Sự chuyển hóa protein trong cơ thể

/ vi / tin-tuc / thong-tin-suc-khoe / suc-khoe-tong-quat / su-chuyen-hoa-protein-trong-co /

Chuyển hóa protein trong cơ thể bao gồm các quá trình sinh hóa khác nhau đóng vai trò tổng hợp protein và axit amin thông qua quá trình đồng hóa, và phân hủy protein bằng quá trình dị hóa.

1. Tổng quan về sự chuyển hóa protein trong cơ thể

Các bước tổng hợp protein gồm có phiên mã, dịch mã và sửa đổi sau dịch mã. Trong quá trình phiên mã, RNA polymerase phiên mã vùng mã hóa của DNA trong tế bào tạo ra một chuỗi RNA, đặc biệt quan trọng là RNA thông tin ( mRNA ). Trình tự mRNA này chứa những codon : 3 đoạn dài nucleotide mã hóa cho một axit amin đơn cử. Ribosome dịch mã những codon thành những axit amin tương ứng của chúng .

Ở người, các axit amin không thiết yếu được tổng hợp từ các chất trung gian trong các con đường trao đổi chất chính như chu trình Axit Citric. Các axit amin thiết yếu phải được tiêu thụ và được tạo ra trong các sinh vật khác. Các axit amin được nối với nhau bằng liên kết peptit tạo thành chuỗi polipeptit. Chuỗi polipeptit này sau đó trải qua các sửa đổi sau dịch mã và đôi khi được nối với các chuỗi polipeptit khác để tạo thành một protein đầy đủ chức năng.

Các protein trong khung hình đến từ chính sách ăn sẽ được phân hủy thành những axit amin riêng không liên quan gì đến nhau bởi những enzym khác nhau và axit clohydric có trong đường tiêu hóa. Các axit amin này được hấp thụ vào máu để luân chuyển đến gan và luân chuyển đến những phần còn lại của khung hình. Các axit amin được hấp thụ thường được sử dụng để tạo ra những protein công dụng, nhưng cũng hoàn toàn có thể được sử dụng để tạo ra nguồn năng lượng .

Bên cạnh việc tổng hợp, protein có thể bị phân hủy bởi các enzyme được gọi là peptidase hoặc có thể bị phân hủy do biến tính. Protein có thể biến tính trong điều kiện môi trường mà protein không được tạo ra.

2. Quá trình tổng hợp protein

Đồng hóa protein hay tổng hợp protein là quá trình protein được hình thành từ các axit amin. Nó bao gồm năm quá trình: tổng hợp axit amin, phiên mã, dịch mã, sửa đổi sau dịch mã và cuộn protein. Protein được tạo ra từ các axit amin. Ở người, một số axit amin có thể được tổng hợp bằng cách sử dụng các chất trung gian đã có sẵn. Các axit amin này được gọi là axit amin không thiết yếu. Các axit amin thiết yếu muốn tổng hợp cần các chất trung gian không có trong cơ thể con người. Các chất trung gian này phải được bổ sung từ các loại thực phẩm. Như vậy, muốn tổng hợp được protein, cơ thể phải trải qua lần lượt các bước tổng hợp axit amin và tổng hợp polypeptide sau đó.

