptide lại cuộn xoắn theo 4 bậc cấu trúc không gian khác nhau tạo nên vô số loại protein khác nhau.

Những thực phẩm giàu protein:

- Thịt

- Cá

- Sữa

- Trứng

- Sữa chua

- Phô mai

- Yến mạch

- Tôm 

Trong 22 loại amino acid, có đến 9 amino acid cơ thể con người không thể tự tổng hợp được (phenylalanine, valine, threonine, tryptophan, methionine, leucine, isoleucine, lysine, và histidine). Các loại amino acid còn lại được tổng hợp dựa trên 9 loại trên. Những loại amino acid này chỉ có thể được cung cấp thông qua quá trình tiêu hóa thức ăn và hấp thụ chất dinh dưỡng. Vì vậy, chúng ta cần phải ăn đa dạng các loại thức ăn để cung cấp đủ dinh dưỡng và năng lượng giúp cơ thể tồn tại và phát triển.

Ví dụ protein tương ứng với mỗi vai trò của protein trong tế bào:

- Phân tử hemoglobin có cấu trúc 4 bậc:

+ Cấu trúc bậc 1: là trình tự sắp xếp của các amino acid trong chuỗi polypeptide bằng liên kết peptide, dạng mạch thẳng.

+ Cấu trúc bậc 2: là dạng xoắn lò xò nhờ các liên kết hydrogen giữa các nguyên tử H và O của các liên kết peptide.

+ Cấu trúc bậc 3: là dạng cuộn lại trong không gian của toàn chuỗi polypeptide nhờ liên kết disulfile (S-S) giữa hai gốc cysteine ở xa nhau trong chuỗi và các liên kết yếu như tương tác kị nước, liên kết hydrogen, liên kết ion giữa các gốc R.

+ Cấu trúc bậc 4: là hai hay nhiều chuỗi polypeptide có cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng, tương tác với nhau tạo thành cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng. 

Khi thực hiện chức năng, protein có cấu trúc bậc 3 và bậc 4 (cấu trúc không gian ba chiều)

Vì chỉ khi đạt tới cấu trúc bậc ba, protein mới xuất hiện các liên kết như liên kết disulfid, liên kết hydro, liên kết ion, lực tương tác Van der Waals và domain cấu trúc. Nhờ những cấu trúc này mà protein ổn định hơn trong môi trường, quy định tính chất của protein, đặc biệt là tính tan và hoạt tính xúc tác của protein. Cấu trúc bậc 3 còn tạo nên trung tâm hoạt động của phần lớn các loại enzym. Sự thay đổi cấu trúc bậc ba dẫn đến sự thay đổi hướng xúc tác của enzym hoặc mất khả năng xúc tác hoàn toàn. Sự hình thành các domain trong phân tử protein tạo ra khả năng tương tác linh hoạt giữa các đại phân tử, khả năng cơ động, dịch chuyển tương ứng giữa những bộ phận trong quá trình thực hiện chức năng sinh học.

Hemoglobin bị biến đổi khi ở cấu trúc bậc 4

Cấu trúc bậc 4 là cấu trúc không gian ba chiều, các chuỗi polypeptide tương tác với nhau.

- Các nguyên tố cấu tạo nên phân tử nucleic acid là: carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphorus.

- Đơn phân:

+ DNA: Đường deoxyribose, 4 loại nucleotide (adenine, thymine, guanine, cytosin).

+ RNA: Đường ribose, 4 loại nucleotide (adenine, uracil, guanine, cytosine).