Peptide, protein và enzyme SVIP

I. Peptide

1. Khái niệm

Peptide là những hợp chất hữu cơ được cấu tạo từ các đơn vị \(\alpha\)-amino acid liên kết với nhau qua liên kết peptide (-CO-NH-).
Các peptide chứa từ 2, 3, 4,… đơn vị \(\alpha\)-amino acid lần lượt được gọi là dipeptide, tripeptide, tetrapeptide,…

Sự kết hợp nhiều đơn vị \(\alpha\)-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 đúng trật tự của chúng. 

2. Tính chất hóa học

a) Phản ứng màu biuret

Thí nghiệm 1: Phản ứng màu biuret của peptide

Bước 1: Cho khoảng 1 mL dung dịch NaOH 30% vào ống nghiệm. Nhỏ thêm 2 - 3 giọt dung dịch CuSO₄ 2%, lắc đều.

Bước 2: Cho khoảng 3 mL dung dịch lòng trắng trứng vào ống nghiệm, lắc đều.

Các peptide có từ hai liên kết peptide trở lên phản ứng với thuốc thử biuret (Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm), tạo thành dung dịch có màu tím đặc trưng. Phản ứng này được gọi là phản ứng màu biuret.

b) Phản ứng thủy phân 

Khi đun nóng peptide với dung dịch acid hoặc kiềm sẽ xảy ra phản ứng thủy phân. Tùy thuộc vào pH của phản ứng sẽ cho sản phẩm cuối cùng là các phân tử \(\alpha\)-amino acid ở các dạng khác nhau (phân tử trung hòa, cation, anion).

Ví dụ: 

\(H_2N-CH_2-CO-NH-CH_2-COOH+H_2O\overset{H^+,t^o}{\rightarrow}2H_2N-CH_2-COOH\)

II. Protein

1. Khái niệm

Protein là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ một hay nhiều chuỗi polypeptide.

2. Cấu tạo

Protein đơn giản là chuỗi polypeptide được tạo thành từ nhiều đơn vị \(\alpha\)-amino acid. 

Mặc dù chỉ có khoảng 20 \(\alpha\)-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. Bên cạnh đó, trong phân tử protein còn có thể có những thành phần “phi protein” như phosphoric acid, carbohydrate,... Những thành phần này kết hợp với mạch peptide và tạo thành những phân tử protein phức tạp.

3. Tính chất vật lí

Các protein dạng hình sợi như keratin (có ở tóc, móng), collagen (có ở da, sụn), myosin (có ở cơ bắp),... không tan trong nước cũng như trong các dung môi thông thường.

Các protein dạng hình cầu như hemoglobin (có ở máu), albumin (có ở lòng trắng trứng) có thể tan được trong nước tạo dung dịch keo.

4. Tính chất hóa học

a) Phản ứng đông tụ protein

Thí nghiệm 2: Sự đông tụ protein

Đun nóng ống nghiệm chứa 2 - 3 mL dung dịch lòng trắng trứng trong khoảng 1 phút.

Protein có thể bị đông tụ dưới tác dụng của nhiệt, acid, base hoặc muối của các kim loại nặng (Pb²⁺, Hg²⁺,...). Sự đông tụ này xảy ra do cấu tạo ban đầu của protein bị biến đổi.

b) Phản ứng thủy phân

Dưới tác dụng của acid hoặc base hay khi có mặt của các enzyme protease hay peptidase, phân tử protein bị thủy phân với sự phân cắt dần các liên kết peptide để tạo thành các chuỗi peptide và cuối cùng là các \(\alpha\)-amino acid.

c) Phản ứng màu

Thí nghiệm 3: Phản ứng màu của protein với nitric acid

Cho vào ống nghiệm khoảng 1 mL dung dịch lòng trắng trứng và khoảng 1 mL dung dịch HNO₃ đặc, lắc đều.

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.

5. Vai trò của protein đối 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 là những protein xúc tác cho các phản ứng hóa học và sinh hóa.

Enzyme có tính chọn lọc cao, mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một hoặc một số phản ứng nhất định.

Tốc độ phản ứng có xúc tác enzyme thường nhanh hơn rất nhiều lần so với xúc tác hóa học của cùng quá trình hóa học.

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.

1. Peptide là những hợp chất được hình thành từ nhiều đơn vị \(\alpha\)-amino acid kết hợp với nhau bằng liên kết peptide.

2. Các peptide có tính chất hóa học như phản ứng thủy phân, phản ứng màu biuret.

3. Protein là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ một hay nhiều chuỗi polypeptide.

4. Protein dạng hình sợi không tan trong nước và các dung môi thông thường, protein dạng hình cầu tan trong nước tạo dung dịch keo.

5. Protein bị đông tụ dưới tác dụng của nhiệt, acid, base và ion kim loại nặng; protein tác dụng với thuốc thử biuret tạo sản phẩm có màu tím và với nitric acid tạo sản phẩm rắn màu vàng. Protein bị thủy phân bởi acid, base hoặc dưới tác dụng enzyme. Khi thủy phân hoàn toàn protein tạo thành các \(\alpha\)-amino acid.

6. Protein có vai trò quan trọng đối với sự sống như tham gia xây dựng tế bào, điều hòa quá trình trao đổi chất,…

7. Phần lớn enzyme là những protein xúc tác các phản ứng hóa học và phản ứng sinh hóa. Enzyme có tính chọn lọc cao, có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghệ sinh học,…