Trong phiên mã, RNA polymerase “ đọc ” một sợi DNA và tạo ra một sợi mRNA hoàn toàn có thể được dịch mã thêm. Để khởi đầu phiên mã, đoạn DNA được phiên mã phải hoàn toàn có thể tiếp cận được ( tức là không ở trạng thái cuộn chặt ). Khi hoàn toàn có thể tiếp cận được đoạn DNA, RNA polymerase hoàn toàn có thể khởi đầu phiên mã sợi DNA mã hóa bằng cách ghép nối những nucleotide RNA với sợi DNA khuôn mẫu. Trong quá trình phiên mã bắt đầu, RNA polymerase tìm kiếm vùng promoter trên sợi khuôn DNA. Khi RNA polymerase link với vùng này, nó khởi đầu “ đọc ” sợi DNA khuôn mẫu theo hướng 3 ’ đến 5 ’. RNA polymerase gắn những gốc RNA bổ trợ vào sợi DNA khuôn mẫu ( Uracil sẽ được sử dụng thay cho Thymine ). Các nucleotide mới được link cộng hóa trị với nhau. Sợi mRNA này được tổng hợp theo chiều 5 ’ đến 3 ’. Khi RNA đạt đến trình tự kết thúc, nó sẽ tách ra khỏi chuỗi khuôn mẫu DNA và kết thúc chuỗi mRNA. Phiên mã được điều hòa trong tế bào trải qua những tác nhân phiên mã. Yếu tố phiên mã là những protein link với những trình tự điều hòa trong sợi DNA như vùng promoter hoặc vùng quản lý. Các protein link với những vùng này hoàn toàn có thể trực tiếp dừng lại hoặc được cho phép RNA polymerase đọc sợi DNA hoặc hoàn toàn có thể báo hiệu cho những protein khác dừng lại hoặc được cho phép đọc RNA polymerase .Trong quá trình dịch mã, ribosome quy đổi trình tự mRNA ( RNA thông tin ) thành trình tự axit amin. Sau khi mở màn dịch mã, ribosome bước vào quá trình lê dài theo chu kỳ luân hồi lặp đi lặp lại .Khi quá trình dịch mã kết thúc, khung hình sẽ có bước tự thay thế sửa chữa hay kiểm soát và điều chỉnh. Một khi chuỗi peptit được tổng hợp, nó vẫn phải được sửa đổi. Các đổi khác sau dịch mã hoàn toàn có thể xảy ra trước hoặc sau khi gấp protein. Các phản ứng sinh học phổ cập để kiểm soát và điều chỉnh chuỗi peptit sau khi dịch mã gồm có quá trình methyl hóa, phosphoryl hóa và hình thành link disulfide. Quá trình methyl hóa thường xảy ra so với arginin hoặc lysin và tương quan đến việc thêm nhóm metyl vào nitơ ( sửa chữa thay thế hydro ). Các nhóm R trên những axit amin này hoàn toàn có thể được methyl hóa nhiều lần miễn là link với nitơ không vượt quá 4. Sự methyl hóa làm giảm năng lực tạo link hydro của những axit amin này nên arginin và lysin bị metyl hóa có những đặc tính khác với những chất chuẩn của chúng. . Quá trình phosphoryl hóa thường xảy ra so với serine, threonine và tyrosine và tương quan đến việc thay thế sửa chữa hydro trên nhóm rượu ở đầu cuối của nhóm R bằng một nhóm phosphate. Điều này làm tăng thêm điện tích âm trên những nhóm R và do đó sẽ biến hóa cách những axit amin hoạt động giải trí. Sự hình thành link disulfide là việc tạo ra những cầu nối disulfide ( link cộng hóa trị ) giữa hai axit amin cysteine trong một chuỗi làm tăng thêm độ không thay đổi cho cấu trúc gấp khúc .Chuỗi polipeptit trong tế bào không nhất thiết phải tuyến tính ; nó hoàn toàn có thể trở nên phân nhánh hoặc tự cuộn lại. Các chuỗi polipeptit cuộn theo một cách đơn cử tùy thuộc vào dung dịch chứa chúng. Thực tế là tổng thể những axit amin chứa những nhóm R với những đặc tính khác nhau là nguyên do chính khiến protein gấp lại. Trong môi trường tự nhiên ưa nước như cytosol, những axit amin kỵ nước sẽ tập trung chuyên sâu ở lõi của protein, trong khi những axit amin ưa nước sẽ ở bên ngoài. Điều này là thuận tiện về mặt entropi vì những phân tử nước hoàn toàn có thể chuyển dời tự do xung quanh những axit amin ưa nước hơn nhiều so với những axit amin kỵ nước. Trong môi trường tự nhiên kỵ nước, những axit amin ưa nước sẽ tập trung chuyên sâu ở lõi của protein, còn những axit amin kỵ nước sẽ ở bên ngoài. Vì tương tác mới giữa những axit amin ưa nước mạnh hơn tương tác kỵ nước-ưa nước, điều này là thuận tiện về mặt entanpi .Khi một chuỗi polipeptit được cuộn lại trọn vẹn, protein ở đầu cuối được tổng hợp. Thường thì nhiều tiểu đơn vị chức năng sẽ tích hợp để tạo ra một protein không thiếu công dụng, mặc dầu những protein sinh lý thực sự sống sót chỉ chứa một chuỗi polypeptide. Protein cũng hoàn toàn có thể tích hợp với những phân tử khác như nhóm heme trong hemoglobin, một loại protein chịu nghĩa vụ và trách nhiệm luân chuyển oxy trong máu .

3. Quá trình phân hủy protein

Dị hóa protein là quá trình protein bị phân hủy thành những axit amin của chúng. Đây còn được gọi là quá trình phân giải protein và hoàn toàn có thể diễn biến tiếp theo là sự phân hủy axit amin .

Phân hủy protein thông qua các enzym

Protease

Ban đầu được cho là chỉ phá vỡ những phản ứng enzym, nhưng protease ( còn được gọi là peptidase ) thực sự giúp dị hóa protein trải qua sự phân cắt và tạo ra những protein mới mà trước đây chưa có. Protease cũng giúp kiểm soát và điều chỉnh những con đường trao đổi chất. Quá trình này giúp tiết kiệm ngân sách và chi phí nhiều nguồn năng lượng nhất hoàn toàn có thể và tránh chu kỳ luân hồi vô ích. Các chu kỳ luân hồi vô ích xảy ra khi con đường dị hóa và đồng điệu đều có công dụng đồng thời và có cùng vận tốc cho cùng một phản ứng. Ngoài ra, nguồn năng lượng bị mất qua những chu kỳ luân hồi vô ích. Protease ngăn ngừa quy trình này xảy ra bằng cách đổi khác vận tốc của một trong những con đường, hoặc bằng cách phân cắt một enzym quan trọng. Protease cũng không đặc hiệu khi link với chất nền, được cho phép tạo ra sự phong phú lớn bên trong tế bào và những protein khác, vì chúng hoàn toàn có thể được phân cắt thuận tiện hơn nhiều theo cách hiệu suất cao về mặt nguồn năng lượng .

Bởi vì nhiều protease không đặc hiệu, chúng được điều chỉnh rất nhiều trong tế bào. Nếu không có sự điều hòa, các protease sẽ phá hủy nhiều protein cần thiết cho các quá trình sinh lý. Cơ thể điều chỉnh protease thông qua các chất ức chế protease. Chất ức chế protease có thể là các protein, peptit nhỏ hoặc phân tử khác. Có hai loại chất ức chế protease: thuận nghịch và không thuận nghịch. Các chất ức chế protease thuận nghịch tạo thành các tương tác không cộng hóa trị với protease làm hạn chế chức năng của nó. Chúng có thể là chất ức chế cạnh tranh, chất ức chế không cạnh tranh. Các chất ức chế cạnh tranh sẽ cạnh tranh với peptide để gắn vào vị trí hoạt động của protease. Các chất ức chế không cạnh tranh liên kết với protease trong khi peptit vẫn được liên kết nhưng không để protease phân cắt liên kết peptit. Các chất ức chế protease không thuận nghịch làm thay đổi cộng hóa trị vị trí hoạt động của protease để nó không thể phân cắt các peptit.

Exopeptidases

Exopeptidase là những enzym hoàn toàn có thể phân cắt phần cuối của chuỗi bên axit amin đa phần trải qua việc bổ trợ nước. Enzyme exopeptidase sống sót trong ruột non. Các enzym này có hai lớp : aminopeptidases là một enzym biên giới bàn chải và carboxypeptidase là từ tuyến tụy. Aminopeptidases là những enzym vô hiệu những axit amin khởi đầu cuối amin của protein. Chúng xuất hiện ở tổng thể những khung hình sống và rất quan trọng vì chúng thực thi nhiều trách nhiệm tế bào để duy trì sự không thay đổi. Dạng peptidase này là một enzyme chuyển hóa kẽm và nó bị ức chế bởi chất tựa như trạng thái chuyển tiếp, ngăn cản sự link cơ chất và giảm vận tốc phản ứng. Carboxypeptidase phân cắt ở đầu carboxyl của protein. Trong khi vẫn hoàn toàn có thể dị hóa protein, chúng thường được sử dụng nhiều hơn trong những sửa đổi sau phiên mã .

Endopeptidases

Endopeptidase là các enzyme bổ sung nước vào liên kết peptit bên trong trong chuỗi peptit và phá vỡ liên kết đó. Ba endopeptidase phổ biến đến từ tuyến tụy là pepsin, trypsin và chymotrypsin. Chymotrypsin thực hiện phản ứng thủy phân phân cắt sau khi còn dư chất thơm. Các axit amin chính liên quan là serine, histidine và axit aspartic. Chúng đều có vai trò phân cắt liên kết peptit. Ba axit amin này được gọi là bộ ba xúc tác, có nghĩa là tất cả ba axit này phải có mặt để hoạt động bình thường. Trypsin phân cắt sau các dư lượng tích điện dương dài và có một túi liên kết tích điện âm tại vị trí hoạt động. Cả chymotrypsin và trypsin đều được tạo ra dưới dạng hợp tử, có nghĩa là ban đầu chúng được tìm thấy ở trạng thái không hoạt động và sau khi bị phân cắt thông qua phản ứng thủy phân, chúng sẽ được kích hoạt. Các tương tác không cộng hóa trị như liên kết hydro giữa xương sống peptit và bộ ba xúc tác giúp tăng tốc độ phản ứng, cho phép các peptidase này phân cắt nhiều peptit một cách hiệu quả.

Phân hủy protein do biến hóa môi trường tự nhiên

Độ pH

Các protein tế bào được giữ ở độ pH tương đối ổn định để ngăn chặn những thay đổi trong trạng thái proton hóa của các axit amin. Nếu pH giảm, một số axit amin trong chuỗi polipeptit có thể trở thành proton. Nếu độ pH tăng lên, một số axit amin trong chuỗi có thể bị deproton hóa. Vì nhiều axit amin tương tác với các axit amin khác dựa trên lực hút tĩnh điện, việc thay đổi điện tích có thể phá vỡ các tương tác này. Việc mất đi những tương tác này làm thay đổi cấu trúc protein, nhưng quan trọng nhất là nó làm thay đổi chức năng của protein, có thể có lợi hoặc có hại. Sự thay đổi đáng kể về độ pH thậm chí có thể phá vỡ nhiều tương tác mà các axit amin tạo ra và làm biến tính protein.

Nhiệt độ

Khi nhiệt độ trong thiên nhiên và môi trường tăng, những phân tử hoạt động nhanh hơn. Liên kết hydro và tương tác kỵ nước là những lực không thay đổi quan trọng trong protein. Nếu nhiệt độ tăng và những phân tử chứa những tương tác này hoạt động quá nhanh, thì những tương tác sẽ bị tổn hại hoặc thậm chí còn bị phá vỡ. Ở nhiệt độ cao, những tương tác này không hề hình thành và một protein công dụng bị biến tính. Tuy nhiên, nó dựa vào hai yếu tố ; loại protein được sử dụng và lượng nhiệt vận dụng. Lượng nhiệt được vận dụng xác định liệu sự đổi khác này trong protein là vĩnh viễn hay nó hoàn toàn có thể quy đổi trở lại dạng khởi đầu hay không .

Để đặt lịch khám tại viện, Quý khách vui lòng bấm số

hoặc đặt lịch trực tiếp TẠI ĐÂY.
Tải và đặt lịch khám tự động trên ứng dụng MyVinmec
để được giảm ngay 20% phí khám khi đặt hẹn khám lần đầu trên toàn hệ thống Vinmec (áp dụng từ 1/8 – 31/12/2022).
Quý khách cũng có thể quản lý, theo dõi lịch và đặt hẹn
tư vấn từ xa qua video
với các bác sĩ Vinmec mọi lúc mọi nơi ngay trên ứng dụng.

Source: https://thcsbevandan.edu.vn
Category : Phương pháp học tập